適應性溫度補償電路及方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適應性溫度補償電路及方法，用以提供具適應性溫度補償?shù)男盘?，電路包括：具溫度感測電路，感測元件的電流產(chǎn)生第一及第二電流感測信號，并感測元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整第一及第二電流感測信號；以及溫度補償修正器，連接具溫度感測電路，根據(jù)調整后的第二電流感測信號決定溫度修正值供補償調整后的第一電流感測信號產(chǎn)生具適應性溫度補償?shù)男盘?。除了感測元件的外部環(huán)境溫度變化外，還可以預測該元件因功率損失所造成的溫度變化，因此可以更精確的感測該元件的操作溫度?！緦＠f明】適應性溫度補償電路及方法[0001]本申請是申請日為2011年2月25日，申請?zhí)枮?01110046824.9，發(fā)明名稱為“適應性溫度補償電路及方法”的專利申請的分案申請?！?br>技術領域：
】[0002]本發(fā)明系有關一種溫度補償電路及方法，特別是關于一種更精確地感測功率元件的操作溫度的溫度補償電路及方法?！?br>背景技術：
】[0003]如圖1所示，電源轉換器10藉控制器12切換晶體管Ml及M2以提供電壓Vo及電流1給負載14。為了調節(jié)輸出電壓Vo，需要感測電感電流IL，通常系藉內(nèi)部無損失電流感測方法來達成，此法系利用電感L的線圈等效電阻或晶體管Ml或M2的導通電阻來實現(xiàn)。然而，線圈等效電阻及導通電阻皆會隨操作溫度的變化而改變，如果沒有溫度補償機制，感測到的信號將無法與電感電流IL具有線性的比例關系，因而導致適應電壓位置(AdaptiveVoltagePositioning;AVP)控制及過電流保護(OverCurrentProtection;OCP)等功能的效能變差。[0004]參照圖2，以電感的線圈等效電阻來感測電感電流為例，傳統(tǒng)的溫度補償方法系使用負溫度系數(shù)(NegativeTemperatureCoefficient;NTC)熱敏電阻(thermistor)16感測電感L的操作溫度，NTC熱敏電阻16必須盡可能的靠近電感L才能達到較準確的溫度補償效果。美國專利號6，833，690及6，998，827各揭露使用熱敏電阻感測元件的環(huán)境溫度和部分的操作溫度來實現(xiàn)溫度補償?shù)姆椒?。圖3系圖2的電感L及NTC熱敏電阻16的溫度量測結果，其中曲線18為電感L的溫度，曲線20為NTC熱敏電阻16的溫度。從圖3可知，NTC熱敏電阻16不能精確地感測到電感L的操作溫度，這是因為造成電感L的操作溫度變化的原因有二個，一個是電感L的外部環(huán)境溫度的變化，另一個是電感L內(nèi)部功率損失所造成的溫度變化。電感L的功率損失會造成電感L的內(nèi)部溫度上升，進而導致電感L的內(nèi)部溫度高于外部環(huán)境溫度，而NTC熱敏電阻16只能感測到電感L的外部環(huán)境溫度和部分的內(nèi)部操作溫度，不能精確的感測及補償因功率損失而造成的溫度變化。[0005]電感L、晶體管Ml及M2皆是功率元件，其因為功率損失造成的溫度變化不能忽略，因此一種可以預測元件因功率損失所造成的溫度變化的溫度補償電路及方法，乃為所冀?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明的目的之一，在于提出一種更精確感測元件溫度變化的適應性溫度補償電路，該適應性溫度補償電路包括:具溫度感測電路，感測元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值；電流感測器，感測元件的電流產(chǎn)生電流感測信號；以及溫度補償修正器，連接電流感測器，根據(jù)電流感測信號預測元件因功率損失所產(chǎn)生的溫度變化以送出溫度修正值用以調整外部環(huán)境溫度感測值產(chǎn)生適應性溫度感測值。[0007]本發(fā)明的目的之一，在于提出一種適應性溫度補償方法，用以提供適應性溫度感測值，該方法包括下列步驟:(A)感測元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值；(B)檢測元件的電流產(chǎn)生電流感測信號；(C)根據(jù)電流感測信號預測元件因功率損失所產(chǎn)生的溫度變化以產(chǎn)生溫度修正值；以及(D)根據(jù)溫度修正值調整外部環(huán)境溫度感測值產(chǎn)生適應性溫度感測值。[0008]本發(fā)明的目的之一，在于提出一種可以預測元件的功率損失所造成的溫度變化的適應性溫度補償電路，該電路包括:具溫度感測電路，感測元件的電流產(chǎn)生第一及第二電流感測信號，并感測元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整第一及第二電流感測信號；以及溫度補償修正器，連接具溫度感測電路，根據(jù)調整后的第二電流感測信號決定溫度修正值供補償調整后的第一電流感測信號產(chǎn)生具適應性溫度補償?shù)男盘?。[0009]本發(fā)明的目的之一，在于提出一種適應性溫度補償方法，用以提供具適應性溫度補償?shù)男盘?，該方法包括下列步驟:(A)感測元件的電流產(chǎn)生第一及第二電流感測信號；(B)感測元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整第一及第二電流感測信號；(C)根據(jù)調整后的第二電流感測信號決定溫度修正值；以及(D)根據(jù)溫度修正值補償調整后的第一電流感測信號產(chǎn)生具適應性溫度補償?shù)男盘?。[0010]本發(fā)明的目的之一，在于提出一種適應性溫度補償電路，用以提供具適應性溫度補償?shù)男盘?，包?具溫度感測電路，感測一系統(tǒng)的輸出電壓產(chǎn)生電壓誤差信號，并感測系統(tǒng)的元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整電壓誤差信號；電流感測器，感測元件的電流產(chǎn)生電流感測信號；以及溫度補償修正器，連接電流感測器，根據(jù)電流感測信號決定溫度修正值用以補償調整后的電壓誤差信號產(chǎn)生具適應性溫度補償?shù)男盘?。[0011]根據(jù)本發(fā)明，一種適應性溫度補償電路及方法，除了感測元件的外部環(huán)境溫度變化外，還可以根據(jù)該元件的電流預測該元件因功率損失所造成的溫度變化，因而能較準確的感測該元件的操作溫度，達成較佳的溫度補償。【專利附圖】【附圖說明】[0012]圖1為電源轉換器；[0013]圖2為使用NTC熱敏電阻來達成溫度補償?shù)氖疽鈭D；[0014]圖3為電感L及NTC熱敏電阻的溫度-電流特性曲線；[0015]圖4為根據(jù)本發(fā)明的適應性溫度補償電路的功能方塊圖；[0016]圖5為使用適應性溫度補償電路在電流回路的電源轉換器；[0017]圖6為使用適應性溫度補償電路在電壓回路的電源轉換器；以及[0018]圖7為使用適應性溫度補償電路在元件溫度感測回路的電源轉換器。[0019]主要元件符號說明:[0020]10電源轉換器[0021]12控制器[0022]14負載[0023]16NTC熱敏電阻[0024]18電感L的溫度-電流特性曲線[0025]20NTC熱敏電阻的溫度-電流特性曲線[0026]22適應性溫度補償電路[0027]24具溫度感測電路[0028]26電流感測器[0029]28溫度補償修正器[0030]30運算電路[0031]32驅動器[0032]34脈寬調變器[0033]36電壓補償器[0034]40電流感測器[0035]42電流轉換器[0036]44檢測電路[0037]46誤差放大器【具體實施方式】[0038]如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的適應性溫度補償電路22感測電源轉換器10中元件的溫度并產(chǎn)生精確的適應性溫度感測值VT(Ics)供溫度補償或供判斷溫度大小。適應性溫度補償電路22包括具溫度感測電路24感測該元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生一外部環(huán)境溫度感測值VT、電流感測器26感測流過該元件的電流產(chǎn)生電流感測信號Ics、溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Ics決定溫度修正值K(Ics)、運算電路30根據(jù)外部環(huán)境溫度感測值VT及溫度修正值K(Ics)產(chǎn)生精確的適應性溫度感測值VT(Ics)。在適應性溫度補償電路22中，溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Ics預測該元件因功率損失所造成的內(nèi)部溫度變化，進而提供溫度修正值K(Ics)。目前，已經(jīng)有許多可以實現(xiàn)溫度補償修正器28的方案，例如根據(jù)如圖3所示的量測結果設計對應表(lookuptable)，供溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Ics檢索對應表而決定相對應的溫度修正值K(Ics)，或者根據(jù)如圖3所示的量測結果設計公式，供溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Ics計算產(chǎn)生相對應的溫度修正值K(Ics)。[0039]因為適應性溫度補償電路22能預測元件因功率損失所造成的內(nèi)部溫度變化，所以能較精確的感測元件的溫度變化以及增加內(nèi)部電流感測方法的準確度，進而改善AVP的精確度以及增加OCP的準確度。[0040]圖5為使用適應性溫度補償電路22在電流回路的電源轉換器，其中脈寬調變器34根據(jù)電壓誤差信號Vcomp及電流感測信號Vcs3產(chǎn)生脈寬調變信號PWM。驅動器32根據(jù)脈寬調變信號PWM切換晶體管Ml及M2以控制電感電流IL對電容Co充電，進而產(chǎn)生輸出電壓Vo。電阻RDC表示電感L的線圈等效電阻。電壓補償器36檢測輸出電壓Vo產(chǎn)生電壓誤差信號Vcomp給脈寬調變器34。由具溫度感測電路24、溫度補償修正器28及運算電路30組成的適應性溫度補償電路22感測電感L的外部環(huán)境溫度并預測電感L因功率損失所造成的溫度變化，產(chǎn)生具適應性溫度補償?shù)碾娏鞲袦y信號Vcs3，以使該電源轉換器提供準確的輸出電壓Vo及輸出電流Ιο。在適應性溫度補償電路22中，具溫度感測電路24感測電感L的電感電流IL產(chǎn)生電流感測信號Vcs2并根據(jù)電感L的外部環(huán)境溫度對電流感測信號Vcs2進行調整，在此實施例中，具溫度感測電路24系感測電感L的電感電流IL，故可以代替圖4中的電流感測器26提供電流感測信號Ics給溫度補償修正器28，其中電流感測信號Ics可以等于電流感測信號Vcs2。溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Ics預測電感L因功率損失所造成的溫度變化，進而決定溫度修正值Kcs。運算電路30根據(jù)溫度修正值Kcs補償調整后的電流感測信號Vcs2產(chǎn)生具適應性溫度補償之電流感測信號Vcs3。在具溫度感測電路24中，由NTC熱敏電阻RNTC、電阻Rcs及電容Ccs組成的電流感測器40感測電感電流IL產(chǎn)生電流感測信號Vcsl，當電感L的外部環(huán)境溫度變化時，NTC熱敏電阻RNTC的阻值也跟著變化，因而提供外部環(huán)境溫度感測值VT調整電流感測信號Vcsl，電流轉換器42根據(jù)調整后的電流感測信號Vcsl產(chǎn)生電流感測信號Vcs2及Ics。[0041]圖6為使用適應性溫度補償電路22在電壓回路的電源轉換器，該電源轉換器與圖5的電路同樣包括晶體管Ml及M2、電感L、驅動器32以及脈寬調變器34，但適應性溫度補償電路22檢測電感電流IL及輸出電壓No產(chǎn)生無溫度補償?shù)碾娏鞲袦y信號Vcs4及具適應性溫度補償?shù)碾妷赫`差信號Vcomp2，脈寬調變器34根據(jù)電流感測信號Vcs4及電壓誤差信號Vcomp2產(chǎn)生脈寬調變信號PWM給驅動器32，以使該電源轉換器提供準確的輸出電壓Vo及輸出電流Ιο。在適應性溫度補償電路22中，無溫度補償?shù)碾娏鞲袦y器26感測電感電流IL產(chǎn)生電流感測信號Vcs4，溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Vcs4產(chǎn)生溫度修正值Kcs，具溫度感測電路24檢測輸出電壓Vo產(chǎn)生電壓誤差信號Vcompl并感測電感L的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值來調整電壓誤差信號VcompI，運算電路30根據(jù)溫度修正值Kcs補償調整后的電壓誤差信號Vcompl產(chǎn)生具適應性溫度補償之電壓誤差信號Vcomp2。在電流感測器26中，由電阻Rcs及電容Ccs組成的檢測電路44檢測電感電流IL產(chǎn)生電流感測信號Vcsl給電流轉換器42，以產(chǎn)生電流感測信號Vcs4。在具溫度感測電路24中，誤差放大器46的正輸入端接收參考電壓Vref，電阻Rl連接在誤差放大器46的負輸入端及電源轉換器的輸出端Vo之間，電阻R2連接在誤差放大器46的負輸入端及輸出端之間，NTC熱敏電阻RNTC與電阻Rl并聯(lián)，用以感測電感L的外部環(huán)境溫度以提供外部環(huán)境溫度感測值來調整電壓誤差信號Vcompl。[0042]圖7為使用適應性溫度補償電路22在元件溫度感測回路的電源轉換器，此電源轉換器與圖5的電路同樣包括晶體管Ml及M2、電感L、驅動器32、脈寬調變器34以及電壓補償器36，但適應性溫度補償電路22提供無溫度補償?shù)碾娏鞲袦y信號Vcs4以及精確的適應性溫度感測值T2，適應性溫度感測值T2可以用來對電流感測信號Vcs4或電壓誤差信號Vcomp進行溫度補償，也可以供其他電路來判斷溫度大小，例如過溫度保護電路。在適應性溫度補償電路22中，由檢測電路44及電流轉換器42組成的電流感測器26檢測電感電流IL產(chǎn)生電流感測信號Vcs4，溫度補償修正器28根據(jù)電流感測信號Vcs4產(chǎn)生溫度修正值Kcs,具溫度感測電路24利用NTC熱敏電阻RNTC感測電感L的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值Tl，運算電路30根據(jù)外部環(huán)境溫度感測值Tl及溫度修正值Kcs產(chǎn)生適應性溫度感測值T2。[0043]參照圖5、圖6及圖7，在適應性溫度補償電路22中，除了溫度補償修正器28以外，具溫度感測電路24及電流感測器26都是傳統(tǒng)溫度補償方法所使用的電路，因此，本發(fā)明的適應性溫度補償電路22在成本上幾乎與傳統(tǒng)的溫度補償電路相同。[0044]在圖5、圖6及圖7中，適應性溫度補償電路22皆感測電感L的電感電流IL及外部溫度，但在其他實施例中，適應性溫度補償電路22也可以感測其他功率元件的電流及外部溫度，例如晶體管Ml及M2。[0045]以上對于本發(fā)明之較佳實施例所作的敘述系為闡明之目的，而無意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導或從本發(fā)明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例系為解說本發(fā)明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發(fā)明在實際應用上而選擇及敘述，本發(fā)明的保護范圍由本發(fā)明權利要求范圍及其均等來決定?！緳嗬蟆?.一種適應性溫度補償電路，用以提供具適應性溫度補償?shù)男盘枺涮卣髟谟?，所述的適應性溫度補償電路包括:具溫度感測電路，感測元件的電流產(chǎn)生第一及第二電流感測信號，并感測所述的元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整所述的第一及第二電流感測信號；以及溫度補償修正器，連接所述的具溫度感測電路，根據(jù)調整后的第二電流感測信號決定溫度修正值供補償調整后的第一電流感測信號產(chǎn)生所述的具適應性溫度補償?shù)男盘枴?.如權利要求1所述的適應性溫度補償電路，其特征在于，所述的具溫度感測電路包括熱敏電阻。3.如權利要求1所述的適應性溫度補償電路，其特征在于，所述的溫度補償修正器根據(jù)所述的調整后的第二電流感測信號檢索對應表以決定所述的溫度修正值。4.如權利要求1所述的適應性溫度補償電路，其特征在于，所述的第一電流感測信號等于所述的第二電流感測信號。5.一種適應性溫度補償方法，用以提供具適應性溫度補償?shù)男盘枺涮卣髟谟?，所述的適應性溫度補償方法包括下列步驟:(A)感測元件的電流產(chǎn)生第一及第二電流感測信號；(B)感測所述的元件的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生外部環(huán)境溫度感測值調整所述的第一及第二電流感測信號；(C)根據(jù)調整后的第二電流感測信號決定溫度修正值；以及(D)根據(jù)所述的溫度修正值補償調整后的第一電流感測信號產(chǎn)生所述的具適應性溫度補償?shù)男盘枴?.如權利要求5所述的適應性溫度補償方法，其特征在于，所述的步驟C包括根據(jù)所述的調整后的第二電流感測信號檢索對應表以決定所述的溫度修正值。7.如權利要求5所述的適應性溫度補償方法，其特征在于，所述的第一電流感測信號等于所述的第二電流感信號?！疚臋n編號】H02M3/158GK103812344SQ201410092935【公開日】2014年5月21日申請日期:2011年2月25日優(yōu)先權日:2011年1月31日【發(fā)明者】粘纮壽,鄭仲圣申請人:立锜科技股份有限公司