CN102377338A

CN102377338A - 切换式调节器的控制电路及方法

Info

Publication number: CN102377338A
Application number: CN2010102598897A
Authority: CN
Inventors: 曾智伟; 刘国平; 徐正青; 李嘉荣
Original assignee: Richtek Technology Corp
Current assignee: Richtek Technology Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明公开了一种切换式调节器的控制电路及方法，为解决现有技术无法自行修正由于偏移电压所造成无法准确判定零电感电流的时间点等问题而发明。于该下桥开关关闭后，比较该调节器中上桥开关及下桥开关之间相节点的电压产生第一信号，根据该第一信号调整可调式延迟器的延迟时间，延迟传送用以关闭该下桥开关的第二信号，以使下桥开关LG为零电感电流时关闭。

Description

切换式调节器的控制电路及方法

技术领域

本发明涉及一种切换式调节器，特别涉及一种切换式调节器的控制电路。

背景技术

在目前的切换式调节器中，为了提高切换式调节器于轻载效率，会于电感电流降为零的时，将下桥开关(low-side switch)关闭，使电路进入不连续模式(Discontinuous Conduction Mode；DCM)。通常会使用比较器来判断电感电流是否降至零，但比较器皆有其偏移电压(offset voltage)，因此无法正确感测到真正零电感电流的点。而对应比较器偏移电压的大小值不同，下桥开关会提早在零电感电流点之前关闭，或是过了零电感电流点之后才关闭，比较器并无法自行修正由于偏移电压所造成无法准确判定零电感电流的时间点的问题。

美国专利号US 2008/0298106揭露一种改变比较器的偏移电压以动态调整下桥开关关闭时间的技术，使其更接近零电感电流的准确时间点，如图1所示。图中，切换式调节器包含上桥开关UG及下桥开关LG经由相节点Phase连接，控制电路10切换上桥开关UG及下桥开关LG以控制电感电流IL及输出电压Vout，而上桥开关UG及下桥开关LG通常为MOS晶体管。当下桥开关LG导通经延迟器12延迟一段时间后，比较器14会感测相节点Phase的电压，并与可调式电压源16所产生的偏移电压比较，触发逻辑电路18产生关闭信号Sclose以关闭下桥开关LG。若是下桥开关LG提早在电感电流IL为零之前关闭，相节点Phase的电压会因下桥开关LG中的体二极管(body diode)导通而比接地电压GND低一个顺向偏压(forward bias voltage)，若是电感电流IL已经由零转为负之后才关闭，则相节点Phase的电压会快速上升。根据此原理，让控制器22于下桥开关LG关闭经延迟器20延迟一段时间后，撷取比较器14感测相节点Phase产生比较信号Scomp，控制器22便根据比较器14输出的比较信号Scomp调整可调式电压源16所产生的偏移电压。因此，经过几个周期后，控制器22便能调整出适当的偏移电压做为比较器14感测零电感电流的门坎值，使下桥开关LG的关闭时间更接近零电感电流的准确时间点。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种切换式调节器的控制电路及方法。

根据本发明，一种切换式调节器的控制电路，该切换式调节器包括一对上桥开关和下桥开关经相节点连接，藉由切换该上桥及下桥开关以控制电感电流及输出电压，而该控制电路包含连接该相节点的第一比较器，于该下桥开关关闭后比较该相节点的电压与第一电压产生第一信号，可调式延迟器延迟传送用以关闭该下桥开关的第二信号，以及连接该第一比较器的控制器，根据该第一信号控制该可调式延迟器的延迟时间。

根据本发明，一种切换式调节器的控制方法，该切换式调节器包括一对上桥开关和下桥开关经相节点连接，藉由切换该上桥及下桥开关以控制电感电流及输出电压，该控制方法包含于该下桥开关关闭后，比较该相节点的电压与第一电压以产生比较信号，根据该第一信号调整一延迟时间，以及根据该延迟时间延迟传送关闭该下桥开关的第二信号。

采用上述方法和结构，控制器就能调整出适当的延迟时间，使下桥开关的关闭时间更接近零电感电流的准确时间点，提高了切换式调节器于轻载时的效率。

附图说明

图1为习知的切换式调节器；

图2为本发明的示意图；

图3为本发明控制电路的第一实施例的电路图；

图4为本发明控制电路的第二实施例的电路图；

图5为本发明控制电路的第三实施例的电路图；

图6为本发明控制电路的第四实施例的电路图；

图7为本发明控制电路的第五实施例的电路图；

图8为本发明控制电路的第六实施例的电路图。

具体实施方式

图2为本发明的示意图。在本发明的切换式调节器中，控制电路24切换经由相节点Phase连接在一起的上桥开关UG及下桥开关LG以控制电感电流IL及输出电压Vout。在控制电路24中，具有零电流感测电路26、逻辑电路28、比较器30、延迟器32、控制器34以及可调式延迟器36。零电流感测电路26利用电感电流IL的感测值判断电感电流IL为零时，产生触发逻辑电路28关闭下桥开关LG的信号S1。而比较器30则是接着于下桥开关LG关闭经延迟器32延迟一段时间后，感测相节点Phase的电压产生的比较信号Scomp。控制器34再根据比较器30产生的比较信号Scomp调整可调式延迟器36的延迟时间(delaytime)来改变下桥开关LG下一次关闭的时间点，因此，经过几个周期后，控制器34便能调整出适当的延迟时间，使下桥开关LG的关闭时间更接近零电感电流IL的准确时间点，提高了切换式调节器于轻载时的效率。

图3为本发明第一实施例的电路图。在本实施例的控制电路38中，比较器40连接相节点Phase感测相节点Phase的电压，于下桥开关LG导通经延迟器42延迟一段时间后，相节点Pha se的电压达到默认值以判断电感电流IL为零时，产生用以关闭下桥开关LG的信号S1触发逻辑电路44关闭下桥开关LG。而控制器46于下桥开关LG关闭经延迟器48延迟一段时间后，撷取比较器50感测相节点Phase产生比较信号Scomp，控制器便根据比较器50输出的比较信号Scomp调整可调式延迟器52的延迟时间来改变下桥开关LG下一次关闭的时间点，使下桥开关LG的关闭时间点更接近零电感电流IL的准确时间点。

而可调式延迟器52也可安置于比较器40跟下桥开关LG之间信号S1传输路径上的其它位置，同样达到改变下桥开关LG关闭的时间点的目的。如图4为本发明第二实施例的电路图，图中的控制电路54与图3的控制电路38相似，差别在于可调式延迟器52所处的位置于逻辑电路56中，依然能够达到改变下桥开关LG关闭的时间点的目的，使下桥开关LG下一次关闭的时间点更接近零电感电流IL的准确时间点。

图5为本发明第三实施例的电路图。本实施例增加一电阻R与输出电感L串联，因此流经输出电感L的电感电流IL在流过电阻R时，便会产生一电压差Vr，当电感电流IL接近零时，电压差Vr也会接近零。根据此原理，本实施例的控制电路58，将比较器60的输入端连接于电阻R的两端，感测电压差Vr，当电压差Vr为接近零的默认值时，产生用以关闭下桥开关LG的信号S1触发和图3相同的逻辑电路56关闭下桥开关LG。再利用控制器46于下桥开关LG关闭经延迟器48延迟一段时间后，撷取比较器50感测相节点Phase产生比较信号Scomp，控制器便根据比较器50输出的比较信号Scomp调整可调式延迟器52的延迟时间。

图6为本发明第四实施例切换式调节器的控制电路图。图4中的比较器40及50分别使用于下桥开关LG导通及关闭时，使用时机并无重迭，因此，本实施例的控制电路62便将图4中的比较器40及50使用一个比较器64取代，简化电路。当下桥开关LG导通经延迟器42延迟一段时间后，比较器64会感测相节点Phase的电压，当电感电流IL接近零时，比较器64的输出端发生转态，使信号S1触发逻辑电路56产生关闭信号Sclose以关闭下桥开关LG。接着，让控制器46于下桥开关LG关闭经延迟器48延迟一段时间后，撷取比较器64感测相节点Phase产生的比较信号Scomp，控制器46便根据比较器64输出的比较信号Scomp调整可调式延迟器52的延迟时间来改变下桥开关LG关闭的时间点，因此，经过几个周期后，控制器46便能调整出适当的延迟时间，使下一次下桥开关LG的关闭时间更接近零电感电流IL的准确时间点，提高了切换式调节器于轻载时的效率。

图7为本发明第五实施例切换式调节器的控制电路图。由于图6中的比较器64于感测电流电感IL时，只能调整下桥开关LG关闭时间延迟的多寡却无法提前，因此于本实施例的控制电路66中，于比较器68的其中的一输入端增加一电压源70，用以改变比较器68感测电感电流IL的默认值，使比较器68输出端发生转态的时间点提早，以提前下桥开关LG的关闭时间。而此电压源70会根据逻辑电路56中关闭下桥开关LG的信号S2停止提供电压至比较器68的输入端，不会影响控制器46撷取比较器68产生的比较信号Scomp。图8为另一实施方式，此实施例的控制电路72是将电压源76连接在相节点Phase至比较器74的路径上，提供电压加于该相节点Phase的电压上，也会根据逻辑电路56中关闭下桥开关LG的信号S3停止提供电压加于该相节点Phase的电压上，达到和图7一样的目的。

Claims

1.一种切换式调节器的控制电路，其特征在于，该切换式调节器包括一对上桥开关和下桥开关经相节点连接，藉由切换该上桥及下桥开关以控制电感电流及输出电压，该控制电路包含：

第一比较器，连接该相节点，于该下桥开关关闭后，比较该相节点的电压，产生第一信号；

可调式延迟器，延迟传送用以关闭该下桥开关的第二信号；以及

控制器，连接该第一比较器，根据该第一信号控制该可调式延迟器的延迟时间。

2.如权利要求1切换式调节器的控制电路，其特征在于，更包含感测电路，当该电感电流的感测值为该默认值时，产生该第二信号。

3.如权利要求2切换式调节器的控制电路，其特征在于，该默认值代表该电感电流为零的感测值。

4.如权利要求2切换式调节器的控制电路，其特征在于，该感测值及该默认值为电压值。

5.如权利要求4切换式调节器的控制电路，其特征在于，该感测电路包含第二比较器，连接该相节点，将该相节点的电压做为该感测值，产生该第二信号。

6.如权利要求2切换式调节器的控制电路，其特征在于，该感测电路包含：

电阻，使该电感电流通过，产生一电压差做为该感测值；以及

第二比较器，连接该电阻的两端，利用该电压差，产生该第二信号。

7.如权利要求5或6切换式调节器的控制电路，其特征在于，更包含电压源提供第二电压至该第二比较器的输入端。

8.如权利要求1切换式调节器的控制电路，其特征在于，该第一比较器，于该下桥开关开启后，比较该相节点的电压，产生该第二信号。

9.如权利要求5切换式调节器的控制电路，其特征在于，更包含电压源，于该下桥开关开启时，提供第二电压至该第一比较器的输入端。

10.一种切换式调节器的控制方法，该切换式调节器包括一对上桥开关和下桥开关经相节点连接，藉由切换该上桥及下桥开关以控制电感电流及输出电压，该控制方法包含下列步骤：

于该下桥开关关闭后，比较该相节点的电压，产生第一信号；

根据该第一信号调整一延迟时间；以及

根据该延迟时间，延迟传送用以关闭该下桥开关的第二信号。

11.如权利要求10切换式调节器的控制方法，其特征在于，当该电感电流的感测值为该默认值时，产生该第二信号。

12.如权利要求11切换式调节器的控制方法，其特征在于，该默认值代表该电感电流为零的感测值。

13.如权利要求11切换式调节器的控制方法，其特征在于，该感测值及该默认值为电压值。

14.如权利要求13切换式调节器的控制方法，其特征在于，该当该电感电流为默认值时，产生该第二信号的步骤包含将该相节点的电压做为该感测值，产生该第二信号。

15.如权利要求13切换式调节器的控制方法，其特征在于，该当该电感电流的感测值为该默认值时，产生该第二信号的步骤包含利用该电感电流流过一电阻形成的电压差做为该感测值，产生该第二信号。