專利名稱：電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路及其控制方法，尤指一種免閉回路穩(wěn)定補(bǔ)償調(diào)整的脈寬調(diào)變控制電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
電源轉(zhuǎn)換器對(duì)于一般電子設(shè)備而言，占有舉足輕重的地位，其轉(zhuǎn)換電源以提供電子設(shè)備作動(dòng)時(shí)所需電壓。而對(duì)于使用者而言，電子設(shè)備工作時(shí)間的持續(xù)力，往往成為購(gòu)買電子設(shè)備時(shí)，主要考慮因素之一，因此如何讓電子設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，已成為目前電源轉(zhuǎn)換器的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。目前電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)主要是以交換式電源轉(zhuǎn)換器(SwitchingPowerSupplies)為主，交換式電源轉(zhuǎn)換器通過(guò)判斷負(fù)載所需輸出功率、輸出電壓或輸出電流，利用脈沖寬度調(diào)制(PWM Pulse-width modulation)的手段,使得電源轉(zhuǎn)換器在輸出電能時(shí),能較精準(zhǔn)控制輸出至負(fù)載的電能并供負(fù)載使用。因此交換式電源轉(zhuǎn)換器使用時(shí)較不易產(chǎn)生多余的電能浪費(fèi)，而得以節(jié)省電能的損耗。請(qǐng)參閱美國(guó)專利公告號(hào)US6433525的專利案，其為Intersil公司所提出一種交換式電源轉(zhuǎn)換器，主要是利用偵測(cè)電感電流的電路來(lái)偵測(cè)電流的極性是否轉(zhuǎn)變，并搭配利用計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量負(fù)載的電流狀態(tài)開(kāi)始改變的時(shí)間，而選擇電能的輸出模式，因此當(dāng)該交換式電源轉(zhuǎn)換器處于高電流負(fù)載狀態(tài)時(shí)，會(huì)選擇脈寬調(diào)變調(diào)節(jié)控制電路來(lái)控制輸出的電能；而在低電流負(fù)載狀態(tài)時(shí)，會(huì)選擇遲滯(漣漪)控制電路來(lái)控制輸出的電能；從而來(lái)達(dá)成節(jié)省電能輸出的目的，以延長(zhǎng)電子設(shè)備持續(xù)工作的時(shí)間。但是，此種交換式電源轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)器在偵測(cè)負(fù)載的電流狀態(tài)變化，到選擇適合的電能輸出模式之間，會(huì)有一個(gè)時(shí)間落差，而造成交換式電源轉(zhuǎn)換器無(wú)法準(zhǔn)確配合負(fù)載的電流狀態(tài)，來(lái)提供適合的電能，例如當(dāng)負(fù)載由高電流狀態(tài)轉(zhuǎn)變成低電流狀態(tài)時(shí)，會(huì)因?yàn)橛?jì)數(shù)器工作時(shí)的時(shí)間誤差，導(dǎo)致該交流式電源轉(zhuǎn)換器仍舊使用遲滯(漣漪)調(diào)節(jié)控制電路來(lái)控制輸出的電能，造成輸出的電能無(wú)法配合負(fù)載所需，進(jìn)而造成電能的損失。因此，此種利用計(jì)數(shù)器的交換式電源轉(zhuǎn)換器，對(duì)于輸出電能的調(diào)節(jié)效果較差，并且會(huì)產(chǎn)生多余的電能損耗。再加上此種交換式電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，脈寬調(diào)變控制電路為了得以穩(wěn)定輸出電源至負(fù)載，必須對(duì)輸入負(fù)載的電源進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，而需搭配遲滯(漣漪)調(diào)節(jié)控制電路、或其它電路，無(wú)法僅使用單一控制電路來(lái)達(dá)成穩(wěn)定控制輸出電壓的效果，而造成此種交換式電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)成本較高、體積較大，對(duì)于現(xiàn)在電子產(chǎn)品體積不斷縮小的趨勢(shì)下，此種電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)實(shí)有必須改善的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在提供一種可減小轉(zhuǎn)換器輸出側(cè)電感、電容特性影響脈寬調(diào)變控制信號(hào)，并可具精確控制、成本降低功效。
本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)換器包含至少一上橋組件、一下橋組件，并該上、下橋組件電性連接輸入電源，并該上、下橋組件經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，并相節(jié)點(diǎn)受由脈寬調(diào)變信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作以使上、下橋組件作開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作，又該相節(jié)點(diǎn)連接輸出電感、輸出電容，并控制輸出電感電流對(duì)輸出電容充電產(chǎn)生輸出電壓，其中本發(fā)明的脈寬調(diào)變控制電路包括虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路，該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路具有積分及直流偏壓消除單元、相位合成單元以及雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元，該積分及直流偏壓消除單元輸入前述相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)及反應(yīng)輸出電壓的信號(hào)，并產(chǎn)生位于直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)，該相位合成單元使該虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)與輸出電壓信號(hào)斜率向量合成脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)，該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生上、下直流參考電壓位準(zhǔn)，并該脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)與上、下直流參考電壓位準(zhǔn)比較產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)輸入前述驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的虛擬漣波電流脈寬調(diào)變電路包括一直流參考電壓位準(zhǔn)單元、一積分及直流偏壓消除單元、一相位合成單元、一雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元、一脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元，其中直流參考電壓位準(zhǔn)單元提供一參考直流電壓位準(zhǔn)；該積分及直流偏壓消除單元輸入端連接前述相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，并連接參考電壓位準(zhǔn)單元，并使相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)的方波經(jīng)積分及直流偏壓消除以形成位于直流參考位準(zhǔn)的三角波，并該三角波斜率可反應(yīng)相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)變化；該相位合成單元接收積分及直流偏壓消除單元輸出的積分波形電壓與轉(zhuǎn)換器輸出電壓作比例疊加產(chǎn)生合成的近似三角波電壓，并該電壓作為脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)；又該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸入側(cè)連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元，并輸出至脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元，又該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)參考電壓位準(zhǔn)電壓正、負(fù)相同差值的雙軌上、下直流參考電壓，又該脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元輸入側(cè)連接相位合成單元輸出端及雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元輸出端，并使由相位合成單元輸入的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)與雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元的上直流參考位準(zhǔn)、下直流參考位準(zhǔn)比較，并產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)，并該脈寬調(diào)變信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)器以控制上、下橋組件動(dòng)作。這樣，本發(fā)明通過(guò)該虛擬漣波電流脈寬調(diào)變電路來(lái)設(shè)計(jì)電源轉(zhuǎn)換器，完全不需要精密的控制輸出電感及濾波電容的組件特性阻抗與外加線路調(diào)整誤差放大器的頻率響應(yīng)特性來(lái)達(dá)成高穩(wěn)定度且容易使用的電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，即可使該電源轉(zhuǎn)換器不論處于高負(fù)載狀態(tài)，或者低負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該虛擬漣波電流脈寬調(diào)變電路均可達(dá)到穩(wěn)定電源輸出的目的，不僅得以降低電源轉(zhuǎn)換器的制作成本，亦可縮小電源供應(yīng)器的體積，而解決先前技術(shù)的不足之處。本發(fā)明還提供一種免閉回路穩(wěn)定補(bǔ)償調(diào)整的脈寬調(diào)變控制方法，包括以下步驟
a.取相節(jié)點(diǎn)的方波電壓信號(hào)，并設(shè)直流參考電壓位準(zhǔn)，又該信號(hào)經(jīng)積分及直流偏壓消除處理產(chǎn)生位于直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)；
b.將反應(yīng)輸出電壓信號(hào)與虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)疊加合成具有近似三角波的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)；
c.檢測(cè)脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)并產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)以控制上、下橋組件動(dòng)作。其中前述c步驟的檢測(cè)方式設(shè)對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)相同正、負(fù)電壓差值的上、下直流參考電壓位準(zhǔn)，并該脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)的上升、下降波分別位于上、下直流參考位準(zhǔn)信號(hào)的位準(zhǔn)時(shí)可產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)。圖I為本發(fā)明的電路架構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路方塊示意圖。
圖3為本發(fā)明的虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路及動(dòng)作波形狀態(tài)示意圖。圖4為本發(fā)明的動(dòng)作波形示意圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例積分及直流偏壓消除單元電路示意圖。
圖5A為本發(fā)明對(duì)應(yīng)圖5的波形示意圖。
圖6為本發(fā)明的另一實(shí)施例直流偏壓消除部分電路示意圖。
圖6A為本發(fā)明對(duì)應(yīng)圖6的波形示意圖。
圖6B為本發(fā)明對(duì)應(yīng)圖6的波形示意圖。
圖7為本發(fā)明的實(shí)施例相位合成單元電路示意圖。
圖8為本發(fā)明的實(shí)施例雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元電路示意圖。
圖9為本發(fā)明的實(shí)施例脈寬調(diào)變單元電路示意圖。


圖10為本發(fā)明多相應(yīng)用示意圖。
圖中
上橋組件Q2下橋組件
A相節(jié)點(diǎn)91
92輸出電感93
94電阻95
I虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路2直流參考電壓位準(zhǔn)單元3積分及直流偏壓消除單元4相位合成單元5雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元6脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元61軟啟動(dòng)電路31
32直流偏壓消除部分33
驅(qū)動(dòng)器輸出電容電阻
積分部分
直流偏壓消除部分。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。請(qǐng)參照?qǐng)DI所示，其為本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)換器電路架構(gòu)圖，本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)換器包括一上橋組件Ql、一下橋組件Q2，并上、下橋組件Q1、Q2電性連接輸入電源VIN，并該上、下橋組件Ql、Q2經(jīng)相節(jié)點(diǎn)A連接，相節(jié)點(diǎn)A受驅(qū)動(dòng)器91動(dòng)作以使上、下橋組件Ql、Q2作開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作，而前述下橋組件Q2亦可為二極管(圖中未標(biāo)示)，又該相節(jié)點(diǎn)A連接輸出電感92、輸出電容93，并控制輸出電感92電流對(duì)輸出電容93充電產(chǎn)生輸出電壓V0UT，而本實(shí)施例中，取分壓電阻94、95的分壓電壓以偵測(cè)輸出電壓VOUT變化，又本發(fā)明具有一虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路1，并該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路I輸入前述相節(jié)點(diǎn)A電壓信號(hào)及反應(yīng)輸出電壓VOUT信號(hào)，并輸出至驅(qū)動(dòng)器91以控制上、下橋組件Ql、Q2作開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
6
請(qǐng)一并參照?qǐng)DI至圖4所示，本發(fā)明的虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路I包括一直流參考電壓位準(zhǔn)單元2、一積分及直流偏壓消除單元3、一相位合成單元4、一雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5、一脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元6，其中直流參考電壓位準(zhǔn)單元2提供一參考直流電壓位準(zhǔn)VREF (參照?qǐng)D4)，又積分及直流偏壓消除單元3輸入端連接相節(jié)點(diǎn)A電壓VSW信號(hào)，并連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2，并具積分部分31、直流偏壓消除部分32。如圖3和圖4所示，該相節(jié)點(diǎn)A電壓信號(hào)的方波經(jīng)積分及直流偏壓消除單元3形成位于直流參考位準(zhǔn)的三角波Vint，其波形如圖4所示，并該三角波斜率可反應(yīng)相節(jié)點(diǎn)A電壓信號(hào)變化，而本實(shí)施例圖4所示Vint波形為反相型態(tài)，亦可為同相型態(tài)。相位合成單元4接收積分及直流偏壓消除單元3輸出的積分波形電壓與轉(zhuǎn)換器回授偵測(cè)輸出電壓VFB作比例疊加合成三角波電壓，其波形如圖4中的VEA，并該VEA電壓作為脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)，而圖中VEA為Vint反相后形成對(duì)應(yīng)VSW同相波形。雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5輸入側(cè)連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2，并輸出至脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元6，又該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元6產(chǎn)生如圖4對(duì)應(yīng)參考電壓位準(zhǔn)VREF電壓正、負(fù)相同差值的雙軌上、下直流參考位準(zhǔn)VREF+、VREF-。脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元6輸入側(cè)連接相位合成單元4輸出端及雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5輸出端，并由相位合成單元4輸入的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)VEA與雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5輸入的上直流參考位準(zhǔn)VREF+、下直流參考位準(zhǔn)VREF-比較，并產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)，并該脈寬調(diào)變信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)器91以控制上、下橋組件Ql、Q2動(dòng)作。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓為VFB，并該VFB電壓在Tl時(shí)間降低時(shí)上橋組件Ql導(dǎo)通，并VSW的電壓升高，并使上、下橋組件Q1、Q2相節(jié)點(diǎn)A的VSW電壓為VIN電壓，又T2時(shí)間輸出電壓VOUT升高時(shí)下橋組件Q2導(dǎo)通，并VSW電壓即降低，并相節(jié)點(diǎn)A電壓為地電位，而由于輸出電容93特性的內(nèi)部電阻(圖中未標(biāo)示)由輸出電感92電流充電，該回授VFB的漣波對(duì)應(yīng)該輸出電容93特性具不同峰值，又該Vint為積分及直流偏壓消除單元3輸出電壓，并可對(duì)應(yīng)VSW電壓產(chǎn)生具參考電壓VREF位準(zhǔn)的三角波電壓，而本實(shí)施例的三角波電壓為VSW電壓的反相，亦可為同相設(shè)計(jì)，又VEA為相位合成單元4輸入轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓VFB與Vint電壓疊加并反向的脈寬調(diào)變參數(shù)電壓，并因該VEA為將前述Vint波形再反相，因而可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)VSW電壓同相波形，又該VREF+、VREF-為位于參考電壓VREF正、負(fù)直流參考位準(zhǔn)電壓，而本發(fā)明的VEA電壓波形斜率可更反應(yīng)VFB的電壓變化，并可產(chǎn)生近似三角波，因而當(dāng)VEA電壓下降至Tl時(shí)間與VREF-交接的B位置或VEA電壓上升至T2時(shí)間與VREF+交接的C位置時(shí)可使脈寬調(diào)變單元產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)以控制驅(qū)動(dòng)器91及上、下橋組件Ql、Q2動(dòng)作，并使本發(fā)明可精確反應(yīng)輸出壓變化以提升輸出電壓穩(wěn)定性。本發(fā)明涉及的積分及直流偏壓消除單元3、相位合成單元4、雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5、脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元6可為各式可達(dá)成前述功能設(shè)計(jì)，如圖I至圖5所示，本發(fā)明涉及的積分及直流偏壓消除單元3具有積分部分31及直流偏壓消除部分32，并積分部分31具第一運(yùn)算放大器OPl，并其反相輸入端連接第一電阻Rl與相節(jié)點(diǎn)A信號(hào)SW電性連接，又反相輸入端連接第二電阻R2與直流偏壓消除部分32的輸出bias連接，又第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端與反相輸入端間連接第一電容Cl,并積分時(shí)間常數(shù)由R1、C1決定,并其同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2輸出接點(diǎn)REF，并可將方波的相節(jié)點(diǎn)A電壓VSW積分形成三角波信號(hào)，又bias產(chǎn)生電壓可調(diào)整輸出直流位準(zhǔn)，又直流偏壓消除部分32具積分電路、
7誤差放大電路，并該積分電路輸入端連接積分部分31的輸出端，又誤差放大電路連接積分電路的輸出端及直流參考電壓位準(zhǔn)單元輸出接點(diǎn)REF，使得積分部分31對(duì)應(yīng)相節(jié)點(diǎn)A信號(hào)VSW的方波占空比形成不同直流位準(zhǔn)三角波(參閱圖3)，并可經(jīng)積分電路形成對(duì)應(yīng)直流位準(zhǔn)波形，并再由誤差放大電路使該直流位準(zhǔn)波形與直流參考電壓位準(zhǔn)單元2的直流參考電壓位準(zhǔn)VREF比較，并其直流誤差量經(jīng)放大再輸入積分部分31，使得積分部分31輸出不同直流位準(zhǔn)三角波電壓可調(diào)整為位于直流參考電壓位準(zhǔn)VREF的三角波Vint，而該直流偏壓消除部分32具有第二運(yùn)算放大器0P2、第三運(yùn)算放大器0P3、第三電阻R3、第四電阻R4，第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容C2，并該第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入端連接第三電阻R3與第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端連接，并其反相輸入端與輸出端間并聯(lián)第四電阻R4及第二電容C2，又其同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2的輸出接點(diǎn)REF，并使第二運(yùn)算放大器0P2形成積分電路；又第三運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端連接第五電阻R5與第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端連接，并其反相輸入端與輸出端間連接第六電阻R6，又其同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2的輸出接點(diǎn)REF。請(qǐng)一并參閱圖5及圖5A，本發(fā)明Vint輸出無(wú)直流誤差時(shí)，Vint輸出為VSW積分后的VCR(輸出電容93內(nèi)電阻電壓)三角波加上VREF位準(zhǔn)；又當(dāng)前述電路使積分部分31輸入第二運(yùn)算放大器0P2的三角波信號(hào)有直流誤差時(shí)可經(jīng)由第二運(yùn)算放大器0P2反相積分消除VCR形成對(duì)應(yīng)直流波形信號(hào)Vdet輸出，又該第二運(yùn)算放大器0P2輸出的直流波形電壓輸入第三運(yùn)算放大器0P3并與參考位準(zhǔn)電壓比較，并經(jīng)誤差放大后成為Vbias電壓再饋入積分部分31的第一運(yùn)算放大器OPl反相輸入端，因而使積分及直流偏壓消除單元3輸出VSW積分后的VCR三角波加上VREF的位準(zhǔn)形成對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬漣波電流三角波信號(hào)Vint。請(qǐng)參閱圖I至圖6，本發(fā)明另一實(shí)施例的積分部分31同圖5，并直流偏壓消除部分
33由比較電路、反相積分電路組成，并本實(shí)施例的比較電路具有第四運(yùn)算放大器0P4，并其反相輸入端連接積分部分31的輸出，又其同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2輸出接點(diǎn)REF，又積分電路具有第七電阻R7、第三電容C3、第五運(yùn)算效大器0P5，并該第五運(yùn)算放大器0P5的反相輸入端連接第七電阻R7與比較電路的第四運(yùn)算放大器0P4輸出連接，又該反相輸入端連接第三電容C3與第五運(yùn)算放大器0P5的輸出端連接，又該第五運(yùn)算放大器0P5的同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2輸出接點(diǎn)REF，使得當(dāng)Vint輸出無(wú)直流誤差時(shí)，Vint輸出為VSW積分后的VCR三角波加上VREF的位準(zhǔn)，又如圖6、圖6A和圖6B所示，當(dāng)Vint輸出有直流誤差時(shí)積分部分31接收的積分波形以直流參考電壓位準(zhǔn)為直流參考位準(zhǔn)VREF，經(jīng)比較電路與直流參考位準(zhǔn)VREF比較，產(chǎn)生的方波如圖6A虛線內(nèi)所示，若為直流均方根值與參考位準(zhǔn)電壓相同則該方波的占空比為50%，該比較電路輸出Vcomp為2x參考位準(zhǔn)電壓，其中K=2，又經(jīng)積分電路積分后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)Vint直流誤差量的Vbias電壓，并如圖5及圖6Β所示，該Vbias電壓可輸入前述積分部分31的bias端點(diǎn)，其相位可抵銷Vint的直流誤差以調(diào)整積分部分31輸出直流位準(zhǔn)，并形成位于對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)的三角波Vint信號(hào)。請(qǐng)參照?qǐng)DI至圖4及圖7，相位合成單元4具有誤差放大器，并輸入側(cè)輸入積分及直流偏壓消除單元3輸出電壓Vint及轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓VFB，并經(jīng)疊加合成輸出脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)，而本實(shí)施例具第六運(yùn)算放大器0P6，并該第六運(yùn)算放大器0P6的反相輸入端連接第八電阻R8及積分直流偏壓消除單元3輸出接點(diǎn)Vint，又該反相輸入端連接第九電阻R9與第六運(yùn)算放大器0P6的輸出端連接，并該反相輸入端與第八電阻R8、第九電阻R9間具相節(jié)點(diǎn)，又該第六運(yùn)算放大器0P6的同相輸入端連接轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓接點(diǎn)FB，并可調(diào)整該第八電阻R8、第九電阻R9的阻值取對(duì)應(yīng)積分及直流偏壓消除單元3的輸出電壓適當(dāng)比例及轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓VFB，較佳者可取Vint 1/20對(duì)應(yīng)VFB電壓，并使該前述電壓與轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓VFB疊加合成，并使積分及直流偏壓消除單元3的輸出電壓三角波信號(hào)斜率與轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓VFB的變化斜率向量合成形成輸出脈寬參數(shù)信號(hào)VEA。請(qǐng)參閱圖I至圖4及圖8，該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元5具有二比較電路，并該二比較電路的一輸入端連接直流參考位準(zhǔn)信號(hào)，并該二比較電路連接電阻，并通過(guò)電阻的阻值設(shè)定分別輸出對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)相同正負(fù)差值的上、下直流參考位準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，其具有第七運(yùn)算放大器0P7、第八運(yùn)算放大器0P8，并該第七運(yùn)算放大器0P7、第八運(yùn)算放大器0P8的同相輸入端連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元2輸出接點(diǎn)REF，并第七運(yùn)算放大器0P7的反相輸入端連接第十電阻RlO接地，并反相輸入端連接第i^一電阻Rll與輸出端連接，并該第七運(yùn)算放大器0P7輸出端產(chǎn)生上直流參考位準(zhǔn)VREF+，又第八運(yùn)算放大器0P8的反相輸入端連接第十二電阻R12與第七運(yùn)算放大器0P7的輸出端連接，并該反相輸入端連接第十三電阻R13與第八運(yùn)算放大器0P8輸出端連接，并該第十二電阻R12及第十三電阻R13及第八運(yùn)算放大器0P8的反相輸入端具有相節(jié)點(diǎn)，并使第八運(yùn)算放大器0P8的輸出端產(chǎn)生下直流參考位準(zhǔn)VREF-，而該上直流參考電壓位準(zhǔn)VREF+為VREF+ (VREF ± R11/R10),又下直流參考電壓位準(zhǔn)VREF-為[(VREF+-VREF) * -I]+VREF,若設(shè)參考位準(zhǔn)VREF電壓為IV，第十電阻 RlO 為 99K，第^^一電阻1 11阻值為11(，則￥1^7+=1+(1 * 1K/99K) =1. 01V，又VREF-=[(I. 01V-1V) * -1]+1V=0. 99V。請(qǐng)參照?qǐng)DI至圖4及圖9，本發(fā)明脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元6具二比較電路，并該一比較電路輸入端連接脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)EA及上直流參考位準(zhǔn)REF+，另一比較電路輸入端連接脈寬調(diào)變參數(shù)以信號(hào)EA及下直流參考位準(zhǔn)REF-，并二比較電路輸出形成反應(yīng)脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)斜率變化的方波信號(hào)，而該方波信號(hào)可經(jīng)正反器放大并配合軟啟動(dòng)電路產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)，而本實(shí)施例具有第九運(yùn)算放大器0Ρ9、第十運(yùn)算放大器0Ρ10、RS正反器、軟啟動(dòng)電路61，而該軟啟動(dòng)電路61為電源轉(zhuǎn)換器的習(xí)知技術(shù)，不再予以多述，又該第九運(yùn)算放大器0Ρ9的同相輸入端連接相位合成單元4輸入的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)ΕΑ，又第九運(yùn)算放大器0Ρ9的反相輸入端連接上直流參考位準(zhǔn)REF+，并第十運(yùn)算放大器OPlO反相輸入端連接相位合成單元4輸入的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)ΕΑ，并其同相輸入端連接下直流參考位準(zhǔn)REF-，又該第九運(yùn)算放大器0Ρ9、第十運(yùn)算放大器OPlO的輸出端分別連接RS正反器的R端、S端，又RS正反器的Q端與軟啟動(dòng)電路61的輸出端連接AND閘，并該AND閘輸出產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)PWM，使得VEA的電壓波形斜率上升至VREF+位準(zhǔn)時(shí)第九運(yùn)算放器0Ρ9輸出一高電位方波，并使RS正反器輸出Q為低電位以降低轉(zhuǎn)換器輸出電壓，又VEA的電壓波形斜率降低至VREF-位準(zhǔn)時(shí)第十運(yùn)算放大器OPlO輸出一高電位方波，并使RS正反器輸出Q為高電位以提升轉(zhuǎn)換器輸出電壓。請(qǐng)參照?qǐng)D10，本發(fā)明具虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路I及驅(qū)動(dòng)器91及上、下橋組件Ql、Q2的脈寬調(diào)變架構(gòu)可予以并聯(lián)，并分別連接輸出電感92與同一輸出電容93連接作多相配置，并使本發(fā)明可配合負(fù)載需求提升輸出電流，而圖中所示為二組脈寬調(diào)變架構(gòu)并聯(lián)，亦可配合負(fù)載作二組以上的脈寬調(diào)變架構(gòu)并聯(lián)設(shè)置。本發(fā)明前述電路為本發(fā)明的例示，并非作為本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍限制，凡依據(jù)本發(fā)明精神所示的等效改變亦應(yīng)屬于本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所含蓋。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，該電源轉(zhuǎn)換器包含至少一上橋組件、一下橋組件，并該上、下橋組件電性連接輸入電源，并該上、下橋組件經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，并相節(jié)點(diǎn)受由脈寬調(diào)變信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作以使上、下橋組件作開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作，又該相節(jié)點(diǎn)連接輸出電感、輸出電容，并控制輸出電感電流對(duì)輸出電容充電產(chǎn)生輸出電壓；其特征在于，該脈寬調(diào)變控制電路包括虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路，并該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路具有積分及直流偏壓消除單元、相位合成單元以及雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元，該積分及直流偏壓消除單元輸入前述相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)及反應(yīng)輸出電壓的信號(hào)，并產(chǎn)生位于直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)，該相位合成單元使該虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)與輸出電壓信號(hào)斜率向量合成脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)，該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生上、下直流參考電壓位準(zhǔn)，并該脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)與上、下直流參考電壓位準(zhǔn)比較產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)輸入前述驅(qū)動(dòng)器。
2.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路還包括一直流參考電壓位準(zhǔn)單元以及一脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元，該直流參考電壓位準(zhǔn)單元提供一參考直流電壓位準(zhǔn)；該積分及直流偏壓消除單元輸入端連接前述相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)，并連接參考電壓位準(zhǔn)單元，并使相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)的方波經(jīng)積分及直流偏壓消除以形成位于直流參考位準(zhǔn)的三角波，該三角波斜率可反應(yīng)相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)變化，該相位合成單元接收積分及直流偏壓消除單元輸出的積分波形電壓與轉(zhuǎn)換器輸出電壓作比例疊加產(chǎn)生合成的近似三角波電壓，并該電壓作為脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)；該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸入側(cè)連接直流參考電壓位準(zhǔn)單元，并輸出至脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元；該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)參考電壓位準(zhǔn)電壓正、負(fù)相同差值的雙軌直流參考電壓?jiǎn)挝?；該脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元輸入側(cè)連接相位合成單元輸出端及雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元輸出端，并使由相位合成單元輸入的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)與雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元的上直流參考位準(zhǔn)、下直流參考位準(zhǔn)比較，并產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該積分及直流偏壓消除單元具有積分部分及直流偏壓消除部分，該積分部分將上、下橋組件相節(jié)點(diǎn)的方波的信號(hào)積分形成三角波信號(hào)，該直流偏壓消除部分具有積分電路和誤差放大電路，該積分電路輸入端連接積分部分的輸出端，該誤差放大電路連接積分電路的輸出端及直流參考電壓位準(zhǔn)單元輸出，并使得積分部分輸出對(duì)應(yīng)上、下橋組件相節(jié)點(diǎn)信號(hào)可經(jīng)積分電路形成對(duì)應(yīng)直流位準(zhǔn)波形，并再由誤差放大電路使該直流位準(zhǔn)波形與直流參考電壓位準(zhǔn)單元的直流參考電壓位準(zhǔn)比較，并其直流誤差量壓經(jīng)放大再輸入積分部分，使得積分部分輸出不同直流位準(zhǔn)三角波電壓可調(diào)整為位于直流參考電壓位準(zhǔn)的三角波。
4.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該積分及直流偏壓消除單元具有積分部分及直流偏壓消除部分，該積分部分將上、下橋組件相節(jié)點(diǎn)的方波的信號(hào)積分形成三角波信號(hào)，該直流偏壓消除部分由比較電路和積分電路組成，該比較電路輸入端連接積分部分的輸出信號(hào)及直流參考電壓位準(zhǔn)單元輸出信號(hào)，該積分電路輸入端連接比較電路及直流參考電壓位準(zhǔn)單元輸出信號(hào)，使得積分部分接收的積分波形以直流參考電壓位準(zhǔn)為直流參考位準(zhǔn)，經(jīng)比較電路與直流參考位準(zhǔn)電壓比較，又經(jīng)積分電路積分后產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)參考位準(zhǔn)電壓的直流誤差輸出電壓，并該電壓輸入前述積分部分以調(diào)整積分部分輸出直流位準(zhǔn)，并形成位于對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)的三角波。
5.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該相位合成單元具有誤差放大器，該誤差放大器的輸入側(cè)輸入積分及直流偏壓消除單元及轉(zhuǎn)換器輸出回授電壓，并經(jīng)疊加合成輸出脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元具有二比較電路，并該二比較電路一輸入端連接直流參考位準(zhǔn)，并該二比較電路連接電阻，并通過(guò)電阻的阻值設(shè)定分別輸出對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)相同正負(fù)差值的上、下直流參考位準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該脈寬調(diào)變產(chǎn)生單元具有二比較電路，并該一比較電路輸入端連接脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)及上直流參考位準(zhǔn)信號(hào)，另一比較電路輸入端連接脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)及下直流參考位準(zhǔn)信號(hào)，并二比較電路輸出形成反應(yīng)脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)斜率變化的方波信號(hào)。
8.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路及驅(qū)動(dòng)器及上、下橋組件組成的脈寬調(diào)變架構(gòu)呈并聯(lián)，并分別連接輸出電感及同一輸出電容作多相配置。
9.一種電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制方法，該電源轉(zhuǎn)換器包含至少一上橋組件、一下橋組件，并該上、下橋組件電性連接輸入電源，并該上、下橋組件經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，并相節(jié)點(diǎn)受由脈寬調(diào)變信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作以使上、下橋組件作開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作，又該相節(jié)點(diǎn)連接輸出電感、輸出電容，并控制輸出電感電流對(duì)輸出電容充電產(chǎn)生輸出電壓；其特征在于，該脈寬調(diào)變控制方法，包括以下步驟a.取相節(jié)點(diǎn)的方波電壓信號(hào)，并設(shè)直流參考電壓位準(zhǔn)，又該信號(hào)經(jīng)積分及直流偏壓消除處理產(chǎn)生于直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)；b.將反應(yīng)輸出電壓信號(hào)與虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)疊加合成具有近似三角波的脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)；c.檢測(cè)脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)并產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)以控制上、下橋組件動(dòng)作。
10.如權(quán)利要求9所述的電源轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)變控制方法，其特征在于，前述c步驟的檢測(cè)方式設(shè)有對(duì)應(yīng)直流參考電壓位準(zhǔn)相同正、負(fù)電壓差值的上、下直流參考電壓位準(zhǔn)，并該脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)的上升、下降波分別位于上、下直流參考位準(zhǔn)信號(hào)的位準(zhǔn)時(shí)可產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種電源轉(zhuǎn)換脈寬調(diào)變控制電路及其控制方法，該脈寬調(diào)變控制電路包括虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路，并該虛擬電流漣波脈寬調(diào)變電路具有積分及直流偏壓消除單元輸入前述相節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)及反應(yīng)輸出電壓的信號(hào)，并產(chǎn)生位于直流參考電壓位準(zhǔn)的虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)，又包括相位合成單元令該虛擬電流漣波參數(shù)信號(hào)與輸出電壓信號(hào)斜率向量合成脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)，又包括雙軌參考電壓位準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生上、下直流參考電壓位準(zhǔn)，并該脈寬調(diào)變參數(shù)信號(hào)與上、下直流參考電壓位準(zhǔn)比較產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)輸入前述驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明不僅可以降低電源轉(zhuǎn)換器的制作成本，亦可縮小電源供應(yīng)器的體積。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102957319SQ20111025070
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者邱月美 申請(qǐng)人:邱月美