TWI675536B - 用於在不連續導電模式的降壓轉換器中維持固定的輸出電壓漣波的系統及方法 - Google Patents

用於在不連續導電模式的降壓轉換器中維持固定的輸出電壓漣波的系統及方法 Download PDF

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Abstract

本系統及方法是在一處於不連續導電模式的降壓轉換器中產生一實質固定的輸出電壓漣波，其藉由在所述降壓轉換器操作在不連續導電模式時，改變一驅動所述降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間。一第一信號被產生，其為所述降壓轉換器的切換頻率的一函數。此信號被低通濾波並且和一第二信號做比較，所述第二信號是所述降壓轉換器當其操作在連續導電模式並且具有固定的PWM導通時間時的切換頻率的一函數。由所述比較器所產生的輸出信號是一等於所述第一信號以及第二信號的比例的信號。一電壓控制的振盪器的導通時間是藉由所述輸出信號來加以控制，所述振盪器信號使得所述PWM信號的導通時間以一種受控制的方式改變。

Description

用於在不連續導電模式的降壓轉換器中維持固定的輸出電壓漣波的系統及方法
本發明大致有關於電源轉換器，並且更明確地是有關於一種在不連續導電模式的降壓轉換器中產生實質固定的輸出電壓漣波的系統及方法。
優先權的主張
此申請案是主張2014年5月2日申請的美國臨時專利申請案序號61/987,500的優先權，所述美國臨時專利申請案的整體被納入在此作為參考。
降壓轉換器通常利用同步的開關來運作以改善在連續導電模式(CCM)中的效率，並且利用二極體模擬以改善在不連續導電模式(DCM)中的效率。固定的導通時間控制器是由於其便於實施以及固有的DCM/CCM特性，而被普遍使用在降壓轉換器中。在其中轉換器的導通時間ton在所有的負載電流值下都維持為固定的習知技術的降壓轉換器中，DCM操作相較於CCM操作是產生較大的輸出電壓漣波。在CCM及DCM操作中具有類似 的漣波規格是所要的。
在一實施例中，根據本發明的系統及方法是在一處於不連續導電模式的降壓轉換器中產生一實質固定的輸出電壓漣波，其藉由在所述降壓轉換器操作在不連續導電模式時改變一驅動所述降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間。一第一信號被產生，其為所述降壓轉換器的切換頻率的一函數。此信號被低通濾波並且和一第二信號做比較，所述第二信號是降壓轉換器在操作於連續導電模式中並且具有固定的PWM導通時間時的切換頻率的一函數。由所述比較器所產生的輸出信號是一等於所述第一信號以及第二信號的比例的信號。一電壓控制的振盪器的導通時間是藉由所述輸出信號來加以控制，所述振盪器信號使得所述PWM信號的導通時間以一種受控制的方式變化。
在另一實施例中，一種用於在一降壓轉換器操作在不連續導電模式時改變一驅動所述降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間的方法，其包括：產生一第一信號，所述第一信號是所述降壓轉換器的切換頻率的一函數；低通濾波所述第一信號；產生一第二信號，所述第二信號是在所述降壓轉換器操作於連續導電模式中並且所述PWM信號的所述導通時間是固定時的所述降壓轉換器的切換頻率的一函數；產生一等於所述第一信號以及第二信號的比例的輸出信號；以所述輸出信號的一函數來改變一振盪器信號的導通時間，所述振盪器信號使得所述PWM信號的導通時間改變；以及使得所述輸出信號來改變所述第一信號以便於產生一調節所述輸出信號的控制迴路。
在另一實施例中，一種用於在一降壓轉換器操作在一不連續導電模式時改變驅動所述降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間的系統，其包括：一第一電路，其用於轉換所述降壓轉換器的切換頻率成為一第一信號；一低通濾波器，其用以濾波所述第一信號；一用於產生一第二信號的第二電路，所述第二信號是在所述降壓轉換器操作於連續導電模式時的所述降壓轉換器的所述切換頻率的一函數；一用於產生一輸出信號的比較器，所述輸出信號是所述經濾波的第一信號以及所述第二信號的比例的一函數；一回授迴路，其用於耦接所述輸出信號至所述第一電路；以及一振盪器，其用於以所述輸出信號的一函數來改變所述PWM信號的導通時間。
100‧‧‧降壓轉換器
200‧‧‧系統
210‧‧‧第一區塊
220‧‧‧比較器/增益級
230‧‧‧區塊
240‧‧‧低通濾波器
250‧‧‧電壓控制的振盪器
260‧‧‧PWM調變器
300‧‧‧系統
310‧‧‧頻率量測區塊
320‧‧‧比較器/增益級
330‧‧‧區塊
340‧‧‧低通濾波器
350‧‧‧電壓控制的振盪器
360‧‧‧PWM調變器
400‧‧‧系統
410‧‧‧單觸發電路
420‧‧‧導通時間控制區塊
430‧‧‧比較器
440‧‧‧增益級
460‧‧‧補償
500‧‧‧系統
510‧‧‧電路
512‧‧‧FET開關
514‧‧‧電容器
516‧‧‧電流源
518‧‧‧緩衝器
520‧‧‧比較器/增益級
540‧‧‧低通濾波器
560‧‧‧單觸發電路
562‧‧‧設定-重置正反器
564‧‧‧開關
566‧‧‧電容器
568‧‧‧電流源
570‧‧‧比較器
602‧‧‧Vo漣波理想的計算值
604‧‧‧Vo漣波第一實施方式的計算值
606‧‧‧Vo漣波固定Ton的計算值
700‧‧‧導通時間控制區塊
702‧‧‧乘法器
704‧‧‧第二控制迴路
740‧‧‧Vo漣波理想的計算值
742‧‧‧Vo漣波第二實施方式的模擬值
744‧‧‧Vo漣波固定Ton的計算值
760‧‧‧固定的輸出電壓漣波
762‧‧‧輸出電壓漣波上的變化
800‧‧‧系統
802‧‧‧濾波器預設
Co‧‧‧輸出電容器
D‧‧‧工作週期
Fs、Fs'‧‧‧降壓轉換器的切換頻率
Icrit‧‧‧臨界負載電流
iL‧‧‧通過電感器Lo的電流
Io‧‧‧輸出電流
Ipk、Ipk'‧‧‧波峰電感器的電流
Lo‧‧‧電感器
Qco‧‧‧淨電荷
QL‧‧‧低側的FET
QU‧‧‧高側的FET
Ro‧‧‧輸出負載電阻
ton、ton'‧‧‧轉換器導通時間
Ts、Ts'、Ts"‧‧‧換流期間
V1‧‧‧電壓
Vfb‧‧‧回授電壓
Vfreq‧‧‧參考電壓
VLP‧‧‧電壓
Vo‧‧‧輸出電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考電壓
本發明的特點、優點及益處從以下結合所附的圖式所做的說明將會變得更為明顯，所述圖式只是為了例示的目的而被呈現，並沒有意圖要限制本發明，並且其中：圖1是根據本發明的一實施例的一種降壓轉換器100的簡化的方塊圖；圖2是展示在圖1的降壓轉換器中的切換頻率以及輸出電壓漣波的圖表，其中ton在不連續導電模式中是被保持為固定的；圖3是描繪隨著輸出電流下降到低於介於連續導電模式的操作以及不連續導電模式的操作之間的邊界的轉換器的臨界電流時，在被傳遞至圖1的降壓轉換器的輸出電容器的淨電荷上的變化的時序圖；圖4是描繪被傳遞至圖1的降壓轉換器的輸出電容器的淨電荷的時序圖，其中根據本發明的一實施例，ton是隨著負載電流的一函數而被改變； 圖5是展示根據本發明的一實施例，在不連續以及連續導電模式期間，ton為負載電流的一函數的變化的圖；圖6A及6B是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的替代實施例的方塊圖；圖7是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的方塊圖；圖8是在圖7中所示的導通時間控制區塊的一實施例的方塊圖；圖9是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖；圖10是展示在圖1的降壓轉換器的不連續以及連續導電模式期間，藉由在圖9中所示的系統所產生的ton為負載電流的一函數的變化的圖表；圖11是根據本發明的一導通時間控制區塊的另一實施例的方塊圖；圖12是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖，其更詳細展示圖11的導通時間控制；圖13是展示在圖1的降壓轉換器的不連續以及連續導電模式期間，藉由在圖12中所示的系統所產生的ton為負載電流的一函數的變化的圖表；圖14是展示輸出電壓漣波是如何被維持為固定的圖表，其中ton是藉由在圖12中所示的系統而被改變，相對於一種在降壓轉換器的不連續導電模式中維持ton為固定的系統；圖15是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的方塊圖，其包含用於在一大的信號暫態被偵測到時預設所述系統的一導通時間預設； 圖16是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖，其包含用於在一大的信號暫態被偵測到時預設所述系統的一預設的電路；圖17至20是展示利用根據本發明的圖12的系統的降壓轉換器的輸出電壓漣波值的時序圖，其是隨著輸出負載電流從介於所述連續導電模式以及不連續導電模式之間的邊界步階降低至各種範例的較低值的輸出負載電流而被產生的；以及圖21是根據本發明的一種利用數位構件來加以實施的用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的方塊圖。
以下的說明是被呈現以使得具有此項技術的通常知識者能夠完成及利用如同在一特定應用及其需求的上下文中所提出的本發明。然而，各種對於所述實施例的修改對於熟習此項技術者而言將會是明顯的，並且在此定義的一般原理可被應用至其它實施例。因此，本發明並不欲受限於在此所展示及敘述的特定實施例，而是欲被授予和在此揭露的原理及新穎特點一致的最廣範疇。
圖1是一種降壓轉換器100的簡化的方塊圖。一展示在R3PV/R4的脈波寬度調變器(PWM)是提供PWM驅動信號以驅動兩個同步的功率開關，亦即一展示在QU的高側的FET以及一展示在QL的低側的FET。注意到的是，QL是在電感器電流到達零安培時，藉由一零點偵測電路而被關斷，以避免將電荷從輸出電容器Co拉到接地。
降壓轉換器100是利用同步的開關QU及QL來操作，以改 善在轉換器的連續導電模式(CCM)中的效率。為了改善輕負載的效率，轉換器100是利用二極體模擬以達成不連續導電模式(DCM)的操作。若通過電感器Lo的電流iL在換流(commutation)期間T不曾下降到零，則降壓轉換器100是操作在連續導電模式中。降壓轉換器100的操作頻率Fs是所述換流期間T的倒數。當負載所需的能量大小太小而無法維持CCM操作時，降壓轉換器100是操作在不連續導電模式中。在此模式中，通過電感器Lo的電流是在所述換流期間的部分下降到零。介於所述不連續以及連續導電模式之間的邊界是在所述電感器的電流iL剛好在所述換流期間的結束時下降到零而到達。此邊界是切換頻率以及轉換器構件的一函數，並且是在所述負載電流等於一在以下稱為臨界負載電流Icrit的特定值時發生。
固定的導通時間控制器是由於其便於實施以及固有的DCM/CCM特性，而被普遍使用在降壓轉換器中。在其中轉換器導通時間ton在所有的負載電流值下都維持為固定的習知技術的降壓轉換器中，DCM操作相較於CCM操作是產生較大的輸出電壓漣波。圖2是展示在圖1的降壓轉換器中的切換頻率(Fs')以及輸出電壓漣波(Vo漣波)的圖表，其中ton在DCM操作期間是被保持為固定的。如同在圖2中可見的，在介於CCM及DCM操作之間的邊界上，所述切換頻率Fs以及輸出電壓漣波兩者都是固定的值。然而，當所述輸出電流Io下降到低於介於CCM及DCM操作之間的邊界時，輸出電壓漣波是升高，其在零負載電流處到達一最大值，同時所述切換頻率Fs'是以所述減小的負載電流的一函數線性地減小。降壓轉換器的大多數使用者都希望在CCM及DCM操作期間具有類似的漣波值，此是利用習知技術的固定導通時間的降壓轉換器難以達成的。
對於維持高側的FET的固定的ton的控制器而言，輸出電壓漣波在DCM操作中升高的原因是被傳遞至輸出電容器Co的淨電荷量隨著輸出負載電阻Ro增加而增加，因而減低負載電流。圖3是描繪隨著所述輸出電流下降到低於轉換器在介於CCM及DCM操作之間的邊界的臨界輸出電流時，在被傳遞至圖1的降壓轉換器100的輸出電容器Co的淨電荷上的變化的時序圖。在圖3中，頂端的時序圖是展示在其中Io等於Icrit的介於CCM及DCM操作之間的邊界點之處，被傳遞至降壓轉換器100的輸出電容器的電荷。注意到的是，Ipk在DCM操作期間是維持固定的。第二時序圖是展示在Io等於Icrit的一半的情形中，被傳遞至所述輸出電容器的電荷。如同可見的，所述頻率Fs'在此時點已經下降一半(亦即，換流期間Ts'是Ts的兩倍)。第三時序圖是展示在Io等於Icrit的四分之一的情形中，被傳遞至所述輸出電容器的電荷。如同可見的，所述頻率Fs'在此時點已經下降到Fs的四分之一(亦即，當Ts"是Ts的四倍時)。注意到的是，當所述頻率隨著負載而線性地減小時，亦即所述換流期間Ts(ton及toff的總和)升高時，同時如同在曲線之下的灰色區域可見的，耦合至所述輸出電容器Co的淨電荷Qco升高。由於ton在DCM操作期間是維持固定的，因此toff是隨著下降的負載電流的一函數而升高。
圖4是描繪根據本發明的一實施例的被傳遞至圖1的降壓轉換器的輸出電容器Co的淨電荷的時序圖，其中ton是隨著負載電流的一函數而被改變。如同圖4中可見的，和在圖3中所用者相同的範例的輸出電流值是被使用。在本發明的一實施例的此圖示中，ton是在DCM操作期間被改變，以便於維持被傳遞至所述降壓轉換器的輸出電容器Co的淨電荷在一固 定的位準、或是在一非常近似此值之處，以便於維持一與Io的值無關的固定的輸出電壓漣波。如同圖4中可見的，當Io等於Icrit時，ton'的值是Ton1。當Io等於Icrit的一半時，ton'是如同可見於Ton2的較小的，並且當Io等於Icrit的四分之一時，ton'是如同可見於Ton3的更小的。相關的方程式是如下：
對於持續導通的系統而言，DCM切換頻率是：
並且被傳遞至所述輸出電容器的電荷
在所述臨界電感器的電流，被傳遞至輸出電容器是：
隨著負載減低，為了保持進入所述電容器的電荷為固定的，ton必須根據所述負載來加以調整。發現到ton'：，因為
ton'所要的特性因此是ton'=ton(1/2+Io/Ipk) [方程式1]
ton'的理想的特性因此是等於ton乘以二分之一加上Io與Ipk(波峰電感器的電流)的比例。如同從以上的方程式可見的，切換頻率Fs是與所述輸出負載電流Io線性相關的。Ipk以及Ipk'是在圖4中被展示為通過電感器Lo的波峰電流，並且所述轉換器的工作週期D是等於Vo/Vin。Qco是耦合至輸出電容器的電荷，並且在圖4中被展示為在所述電感器的電流的曲線之下的面積。如同從以上的方程式可見的，隨著Io變為零電流，所述可變的導通時間ton'變成ton的一半的持續期間。
圖5是展示根據本發明的一實施例，ton在不連續以及連續導 電模式期間為負載電流的一函數的變化的圖。如同圖5中可見的，為了在DCM操作期間產生一固定的輸出電壓漣波，ton被做成隨著負載電流減小而線性地減小。在零負載電流下，ton已經降低至一值是等於其正常的導通時間的一半。
由於量測所述輸出負載電流Io是困難的，因此在根據本發明的一第一實施例中，一近似是被使用(此避免必須量測Io)，以便於產生可變的ton'，所述可變的ton'是使得接近一固定值的一程度的電荷在每個換流期間能夠被傳遞至所述輸出電容器Co所需的。在此實施例中，在輸出電流上的變化可以藉由產生一信號來加以近似，所述信號是在切換頻率Fs'上的變化的一函數，而切換頻率Fs'在降壓轉換器100中是以在負載電流上的變化的一函數發生。被用來近似如同在以上的方程式中所指出的ton'的所要的特性的方程式是如下：
利用所述切換期間的量測來調整ton可以非常接近所要的特性
所述固定導通時間控制的參照可加以修改為：
其給出：
而相較於所要的特性為：
此用於產生一變化的ton'的第二方程式在以下是被參照為方 程式2。注意到的是，所述方程式Ipk'=Ipk×ton'/ton是被用來取代在所述Fs'/Fs方程式中的Ipk'，以獲得在以上所產生的方程式中的ton'。換言之，藉由所述方程式ton乘以Fs'/Fs的比例加上二分之一所產生的ton'是所要的ton'的一近似。由於Fs'/Fs的比例是包含Io及Ipk'的值於其中，因而此近似是相當接近的。
圖6A及6B是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的替代實施例的方塊圖。在圖6A中，所述系統200包含一量測所述DCM頻率Fs'的第一區塊210。此值是藉由一比較器/增益級220來和藉由區塊230所產生的一代表頻率Fs的目標值做比較。比較器/增益級220的輸出是透過一低通濾波器240而被饋送至一電壓控制的振盪器250，所述電壓控制的振盪器250的輸出是耦接至一PWM調變器260以用於產生其導通時間是ton'的PWM信號。低通濾波器240的輸出亦被回授到所述區塊210以產生一控制迴路，所述控制迴路是調節由所述低通濾波器輸出的信號。
在方塊圖6B中所展示的系統300是一種調整所述導通時間ton的系統的一替代實施例。系統300是類似於系統200，但是其將在340之處所展示的低通濾波器設置在320之處所展示的比較器/增益級之前。同樣地，由區塊330所產生的一代表頻率Fs的值亦耦接至比較器/增益級320。在系統300中，比較器/增益級320的輸出除了被耦接至一電壓控制的振盪器350(其輸出是耦接至一PWM調變器360)之外，比較器/增益級320的輸出是被回授到頻率量測區塊310。
圖7是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton 的系統的另一實施例的方塊圖。在圖7中所示的系統400是包含一用於產生PWM信號的單觸發電路(one-shot)410，所述PWM信號在DCM操作時是包含ton'以及Toff'。每當藉由比較器430判斷所述回授電壓Vfb小於一參考電壓Vref時，單觸發電路410是產生一脈波。Vfb較佳的是所述降壓轉換器100的輸出電壓Vout的一函數。內含在單觸發電路410中的是一導通時間控制區塊420，所述導通時間控制區塊420是作用以所述比例Fs'/Fs的一函數來關斷藉由單觸發電路410所產生的PWM信號。因此，所述PWM信號的導通時間ton'是藉由此比例來加以控制。所述比例Fs'/Fs是用和參考在圖6中所示的實施例所述者相同的方式來加以產生的。
圖8是在圖7中所示的導通時間控制區塊420的一實施例的方塊圖。如同圖8中可見的，所述導通時間控制區塊較佳的是包含一增益級440以及一補償460，以用於使得Fs'/Fs的值能夠被修改來產生一個值是更接近ton'的如上所述的所要的特性。在一實施例中，所述增益級是提供一0.5的增益以抵消在以上針對於ton'的方程式2中的2。類似地，補償460是作用以加入同樣是方程式2所需的純量(scaler)"二分之一"。
圖9是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖。如同圖9中可見的，系統500包含一用於產生所述Fs'/Fs比例的電路510。在操作上，所述PWM信號是耦接至電路510。每個PWM信號的上升邊緣是導通一FET開關512以放電電容器514。一旦開關512開路後，一電流源516是使得電容器514開始充電。如同以下進一步解說的，藉由電流源516所產生的電流是以在所述降壓轉換器100的頻率Fs'上的下降的一函數來下降。藉由電流源516所引起的橫跨 電容器514的增加的電壓V1是透過一緩衝器518而被饋送到一低通濾波器540。低通濾波器540是移除在V1中的任何高頻的成分，因而有助於穩定化藉由所述Fs'/Fs比例至電流源516的回授所產生的控制迴路。低通濾波器540的輸出是一電壓VLP，其振幅是橫跨電容器514的電壓V1的平均值的一函數。
低通濾波器540的輸出VLP是被饋入一比較器/增益級520的負輸入。比較器/增益級540比較VLP與一參考電壓Vfreq，所述參考電壓Vfreq是耦接至增益級540的正輸入。電壓Vfreq具有一代表所述頻率Fs的預設的固定值。比較器/增益級520的輸出是Fs'/Fs的比例。此比例可被設定以從一個在所述CCM/DCM邊界的1的值向下變化到當所述負載電流Io下降到零時的0。若需要的話，一純量值可以在522之處被加入比較器/增益級520的輸出。
如上所述，所述Fs'/Fs信號是被饋送到一導通時間控制電路(例如是在圖8中的電路420)，並且從該處被饋送到一單觸發電路以用於產生具有所要的ton'值的PWM信號。在圖9所示的實施例中，所述單觸發電路560包括一設定-重置正反器562，所述正反器562是在降壓轉換器的Vout下降到低於一參考電壓Vref時被設定。當所述正反器562切換導通時，所述正反器的/Q輸出變為低的，以關斷一已經放電單觸發電路的電容器566到接地的開關564。在開關564是關斷的之下，一電流源568是橫跨電容器566來產生一電壓斜波，並且此電壓被饋送到一比較器570的正輸入。由所述導通時間控制電路產生的輸出電壓是耦接至比較器570的負輸入。比較器570的輸出是在所述經修改的Von'超過Vout時重置所述正反器562。此 控制所述PWM的導通時間ton'。
圖10是展示在圖1的降壓轉換器的不連續以及連續導電模式期間，藉由在圖9中所示的系統所產生的ton為負載電流的一函數的變化的圖表。在602之處是被展示在其中ton'=ton(Io/IPK+½)的理想狀況下，在DCM中的Vout漣波。在604之處是被展示藉由在圖9中所示的系統所產生的Vout漣波。在606之處是被展示根據在圖9中所示的本發明的實施例，當ton在DCM操作期間並未被改變時的Vout漣波。
圖11是根據本發明的一導通時間控制區塊的另一實施例700的方塊圖。在圖11中，一乘法器702是和一第二控制迴路704一起被加入在如上所述的Fs'/Fs的產生器與單觸發計時器參考410之間。此配置是產生一符合上述理想函數ton'=ton(Io/IPK+½)的ton'函數。如同可見的，乘法器702的兩個輸入是產生ton'2項，因為抵消ton'2只需要ton=1，並且此是所述控制迴路704的功能。一低通濾波器LPF是再次被用來改善回授迴路704的穩定性。
在一類比電路中，乘法器702可以用一種利用一例如是吉爾伯特(Gilbert)單元的類比乘法器的習知方式來加以實施。若所述乘法器702是在一數位電路中，則具有普通技能者可以輕易地利用數位處理來實施此種功能。
圖12是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖，其更詳細展示在圖11中所示的導通時間控制700。
圖13是展示在圖1的降壓轉換器的不連續以及連續導電模 式期間，藉由在圖11中所示的系統所產生的ton'為負載電流的一函數的變化的圖表。如同可見的，在740之處展示的在理想狀況下的Vout漣波是藉由在742之處所展示的由圖12中所示的本發明的實施例所產生的Vout漣波來加以密切地匹配。在某種程度上，軌跡740及742並不匹配，因為理想的構件實際上並未被用來實施圖11的ton'產生器。為了比較的目的，在744之處所展示的是當ton在DCM操作期間未被改變時的Vout漣波。
圖14是展示所述輸出電壓漣波是如何被維持為固定的圖，其中相對於一種在所述降壓轉換器的不連續導電模式中維持ton為固定的系統，ton是藉由在圖12中所示的系統而被維持為固定的。圖14是展示在負載範圍上的一固定的輸出電壓漣波760。在762之處是被展示在DCM中固定的ton之下，在輸出電壓漣波上的變化。注意到的是，在圖11的電路位於適當處之下，所述輸出漣波的大小可被編程至其它的大小。
圖15是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統800的另一實施例的方塊圖，其包含一用於在一大的信號暫態被偵測到時預設所述系統的導通時間預設。在此實施例中，一濾波器預設802是被設置，以在所述電容器上的電壓超過某個臨界值時重置所述低通濾波器的電容器。所述濾波器預設802是作用以快速地放電此電容器，藉此重新初始化所述回授電路。若所述系統從一高負載快速地變為一低負載，則此是有用的。在本發明的一實施例中的正常的回授迴路是不夠快速地來調整此在負載上的如此大的改變。圖6B的系統例如將會需要數個電壓的量測，以產生在所述濾波器的電容器中所需的大改變。
圖16是根據本發明的一種用於在圖1的降壓轉換器中調整 ton的系統的另一實施例的電路及方塊圖，其中若需要的話，一如同在圖17中的802之處所展示的範例的濾波器預設是被內含，以用於在一大的信號暫態被偵測到時預設所述系統。
圖17至20是展示利用根據本發明的圖12的系統的降壓轉換器的輸出電壓漣波值的時序圖，其是隨著輸出負載電流從介於所述連續導電模式以及不連續導電模式之間的邊界步階降低至各種範例的較低值的輸出負載電流而被產生的。
圖21是根據本發明的一種利用數位構件來加以實施的用於在圖1的降壓轉換器中調整ton的系統的另一實施例的方塊圖。
本發明已經相關於特定的例子來加以敘述，所述例子在各種方面都是欲為舉例說明的，而不是限制性的。熟習此項技術者將會體認到許多不同的電路組合都將會適用於實施本發明。再者，本發明的其它實施方式對於從所述說明書的考量以及在此揭露的本發明的實施的熟習此項技術者而言將會是明顯的。所述說明書以及其中的例子是欲只被視為範例的，其中本發明的真正的範疇是藉由以下的申請專利範圍來加以指出。

Claims (12)

  1. .一種用於一降壓轉換器操作在不連續導電模式時改變一驅動所述降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間的方法，其包括：產生一第一信號，所述第一信號是所述降壓轉換器的切換頻率的一函數；藉由第一低通濾波器來低通濾波所述第一信號；產生一第二信號，所述第二信號是在所述降壓轉換器操作於連續導電模式並且所述PWM信號的所述導通時間是固定時的所述降壓轉換器的所述切換頻率的一函數；產生一等於所述第一信號以及所述第二信號的比例的輸出信號；以所述輸出信號的一函數來改變一振盪器信號的導通時間，所述振盪器信號使得所述PWM信號的所述導通時間改變；以及使得所述輸出信號來改變所述第一信號，以便於產生一調節所述輸出信號的控制迴路。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在一回授信號下降到低於一參考信號時使得所述PWM信號變為導通的，所述回授信號是所述降壓轉換器的輸出電壓的一函數，並且其中所述輸出信號是藉由一增益級以及一補償級來加以修改，經修改的輸出信號使得所述PWM信號在一段時間的持續期間之後變為關斷的，所述時間的持續期間是所述第一信號以及所述第二信號的比例的一函數。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中所述PWM信號的導通及關斷狀態是藉由一設定-重置正反器來加以控制，在所述回授信號下降到低於所述 參考信號時使得所述設定-重置正反器被設定，並且以所述第一信號以及所述第二信號的比例的一函數來使得所述設定-重置正反器被重置。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中所述第一信號是一橫跨一第一電容器的電壓，所述第一信號的產生步驟包括使得所述第一電容器在偵測到每個PWM信號的上升邊緣時放電；以及使得在所述第一電容器中的電荷以一耦接至所述第一電容器的電流源的一函數來上升；並且其中所述第二信號是一固定的電壓，其值是所述降壓轉換器在其操作於連續導電模式時的切換頻率的一函數；使得所述輸出信號改變所述第一信號的步驟是包括使得所述電流源以所述輸出信號的一函數來改變所述第一電容器的充電時間。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述第一低通濾波器包含一電容器，所述電容器具有一橫跨所述電容器的電壓，所述電壓是所述第一信號的平均電壓的一函數，所述方法進一步包括在橫跨所述電容器的所述電壓超過一預設的臨界值時，重置所述第一低通濾波器的所述電容器。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中當一回授信號下降到低於一參考信號時，所述PWM信號是被使得變為導通的，所述回授信號是所述降壓轉換器的輸出電壓的一函數；並且其中所述輸出信號是藉由一增益級以及一第二控制迴路來加以修改，所述第二控制迴路包括一補償級、一乘法器以及一第二低通濾波器；經修改的輸出信號使得所述PWM信號在一段時間量之後變為關斷的，所述時間量是所述第一信號以及所述第二信號的比例的一函數。
  7. 一種用於在一降壓轉換器操作在一不連續導電模式時改變驅動所述 降壓轉換器的脈波寬度調變器(PWM)信號的導通時間的系統，其包括：一第一電路，其用於轉換所述降壓轉換器的切換頻率成為一第一信號；一第一低通濾波器，其用以濾波所述第一信號；一第二電路，其用於產生一第二信號，所述第二信號是在所述降壓轉換器操作於連續導電模式時的所述降壓轉換器的所述切換頻率的一函數；一第一比較器，其用於產生一輸出信號，所述輸出信號是經濾波的所述第一信號以及所述第二信號的比例的一函數；一回授迴路，其用於耦接所述輸出信號至所述第一電路；以及一振盪器，其用於以所述輸出信號的一函數來改變所述PWM信號的所述導通時間。
  8. 如申請專利範圍第7項之系統，其中所述振盪器包括一包含一輸入比較器的電壓控制的振盪器、一用於產生所述PWM信號的單觸發電路、以及一導通時間控制區塊，在所述輸入比較器偵測到當所述降壓轉換器的輸出電壓下降到低於一參考信號時，所述輸入比較器使得所述單觸發電路變為導通的；以及所述導通時間控制區塊是以所述第一信號以及所述第二信號的比例的一函數並且以一增益級與一補償級的一函數來產生一用於使得所述單觸發電路重置的經修改的輸出信號。
  9. 如申請專利範圍第8項之系統，其中所述單觸發電路包括：一設定-重置正反器；一開關；一電容器； 一電流源；以及一第二比較器，並且其中每當所述輸入比較器偵測到當所述降壓轉換器的所述輸出電壓下降到低於一參考信號時，所述設定-重置正反器是被使得改變至一設定狀態，並且其中當所述設定-重置正反器在其設定狀態時，所述開關是被使得為開路的，並且使得一斜波電壓能夠橫跨所述電容器以所述電流源的一函數來加以產生，所述第二比較器比較所述斜波電壓與所述經修改的輸出信號，所述第二比較器的輸出是在所述斜波電壓超過所述經修改的輸出信號時重置所述設定-重置正反器。
  10. 如申請專利範圍第8項之系統，其中所述導通時間控制區塊包含一輸入以及一輸出，所述導通時間控制區塊進一步包括一具有兩個輸入及一輸出的乘法器以及一第二低通濾波器，所述乘法器的兩個輸入是經由所述第二低通濾波器而共同連接至所述導通時間控制區塊的輸出，所述乘法器的輸出是連接在所述補償級的輸入側以產生一第二控制迴路。
  11. 如申請專利範圍第7項之系統，其中用於轉換所述降壓轉換器的所述切換頻率成為一第一信號的所述第一電路包括：一第一電容器；一開關，其橫跨所述第一電容器來加以連接；以及一電流源，並且其中所述第一電容器是在每個PWM信號的上升邊緣被使得放電，並且其中所述電流源是使得一斜波電壓橫跨所述第一電容器而被產生，所述電流源的輸出電流也是所述輸出信號的一函數。
  12. 如申請專利範圍第7項之系統，其中所述第一低通濾波器包含一電 容器，所述電容器具有一橫跨所述電容器的電壓，所述電壓是所述第一信號的平均電壓的一函數，所述系統進一步包括一重置電路，其用於在橫跨所述電容器的所述電壓超過一預設的臨界值時重置所述第一低通濾波器的所述電容器。
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