TWI531156B - 電源轉換電路的控制電路 - Google Patents

電源轉換電路的控制電路 Download PDF

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TWI531156B TW102108558A TW102108558A TWI531156B TW I531156 B TWI531156 B TW I531156B TW 102108558 A TW102108558 A TW 102108558A TW 102108558 A TW102108558 A TW 102108558A TW I531156 B TWI531156 B TW I531156B
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呂紹鴻
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Description

電源轉換電路的控制電路
本發明有關電源轉換電路,尤指一種電源轉換電路的控制電路。
在許多系統應用中,電源轉換電路必須能夠準確且穩定地提供電源信號,以確保系統能夠正常的運作。因此,電源轉換電路會通過回授電路等電路架構來調整其運作方式,以提升電源信號的穩定性與準確性,例如,電源轉換電路可以採用濾波電路等電路架構作為回授電路。
電源轉換電路的控制電路常採用積體電路晶片的方式實施,有些控制電路會將回授電路的部分設置於控制電路的積體電路晶片外部,以便於調整回授電路增益值及頻率響應等電路特性。然而,當回授電路設置於控制電路的積體電路晶片外部時,不但會佔據許多空間而使電源轉換電路的體積隨之增加,造成電子產品的體積無法有效精簡。此外,控制電路的積體電路晶片需要通過晶片封裝(package)的接腳(pin)與外部的回授電路進行耦接,而使晶片封裝的接腳數目增加。因此,當回授電路設置於控制電路的積體電路晶片外部時,控制電路需要採用較多接腳數目的晶片封裝,而造成硬體體積及成本的增加。
若回授電路設置於控制電路的積體電路晶片封裝時,由於回授電 路的元件與理想值可能具有差異,造成回授電路的電路特性改變,而需要對回授電路進行調整。例如,在回授電路中,濾波電路的極點(pole)或零點(zero)可能會因為元件阻抗值的差異而產生偏移,而影響了濾波電路的電路特性。在某些應用領域中,需要調整回授電路的元件值,以使電源轉換電路操作於所需的工作狀態,當回授電路設置於控制電路的積體電路晶片封裝時,濾波電路的極點或零點若無法進行調整,則會造成電源轉換電路的效能受到嚴重的影響。因此,若回授電路設置於控制電路的積體電路晶片時,當積體電路的製程具有差異而導致回授電路的電路特性產生變化時,或者當回授電路的元件值需要調整時,由於積體電路中的回授電路不容易進行調整,可能導致系統效能大幅下降,甚至無法正常運作。此外,回授電路採用積體電路的方式實施時,電容等電路元件會使得積體電路的面積大幅增加,使得積體電路晶片的體積仍然無法有效地降低。
有鑑於此,如何將回授電路設置於控制電路的積體電路晶片,並且能夠便於進行調整以獲得所需的電路特性,實為業界有待解決的問題。
本說明書提供一種電源轉換電路的控制電路的實施例,用以設置一功率級電路供電至一負載,該控制電路包含:一回授電路,設置成依據耦接至該負載的一感測電壓信號而產生一第一增益信號以及一第二增益信號,並且依據該第一增益信號以及該第二增益 信號而產生一回授信號;以及一脈寬調變信號產生電路,耦接於該回授電路,設置成依據該回授信號及一參考信號而設置該功率級電路的運作;其中該回授電路及該脈寬調變信號產生電路設置於同一積體電路晶片封裝。
上述實施例的優點之一是回授電路能設置於電源轉換電路的控制電路的積體電路晶片中,而能夠有效地降低硬體的成本及材料的浪費。上述實施例的另一優點是,回授電路的零點和極點能夠獨立地進行調整,使回授電路更容易被設置為所需的電路特性。本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。
100‧‧‧電源轉換電路
120‧‧‧控制電路
121‧‧‧回授電路
123‧‧‧參考信號產生電路
125‧‧‧脈寬調變信號產生電路
130‧‧‧電感
140‧‧‧功率級電路
150‧‧‧電容
170‧‧‧負載
210‧‧‧增益電路
230‧‧‧壓控電流產生電路
250‧‧‧加法電路
310‧‧‧轉導電路
330‧‧‧壓控電流產生電路
350‧‧‧電阻
410‧‧‧電流鏡電路
411、413、430‧‧‧電晶體
450‧‧‧電容
460‧‧‧節點
470、490‧‧‧電流源電路
570‧‧‧濾波電路
670‧‧‧濾波電路
700‧‧‧電源轉換電路
720‧‧‧控制電路
721‧‧‧回授電路
810‧‧‧增益電路
830‧‧‧壓控電流產生電路
850‧‧‧加法電路
911、912、913‧‧‧轉導電路
930‧‧‧壓控電流產生電路
951、953、955‧‧‧電阻
1057‧‧‧電阻
1070‧‧‧電容
Vout‧‧‧輸出電壓信號
Vf‧‧‧參考信號
FB‧‧‧回授信號
Vc‧‧‧控制信號
Vsen‧‧‧感測電壓信號
Vx、Vy‧‧‧濾波電壓信號
VID‧‧‧電壓信號
Vg1、Vv1、Vg2、Vv2‧‧‧電壓信號
Vd1、Vd2‧‧‧電壓信號
V1、V2、V3、V4、V5、V6‧‧‧電位
IB1、IB2、Ic、Ig1、Ig2、Ig3、Ig4‧‧‧電流信號
Im1、Im2、Is1、Is2‧‧‧電流信號
Vcsp、Vcsn‧‧‧通道感測電流信號
圖1為本發明一實施例的電源轉換電路簡化後的功能方塊圖。
圖2為圖1的回授電路的一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖3為圖1的回授電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖4為圖3的壓控電流產生電路的一實施例簡化後的電路圖。
圖5為圖1的回授電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖6為圖1的回授電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖7為本發明另一實施例的電源轉換電路的簡化後的功能方塊圖。
圖8為圖7的回授電路的一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖9為圖7的回授電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖10為圖7的回授電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中,相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。
圖1為本發明一實施例的電源轉換電路100簡化後的功能方塊圖。電源轉換電路100包含有控制電路120以及功率級電路140,控制電路120會藉由一個或多個控制信號Vc,而設置功率級電路140通過電感130和電容150向負載170提供輸出電壓信號Vout。此外,控制電路120耦接於負載170,以接收對應於輸出電壓信號Vout的感測電壓信號Vsen,以調整控制電路120的運作狀態。
為使圖面簡潔而易於說明,電源轉換電路100中的其他元件與連接關係並未繪示於圖1中。在圖1的實施例中,電容150和負載170皆耦接於接地端(ground)的電位Vgnd以易於說明,在其他的實施例中,電容150和負載170也可以分別耦接至相同或不同的電位。
在圖1的實施例中,控制電路120包含有回授電路121、參考信號產生電路123以及脈寬調變信號產生電路125。
回授電路121依據感測電壓信號Vsen而產生回授信號FB,回授電路121可以採用各種合適的主動電路元件及/或被動電路元件實施。
參考信號產生電路123用以產生周期性或非週期性的參考信號Vf,例如,參考信號產生電路123可以產生弦波信號、方波信號和斜坡信號(ramp signal)等週期信號或其他合適的非週期性信號作為參考信號Vf。參考信號產生電路123可以採用各種合適的信號處理器、微控制器、主動電路元件及/或被動電路元件等方式實 施。
脈寬調變信號產生電路125耦接於回授電路121與參考信號產生電路123,用以依據回授信號FB及參考信號Vf而產生控制信號Vc,以設置功率級電路140的運作。脈寬調變信號產生電路125可以採用具有增益或不具增益的比較電路、信號處理器、主動電路元件及/或被動電路元件等方式實施,而能依據回授信號FB及參考信號Vf而產生脈寬調變信號形式的控制信號Vc。
功率級電路140包含有一個或多個電晶體開關(未繪示於圖1),電晶體開關可以分別耦接至相同或不同的電位,或者也可以分別耦接至其他的電路。功率級電路140的電晶體開關會依據脈寬調變信號產生電路125所產生的一個或多個控制信號Vc,而對應地呈現導通或不導通的狀態,以通過電感130和電容150向負載170提供所需的輸出電壓信號Vout。
圖2為圖1回授電路121的一實施例簡化後的功能方塊圖。在本實施例中,回授電路121包含有增益電路210、壓控電流產生電路230以及加法電路250。為使圖面簡潔而易於說明,回授電路121的其他元件與連接關係並未繪示於圖2中。
增益電路210用以依據感測電壓信號Vsen,而對應地產生第一增益電壓信號Vg1。
壓控電流產生電路230用以依據感測電壓信號Vsen,而對應地產生第二增益電壓信號Vv1。
增益電路210和壓控電流產生電路230可以依據感測電壓信號Vsen ,而分別對應地產生正增益、負增益、增益值大於1、增益值等於1、增益值小於1及/或針對不同頻率有不同增益值的增益電壓信號Vg1和Vv1。
加法電路250耦接於增益電路210與壓控電流產生電路230,用以依據增益電壓信號Vg1以及增益電壓信號Vv1而產生回授信號FB。
在圖2的實施例中,回授電路121的多個功能方塊可以採用一個電路元件的方式實施,或者一個功能方塊也可能採用多個電路元件的方式實施。例如,圖3為圖1的回授電路121的另一實施例簡化後的功能方塊圖,回授電路121包含有第一轉導電路310、壓控電流產生電路330以及第一電阻350。在圖3的實施例中,回授電路121會依據預設電壓信號VID與感測電壓信號Vsen而產生回授信號FB,預設電壓信號VID可以採用控制電路120內部及/或外部的電路所產生的信號來實現。例如,回授電路121採用CPU所輸出電壓控制信號做為預設電壓信號VID。
在圖2和圖3的實施例中,相對於增益電路210依據感測電壓信號Vsen產生第一增益電壓信號Vg1,轉導電路310會依據感測電壓信號Vsen而產生第一轉導電流信號Ig1。相對於壓控電流產生電路230依據感測電壓信號Vsen產生第二增益電壓信號Vv1,壓控電流產生電路330會依據感測電壓信號Vsen而產生第一補償電流信號Is1。相對於加法電路250依據增益電壓信號Vg1及增益電壓信號Vv1產生回授信號FB,轉導電流信號Ig1與補償電流信號Is1 會藉由電阻350而產生回授信號FB。
在圖3的實施例中,轉導電路310的第一輸出端耦接於電阻350的第一端,而轉導電路310的第二輸出端耦接於第一預設電位V1(例如,5V的電位),且轉導電路310會依據預設電壓信號VID與感測電壓信號Vsen而產生第一轉導電流信號Ig1。
壓控電流產生電路330的第一端耦接於電阻350的第一端,壓控電流產生電路330的第二端耦接於第二預設電位V2(例如,接地端的電位),壓控電流產生電路330會依據感測電壓信號Vsen而產生補償電流信號Is1。
電阻350的第二端耦接於第二預設電位V2,並且轉導電流信號Ig1與補償電流信號Is1會於電阻350的第一端產生回授信號FB。
在圖3的實施例中,壓控電流產生電路330和電阻350皆耦接於第二預設電位V2以易於說明,在其他的實施例中,壓控電流產生電路330和電阻350也可以分別耦接至相同或不同的電位,或者也可以分別耦接至其他的電路。
圖4為壓控電流產生電路330的一實施例簡化後的電路圖。壓控電流產生電路330包含有電流鏡電路410、第三電晶體430、電容450以及電流源電路470和490。
在本實施例中,電流鏡電路410包含有電晶體411和電晶體413,用以使用提供第一電流信號Im1及第二電流信號Im2,並且將第二電流信號Im2設置為第一電流信號Im1的k倍。在其他實施例中,電流鏡電路410也可以採用其他合適的電路架構實施,以提供 所需的電流信號Im1及Im2。
電晶體411的第一端耦接於第三預設電位V3、電晶體411的第二端耦接於電晶體411的控制端,且設置成在電晶體411的第二端提供第一電流信號Im1。
電晶體413的第一端耦接於第三預設電位V3,電晶體413的控制端耦接於電晶體411的第二端及控制端,且設置成在電晶體413的第二端提供第二電流信號Im2。在本實施例中,可以將電晶體413的通道寬度對通道長度比例(channel width to channel length ratio,W/L ratio)設置為電晶體411的通道寬度對通道長度比例的k倍等方式,以使第二電流信號Im2成為第一電流信號Im1的k倍。
電晶體430的第一端耦接於電流鏡電路410的電晶體411的第二端,電晶體430的控制端用於接收感測電壓信號Vsen。
電容450的第一端耦接於電晶體430的第二端,電容450的第二端耦接於第四預設電位V4,藉由電晶體430所提供的第三電流信號Ic而對電容450進行充電及/或放電。
電流源電路470的第一端耦接於電晶體430的第二端及電容450的第一端,電流源電路470的第二端耦接於第四預設電位V4,以提供第一參考電流信號IB1。
電流源電路490的第一端耦接於電流鏡電路410的電晶體413的第二端,電流源電路490的第二端耦接於第四預設電位V4,以提供第二參考電流信號IB2,並且電流源電路490所提供的第二參考電流信號IB2會被設置為電流源電路470所提供的第一參考電流信號 IB1的k倍。
第一節點460耦接於電流鏡電路410的電晶體413的第二端及電流源電路490的第一端,用於提供補償電流信號Is1,例如,將節點460耦接至圖3中電阻350的第一端以提供補償電流信號Is1。
由於第二電流信號Im2為第一電流信號Im1的k倍,第二參考電流信號IB2也為第一參考電流信號IB1的k倍,因此補償電流信號Is1為第三電流信號Ic的k倍。因此,電晶體430可以依據感測電壓信號Vsen而調整第一電流信號Im1的數值,進而調整電流信號Im2,以提供所需的補償電流信號Is1。
在圖3和圖4的實施例中,回授電路121的轉移函數(transfer function)H1(S)可以表示為H1(S)=-gm1‧R1‧(1+S‧k‧C1/gm1),其中gm1為轉導電路310的轉導增益(transconductance gain),R1為電阻350的電阻值,C1為電容450的電容值。回授電路121具有第一頻率零點fz1=(gm1)/(2π‧k‧C1),頻率零點fz1僅相關於壓控電流產生電路330的電容450的電容值C1、壓控電流產生電路330的比例關係k以及轉導電路310的轉導增益gm1。因此,對回授電路121的電路特性進行調整時非常簡單,而不會與其他電路區塊產生交互影響。例如,可以藉由調整電容450的電容值C1而調整頻率零點fz1的數值。
此外,當頻率零點fz1以及轉導電路310的轉導增益gm1設置為固定時,若增加壓控電流產生電路330的比例關係k,則電容450可以採用較小電容值。因此,不但不會影響回授電路121的電路特 性,還能夠降低電容450使用積體電路實施時所需的硬體面積,而適於採用積體電路的方式實施。
當採用上述實施例的架構時,由於回授電路121的轉移函數H1(S)僅相關於壓控電流產生電路330中電容450的電容值C1、壓控電流產生電路330的比例關係k以及轉導電路310的轉導增益gm1,因此當回授電路121耦接於其他前級電路及/或後級電路時,仍然不會影響回授電路121的電路特性(或者實質上僅有些微的影響),而使回授電路121能夠提供所需的電路特性。
例如,圖5為圖1中的回授電路121的另一實施例簡化後的功能方塊圖。在本實施例中,回授電路121包含有增益電路210、壓控電流產生電路230、加法電路250以及第一濾波電路570。圖5的實施例與圖2的實施例相似,差別主要在於圖5的實施例將濾波電路570耦接於增益電路210及壓控電流產生電路230,而做為回授電路121的前級電路。
濾波電路570用於依據感測電壓信號Vsen而產生第一濾波電壓信號Vx,增益電路210耦接於濾波電路570,用以依據濾波電壓信號Vx而產生增益電壓信號Vg1。壓控電流產生電路230耦接於濾波電路570,用以依據濾波電壓信號Vx而產生增益電壓信號Vv1。加法電路250耦接於增益電路210與壓控電流產生電路230,用以依據增益電壓信號Vg1以及增益電壓信號Vv1產生回授信號FB。
圖6為圖1中的回授電路121的另一實施例簡化後的功能方塊圖。 在本實施例中,回授電路121包含有增益電路210、壓控電流產生電路230、加法電路250以及第二濾波電路670。圖6的實施例與圖2的實施例相似,差別主要在於圖6的實施例將濾波電路670耦接於加法電路250,而做為回授電路121的後級電路。
增益電路210用以依據感測電壓信號Vsen以產生增益電壓信號Vg1,壓控電流產生電路230用以依據感測電壓信號Vsen以產生增益電壓信號Vv1。加法電路250耦接於增益電路210與壓控電流產生電路230,用以依據增益電壓信號Vg1以及增益電壓信號Vv1產生第二濾波電壓信號Vy。濾波電路670耦接於加法電路250,用於依據濾波電壓信號Vy以產生回授信號FB。
圖7為本發明另一實施例的電源轉換電路700簡化後的功能方塊圖。電源轉換電路700包含有控制電路720以及功率級電路140,控制電路720包含有回授電路721、參考信號產生電路123及脈寬調變信號產生電路125。電源轉換電路700與電源轉換電路100很類似,差別主要在於回授電路721會依據感測電壓信號Vsen以及依據電感130兩側的第一通道感測電流信號Vcsp和第二通道感測電流信號Vcsn而產生回授信號FB。前述實施例中的參考信號產生電路123、脈寬調變信號產生電路125及功率級電路140等元件的實施方式、運作方式以及相關功效,也適用於圖7的實施例中,為簡潔起見,在此不重複敘述。此外,為使圖面簡潔而易於說明,電源轉換電路700中的其他元件與連接關係並未繪示於圖7中。
圖8為圖7的回授電路721的一實施例簡化後的功能方塊圖。在本 實施例中,回授電路721包含有增益電路810、壓控電流產生電路830以及加法電路850。增益電路810依據感測電壓信號Vsen、通道感測電流信號Vcsp及通道感測電流信號Vcsn,而對應地產生第三增益電壓信號Vg2,壓控電流產生電路830會依據感測電壓信號Vsen而對應地產生第四增益電壓信號Vv2。加法電路850耦接於增益電路810與壓控電流產生電路830,用以依據增益電壓信號Vg2以及增益電壓信號Vv2而產生回授信號FB。為使圖面簡潔而易於說明,回授電路721的其他元件與連接關係並未繪示於圖8中。
在圖8的實施例中,回授電路721的多個功能方塊可以採用一個電路元件實施的方式,或者一個功能方塊也可能採用多個電路元件的方式。例如,圖9為圖8的回授電路721的另一實施例簡化後的功能方塊圖,回授電路721包含有第二轉導電路911、第三轉導電路912、第四轉導電路913、壓控電流產生電路930、第二電阻951、第三電阻953、及第四電阻955。在圖9的實施例中,回授電路721會依據預設電壓信號VID、感測電壓信號Vsen、通道感測電流信號Vcsp及通道感測電流信號Vcsn而產生回授信號FB。
在圖8和圖9的實施例中,相對於增益電路810依據感測電壓信號Vsen、通道感測電流信號Vcsp及通道感測電流信號Vcsn而產生第三增益電壓信號Vg2,轉導電路911、912和913會依據感測電壓信號Vsen、通道感測電流信號Vcsp及通道感測電流信號Vcsn而產生第四轉導電流信號Ig4。相對於壓控電流產生電路830依據感測 電壓信號Vsen產生第四增益電壓信號Vv2,壓控電流產生電路930會依據感測電壓信號Vsen而產生第二補償電流信號Is2。相對於加法電路850依據增益電壓信號Vg2及增益電壓信號Vv2產生回授信號FB,轉導電流信號Ig4與補償電流信號Is2會藉由電阻955而產生回授信號FB。
轉導電路911的第一輸出端耦接於電阻951的第一端及電阻953的第一端,轉導電路911的第二輸出端耦接於第五預設電位V5,且設置成依據感測電壓信號Vsen以及預設電壓信號VID產生第二轉導電流信號Ig2。
轉導電路912的第一輸出端耦接於電阻953的第二端,轉導電路912的第二輸出端耦接於第五預設電位V5,且設置成依據通道感測電流信號Vcsp與通道感測電流信號Vcsn產生第三轉導電流信號Ig3。
轉導電路913的第一輸出端耦接於電阻955的第一端,轉導電路913的第二輸出端耦接於第五預設電位V5,且設置成依據電阻951的第二端的第一電壓信號Vd1以及電阻953的第二端上的第二電壓信號Vd2而產生第四轉導電流信號Ig4。
壓控電流產生電路930的第一端耦接於電阻955的第一端及轉導電路913的第一輸出端,壓控電流產生電路930的第二端耦接於第六預設電位V6,且設置成依據感測電壓信號Vsen而產生第二補償電流信號Is2。壓控電流產生電路930可以採用圖4中的壓控電流產生電路330的實施方式或其他合適的方式實施。
轉導電流信號Ig4與補償電流信號Is2會在電阻955的第一端產生回授信號FB。
在圖9的實施例中,轉導電路911、轉導電路912、轉導電路913、電阻951及電阻955皆耦接於第五預設電位V5以易於說明。在其他實施例中,上述的元件也可以分別耦接至相同的電位、不同的電位或其他的電路。
當圖9的壓控電流產生電路930採用圖4壓控電流產生電路330的方式實施時,回授電路721的轉移函數H2(S)可以表示為H2(S)=-gm2‧gm3‧R2‧R3‧(1+(S‧k‧C1)/(gm2‧gm3‧R2)),其中gm2為轉導電路911的轉導增益,gm3為轉導電路913的轉導增益,R2為電阻951的電阻值,R3為電阻955的電阻值,k為壓控電流產生電路330的比例關係,C1為壓控電流產生電路330的電容450的電容值。因此,回授電路721具有第二頻率零點fz2=(gm2‧gm3‧R2)/(2π‧k‧C1),頻率零點fz2僅相關於電阻951的電阻值R2、壓控電流產生電路330的比例關係k、壓控電流產生電路330的電容450的電容值C1、轉導電路911的轉導增益gm2以及轉導電路913的轉導增益gm3,因此對回授電路721的電路特性進行調整時非常簡單,而不會與其他電路區塊產生交互影響。例如還也可以藉由調整電阻951的電阻值R2及/或電容450的電容值等方式而調整頻率零點fz2的數值。
此外,當頻率零點fz2、電阻951的電阻值R2、轉導電路911的轉導增益gm2以及轉導電路913的轉導增益gm3設置為固定時,若增 加壓控電流產生電路330的比例關係k,則可以採用較小電容值的電容450。因此,不但不會影響回授電路721的電路特性,還能夠降低電容450使用積體電路實施時所需的硬體面積,而適於採用積體電路的方式實施。
在圖7至圖9的實施例中,回授電路721也可以採用與圖5和圖6的實施例類似的方式,與前級電路及/或後級電路進行搭配運作。 由於回授電路721的轉移函數H2(S)僅相關於電阻951的電阻值、壓控電流產生電路330的比例關係k、壓控電流產生電路330的電容450的電容值C1、轉導電路911的轉導增益gm2以及轉導電路913的轉導增益gm3,因此當回授電路721耦接於其他前級電路及/或後級電路時,仍然不會影響回授電路721的電路特性(或者實質上僅有些微的影響),而使回授電路721能夠提供所需的功能。
例如,圖10為圖8的回授電路721的另一實施例簡化後的功能方塊圖,回授電路721包含有第二轉導電路911、第三轉導電路912、第四轉導電路913、壓控電流產生電路930、第二電阻951、第三電阻953、第四電阻955、第五電阻1057及電容1070。圖10的實施例與圖9的實施例相似,差異主要在於圖10的實施例中,增加了電阻1057及電容1070作為前級電路。
當圖10的壓控電流產生電路930採用圖4的方式實施時,回授電路721的轉移函數H3(S)可以表示為H3(S)=-gm2‧gm3‧R2‧R3‧(1+(S‧k‧C1)/(gm2‧gm3‧R2))‧(1/(1+S‧R4‧C2)),其中gm2為轉導電路911的轉導增益,gm3為轉導電路913的轉導增益,R2 為電阻951的電阻值,R3為電阻955的電阻值,R4為電阻1057的電阻值,k為壓控電流產生電路330的比例關係,C1為壓控電流產生電路330的電容450的電容值,C2為電容1070的電容值。因此,回授電路721具有第二頻率零點fz2=(gm2‧gm3‧R2)/(2π‧k‧C1)及頻率極點fp=1/(2π‧R4‧C2)。頻率零點fz2僅相關於電阻951的電阻值R2、壓控電流產生電路330的比例關係k、壓控電流產生電路330的電容450的電容值C1、轉導電路911的轉導增益gm2以及轉導電路913的轉導增益gm3,而頻率極點fp僅相關於電阻1057的電阻值R4及電容1070的電容值C2。由此實施例可見,圖10的回授電路721的零點和極點間的調整不會相互干擾,使得回授電路721進行電路特性的調整時非常簡單,而不會與其他電路區塊產生交互影響。
在上述的實施例中,僅使用單通道的電流轉換電路100和700以易於說明。在其他實施例中,上述回授電路的實施方式也可以應用於多通道的電流轉換電路。例如,回授電路721可以依據感測電壓信號Vsen及多個通道的通道感測電流信號Vcsp與通道感測電流信號Vcsn,而產生回授信號FB。
在上述的實施例中,僅以降壓式(buck)電源轉換電路100和700為例,以便於說明。此外,上述的實施例可以適用各種型態的電源轉換電路,例如,升壓式(boost)電源轉換電路、降壓式電源轉換電路及升降壓式(buck-boost)電源轉換電路等,而提供所需的回授信號FB。
在上述的實施例中,由回授電路的轉移函數可知,回授電路的零點及/或極點進行調整時,不會相互干擾,並且不會與其他電路區塊產生交互影響。因此,使得回授電路進行電路特性的調整時非常簡單並且準確。
在上述的實施例中,當回授電路的電容以積體電路的方式實施時,可以藉由將轉導電路的轉導增益設置為適當的數值,以降低電容的電容值及積體電路的面積。因此,上述的實施例適合採用積體電路的方式實施。
此外,當回授電路121使用積體電路的方式時,可以降低晶片封裝的所需的接腳數目,而可以採用體積較精簡的晶片封裝,以有效地降低電子產品的體積。
在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而,所屬技術領域中具有通常知識者應可理解,同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語,故應解釋成「包含但不限定於」。另外,「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此,若文中描述第一元件耦接於第二元件,則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件,或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式,包含所列舉的其中之一或 多個項目的任意組合。另外,除非說明書中特別指明,否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。
在說明書及申請專利範圍中使用的「電壓信號」一詞在實作上可用電流形式來表達,而在說明書及申請專利範圍中使用的「電流信號」一詞在實作上也可用電壓形式來表達。
以上僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋範圍。
100‧‧‧電源轉換電路
120‧‧‧控制電路
121‧‧‧回授電路
123‧‧‧參考信號產生電路
125‧‧‧脈寬調變信號產生電路
130‧‧‧電感
140‧‧‧功率級電路
150‧‧‧電容
170‧‧‧負載

Claims (5)

  1. 一種電源轉換電路(100)的控制電路(120),用以設置一功率級電路(140)供電至一負載(170),該控制電路(120)包含:一回授電路(121),設置成依據耦接至該負載(170)的一感測電壓信號(Vsen)而產生一第一增益信號(Vg1)以及一第二增益信號(Vv1),並且依據該第一增益信號(Vg1)以及該第二增益信號(Vv1)而產生一回授信號(FB);以及一脈寬調變信號產生電路(125),耦接於該回授電路(121),設置成依據該回授信號(FB)及一參考信號(Vf)而設置該功率級電路(140)的運作;其中該回授電路(121)及該脈寬調變信號產生電路(125)設置於同一積體電路晶片封裝,且該回授電路(121)包含:一第一轉導電路(310),包含有一第一輸出端及一第二輸出端,該第一轉導電路(310)的該第一輸出端用於耦接一第一電阻(350)的一第一端,該第一轉導電路(310)的該第二輸出端用於耦接一第一預設電位(V1),且設置成依據該感測電壓信號(Vsen)而產生一第一轉導電流信號(Ig1)作為該第一增益信號(Vg1);以及一壓控電流產生電路(330),耦接於該第一電阻(350)的該第一端,且設置成依據該感測電壓信號(Vsen)而產生一補償電流信號(Is1)作為該第二增益信號(Vv1),其中,該壓控電流產生電路(330)包含: 一電流鏡電路(410),包含有一第一端及一第二端,該電流鏡電路(410)的該第一端設置成提供一第一電流信號(Im1),並且該電流鏡電路(410)的該第二端設置成提供一第二電流信號(Im2);一第三電晶體(430),包含有一第一端、一第二端及一控制端,該第三電晶體(430)的該第一端耦接該電流鏡電路(410)的該第一端,該第三電晶體(430)的該控制端用於接收該感測電壓信號(Vsen);一電容(450),包含有一第一端及一第二端,該電容(450)的該第一端耦接於該第三電晶體(430)的該第二端,而該電容(450)的該第二端用於耦接於一第四預設電位(V4);一第一電流源電路(470),包含有一第一端及一第二端,該第一電流源電路(470)的該第一端耦接於該第三電晶體(430)的該第二端,該第一電流源電路(470)的該第二端用於耦接於該第四預設電位(V4),以產生一第一參考電流信號(IB1);以及一第二電流源電路(490),包含有一第一端及一第二端,該第二電流源電路(490)的該第一端耦接於該電流鏡電路(410)的該第二端,該第二電流源電路(490)的該第二端用於耦接該第四預設電位(V4),以產生一第二參考電流信號(IB2); 其中該回授電路(121)會依據該第一轉導電流信號(Ig1)與該補償電流信號(Is1),而在該第一電阻(350)的該第一端產生該回授信號(FB);其中該壓控電流產生電路(330)會於該電流鏡電路(410)的該第二端及該第二電流源電路(490)之間的一節點(460)產生該補償電流信號(Is1),該第三電晶體(430)被設置為在該第三電晶體(430)的該第二端以一第三電流信號(Ic)輸出至該電容(450);該第二參考電流信號(IB2)設置為該第一參考電流信號(IB1)的k倍,該第二電流信號(Im2)設置為該第一電流信號(Im1)的k倍,並且該補償電流信號(Is1)設置為該第三電流信號(Ic)的k倍。
  2. 如請求項1的控制電路(120),其中該回授電路(121)包含一第一零點,該第一零點為(gm1)/(2π‧k‧C1),其中gm1為該第一轉導電路(310)的一轉導增益,而C1為該電容(450)的一電容值。
  3. 如請求項1的控制電路(120),其中該回授電路(121)另包含:一壓控電流產生電路(330),設置成依據該感測電壓信號(Vsen)而產生該補償電流信號(Is1)作為該第二增益信號(Vv1)。
  4. 如請求項1的控制電路(120),其中該回授電路(121)另包含:一第一濾波電路(570),設置成對該感測電壓信號(Vsen)進行濾波運算,而產生一第一濾波電壓信號(Vx);其中該回授電路(121)依據該第一濾波電壓信號(Vx)而產生該第一增益信號(Vg1)以及該第二增益信號(Vv1),並且依據該第一 增益信號(Vg1)以及該第二增益信號(Vv1)而產生該回授信號(FB)。
  5. 如請求項1的控制電路(120),其中該回授電路(121)另包含:一第二濾波電路(670),設置成對該第一增益信號(Vg1)以及該第二增益信號(Vv1)進行濾波運算而產生該回授信號(FB)。
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