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TWI301701B - Pwm controller with dual-edge modulation using dual ramps - Google Patents

Pwm controller with dual-edge modulation using dual ramps Download PDF

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TWI301701B
TWI301701B TW095100892A TW95100892A TWI301701B TW I301701 B TWI301701 B TW I301701B TW 095100892 A TW095100892 A TW 095100892A TW 95100892 A TW95100892 A TW 95100892A TW I301701 B TWI301701 B TW I301701B
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TW
Taiwan
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signal
ramp
pwm
trailing edge
circuit
Prior art date
Application number
TW095100892A
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English (en)
Other versions
TW200637151A (en
Inventor
Weihong Qiu
Zhixiang Liang
Robert H Isham
Ben A Dowlat
Rami Abou-Hamze
Original Assignee
Intersil Inc
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Publication date
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Description

1301701 九、發明說明： 相JLj請案之交g金考 太此申請案係主張2005年2月10日申請之美國臨時申 ，案序號60/651，599以及簡年7月5日中請之美國臨 時申請案序號6〇/696,68〇之優先權，該等美國臨時申請案 係針對所有意圖與目的而被納入於此作為參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於電源調節器或轉換器，並且更特別是 有關於一種為了快速的響應而利用雙斜波信號的雙邊緣= 變所做成的電源控制器。 【先前技術】 現代的中央處理單元（CPU)的負載電流是高度動態 的’並且非常快速地從低電流變化到高電流以及從高電流 變化到低電流。例如，可能在i微秒（μδ)内發生CPU的電 流暫態，此係小於習知的電壓調節器之典型的切換週期。 k供給直流至直流的電源調節器一個對於每當發生快速的 負載轉變時都具有充分的響應時間之控制迴路是所要的。 在習知的脈衝寬度调變（PWM)之結構中，誤差放大哭 的補償（COMP)輸出典塑是藉由一個PWM比較器來和一固 定的斜波信號做比較，該PWM比較器係產生一個被用來 控制直流至直流的電源調節器的切換之PWM信號。為了 提供切換的雜訊抗擾性，通常耦接一個重置-設定正 1301701 反器至該比較器的輸出，以確保每個切換调 、心J /、有一個脈 衝。前緣（leading-edge)的調變方式對於加 刀上員载的暫態事 件而言是良好的，但卻未總是響應於釋放負載的暫態事 件，而後緣（tradmg-edge)的調變方式對於釋放負載的暫能 事件而言是良好的，但卻未總是響應於加上負載的暫態; 件。因此，這些習知的方式都分別在某些負載變化的：形 下增添時脈信號延遲。由於該斜波是固定的且由於 脈衝的前緣只發生在前半週期中而後緣只發生在後半週期 中，所以習知的雙邊緣調變方式也呈現導通或關斷延遲/ 【發明内容】 根據本發明的一個實施例之雙邊緣調變控制器係包含 第一及第二斜波電路、第一及第二比較器、一個誤差放大 器以及脈衝控制邏輯。該第一斜波電路係提供一個與一時 脈信號同步的前緣斜波信號。該誤差放大器係比較一個回 授信號與一個參考信號，並且提供一個指示其之補償信 號。該第一比較器係比較該前緣斜波信號與該補償信號， 並且發出（assert)—個指示其之設定信號。該第二斜波電路 係提供一個後緣斜波信號，該後緣斜波信號在該設定信號 被發出牯開始做斜波變化（ramping)。該第二比較器係比較 該後緣斜波信號與該補償信號並且發出一個指示其之重置 信號。該脈衝控制邏輯係在該設定信號被發出時發出一個 脈衝·寬度調變（PWM)信號並且在該重置信號被發出時撤回 (de-assert)該 PWM 信號。 1301701 該第一斜波電路可以在該時脈信號的每個脈衝開始從 一個預設的電壓位準斜波變化該前緣斜波信號。該第二斜 波電路可以在該PWM信號被發出時開始從一個預設的電 準斜波麦化该後緣斜波彳§號’並且可以在該PWM信 唬被撤回時重置該後緣斜波信號回到該第一電壓位準。在 一個更特定的實施例中，該第一斜波電路是一個向下斜波 產生裔，而該第二斜波電路是一個向上斜波產生器。該脈 衝控制邏輯可被實施為一個R-s正反器或類似者。 在一個實施例中，該PWM信號係控制一個切換電路， 忒切換電路係在一個相位節點處耦接至一個輸出電感器， f、透亥輪出電感裔來轉換一個輸入電壓成為一個輸出電 該第二斜波電路可以根據該輸入電壓、相位節點電壓、 杈％忒輪出電感器的電壓以及通過該輸出電感器的電流之 任何組合來控制該後緣斜波信號的迴轉率（Slew rate)。 根據本發明的一個實施例之電源轉換器係包含一個第 位電路以及一個雙邊緣調變控制器。該雙邊緣調變控 制器係包含一個誤差放大器、一個振盪器、第一及第二比 車乂為—個n皮電路以及第一脈衝控制邏輯。該第— 相位電路係藉由-個第- PWM信號來加以控制，以用於 由個第一電感為來轉換一個輸入電壓成為一個輸出電 壓。該雙邊緣調變控制器係具有一個用於感測該輸出電壓 的回授輸入以及一個用於提供該第一 PWM信號的第— :WM輸出。該誤差放大器係具有一個耦接至該回授輸入的 第-輸入、一個接收一參考電壓的第二輸入、以及一個提 1301701
供一補償信號的輸出。該振盪器係提供一個具有反覆的斜 波之第一前緣斜波信號。該第一比較器係比較該第一前緣 斜波信號與該補償信號，並且發出一個指示其之第一設定 信號。該第一斜波電路係在該第一 PWM信號被發出時使 得一個第一後緣斜波信號做斜波變化。該第二比較器係比 較該第一後緣斜波信號與該補償信號，並且其係發出一個 指示其之第一重置信號。該第一脈衝控制邏輯係在該第一 設定信號被發出時發出該第一 PWM信號，並且在該第一 重置信號被發出時撤回該第一 PWM信號。 在一個實施例中，該振蘯器係在一個時脈信號的每個 脈衝開始將該第-前緣斜波信號從—個第—電壓位準斜波 下降’並且該第-斜波電路在該第一 PWM信號被發出時 將该第一後緣斜波信號從—個第二電壓位準斜波上升。
該：源轉換器可包含—個第二相位電路，該第二相位 :係猎由一個第二PWM信號來加以控制，以用於唾由 固輕接至該第一電感器的第二電感器來轉換該輸入電壓 成為該輸出電壓。在此例中，該雙邊緣調變 ―個用於袒处—μ 时你具有 含第：亥弟二PWM信號的第二PWM輸出，並且包 〜及第四比較器、一個第二斜波電路 — 制邏輟。兮t 汉弟一脈衝控 斜波信二二器係提供—個具有反覆的斜波之第二前緣 補償作=較器係比較該第二前緣斜波信號與該 斜波；：：且！出一個指示其之第二設定信號。該第二 係在5亥第二PWM作號被發出時传；. 緣斜波H心 Uu板U t使侍—個第二後 …“支斜波變化。該第四比較器係比較該第二後緣 10 13017οι 斜波信號與該補償信號’並且發出一個指示其之第二重置 信號。該第二脈衝控制邏輯係在該第二設定信號被發出時 發出該第二PWM信號’並且在該第二重置信號被發出時 撤回該第二PWM信號。 在一個實施例中，該第一前緣斜波信號係和一個第一 時脈信號同步化，該第二前緣斜波信號係和一個第二時脈 信號同步化，並且該第一及第二時脈信號係分開一個相位 角。 該電源轉換器可進一步包含一個電流平衡系統，該系 統係根據該第一及第二電感器之感測到的電流來調整該補 償信號。該電流平衡系統可包含第一及第二電流平衡電 路。該第一電流平衡電路係接收該補償信號並且提供一個 第一調整後的補償信號給該第二比較器。該第二電流平衡 電路係接收該補償信號並且提供一個第二調整後的補償，信 號給該第四比較器。 該第一及第二斜波電路可產生具有實質上相等的迴轉 第一斜波電路 後緣斜波信號 PWM信號被 該電源轉換器 有接收該第一 個提供一指出 輸出。在此例 整該第一後緣 率之第一及第二後緣斜波信號。或者是，該 係在該第二PWM信號被發出時增加該第一 的迴轉率，並且該第二斜波電路係在該第一 1¾出日增加ό亥弟一後緣斜波信號的迴轉率。 可包含一個脈衝相加器，該脈衝相加器係具 及第二PWM信號的第一及第二輸入以及一 同時被發出的PWM信號總數之相位數目的 中，該第一斜波電路係根據該相位數目來調 1301701 斜波信號的迴轉率，並且該第二斜波電路係根據該相位數 目來調整該第二後緣斜波信號的迴轉率。 根據本發明的一個實施例之用於控制—個直流至直流 轉換器之方法係包含提供一個與一時脈信號同步的第—前 緣斜波信號，比較一個回授信號與一個參考信號並且提供 一個指示其之補償信號，比較該第一前緣斜波信號與該補 償信號並且發出一個指示其之第一開始信號，當一個第— PWM信號被發出時斜波變化一個第一後緣斜波信號，比較 該第一後緣斜波信號與該補償信號並且發出一個指示其= .第-停止信號，以及當該第一開始信號被發出時發二 一 PWM信號並且在該第—停止信號被發出時撤 PWM信號。 示 該方法可包含在該時脈信號的每個脈衝開始從一 -電壓位準斜波下降該第—前緣斜波信號，以及 :信號被發出時開始從一個第二電塵位準斜波：二 後緣斜波信號。該方法可包含根據該第_ / 切換一個輸出電感器的第一端在一個輸入二來 間，以在該輸出電感器的第二端產生一個輸出電之 根據該輸入電壓、該輸出電感器的第一端之土一、’且 輸出電感器的電壓以及通迟> ^ 1、橫跨該 通過5亥輸出電感器的電流之杯/ 口來控制該第一後緣斜波信號的迴轉率。 可組 ▲該方法可包含提供-個與該時脈信號同步且 月“彖斜波信號反相的第二前緣斜波信號，比較兮: 斜波信號與該補償信號並且發出_ :第弟一所緣 下具之弟二開始信 12 !3〇1701 號，當一個第二PWM信號被發出時斜波變化一個第二後 緣斜波信號，比較該第二後緣斜波信號與該補償信號並且 毛出個指示其之第二停止信號，以及當該第二開始信號 被發出時發出該第二PWM信號並且在該第二停止信號被 發出時撤回該第二PWM信號。
該方法可包含利用該第一 PWM信號來控制該直流至 直流轉換器的一個第一相位電路以及利用該第二信 號來控制該直流至直流轉換器的一個第二相位電路，其中 該第一及第二相位電路係耦接在一起。該方法可包含感測 該第一及第二相位電路的電流，並且調整該補償信號以平 衡該第-及第二相位電路的電流。該方法可包含根據感測 到的電流來調整該補償信號以提供一個第一調整後的補償 信號，根據感測到的電流來調整該補償信號以提供一個第 二調整後的補償信號，比較該第一後緣斜波信號與該第一 調整後的補償信號，並且比較該第一後緣斜波信號與該第 二調整後的補償信號《該方法可包含以一個第—迴轉率來 斜波變化該第一後緣斜波信號，以及以一個實質上相等於 該第一迴轉率的第二迴轉率來斜波變化該第一後緣斜波信 號。該方法可包含在該第二PWM信號婦出時調整該^ 一後緣斜波信號的迴轉率，以及在該第一 pwM信號被發 出時調整該第二後緣斜波信號的迴轉率。該方法可包含將 該第一及第二PWM信號相加起來。 【實施方式】 13 1301701 以下的說明係被提出以使得具有該項技術之通常技能 =能夠完成及利用如同在—個特定的應用及其必要條件的 u所提出的本發明 '然❿，各種對於該較佳實施例的 ^改對以習此項技術者而言將會是明顯的，並且在此所 疋義之/的原理可應用料它實施例。因此，本發明並 不打#又限於在此所不及所述的特定實施例，而是欲被授 予和在此所揭露的原理及新穎特點一致的最廣的範疇。
第1圖是描繪一種習知的前緣調變方式之一系列的時 序圖。時脈（CLK)脈衝係被展示在最上方，一個鑛齒波波 形信號RAMP以及一個補償信號c〇Mp係—起被展示在中 間且重疊以指出其相對的值，並且—個所產生的脈衝寬度 週雙（PWM)k號係被展示在最下方。用於此方式# RAMp 信號係呈現反覆的負向斜波且亦已知為一個向下斜波信 號。在此方式中’該PWM信號的每個脈衝的前緣(上升邊 緣）是由該RAMP信號和該c〇Mp信號做比較所決定的， 而該围㈣的每個脈衝的後緣(下降邊緣)則是依據該 CLKj吕號而定。一'個負截暫能孫少二七 貝戟鹜心係在该c〇MP信號上造成一 個對應的轉變，即如在101處所示者。該c〇Mp轉變ι〇ι 係使得該PWM信號相當快速地導通。然而，該所產生的 PWM脈衝103係維持導通， 直到目前的切換週期結束在下 -個CUC脈衝發生時為止’此係產生關斷延遲。此關斷延 遲係造成不希望有的結果’例如，在一個實際的快速暫態 應用（像是CPU的VRM(電壓調節器模組）應用）中會造成振 鈴波（ring-back)、較高的釋放負载的電壓尖脈衝、等等。 14 1301701 第2圖是描繪一種習知的後緣調變方式之一系列的時
序圖。同樣地，該CLK脈衝係被展示在最上方，該raMP 及COMP信號係被重疊地展示在中間，並且該所產生的 PWM #唬係被展示在最下方。用於此方式的RAMp信號 係壬現反覆的正向斜波且亦已知為一個向上斜波信號。如 圖所示，5亥CLK信號係導通每個PWM脈衝，而該 信號的每個脈衝之後緣係藉由該RAMp信號與該（：〇]^1>信
唬做比較來加以決定。一個類似的負載暫態係在該c〇Mp 信號上造成一個對應的轉變，即如在2〇1處所示者。然而， 一旦先前的PWM脈衝203被關斷後，該pWM信號會保持 在關斷狀態中，直到該切換週期結束在下一個CLK脈衝時 為止，此係產生導通延遲。在此例巾，對於發生在該後緣 之，且在下一個脈衝205的PWM信號之下一個上升邊緣 之前的COMP轉變201有著彳艮少響應或是沒有響應。此導
通延遲係在施加負載的暫態事件期間係產生較高的電壓尖 脈衝。 第3圖是描繪一種習知的雙邊緣調變方式之一系列的 時序圖。同樣地，該CLK脈衝係被展示在最上方，該RAMp 與COMP信號係被重疊地展示在中間，並且該所產生的 PWM信號係被展示在最下方。如同熟習此項技術者已知 的，用於此方式的RAMP是對稱的反覆的正向斜波及負向 斜波’其中該_信號的電壓在前半週期中係減小的， 而在後半週期中係增加的。用於該f知的雙邊緣調變方式 之ramp信號是“固定的，，，使得其頻率以及上升與下降脈 15 1301701 衝的迴轉率是預設的。為了避免在任何一個切換週期中有 多個脈衝，該PWM信號的每個脈衝的前緣僅發生在前半 週期中，而該後緣僅發生在後半週期中。一個類似的負載 暫態係在該COMP信號上造成一個在301處所示之對應的
轉變。若該COMP轉變301如圖所示地開始在前一個脈衝 301的後緣之後，且結束在該PWM信號的下一個脈衝3〇5 之接著的上升邊緣之前，則仍然存在導通及關斷延遲。此 種轉變相對於該RAMP信號而言是非同步的。 第4圖是描繪根據本發明之一個範例的實施例之一種 利用雙斜波的雙邊緣調變方式之一系列的時序圖。在此例 中，該CLK脈衝係被展示在最上方，接著是一個與該c〇Mp 信號重疊的向下斜波波形信號DR，接著是一個與該c〇Mp 信號重疊的向上斜波波形信號UR，接著是所產生的pwM 信號，所有的信號都相對於時間來繪製。該c〇Mp信號係 針對於4 UR與DR k號而被重複且重疊，以指出該 信號之相對的切換點。如同由向下斜波信號dr的實線所 緣，對於每個CLK週期而言，該DR信號在clk信號的 下一個脈衝之際從其最高位準的電壓νι開始並且以一個 固定的速率減+，而接著纟DR=c〇Mp $是在下一個clk 脈衝發生時㈣V1。在此第-實施例中，該DR信號在該 CLK週期的剩餘時間中都保持在νι，直到⑽脈衝再度 開始下一個CLK週期為，卜。+土曰 ^為止或者疋，該DR斜波係被成形 為就像虛線所示之習知的前緣調變_信號，且因此係 持續斜波向下，直到下一 Am η ύ 下個CLK脈衝為止。當該DR信號 16 1301701
’交成等於COMP時（或是在下一個CLK脈衝之際），該pWM ^ #υ係被發出為高的。因此，該DR信號是一個被用來決 疋忒PWM信號的每個脈衝的前緣之前緣斜波信號。該向 上斜波信號UR係開始在一個電壓V2並且在每個pWM脈 衝的丽緣處開始斜波向上，並且在UR=c〇Mp時停止斜波 變化。當該UR信號變成等於c〇Mp 時，該pwM信號係 被撤回為低的，並且該UR信號回到V2。因此，該ur信 號疋個被用來決定该PWM信號的每個脈衝的後緣之後 緣斜波信號。 一個類似的負載暫態係在該COMP信號上造成一個對 應的轉變，即如在401處所示。當該C0MP信號在該暫態 事件下如同該COMP轉變401所示地改變時，該c〇Mp信 號在時間tl交又該DR信號，即如在4〇3處所示，以開始 該PWM信號的前緣。以此種方式，該PWM信號在該CLk 週期中以一種類似於該前緣調變方式的方式較快地觸發。 然而，在此例中，該PWM信號的提早觸發亦在時間u起 始該UR信號的上升邊緣。假設該c〇Mp信號如在4〇5處 所示快速地下降，則該UR信號相當快速地在時間α交叉 該COMP信號，因而該PWM信號係在時間u被撤回。 該時序圖係描繪該PWM信號的導通與關斷轉變兩者 都有顯著地較短的延遲，因而避免了習知的pWM調變方 式所擔心的事及延遲。以此種方式，根據本發明之一個範 例的實施例之一種利用雙斜波的雙邊緣調變方式係結合前 緣及後緣調變方式的益處。每個PWM脈衝的前緣係在該 17 1301701 前緣的斜波信號交叉COMP信號時發生。該後緣的斜波信 號係在每個PWM脈衝的前緣開始做斜波變化。每個PWM 脈衝的後緣係在該後緣的斜波信號交叉COMP信號時發 生。以此種方式，每個PWM脈衝的開始及停止點都與CLK 信號解除關聯，因而該PWM脈衝係在必要時才開始，在 必要時才停止，並且具有一段適當地根據該C〇MP信號而 定的持續期間，而非人為地根據該CLK信號。
第5圖是一種採用根據本發明之一個範例的實施例所 >做成的單相電壓模式控制器501之範例的直流至直流降壓 轉換器500的方塊圖。該控制器5〇1具有一個耦接至驅動 器電路503的一個輸入之PWM接腳，該pwM接腳係驅動 電子開關與Q2的開極，該開關Q1與Q2係具有搞接 在輸入電麼vIN及電源接地（PGND)之間的受控電流路徑。 開關Q卜Q2係用Q參考圖號來稱呼，並且概要地被展示 為場效電晶體卿)之簡化的表示，其中所了解的是該開關 Q1 : Q2可被實施為任何適當的電子開關元件，例如，N 通道的凡件、p通道的元件、金屬氧化物半導體 FET(MOSFET)、雙載子接面麟 命篮 日日脰（BJT)、絕緣閘極雙截 子電晶體（IGBT)、或是yf壬行甘a ,_ 次疋任何其它如同熟習此項技術者所已 知的電子開關配置。在此例 y 厅
中 Q 1的汲極係耗接至VTN ,^ 相位即點PH，該相位節點p 孝馬接至Q2的汲極。Q2的源極係 U冲係 y '、接至pgnd。除非g # 才曰明，否則一個節點及盆 升为有 稱。該PH節點_接51有的信號係採用相同的名 係叙接至輸出電感器L的-端，且該輸出 18 1301701 电感益L係使其另―端㈣至輸出㈣節點vq(發展為輸 出信號VO)。VOY系藉由一個、電容器電路奶來加 以毅，並且橫跨-個麵接在v〇及pGND之間的負載電 阻器RL而被提供。V0係透過一個電阻器ri而被回授至 控制器5〇1的回授接腳FB。另一個電阻器-電容器電路 係耦接在控制器501的FB接腳與補償接腳c〇Mp之間。 一個頻率設定電阻器RFS係耦接在控制器5〇1的頻率設定 接腳FS以及信號接地（GND)之間。如同熟習此項技術者所 理解的，Q 1係在Q2關斷時導通，以透過電感器乙耦合vin 來發展出該輸出信號V0，接著Q1係被關斷並且Q2被導 通以耦接L至GND，並且此切換過程係在控制器5〇1的 PWM輸出控制下被重複。大致上控制該pwM週期的時脈 #说的頻率是可程式化在一個藉由電阻器RFS所決定的特 定範圍内。 第6圖是利用根據本發明之一個範例的實施例之一種 利用雙斜波的雙邊緣調變方式做成的單相電壓模式控制器 5〇1之一個範例的實施例之簡化的方塊圖。該fb接腳係被 提供至誤差放大器（E/A)601之反相的㈠輸入，該誤差放大 器（E/A)60 1係在其非反相的（+)輸入處接收一個藉由參考電 路6〇3所提供的參考電壓VREF。該c〇MP接腳係搞接至 E/A 601的輸出，其係進一步耦接至第一比較器6〇5之非 反相的（+)輸入以及另一個比較器607之反相的㈠輸入。該 FS接腳係耦接至一個振盪器電路609，該振盪器電路609 係具有一個第一輸出以提供該向下斜波信號DR至比較器 19 1301701
605之反相的輸入以及一個第二輸出以提供該向上斜波作 號UR至比較H 607之非反相的輸入。比較器6〇5之產生 一個“設定”信號cs的輸出係被提供至R_s正反器6ιι的 設定輸入S，並且比較器607之產生一個“重置，，信號（^的 輸出係被提供至R-S正反器611的重置輸入R。該r_s正 反杰6 11的Q輸出係產生被提供 的PWM接腳之pWM信號 衝控制邏輯以根據比較器 至（且是經由）控制器 501
。該R-S正反器611係運作為脈 6〇5與607的輸出來控制該pWM 信號的狀態 609 〇 忒PWM “號係在内部回授到振盪器電路
第7圖是根據本發明之一個範例的實施例之振盈器電 路609的簡化的概要方塊圖。該振盈器電路_係包含一 個用於產生該向下斜波信號DR的第—斜波電4寫以及 一個用於產生該向上斜波信號UR的第二斜波電路7〇8。 對於該第-斜波電路7G6而言，_個電㈣Μ係提供W 電壓至-個單極、單投（SPST)開關S1的一個端子，開關W 係使得其另—個端子純至—個發展出被提供至該比較哭 _的DR信號之節點術。節點川以㈣至電容器⑼ 的-端以及電流吸收器IC1的輪入。該電容器⑶的另— 端以及電流吸收器IC1的輸出係分別叙接至齡對於今 =二斜波電路而言’另—個電壓源、7〇3係提供^電 另—個SPST開關52的—個端子，開關S2係使得政 另一個端子搞接至-個發展出被提供至該比較器術的收 “虎之節點704。節點704係轉接至電容器⑽的一端以 20 1301701 及電流源IC2的輸入。該電容器cp2的另一端以及電流源 IC2的輸入係分別耦接至GND。一個時序控制電路7〇5係 產生一個被和:供至開關s 1的控制輸入的第一時序信號丁工 以及一個被提供至開關S2的控制輸入的第二時序信號 T2。由振盪器707所產生的CLK ^號係被提供至時序控 制電路705，並且具有一個藉由如先前所述之外部耦接的 電阻器RFS所決定的頻率。該pWM信號係被提供至時序
控制電路705以用於控制該DR與UR斜波信號的時序。 在-個替代的實施例中，_ cs與C]Mt號可被利用，而不 是該PWM信號被利用。
該時序控制電路705係發出T1信號為高的，以閉合 _ si m該DR信號至V1電|位準。該時序控制電 路705係發出T1信號為低的，以斷開開關s丨，因而該電 流吸收器IC1放電該電容器cpi以產生該dr信號的負向 =波。在-個實施例中，該時序控制電路—係保持該η ,為低的直到5亥CLK信號的下一個脈衝為止，因而該 ⑽信號類似於習知的前緣調變方式持續地斜波向下，並 且接著發出該TH言號為高的以閉合開M si來重置⑽回 :::V〗電屡位準，以開始下…lk週期。在一個替代 勺=例中，該時序控制電路705係在職信號變為高 作。::、閉合開關S1，以在該CLK週期中較早重置該DR 日士〜。j V1。右8亥DR信號在下一個CLK脈衝之前重置 r則其係保持直到CLK的下一個脈衝為止。 該時序控制電路7G5係發出T2信號為高的，以閉合 21 1301701 開關S2來重置該UR信號至V2電壓位準。該時序控制電 路705係發出該T2信號為低的，以斷開開關S2，因而該 電流源IC2係充電電容器CP2以產生該UR信號的正向斜 波。該時序控制電路705係根據該PWM信號（或是cs與 CR信號）以經由T2信號來控制開關S2。當該pWM信號是 低的’該時序控制電路705係經由T2信號來閉合開關S2 以將該UR信號保持在V2。當該PWM信號被發出為高的 時候，該時序控制電路705係經由該T2信號來斷開開關S2 以容許IC2來充電CP2，以產生該UR信號的上升斜波。
受到時序控制電路705控制的振盪器電路609的動作 係藉由第4圖的時序圖以及第6圖的方塊圖來加以描繪。 當該DR信號下降至c〇MP信號的電壓位準時，該cS信 號係被發出為高的以設定該R_s正反器611，因而該 正反器61 1係發出該pwM信號為高的。該時序控制電路7〇5 係斷開該開關S2以開始該UR信號的上升斜率。當該UR 心號上升至C0MP信號的電壓位準時，該CR信號係被發 出為向的以重置R_s正反器611，因而該R-S正反器61 1 二將°亥信號拉回到低的。該時序控制電路705係閉 σ σ亥開關S2以重置該UR信號回到V2。該DR信號與COMP $號的比較係觸發該PWM信號的發出，該PWM信號係接 1觸么4 UR信號的上升斜率。該UR信號係決定該PWM 的持續期間，該PWM信號係在該UR信號上升至COMP 七號的位準時被拉回到低的。
Λ UR 號的迴轉率係成比例於該輸入電壓vIN、pH 22 1301701 節點的電壓、横跨輸出電感器L的電壓、或是通過該輸出 電感器L的峰值、平均或是瞬間電流之任意所選的組合。 忒VIN及/或ph電壓可以直接回授到控制器5〇1、或是間 接透過各種的感測裝置來加以判斷。許多種用於感測輸出 電感裔L的電流之技術是已知的。
第8圖是採用根據本發明之一個範例的實施例所做成 的雙相電壓模式控制器8〇1之一個範例的直流至直流降壓 轉換器800的方塊圖。該直流至直流降壓轉換器_係類 似於该直流至直流降壓轉換器' 5〇〇,因而類似的組件或元 件係採用相同的參考圖號。該雙相電壓模式控制器8〇1係 類似於該單相電壓模式控制器11，並且包含該fs、fb 以及COMP接腳。然而，該控制器一 ▲…☆不—久乐 PWM接腳PWM1及pWM2，用於控制該雙相系統的^ 及弟:相位電路802、_。㈣器謝# PWMI接腳係; 接至第_㈣電路8G2的第—驅動器電路_师概 的個輸入，其中該第一驅動器電路8〇3係驅動（該第一^ :=802的）電子開關Q1及Q2的間極，該開關QUQ 具有受控制的電流路徑叙接在-個輪入電遂VIN , =二，器電路803以及開關…係被· „貝上相同於該直流至直流降㈣換器5〇〇的 "動态笔路503以及開關Q1及Q2 的PWM2接㈣麵接至第^方式來運作。控制器 。。千 接至弟-相位電路804的第二驅動 =广(_R2)的一個輸入，其中該第二_:
糸艇動（5亥弟一相位電路8〇4的）電子開關⑴及W 23 1301701 的閉極，該開關quQ4係具有受控制的電流路徑轉接在 一個輸入電麼VIN&PGND之間。該驅動器電路_以及 開關Q3及Q4亦被配置且耦接成實質上相同於該直流至直 流降塵轉換器500的驅動器電路5〇3以及開關qi及的的 方式來運作。然而，對於直流至直流降壓轉換器8〇〇而古， Q!的源極以及Q2的錄係在第—相位節點pHi處糾在 -起’亚且耦接至(該第一相位電路8〇2的)第 …-端。同樣地，的源極以及Q4的沒極係在J :相位節點PH2處轉接在—起，並且雜接至（該第二相位 :路8〇4的)第二輸出電感心的一端。該輸出電感⑽ D的另一端係在一個發展出該輸出信號Μ的輸出節點 處耦接在一起。 該直流至直流降麼轉換器_的其餘部份是實質上相 至直編轉換器5〇〇。尤其，ν〇係藉由」個電 :$夺益電路RCI來加以濾波，並且橫跨耦接在v〇 =咖D之間的負載電阻器RL而被提供。vo係透過一個 氣阻裔R 1而被回授至允岳丨丨哭2 η u 饭又芏ί工制淼8〇1的回授接腳FB。另一個
==·電容器電路RC2_接在控制器8WB ::接腳C〇MP之間。-個頻率設定電阻器1FS係耗接在 工制益8〇1的頻率設定接腳以以及信號接地⑽D)之間。 週期的時脈信號的頻率是可程式化在 :錯由電阻器RFS所決定的特定範圍内qRci、rl、ri、 熟羽以及狀2之特定的組件值可以適當地加以修改。如同 “匕員技術者所理解的’除了該兩個相位彼此為，度 24 1301701 反相地運作之外，每個相位係以實質上相同於如上針對直 肌至直流降壓轉換器500所述的方式運作。通過該輸出電 感器L1的電流係被展示為第一相位電流^，通過該輸出 電感器L2的電流係被展示為第二相位電流12，並且兩個 相4的〜輸出電流係被展示為流入該發展出V 〇信號的輸 出節點之總電流1T。通過該負載電阻器RL的電流係被展 示為負載電流IL。
第9圖是根據本發明之一個範例的實施例之利用雙斜 波信號做成的雙相電壓肖式控制8〇1《一個冑例的實施 例之簡化的方塊圖。該FB接腳係被提供至誤差放大器 (E/A)901之反相的輸入，該誤差放大器口/八）9〇1係在其非 反相的輸入處接收一個由參考電路9〇3所提供的參考電壓 VREF。該COMP接腳係輕接至該E/A 9〇1的輸出（提供^ C〇MP信號），該輸出係進一步搞接至第-比較器907以及 另一個比較器91 7之非及j日沾私X „ „ ^ 非夂相的輸入，亚且耦接至電流平衡
電路913及923的輪入。兮^ β t 、 忒FS接聊係I禺接至一個振盪器 與，向下斜波產生器電路905，兮桩、、嘉突也人 Λ1 包吩δ亥振盪裔與向下斜波產生器 電路9 0 5係具有一個提供繁_ A, -X- Λ>1 t 丨口抗t、弟向下斜波信號DR1至該比較 器907之反相的輸入的第一於山 J ^ 輸出以及一個提供第二向下斜 波信號DR2至該比較器91 7 ♦ = ^ u 土人 ,、 秋-y 17之反相的輸入的第二輸出。該 電流平衡電路9 1 3的輸出你接徂 nn你徒供一個弟一調整後的補償信 號CMP 1，該第一調整後的福一 欠7補仏^唬CMP1係被提供至另 -個比較器’ 909之反相的輪入。該電流平衡電路923的輸 出係提供一個第二調整後的補償信號瞻2,肖第二調整 25 1301701 後的補償信號CMP2係被提供至另一個比較器919之反相 的輸入。比較态907之產生第一設定或“開始，，信號[si的 輸出係被提供至第一 R-S正反器911的設定輸入S。比較 器909之產生第一重置或“停止，，信號CR1的輸出係被提供 至R-S正反器911的重置輸入r。比較器917之產生第二 設定或開始信號CS2的輸出係被提供至第二R_s正反器92 i 的設定輸入S。比較器919之產生第二重置或停止信號CR2 的輸出係被提供至R-S正反器92 1的重置輸入r。 該R-S正反器911的q輸出係產生被提供至（且為經 由）控制器801的PWM1接腳之pWM1信號，並且該R-S 正反為92 1的Q輸出係產生被提供至（且為經由）控制器8〇 1 的PWM2接腳之PWM2信號。該pWM1及pwM2信號係 被提供至一個脈衝相加器927之個別的輸入，該脈衝相加 器927具有一個輸出以提供一個相位數目或脈衝計數信號 “N”至第一向上斜波產生器915的第一輸入，該第一向上 斜波產生器915係具有一個接收該PWM1信號的第二輸 入。該向上斜波產生器915係具有一個耦接至比較器9〇9 之非反相的輸入的輸出，以用於提供第一向上斜波信號 UR1。該N信號以及PWM2信號係被提供至第二向上斜波 產生器925之個別的輸入，該第二向上斜波產生器925係 具有一個耦接至比較器919之非反相的輸入的輸出，以用 方、&供一個弟一向上斜波信號UR2。在所舉出的實施例中， N是一個決定同時被導通的PWM信號總數（或是代表作用 中的相位總數）之整數。因此，當pWMl及pwM2兩者都 26 1301701 是低的時候，該脈衝相加哭q 9 7仏 927 輸出 N=〇,當 PWM1 及 PWM2 信號中的任一個（但非兩者）早古 有）疋冋的時候，N=1，並且當PWM1 及PWM2信號兩者都是高的時候，。 整體地構成一個電流平衡 運作以根據兩個相位的總 之對應的相位電流來調整 ’對於相位1而言，該電 該電流平衡電路913及923 系統，其中每個電流平衡電路係 電流it以及個別的相位^或12 該COMP信號。在一個實施例中
流平衡電路913的輸出是coMp+k^m)，其中“k”是 個固定的增益因數， L1)，並且該星號“*’ Π是相位1的電流（通過輸出電感器 是代表乘法。同樣地，對於相位2而 言，該電流平衡電路923的輸出是c〇Mp+k*(IW2)，其中 12是相位2的電流（通過輸出電感器L2)。該個別的電流信 號可利用熟習此項技術者已知的一些方法中之任一種來加 以感測。在此實施例中，當n及12彼此相等時，該電流 平衡電路913及923並不影響運作。 第1 〇圖是描繪根據本發明的數個實施例的雙相電壓模 式控制裔801之範例的動作之一系列的時序圖。該電流平 衡電路913及923的動作係被忽略，以簡化多相位例子的 動作解說。該IL電流係被展示在最上方，接著是第一時脈 信號CLK1，接著是與該C0MP信號重疊的第一向下斜波 信號DR1，接著是與該C0MP信號重疊的第一向上斜波信 號UR1，接著是該第一相位PWMi信號，接著是第二時脈 信號CLK2，接著是與該C0MP信號重疊的第二向下斜波 信號DR2，接著是與該COMP信號重疊的第二向上斜波停 27 1301701
號UR2 ’接者是該弟一相位p\^m2信號，全部都相對於時 間來繪製。該COMP信號係被重複且與該UR1、UR2、DR1 及DR2 ^號重疊’以指出該PWM1及PWM2信號之相對 的切換點。該UR1及UR2信號開始在一個最初的電壓位 準VMIN處。該振盪器與向下斜波產生器電路9〇5係於内 一產生具有1 80度反相的脈衝之第一及第二時脈信號clk 1 及CLK2。該第一向下斜波信號DR1係和該CLK1信號同 步化’並且g亥第二向下斜波信號DR2係和該CLK2信號同 步化。4 DR1及DR2彳s號大致具有相同的形式及迴轉率。 該等迴轉率係被配置成盡可能的接近，且因此被視為實質 上均等的。該IL電流在時間tl從一個較低的電流位準IU 向上步進至一個較高的電流位準IL2，此係代表一個負載 暫態，該負載暫態係在該COMP信號上造成一個對應的轉 變，即如在1〇〇1處所示。該IL電流在後續的時間u〇下 降回到IL1，此係造成在1003處所示的c〇Mp信號之一個 稍微的下降。 在第一實施例中，該向上斜波信號UR1及UR2係具 有相同的一般形式及迴轉率（實質上均等的）ml，並且即如 此係設定該R-S正反器921並且在時間u將該 號拉為高的。在時間tl之後不久的時間t2，該 虛線所繪者。在時間tl，該C0MP信號的轉變1〇〇1大約 在該DR2信號已經幾乎降到該⑺Mp信號的原始位準時非 常快速地上升。因此，大約在時間u，c〇Mp ±升到交又 DR2,使得該比較器917切換成將該⑶信號拉為高的， PWM2 信 COMP 上 28 1301701 •升到时1，此係切換該比較器907。該比較器9〇7係將該 CS1 ^諕拉為高的，此係設定該R_s正反器9们並且在時 間t2將該PWM1信號拉為高的。在該第一實施例中，該 信號係如在1005處所示地持續以迴轉率mi上升，直到其 2後續的時間t5交叉該〇：_信號為止，在此時間係轉 變成向下。當該UR2信號在時間t5上升到c〇Mp時，該 比車乂為919發出該CR2信號為高的以重置該R_s正反器 _ 、口而5亥正反态921係在時間t5將該pWM2信號 拉為低的。不久之後，該UR1信號係在時間t6上升到 COMP，使得該比較器9〇9發出該CRl信號以重置該r_s 正反器911，而在時間t6將該pWM1信號拉為低的。 第1 〇圖是描繪應用到兩個相位的雙斜波系統之一般的 原理的時序圖。對於對應的PWM信號的導通與關斷的轉 變而言，每個相位均呈現顯著較短的延遲，因而習知的PWM 凋變方式所擔心的事及延遲均被避免。儘管只有兩個相位 ❿被展示，熟習此項技術者現在可體認到，任何實際的相位 數目都可被實施。該些相位係運作在相對於彼此之對應的 相位角偏移量。例如，對於四個相位而言，該些相位是運 作在相對於彼此之90度相位差。以此種方式，根據本發 明之一個範例的實施例之雙斜波調變方式係結合該前緣及 後緣調變方式的益處以用於具有任意相位數目的電源轉 換。 所體認到的是，不論何時發生負載暫態，至少一個相 位係非常快速地響應，並且根據該轉變的持續期間，多個 29 1301701 、係在顯著縮短的延遲下快速且有效率地響應以處理該 、載&加。如上針對該雙相例子所示，兩個相位均相當快 速地響應於該轉變1001，因而兩個PWM脈衝在該轉變1001 之大部分的持續期間中都是同時導通的。由於兩個相位是 -寸作用’在某些實施例中越快縮短該p Wm 1以及p wm2 脈衝的關斷可能是所要的，以降低振鈐波或是電壓尖脈衝 或類似者的任何可能性。在一個利用實線所描繪的第二實 ^例中，該UR1及UR2信號的迴轉率兩者都是根據如同 精由來自該脈衝相加器927的N信號輸出所指出的同時作 用中的PWM脈衝數目來增加的。在時間u，該pWM2信 號是高的並且該PWM1信號仍然是低的，因而該ur2信 號開始以通常的迴轉率ml上升。然而，在時間t2，該pwMi 4吕號也被拉為高的，因而PWM1及PWM2兩者同時是高的。 在該第二實施例中，該UR2信號的迴轉率係增加到如1〇〇9 處所示的m2。且由於PWM1在pwM2已經是高的時候變 成咼的’所以該UR 1信號以如1 〇丨i所示的迴轉率m2上 升。該UR2信號提早在時間t5之前的時間β上升到 COMP。並且該UR2信號提早在時間t6之前的時間Μ上 升到COMP。以此種方式，該UR1及UR2信號的迴轉率 係根據遠同時作用的PWM信號總數來加以調整（例如，增 加）。 第11圖是根據本發明之一個範例的實施例之向上斜波 產生器9 1 5的簡化的方塊圖。該向上斜波產生器925係以 實質上相同的方式被配置，因而不再進一步加以描述。該 30 1301701 N信號係被提供至一個增只雷 丨口、盔電路1101，該增益電路n〇1 係將N乘上一個增益因蠢‘‘，， g並且輸出邊值N*g至一個受 控電流源1 10 3的一個控制於A ^ _ 仏剌輸入。该電流源1103係具有一 個耦接至GND的輸入以及一個鈦垃$八p〗 > 八 ^ 汉個耦接至發展出該向上斜波 L號UR1的即點11 〇5之輸出。節點）工〇5係麵接至電容器 U的一端以及SPST開關sw的一個端子。該電容器C1 的另一立而係麵接至GND，並且1 |自〇w ,, ^ 且"系開關sw的弟二端子係耦
接至發展出該VMIN電壓的電壓源11〇7的正端子。該電 壓源1107的負端子係耦接至GNDe該開關sw係具有一 個接收該PWM1信號的反相的控制端子。 在動作中’ s邊PWM1信號是低的，該開關sw係閉 合，因而該uR1信號被下拉至該電壓位準VMm。回想在 第1〇圖中，當該PWM1信號是低的，該UR1信號係重置 回到VMIN。當該PWM1信號被拉為高的，其係斷開該開 關sw，因而該電流源1103係產生一充電電流ic來充電 該電容器C1。當該開關SW是斷開的，UR1的電壓係根據 1C的大小來增加。IC的大小是一個乘上該因數N*g之預 設的標稱值。如先前所述，對於N=1而言，UR1的迴轉率 是ml，而當N=2時，UR1的迴轉率是m2。在所描繪的實 細例中，m2是mi的兩倍。儘管未被顯示，另一個較高的 電壓供應源可以内含於其中，並且經由一個二極體或類似 者耦接至該節點1105,以限制UR1的電壓位準至一個預 設的最大位準。 該電流平衡電路913及923係運作以盡量實際地平均 31 1301701 刀配違負載電流在該些相位之間。該電流平衡電路係接收 代表在每個相位中的電流之信號，並且適當地過濾以及用 其它T式處理該輪入信號以產生電流平衡信號，該些電流 平衡# #u係成比例於在每個相位中的電流相對所有相位的 平均電流之偏離。這些電流平衡信號係被結合作為在一個 固疋的芩考值以及該被使用來決定每一個別的相位的時間 間2之持續期間的C0MP信號之間的差值計算上的一項偏 私里平衡電路的功效是以—種閉迴路的方法驅動 所有的相位電流朝向彼此。因為該電路的閉迴路本質之緣 故，假設所有的相位都是等同地加以處理時，該些偏移量 可以用種雙極的方式處理、或是可被捨位或補償以僅僅 產生一個正的偏移量或是一個負的偏移量。 第12圖是根據本發明之一個範例的實施例之利用雙斜 波信號所做成的N個相位的電壓模式控制器12〇〇之一個 範例的μ鈿例之簡化的方塊圖。該N個相位的電壓模式控 制器1200在配置及動作上係類似於該雙相電壓模式控制 為80 1，除了其係概括來控制高達“N，，個相位之外，其中n 疋任何大於0的正整數（並且若為所要的話，其可被利用來 控制單一相位）。該控制器1200係以一種類似於控制器8〇ι 的方式包含該FS、FB以及C0MP接腳。該控制器12〇〇係 包含一個E/A UOi(類似於該E/A 9〇1)，其係使得反相的 輸入耦接至該FB接腳並且其非反相的輸入接收一個參考 电壓VREF。VREF係藉由一個參考電路12〇3(類似於該參 考電路903)所提供。E/A1201的輸出係提供該c〇Mp信號， 32 1301701 該COMP信號係進一步被提供至該COMP接腳以及N個 PWM控制器1207中的每一個，該N個PWM控制器1207 係個別地標示為PWM1控制器、PWM2控制器、PWM3控 制器、...、PWMN控制器。該些PWM控制器1207係分別 具有一個輸出以提供N個PWM信號PWM1 -PWMN中之一 個對應的PWM信號，該N個PWM信號係被提供至對應 的接腳PWMI-PWMNqPWMI-PWMN信號亦被提供至一 個脈衝相加器1209之個別的輸入，該脈衝相加器1209係 ® 具有一個輸出以提供該N相位數目信號至每個PWM控制 器1207。該脈衝相加器1209係以一種類似於脈衝相加器 927的方式運作，除了相加高達N個同時作用的PWM脈 衝之外。該振盪器與向下斜波產生器電路905係被一個類 似的振盪器與向下斜波產生器電路1205所取代，該振盪 器與向下斜波產生器電路1205係具有一個耦接至該FS接 腳的輸入以及提供對應的向下斜波信號DR1、DR2、 DR3、…、DRN的N個輸出，其中每個向下斜波信號 _ DR1—DRN係被提供至該N個PWM控制器1207中之對應 的一個PWM控制器。 該產生器電路1205係以一種類似於產生器電路905的 方式運作，除了其係分開該些向下斜波信號適當的標稱相 位角之外，該相位角係依據在動作中之作用中的或所選的 相位數目而定。例如，對於兩個相位而言，該兩個向下斜 波信號DR1及DR2係分開180度（例如，0、180)，對於四 個相位而言，該四個向下斜波信號DR1、DR2、DR3以及 33 !3〇17〇1 DR4係分開90度（例如，〇、9〇、18〇、270)，對於六個相 位而言，該六個向下斜波信號DR1 一 DR6係分開6〇度（例
如 ’ 0、60、120、180、240、320)、依此類推。每個 pwM 控制器1207係包含一個電流平衡電路（例如，類似於913)， 其係接收該COMP信號並且提供一個對應的修改後的補償 信號、一個向上斜波產生器（例如，類似於915)，其係具 有接收该N相位數目信號以及一個對應的pWM信號的輸 入以及一個提供一對應的向上斜波信號之輸出、一個第一 比較器（例如，類似於907)，其係比較一個對應的向下斜 波信號與該COMP信號並且提供一個設定信號、一個第二 比較為（例如，類似於909)，其係比較該對應的修改後的 補償信號與該對應的向上斜波信號並且提供一個重置信 號、以及PWM邏輯（例如，類似於R_s正反器911)，其係 接收忒没疋及重置信號並且提供該對應的pwM信號。每 個相位的每個向上斜波信號的迴轉率係藉由如同由該脈衝 相加器1209所提供的N相位數目信號所決定之同時被導 通的PWM脈衝信號總數來加以調整。 、、儘管本發明已經參考其某些較佳的型式相當仔細地被 描述，但是其它型式及變化仍然是可行的且被思及。例如， 該斜波及比較H可被反轉，該些信號可為了實現而被複製 及偏移，該控制方法可對映到一個等同的數位控制方式、 等等。本發明係可應用到_些时以及非同步的切換式調 節器拓樸。此外，該些極性可被互換以用於負電壓調節器。 熟習此項技術者應該體認到其可以輕易地使用所揭露的概 34 !3〇17〇1 念及特定的實施例作為用於設計或修改其它結構的基礎， 以用於提供相同的本發明的目的，而不脫離如以下的申請 專利範圍所界定之本發明的精神與範疇。 【圖式簡單說明】 本發明的益處、特點及優點在參照以下的說明及所附 的圖式之下將變得更容易理解，其中： 第1圖是描繪根據習知技術的一種習知的前緣調變方 式之一系列的時序圖； 第2圖是描繪根據習知技術的一種習知的後緣調變方 式之一系列的時序圖； 第3圖是描繪根據習知技術的一種習知的雙邊緣調變 方式之一系列的時序圖； 第4圖是描繪根據本發明之一個範例的實施例的一種 利用雙斜波的雙邊緣調變方式之一系列的時序圖； 第5圖是採用根據本發明之一個範例的實施例做成的 單相電壓模式控制器之一範例的直流至直流降壓轉換器的 方塊圖； 第6圖是根據本發明之一個範例的實施例以一種利用 又斜波的雙邊緣調變方式做成的第5圖之單相電壓模式控 制器的一個範例的實施例之簡化的方塊圖； 第7圖是第6圖的振盪器之一個範例的實施例之簡化 的概要方塊圖； 第8圖是採用根據本發明之一個範例的實施例做成的 35 1301701 雙相電壓模式控制器之一範例的直流至直流降壓轉換器的 ‘ 方塊圖； 弟9 @疋根據本發明之一個範例的實施例之利用雙斜 波#號做成的第8圖的雙相電壓模式控制器之一個範例的 實施例之簡化的方塊圖； 第1 〇圖疋描綠根據本發明的數個實施例的第9圖之雙 相黾壓模式控制盗之範例的動作的一系列的時序圖·， 第11圖是根據本發明之一個範例的實施例之第1 〇圖 馨的向上斜波產生器之簡化的方塊圖；以及 第12圖是根據本發明之一個範例的實施例之利用雙斜 波#號做成的N相電壓模式控制器之一個範例的實施例之 簡化的方塊圖。 【主要元件符號說明】 101 COMP轉變 103 PWM脈衝 201 COMP轉變 203 PWM脈衝 205 PWM信號的脈衝 301 COMP轉變 305 P WM信號的脈衝 401 COMP轉變 403 COMP信號交叉DR信號 405 UR信號交叉COMP信號 36 1301701
500 直流至直流降壓轉換器 501 單相電壓模式控制器 503 驅動器電路 601 誤差放大器（E/A) 603 參考電路 605 第一比較器 607 比較器 609 振盪器電路 611 R-S正反器 701 電壓源 702 節點 703 電壓源 704 節點 705 時序控制電路 706 第一斜波電路 707 振盪器 708 第二斜波電路 800 直流至直流降壓轉換器 801 雙相電壓模式控制器 802 第一相位電路 803 第一驅動器電路 804 第二相位電路 805 第二驅動器電路 901 誤差放大器（E/A) 37 1301701 903 參考電路 905 振盪器與向下斜波產生器電路 907 第一比較器 909 比較器 911 R-S正反器 913 電流平衡電路 915 第一向上斜波產生器 917 比較器 919 比較器 921 第二R-S正反器 923 電流平衡電路 925 第二向上斜波產生器 927 脈衝相加器 1001 COMP 轉變 1003 COMP信號之稍微的下降 1005 UR2信號以迴轉率ml上升 1009 UR2信號的m2迴轉率 1011 UR1信號以迴轉率m2上升 1101 增益電路 1103 受控電流源 1105 節點 1107 電壓源
1 200 N個相位的電壓模式控制器 1201 E/A 38 1301701
1203 參考電路 1205 振盪器與向下斜波產生器電路 1207 PWM控制器 1209 脈衝相加器 39

Claims (1)

1301701 十、申請專利範圍： 1. 一種雙邊緣調變控制器，其係包括： 時脈信號同步 一個第一斜波電路，其係提供一個與— 的前緣斜波信號； 一個缺差放大器，其係比較一個回授信號與一個參考 信號，並且其係提供一個指示其之補償信號； " 一一個弟—比較器’其係比較該前緣斜波信號與該補償 4吕號，並且其係發出一個指示其之設定信號； 一個第二斜波電路，其係提供一個後緣斜波信號，該 後緣斜波信號在該設定信號被發出時開始做斜波變化· 一個第二比較器’其係比較該後緣斜波信號與該補償 信號，並且其係發出一個指示其之重置信號；以及 脈衝控制邏輯，其係在該設定信號被發出時笋出一個 脈衝-寬度調變（PWM)錢，並且在該重置信號被ς出時撤 回該PWM信號。 2·如申請專利範圍第丨項之雙邊緣調變控制器，其中 該第一斜波電路係在該時脈信號的每個脈衝開始將該前緣 斜波信號從一個第一電壓位準做斜波變化。 3.如申請專利範圍第丨項之雙邊緣調變控制器，其中 當該PWM信號被發出時，該第二斜波電路開始將該後緣 斜波信號從一個第一電壓位準做斜波變化，並且在該pwM 信號被撤回時重置該後緣斜波信號回到該第一電壓位準。 4·如申請專利範圍第1項之雙邊緣調變控制器，其中 該第一斜波電路是一個向下斜波產生器，並且其中該第二 1301701 斜波電路是一個向上斜波產生器。 其中 ▲ 5·如申請專利範圍第"貝之雙邊緣調變控制哭 該脈衝控制邏輯係包括一個R_s正反器。 时， ▲ 6·如申請專利範圍第1項之雙邊緣調變控制哭 違PWM j言號係控制—個切換電路，該切換電路其中 相位節點處麵接至一個輸出電感器、，以透過該=-個 轉換-個輸入電壓成為一個輪出電壓，並且其二：感器 波電路係根據該輸人電壓、相位節點電Μ、橫跨^ = 感器的電壓以及通過該輸出恭 〆雨出電 制該後緣斜波信號的迴轉率。 、u末乜 7· 一種電源轉換器，其係包括·· -個第-相位電路，其係藉由一個第一脈衝寬度調變 號加以控制，以用於經由一個第一電感器來轉換 一個輸入電壓成為一個輸出電壓；以及 -個雙邊緣調變控制器，其係具有一個用於感測該輸 出—電壓的回授輸入以及一個用於提供該第一 pwM信號的 第- PWM輸出’該雙邊緣調變控制器係包括： 一個誤差放大器，其係具有一個耦接至該回授輸 7的第一輸入、一個接收一參考電壓的第二輸入以及一個 才疋供一補償信號的輸出； 一個振盈器’其係提供一個具有反覆的斜波之第 一前緣斜波信號； 一個第一比較器’其係比較該第一前緣斜波信號 與该補償信號，並且發出一個指示其之第一設定信號； 41 1301701 一個第一斜波電路，其係在該第一 PWM 發屮R士 Ab °筑被 才使付一個第一後緣斜波信號做斜波變化； 一個第二比較器，其係比較該第一後緣斜波 ”忒補彳員化旒，並且發出一俩指示其之第一重置信號· ^ 及 第一脈衝控制邏輯，其係在該第一 出時菸ψ兮隹 又就破發 才^亥弟—PWM㈣，並且在該第一重置传 出時撤回該第一 PWM信號。 化被兔 8 ·如申明專利範圍第7項之電源轉換器，其中： 一該振盪器係在一個時脈信號的每個脈衝開始使得，— 一前緣斜波信號從-個第一電壓位準斜波下向；以及以弟 丄中該第-斜波電路係在該第一 pWM信號被發出日士 使仔A第-後緣斜波信號從_個第二電藶位準斜波向上。 9.如申明專利範圍第7項之電源轉換器，其更包括： 一個第二相位電路’其係藉由一個第二PWM信號加 以控制’卩用於經由-個耦接至該第-電感器的第二電二 器來轉換該輸入電壓成為該輸出電壓；以及 似 其中該雙邊緣調變控制器係具有一個用於提供該第二 PWM信號的第二PWM輸出，並且其中該雙邊緣調 器係更包括： j 該振盪器’其係提供一個具有反覆的斜波之第二 前緣斜波信號； ~ 一個第三比較器’其係比較該第二前緣斜波作？卢 與該補償信號，並且發出—個指示其之第二設定信號；〜 42 13017οι 一個第二斜波電路，其係在該第二PWM信號被 發出時使得一個第二後緣斜波信號做斜波變化； 一個第四比較器，其係比較該第二後緣斜波信號 與該補償信號並且發出一個指示其之第二重置信號；以及 第二脈衝控制邏輯，其係在該第二設定信號被發 出時發出該第二PWM信號，並且在該第二重置信號被發 出時撤回該第二PWM信號。 10·如申請專利範圍第9項之電源轉換器，其中該第一 前緣斜波信號係和一個第一時脈信號同步化，其中該第二 刖緣斜波信號係和一個第二時脈信號同步化，並且其中該 第一及第二時脈信號係分開一個相位角。 11 ·如申請專利範圍第9項之電源轉換器，其更包括一 個電流平衡系統，該電流平衡系統係根據該第J及第二電 感器之感測到的電流來調整該補償信號。 12·如申請專利範圍第11項之電源轉換器，其中該電 流平衡系統係包括一個第一電流平衡電路以及一個第二電 流平衡電路’該第一電流平衡電路係接收該補償信號並且 提供一個第一調整後的補償信號至該第二比較器，並且該 第二電流平衡電路係接收該補償信號並且提供一個第二調 整後的補償信號至該第四比較器。 13 ·如申請專利範圍第11項之電源轉換器，其中該第 一及第二斜波電路係產生該第一及第二後緣斜波信號以具 有實質上相等的迴轉率。 I4·如申請專利範圍第11項之電源轉換器，其中該第 43 1301701 -斜波電路係在該第二PWM信號被發出時增加該第 緣斜波信號的迴轉率，並且其中該第二斜 一 PWM信號被發出眸秘^ * 係在δ亥弟 ^由^ 第二後緣斜波信號的迴轉率。 明專利範圍第11項之電源轉換器，其更包括. 一個脈衝相加器，其係具有接收該第一及第。 信號的第一及第二輪入以及 弟—PWM ^ 個挺供一相位數目的鈐山 該相位數目係指出同時被發出的pWM信號總數；别， 其中該第-斜波電路係根據該相位數目來調 — 後緣斜波信號的迴轉率；以及 X第 其中該第二斜波電料根據該相位數目 後緣斜波信號的迴轉率。 登4弟二 16·-種用於控制一個直流至直 包括·· 得谀之方法，其係 提供一個與-時脈信號同步的第—前緣斜波 比較-個回授信號與一個參考信號並且提供：：’ 其之補償信號； 、個彳日不 比較該第-前緣斜波信號與該補償信號 指示其之第一開始信號； ^出一個 當-個第一脈衝-寬度調變(PWM)信號被發 ，交化一個第一後緣斜波信號； 斜波 ^較該第-後緣斜波信號與該補償信號並 ‘不其之第一停止信號；以及 '出-個 當該第-開始信號被發出時發 並且在該第一停止信號被發 號， ^撤回_ - PWM 44 1301701 17 ·如申請專利範圍第16項之方法，其中該提供一個 第 别緣斜波信號係包括在該時脈信號的每個脈衝開始使 得該第一前緣斜波信號從一個第一電壓位準斜波向下，並 且其中該斜波變化一個第一後緣斜波信號係包括在該第一 PWM信號被發出時，開始使得該第一後緣斜波信號從一個 第二電壓位準斜波上升。 18·如申請專利範圍第ι6項之方法，其更包括： 春 根據該第一 PWM信號以切換一個輸出電感器的一個 第*而在一個輸入電壓的極性之間，以在該輸出電感器的 個第一端之處產生一個輸出電壓；以及 根據該輸入電壓、該輸出電感器的第一端的電壓、橫 跨該輸出電感器的電壓、以及通過該輸出電感器的電流的 任何組合來控制該第一後緣斜波信號的迴轉率。 19·如申請專利範圍第16項之方法，其更包括： 。提供一個與該時脈信號同步並且與該第一前緣斜波信 _ 唬為反相的第二前緣斜波信號； 比較该第二前緣斜波信號與該補償信號並且發出一個 指示其之第二開始信號； " 弟 PWM ^號被發出時，斜波變化一個第二 後緣斜波信號； — 指示其之第二停止信號；以及 、、，田"亥第一開始信號被發出時發出該第二pWM信 、乂且在4第一彳τ止信號被發出時撤回該第二PWM信號 45 1301701 2〇·如申請專利㈣帛19項之方法，該直流至直流轉 換器係包括耦接在一起的第-及第二相位電路，其更包 括： 利用該第-PWM冑號來控制該第—相位電路並且利 用該第二PWM信號來控制該第二相位電路； 感測該第一及第二相位電路的電流；以及 調整該補償信號以平衡該第一及第二相纟電路 流。 21. 如中請專利範圍第2G項之方法，其中該調整該補 償信號係包括： 根據感測到的電流來調整該補償信號以提供一 調整後的補償信號； 根據感測到的電流來調整該補償信號以提供一個第二 調整後的補償信號； _ 該比較該第-後緣斜波信號與該補償信號係包括比較 該第一後緣斜波信號與該第一調整後的補償信號；以及 該比較該第二後緣斜波信號與該補償信號係包括比較 该第一後緣斜波信號與該第二調整後的補償信號。 22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中料波變化 -個第-後緣斜波信號係包括以一個第一迴轉率來斜波變 化該第-後緣斜波信號，並且其中該斜波變化—個第 緣斜波信號係包括以一個實質上等同於該第一迴轉率的# 二迴轉率來斜波變化該第一後緣斜波信號。 、笫 23·如申請專利範圍第19項之方法，其更包括： 46 1301701 當該第二PWM信號被發出時，調整該第一後緣斜波 信號的迴轉率；以及 當該第一 PWM信號被發出時，調整該第二後緣斜波 信號的迴轉率。 24.如申請專利範圍第23項之方法，其更包括相加該 第一及第二PWM信號。 • 十一、圖式： 如次頁
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