升壓轉(zhuǎn)換器電路與升壓轉(zhuǎn)換器電路控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制電路，特別涉及一種適用于升壓轉(zhuǎn)換器的控制電路與對應(yīng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子裝置通常包含多個(gè)元件，各元件分別需要不同的操作電壓。因此，對于電子裝置而言，直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器為不可缺少的裝置，用以調(diào)整并且穩(wěn)定電壓電平。多種不同的直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器基于不同的功率需求被開發(fā)出來，包括降壓轉(zhuǎn)換器(buckconverter)及升壓轉(zhuǎn)換器(booster converter)。降壓轉(zhuǎn)換器可將輸入的直流電壓降低至一預(yù)設(shè)電壓電平，而升壓轉(zhuǎn)換器可將輸入的直流電壓提高。隨著電路技術(shù)的演進(jìn)，降壓轉(zhuǎn)換器及升壓轉(zhuǎn)換器也對應(yīng)地被調(diào)整，以應(yīng)用于不同的系統(tǒng)架構(gòu)及符合不同的系統(tǒng)需求。
[0003]—般而言，升壓轉(zhuǎn)換器可運(yùn)作于脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n，縮寫為PWM)模式與脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulat1n，縮寫為PFM)模式。然而，PWM模式與PFM模式各有優(yōu)劣。舉例而言，若升壓轉(zhuǎn)換器在電子裝置系統(tǒng)開機(jī)時(shí)直接運(yùn)作在PWM模式，則會(huì)發(fā)生電感電流過大的問題。
[0004]有鑒于此，需要一種適用于升壓轉(zhuǎn)換器的控制電路與對應(yīng)的控制方法，可有效避免升壓轉(zhuǎn)換器在開機(jī)過程中產(chǎn)生電感電流過大的問題，以保護(hù)電子裝置系統(tǒng)內(nèi)的電子元件不會(huì)因?yàn)檫^大的電流而造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開一種升壓轉(zhuǎn)換器電路，包括一升壓轉(zhuǎn)換器與一控制電路。升壓轉(zhuǎn)換器用以根據(jù)一輸入電壓在一輸出端產(chǎn)生一輸出電壓。升壓轉(zhuǎn)換器包括一電感、一第一晶體管以及一第二晶體管。第一晶體管耦接在電感與一接地點(diǎn)之間，用以根據(jù)一第一控制信號切換其導(dǎo)通狀態(tài)。第二晶體管耦接在電感與輸出端之間，用以根據(jù)一第二控制信號切換其導(dǎo)通狀態(tài)?？刂齐娐否罱又辽龎恨D(zhuǎn)換器，用以根據(jù)一時(shí)鐘信號產(chǎn)生第一控制信號與第二控制信號。控制電路控制第一晶體管與第二晶體管在一既定時(shí)間區(qū)間根據(jù)一第一切換頻率輪流被導(dǎo)通，并且其中第一切換頻率小于時(shí)鐘信號的一頻率。
[0006]本發(fā)明更公開一種升壓轉(zhuǎn)換器控制方法，用以控制一升壓轉(zhuǎn)換器，其中升壓轉(zhuǎn)換器根據(jù)一輸入電壓產(chǎn)生一輸出電壓，升壓轉(zhuǎn)換器包括一電感、親接在電感與一接地點(diǎn)之間的一第一晶體管、耦接在電感與一輸出端之間的一第二晶體管、以及耦接至第二晶體管與輸出端的一電容。此升壓轉(zhuǎn)換器控制方法包括:在一第一時(shí)間區(qū)間持續(xù)導(dǎo)通第二晶體管，用以充電電容；在一第二時(shí)間區(qū)間根據(jù)一第一切換頻率輪流導(dǎo)通第一晶體管與第二晶體管；以及在一第三時(shí)間區(qū)間根據(jù)一第二切換頻率輪流導(dǎo)通第一晶體管與第二晶體管，其中該第一切換頻率小于該第二切換頻率。
【附圖說明】
[0007]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的升壓轉(zhuǎn)換器電路。
[0008]圖2是顯示一種升壓轉(zhuǎn)換器開機(jī)波形示意圖。
[0009]圖3是顯示另一種升壓轉(zhuǎn)換器開機(jī)波形示意圖。
[0010]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的控制電路方塊圖。
[0011]圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所述的控制電路方塊圖。
[0012]圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的邏輯控制單元電路圖。
[0013]圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的信號波形圖。
[0014]圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的控制信號波形圖。
[0015]圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的升壓轉(zhuǎn)換器控制方法流程圖。
[0016]圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的升壓轉(zhuǎn)換器開機(jī)波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明。
[0018]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的升壓轉(zhuǎn)換器電路。升壓轉(zhuǎn)換器電路100可包括一升壓轉(zhuǎn)換器110與一控制電路120。升壓轉(zhuǎn)換器110用以根據(jù)一輸入電壓VIN在一輸出端產(chǎn)生一輸出電壓VOUT。升壓轉(zhuǎn)換器110包括電感L、耦接在電感L與接地點(diǎn)之間的晶體管LG、耦接在電感L與輸出端之間的晶體管UG、以及耦接至晶體管UG與輸出端的電容C?？刂齐娐?20耦接至升壓轉(zhuǎn)換器110，用以根據(jù)一時(shí)鐘信號CLK產(chǎn)生控制信號Ctrl_l與Ctrl_2，其中晶體管LG接收控制信號Ctrl_l，用以根據(jù)控制信號Ctrl_l切換其導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管UG接收控制信號Ctrl_2，用以根據(jù)控制信號Ctrl_2切換其導(dǎo)通狀態(tài)。
[0019]—般而言，升壓轉(zhuǎn)換器可運(yùn)作在脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n，縮寫為PWM)模式與脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulat1n，縮寫為PFM)模式。
[0020]圖2是顯示一種升壓轉(zhuǎn)換器開機(jī)波形示意圖。如圖所示，在既定時(shí)間區(qū)間Tl?T3內(nèi)，升壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)作在PFM模式，而在時(shí)間點(diǎn)T3之后，升壓轉(zhuǎn)換器改為運(yùn)作在PWM模式。其中時(shí)間點(diǎn)Tl可被設(shè)定為輸出電壓VOUT自小于輸入電壓VIN被提升至大于輸入電壓VIN的切換時(shí)間點(diǎn)，而時(shí)間點(diǎn)T3可以被設(shè)定為自時(shí)間點(diǎn)Tl后等待一段既定時(shí)間，或是被設(shè)定為輸出電壓VOUT可穩(wěn)定地被產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)。
[0021]在PFM模式下，晶體管LG與UG輪流被導(dǎo)通。當(dāng)電感電流IL斜率為正時(shí)，晶體管LG被導(dǎo)通，直到電感電流IL持續(xù)增加到達(dá)過電流(Over Current)電平OC時(shí)，改為讓晶體管UG被導(dǎo)通。當(dāng)晶體管UG被導(dǎo)通時(shí)，電感電流IL的斜率由正轉(zhuǎn)為負(fù)。待輸出電壓VOUT穩(wěn)定地大于輸入電壓VIN —段時(shí)間后，S卩，在時(shí)間點(diǎn)T3之后，升壓轉(zhuǎn)換器改為運(yùn)作在PWM模式。
[0022]圖3是顯示另一種升壓轉(zhuǎn)換器開機(jī)波形示意圖。圖3所示的情境為升壓轉(zhuǎn)換器所耦接的負(fù)載R為重載的情境，而圖2所示的情境為升壓轉(zhuǎn)換器所耦接的負(fù)載R為輕載的情境。由圖2與圖3中可看出，當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器所耦接的負(fù)載R為輕載時(shí)，在既定時(shí)間區(qū)間Tl?T3內(nèi)，電感電流IL會(huì)大于流經(jīng)負(fù)載R的平均電流10UT。然而，此一過大的電感電流IL對于負(fù)載R或電路內(nèi)的其他電子元件會(huì)成為涌入電流(Inrush Current)。瞬間涌入電流將會(huì)導(dǎo)致電子元件的壽命減損。因此，本發(fā)明提供一種適用于升壓轉(zhuǎn)換器的控制電路與對應(yīng)的控制方法，可有效避免升壓轉(zhuǎn)換器在開機(jī)過程中產(chǎn)生過大的電感電流的問題，以保護(hù)電子裝置系統(tǒng)內(nèi)的電子元件不會(huì)因?yàn)檫^大的電流而造成損傷。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，控制電路120可控制晶體管LG與UG在既定時(shí)間區(qū)間Tl?T3內(nèi)根據(jù)一較低的切換頻率輪流被導(dǎo)通，并且可在晶體管LG被導(dǎo)通一短暫期間后，立即切換為導(dǎo)通晶體管UG，用以有效減少在開機(jī)過程中所產(chǎn)生的電感電流IL，以解決上述電感電流過大的問題。
[0024]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的控制電路方塊圖。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，控制電路420可包括多個(gè)比較器，例如比較器421、422與423、一時(shí)鐘產(chǎn)生電路424、一邏輯控制單元425、一觸發(fā)器426、一時(shí)序控制電路427以及一多工器428。比較器421用以比較一分壓與一參考電壓VREF的大小，以產(chǎn)生一比較信號EAO，其中此分壓為根據(jù)輸出電壓VOUT所產(chǎn)生的反饋電壓VFB。比較器422進(jìn)一步比較