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TWI746099B - 具快速暫態響應的電源轉換器 - Google Patents

具快速暫態響應的電源轉換器 Download PDF

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TWI746099B
TWI746099B TW109126146A TW109126146A TWI746099B TW I746099 B TWI746099 B TW I746099B TW 109126146 A TW109126146 A TW 109126146A TW 109126146 A TW109126146 A TW 109126146A TW I746099 B TWI746099 B TW I746099B
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output
circuit
resistor
voltage
capacitor
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TW109126146A
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Inventor
吳擇序
陳富權
張雲江
Original Assignee
茂達電子股份有限公司
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Publication date
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Priority to US17/027,857 priority patent/US10996701B1/en
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Abstract

本發明公開一種具快速暫態響應的電源轉換器，包含電壓檢測電路以及補償電路。電壓檢測電路包含多個電阻、多個比較器以及檢測控制電路。多個電阻串聯接地。其中一電阻的第一端和第二端分別連接參考電壓以及相聯電阻的第一端。另一電阻的第一端和第二端分別連接相聯電阻的第二端以及接地。多個比較器的第一輸入端分別連接多個電阻的第二端。檢測控制電路依據比較訊號以輸出控制訊號。補償電路依據控制訊號以輸出補償訊號。主控電路依據補償訊號控制開關電路運作。

Description

具快速暫態響應的電源轉換器
本發明涉及電源轉換器，特別是涉及一種具快速暫態響應的電源轉換器。
近年來隨著科技的進步，具有各式各樣不同功能的電子產品已逐漸被研發出來，這些具有各式各樣不同功能的電子產品不但滿足了人們的各種不同需求，更融入每個人的日常生活，使得人們生活更為便利。這些各式各樣不同功能的電子產品是由各種電子元件所組成，而每一個電子元件所需的電源電壓不盡相同，因此，為了使這些各式各樣不同功能的電子產品正常運作，需要通過電源轉換電路將輸入電壓轉換為適當的電壓，而提供給電子產品的電子元件使用。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具快速暫態響應的電源轉換器，包含電壓檢測電路、補償電路、主控電路以及開關電路。電壓檢測電路包含多個第一電阻、多個比較器以及檢測控制電路。多個第一電阻相互串聯接地。其中一個第一電阻的第一端和第二端分別耦接一第一參考電壓以及連接相鄰的第一電阻的第一端。另一第一電阻的第一端和第二端分別連接相鄰的第一電阻的第二端以及接地。其他各第 一電阻的第一端和第二端分別連接相鄰第一電阻的第二端以及另一側相鄰的第一電阻的第一端。多個比較器的第一輸入端分別連接多個第一電阻的第二端。各比較器的第二輸入端耦接一觸發電壓。各比較器配置以依據各比較器的第一輸入端與第二輸入端的電壓以輸出一比較訊號。檢測控制電路連接各比較器的輸出端，配置以依據各比較訊號以輸出控制訊號。補償電路連接檢測控制電路，配置以依據多個控制訊號以輸出補償訊號。主控電路連接補償電路，配置以依據補償訊號以輸出主控訊號。開關電路連接主控電路，配置以依據主控訊號運作。
在一實施方案中，開關電路連接一輸出電感的第一端。輸出電感的第二端透過一輸出電容串聯接地。輸出電感與輸出電容之間的一輸出節點的電壓為電源轉換器的一輸出電壓。
在一實施方案中，輸出節點連接一分壓電路。分壓電路配置以分壓輸出電壓，以輸出一反饋電壓。
在一實施方案中，補償電路包含多個電流源、誤差放大器、多個開關元件、第二電阻以及第一電容。誤差放大器的兩輸入端分別耦接第二參考電壓以及連接分壓電路。誤差放大器的輸出端連接多個電流源。多個開關元件的第一端分別連接多個電流源。各開關元件的控制端連接檢測控制電路的輸出端。第二電阻的第一端連接各開關元件的第二端以及主控電路的輸入端。第一電容的第一端連接第二電阻的第二端。第一電容的第二端接地。
在一實施方案中，補償電路包含誤差放大器、多個第二電阻、多個開關元件以及電容。誤差放大器的兩輸入端分別耦接第二參考電壓以及連接分壓電路。各第二電阻的第一端連接誤差放大器的輸出端。多個開關元件的第一端分別連接多個第二電阻的第二端以及主控電路的輸入端。各開關元件的控制端連接檢測控制電路的輸出端。電容的兩端分別連接各開關元件 的第二端以及接地。
在一實施方案中，補償電路包含誤差放大器、第二電阻、多個開關元件以及多個電容。誤差放大器的兩輸入端分別耦接第二參考電壓以及連接分壓電路。第二電阻的第一端連接誤差放大器的輸出端以及主控電路的輸入端。各開關元件的第一端連接第二電阻的第二端。各開關元件的控制端連接檢測控制電路的輸出端。多個電容的第一端分別連接多個開關元件的第二端。各電容的第二端接地。
在一實施方案中，補償電路包含誤差放大器、第二電阻、第一電容、多個開關元件以及多個第二電容。誤差放大器的兩輸入端分別耦接第二參考電壓以及連接分壓電路。第二電阻的第一端連接誤差放大器的輸出端連接主控電路的輸入端。第一電容的兩端分別連接第二電阻的第二端以及接地。各開關元件的第一端連接誤差放大器的輸出端以及主控電路的輸入端。各開關元件的控制端連接檢測控制電路的輸出端。多個第二電容的第一端分別連接多個開關元件的第二端。各第二電容的第二端接地。
在一實施方案中，補償電路包含運算放大器、第一電容、第二電容、多個第二電阻以及多個開關元件。運算放大器的第一輸入端和第二輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接分壓電路。運算放大器的輸出端連接主控電路的輸入端。第一電容連接在運算放大器的第一輸入端以及運算放大器的輸出端之間。第二電容的第一端連接運算放大器的第一輸入端。多個第二電阻串接第二電容。多個第二電阻與第二電容跨接在運算放大器的第一輸入端以及運算放大器的輸出端之間。多個開關元件分別與多個第二電阻並聯，並連接檢測控制電路的輸出端。
如上所述，本發明提供一種具快速暫態響應的電源轉換器，其相比於傳統電源轉換器，僅需設置少量的電容，且不需額外設置外接引腳， 即可實現快速暫態響應的功效。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
CVT:電源轉換器
IN:輸入端
EN:致能端
ST:觸發端
LX:輸出端
FB:反饋端
GND:接地端
Cin:輸入電容
Vin:輸入電壓
Vst:觸發電壓
L:輸出電感
Rtop:第一分壓電阻
Rbot:第二分壓電阻
Cfb:反饋電容
Vout:輸出電壓
Cout:輸出電容
OST:振盪電路
VDT:電壓檢測電路
n:控制訊號的數量
CPN、CPN1、CPN2、CPN3、CPN4、CPN5:補償電路
COT:主控電路
SWT:開關電路
HS:上橋開關
LS:下橋開關
Vref1:第一參考電壓
R11~R1n:第一電阻
COM1~COMn:比較器
DCT:檢測控制電路
Vref2、Vref3、Vref4、Vref5、Vref6:第二參考電壓
ERA1、ERA2、ERA3、ERA4:誤差放大器
Vfb:反饋電壓
I1~In:電流源
S11~S1n、S21~S2n、S31~S3n、S41~S4n、S51~S5n:開關元件
R21~R2n、Rc1、Rc2、R31~R3n:第二電阻
Cc1、C11~C1n:電容
Cc2、Cc3:第一電容
C21~C2n、Cc4:第二電容
OPA:運算放大器
Vout0、Vout1:輸出電壓訊號
圖1為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器與外部元件的電路布局圖。
圖2為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的電路布局圖。
圖3為本發明第一實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的電壓檢測電路的電路布局圖。
圖4為本發明第二實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
圖5為本發明第三實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
圖6為本發明第四實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
圖7為本發明第五實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
圖8為本發明第六實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
圖9為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器與傳統電源轉換器的輸出電壓的曲線圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
請參閱圖1，其為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器與外部元件的電路布局圖。
本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器CVT可具有輸入端IN、致能端EN或稱觸發端ST(如圖1所示致能端EN與觸發端ST合併成同一端，實務上兩者可分開配置)、輸出端LX、反饋端FB以及接地端GND。電源轉換器CVT的輸入端IN連接輸入電容Cin的第一端。輸入電容Cin的第一端連接一輸入電壓源(未圖示)。輸入電容Cin的第二端接地。輸入電壓源供應一輸入電壓Vin以充電輸入電容Cin。電源轉換器CVT的觸發端ST連接一觸發電路(未圖示)以接收觸發電壓Vst。電源轉換器CVT的接地端GND接地。
電源轉換器CVT的輸出端LX連接輸出電感L的第一端。輸出電感L的第二端與輸出電容Cout串聯接地。輸出電感L與輸出電容Cout之間的一輸出節點的電壓為電源轉換器CVT的輸出電壓Vout。輸出電感L與輸出電容Cout之間的輸出節點連接一分壓電路。分壓電路配置以分壓電源轉換器CVT的輸出電壓Vout，以輸出一反饋電壓。
詳言之，分壓電路包含第一分壓電阻Rtop以及第二分壓電阻Rbot。第一分壓電阻Rtop的第一端連接輸出電感L與輸出電容Cout之間的輸出節點。第一分壓電阻Rtop的第二端連接第二分壓電阻Rbot的第一端。第二分壓電阻Rbot的第二端接地。反饋電容Cfb與第一分壓電阻Rtop並聯連接。電源轉換器CVT的反饋端FB連接第一分壓電阻Rtop與第二分壓電阻Rbot之間的一反饋節點，以取得此反饋節點的電壓(即上述反饋電壓)。
請參閱圖1、圖2，其中圖1為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器與外部元件的電路布局圖；圖2為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的電路布局圖。
如圖2所示，本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器CVT包含電壓檢測電路VDT、補償電路CPN、振盪電路OST、主控電路COT以及開關電路SWT。電壓檢測電路VDT連接補償電路CPN。主控電路COT連接償電路CPN、振盪電路OST以及開關電路SWT。
如圖1和圖2所示，電壓檢測電路VDT透過電源轉換器CVT的觸發端ST接收觸發電壓Vst。補償電路CPN透過電源轉換器CVT的反饋端FB連接分壓電路的第一分壓電阻Rtop和第二分壓電阻Rbot之間的反饋節點。
開關電路SWT包含上橋開關HS以及下橋開關LS。上橋開關HS的控制端以及下橋開關LS的控制端連接主控電路COT的輸出端。上橋開關HS的第一端透過電源轉換器CVT的輸入端IN連接輸入電容Cin的第一端，以取得輸入電容Cin的電壓(例如輸入電壓Vin)。
上橋開關HS的第二端連接下橋開關LS的第一端。下橋開關LS的第二端接地。開關電路SWT的上橋開關HS和下橋開關LS之間的節點透過電源轉換器CVT的輸出端LX連接輸出電感L的第一端。
當電壓檢測電路VDT接收到觸發電壓Vst時，電壓檢測電路VDT 檢測觸發電壓Vst以輸出一檢測訊號。補償電路CPN從電壓檢測電路VDT接收檢測訊號，並從分壓電路接收反饋電壓，並依據檢測訊號與反饋電壓輸出一補償訊號。主控電路COT依據補償訊號輸出主控訊號以控制開關電路SWT。
請參閱圖2、圖3，其中圖2為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的電路布局圖；圖3為本發明第一實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的電壓檢測電路的電路布局圖。
舉例而言，如圖2所示的電源轉換器CVT的電壓檢測電路VDT可例如包含圖3所示的多個第一電阻R11~R1n、多個比較器COM1~COMn以及檢測控制電路DCT。多個第一電阻R11~R1n相互串聯接地，其中n可為任意適當整數值。n等於第一電阻的數量，例如設置5個第一電阻R11~R15時，n=5，在此僅舉例說明，本發明不以此為限，可依據實際需求調整第一電阻的設置數量。
如圖3所示，第一電阻R11的第一端耦接第一參考電壓Vref1，而第一電阻R11的第二端連接相鄰的第一電阻R12的第一端。第一電阻R1n(例如第一電阻R15)的第一端連接相鄰的第一電阻R1n-1(例如第一電阻R14)的第一端，第一電阻R1n的第二端接地。
其他各第一電阻R12~R1n-1的第一端和第二端分別連接相鄰第一電阻R11~R1n的第二端以及另一側相鄰的第一電阻R11~R1n的第一端。舉例而言，第一電阻R12連接在相鄰的第一電阻R11以及第一電阻R13之間。第一電阻R13連接在相鄰的第一電阻R12以及第一電阻R14之間。而第一電阻R14連接在相鄰的第一電阻R13以及第一電阻R15之間。其他第一電阻R15~R1n-1的配置以此類推。
比較器COM1~COMn的設置數量與多個第一電阻R11~R1n的設置數量相同，但本發明不以此為限，可依據實際需求調整比較器的設置數量。 多個比較器COM1~COMn的第一輸入端(例如反相輸入端)分別連接多個第一電阻R11~R15的第二端。
詳言之，比較器COM1的第一輸入端連接第一電阻R11以及第一電阻R12之間的節點。比較器COM2的第一輸入端連接第一電阻R12以及第一電阻R13之間的節點。比較器COM3的第一輸入端連接第一電阻R13以及第一電阻R14之間的一分壓節點。其他比較器COM4~COMn與第一電阻R14~R1n的配置以此類推。各比較器COM1~COMn的第二輸入端(例如非反相輸入端)耦接一觸發電壓Vst。
各比較器COM1~COMn配置以比較本身的第一輸入端的電壓與第二輸入端的電壓，以輸出一比較訊號。舉例而言，比較器COM1比較觸發電壓Vst與第一電阻R11以及第一電阻R12之間的節點的電壓，以輸出一比較訊號。比較器COM2比較觸發電壓Vst與第一電阻R12以及第一電阻R13之間的節點的電壓，以輸出一比較訊號。其他比較器COM3~COMn的操作以此類推。
也就是說，在本實施例中，藉由多個第一電阻R11~R1n分別將第一參考電壓Vref1分壓成不同的多個第一參考分壓電壓，分別輸入多個比較器COM1~COMn的第一輸入端。如此，多個比較器COM1~COMn將觸發電壓Vst分別與不同電壓準位的多個第一參考分壓電壓進行比較，以分別產生多個比較訊號。
如圖3所示，檢測控制電路DCT連接各比較器COM1~COMn的輸出端。如圖3所示的檢測控制電路DCT配置以依據如圖3所示的各比較器COM1~COMn輸出的比較訊號，以輸出一控制訊號。如圖2所示的補償電路CPN從如圖2所示的電壓檢測電路VDT中的如圖3所示的檢測控制電路DCT接收多個控制訊號例如控制訊號的數量n個，並依據多個控制訊號以輸出一補償訊號至如圖2所示的主控電路COT。如圖2所示的主控電路COT依據補償訊號 輸出一主控訊號，以控制如圖2所示的開關電路SWT運作。
請一併參閱圖2、圖4，其中圖4為本發明第二實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
如圖4所示，補償電路CPN1可包含多個電流源I1~In、誤差放大器ERA1、多個開關元件S11~S1n、第二電阻Rc2以及第一電容Cc2。如圖2所示的電源轉換器CVT的補償電路CPN可與如圖4所示的補償電路CPN1相同。
誤差放大器ERA1的第一輸入端(例如非反相輸入端)耦接第二參考電壓Vref2，而誤差放大器ERA1的第二輸入端(例如反相輸入端)連接如圖1所示的分壓電路的第一分壓電阻Rtop與第二分壓電阻Rbot之間的一反饋節點。誤差放大器ERA1的輸出端連接多個電流源I1~In。
多個電流源I1~In設置於誤差放大器ERA1的輸出端以及多個開關元件S11~S1n之間。多個開關元件S11~S1n的第一端連接多個電流源I1~In。各開關元件S11~S1n的第二端連接第二電阻Rc2的第一端。第二電阻Rc2的第二端連接第一電容Cc2的第一端。第一電容Cc2的第二端接地。主控電路(例如圖2所示的主控電路COT)的輸入端連接第二電阻Rc2的第一端。各開關元件S11~S1n的控制端連接電壓檢測電路VDT(例如圖3所示的檢測控制電路DCT)的輸出端。
當如圖1所示的電源轉換器CVT的觸發端ST接收到觸發電壓Vst時，如圖2、圖4所示的電壓檢測電路VDT檢測觸發電壓Vst，並據以輸出檢測訊號至開關元件S11~S1n，以控制開關元件S11~S1n運作。
若採用如圖3所示的電壓檢測電路時，檢測控制電路DCT將依據多個比較器COM1~COMn分別輸出的多個比較訊號，分別輸出多個控制訊號，以分別控制圖4所示的多個開關元件S11~S1n的運作。
誤差放大器ERA1的輸出端藉由選擇性連接相互並聯的多個電 流源I1~In，以選擇性地由多個電流源I1~In供應電流至誤差放大器ERA1，以調高誤差放大器ERA1的轉導增益(gm)，例如將轉導增益(gm)調整為原來的兩倍。誤差放大器ERA1將第二參考電壓Vref2與反饋電壓Vfb的差值，乘上調整後的轉導增益(gm)，以輸出誤差放大訊號(即補償訊號)至主控電路COT。如圖2所示的主控電路COT依據補償訊號，輸出主控訊號以控制開關電路SWT。如此，可將電源轉換器CVT的頻寬調高，使電源轉換器CVT在高頻寬操作下具有較好的負載暫態表現。
請一併參閱圖2、圖5，其中圖5為本發明第三實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
如圖5所示，補償電路CPN2可包含誤差放大器ERA2、多個第二電阻R21~R2n、多個開關元件S21~S2n以及電容Cc1。如圖2所示的電源轉換器CVT的補償電路CPN可與如圖5所示的補償電路CPN2相同。
誤差放大器ERA2的第一輸入端耦接第二參考電壓Vref3。誤差放大器ERA2的第二輸入端連接如圖1所示的分壓電路的第一分壓電阻Rtop與第二分壓電阻Rbot之間的一反饋節點(具有如圖5所示的反饋電壓Vfb)。誤差放大器ERA2的輸出端可連接主控電路(例如圖2所示的主控電路COT)的輸入端。
各第二電阻R21~R2n的第一端連接誤差放大器ERA2的輸出端。多個開關元件S21~S2n的第一端分別連接多個第二電阻R21~R2n的第二端。開關元件S21~S2n的控制端連接電壓檢測電路VDT(例如圖3所示的檢測控制電路DCT)的輸出端。電容Cc1的第一端連接各開關元件S21~S2n的第二端。電容Cc1的第二端接地。
當如圖1所示的電源轉換器CVT的觸發端ST接收到觸發電壓Vst時，如圖2、圖5所示的電壓檢測電路VDT檢測觸發電壓Vst，並據以輸出檢測訊號至多個開關元件S21~S2n，以控制開關元件S21~S2n運作。
若採用如圖3所示的電壓檢測電路，檢測控制電路DCT依據多個比較器COM1~COMn分別輸出的多個比較訊號，分別輸出多個控制訊號，以分別控制圖5所示的多個開關元件S21~S2n的運作。
如圖5所示，誤差放大器ERA2將第二參考電壓Vref3與反饋電壓Vfb的差值，乘上轉導增益(gm)，以輸出誤差放大訊號(例如電流訊號)。當各開關元件S21~S2n開啟時，允許誤差放大訊號通過各開關元件S21~S2n至電容Cc1，以對電容Cc1進行充電。
如圖2所示的主控電路COT的輸入端連接第二電阻R21~R2n的第一端。主控電路COT可依據電容Cc1的電壓以及第二電阻R21~R2n的電壓(即補償訊號)輸出控制訊號，以控制開關電路SWT。
請一併參閱圖2、圖6，其中圖6為本發明第四實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
如圖6所示，補償電路CPN3可包含誤差放大器ERA3、第二電阻Rc1、多個開關元件S31~S3n以及多個電容C11~C1n。如圖2所示的電源轉換器CVT的補償電路CPN可與如圖6所示的補償電路CPN3相同。
各開關元件S31~S3n的控制端連接電壓檢測電路VDT(例如圖3所示的檢測控制電路DCT)的輸出端。當如圖1所示的電源轉換器CVT的觸發端ST接收到觸發電壓Vst時，如圖2、圖6所示的電壓檢測電路VDT檢測觸發電壓Vst，並據以輸出檢測訊號至多個開關元件S31~S3n，以控制各開關元件S31~S3n運作。
若採用如圖3所示的電壓檢測電路，檢測控制電路DCT依據多個比較器COM1~COMn分別輸出的多個比較訊號，分別輸出多個控制訊號，以分別控制圖6所示的多個開關元件S31~S3n的運作。
誤差放大器ERA3的第一輸入端耦接第二參考電壓Vref4。誤差 放大器ERA3的第二輸入端連接如圖1所示的分壓電路的第一分壓電阻Rtop與第二分壓電阻Rbot之間的一反饋節點(具有如圖6所示的反饋電壓Vfb)。第二電阻Rc1的第一端連接誤差放大器ERA3的輸出端。開關元件S31~S3n的第一端連接第二電阻Rc1的第二端。多個電容C11~C1n的第一端分別連接多個開關元件S31~S3n的第二端。電容C11~C1n的第二端接地。
如圖2所示的主控電路COT的輸入端連接第二電阻Rc1的第一端。主控電路COT可依據主控電路COT的輸入端以及第二電阻Rc1的第一端之間的節點的電壓(即補償訊號)輸出控制訊號，以控制開關電路SWT。
請一併參閱圖2、圖7，其中圖7為本發明第五實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
如圖7所示，補償電路CPN4可包含誤差放大器ERA4、第二電阻Rc2、第一電容Cc2、多個開關元件S41~S4n以及多個第二電容C21~C2n。如圖2所示的電源轉換器CVT的補償電路CPN可與如圖7所示的補償電路CPN4相同。
開關元件S41~S4n的控制端連接電壓檢測電路VDT(例如圖3所示的檢測控制電路DCT)的輸出端。當如圖1所示的電源轉換器CVT的觸發端ST接收到觸發電壓Vst時，如圖2、圖7所示的電壓檢測電路VDT檢測觸發電壓Vst，並據以輸出檢測訊號至多個開關元件S41~S4n，以控制各開關元件S41~S4n運作。
若採用如圖3所示的電壓檢測電路，檢測控制電路DCT依據多個比較器COM1~COMn分別輸出的多個比較訊號，分別輸出多個控制訊號，以分別控制圖7所示的多個開關元件S41~S4n的運作。
誤差放大器ERA4的第一輸入端耦接第二參考電壓Vref5。誤差放大器ERA4的第二輸入端連接分壓電路的第一分壓電阻Rtop與第二分壓電 阻Rbot之間的一反饋節點(具有如圖7所示的反饋電壓Vfb)。
第二電阻Rc2的第一端連接誤差放大器ERA4的輸出端以及主控電路COT的輸入端。第二電阻Rc2的第二端連接第一電容Cc2的第一端。第一電容Cc2的第二端連接第二電阻Rc2的第一端。第二電阻Rc2的第二端接地。
開關元件S41~S4n的第一端連接誤差放大器ERA4的輸出端以及主控電路COT的輸入端。多個第二電容C21~C2n的第一端分別連接多個開關元件S41~S4n的第二端。第二電容C21~C2n的第二端接地。
主控電路COT可配置以依據主控電路COT的輸入端以及開關元件S41~S4n的第一端之間的節點的電壓(即補償訊號)輸出控制訊號，以控制開關電路SWT。
請一併參閱圖2、圖8，其中圖8為本發明第六實施例的具快速暫態響應的電源轉換器的補償電路的電路布局圖。
如圖8所示，補償電路CPN5包含運算放大器OPA、第一電容Cc3、第二電容Cc4、多個第二電阻R31~R3n以及多個開關元件S51~S5n。如圖2所示的電源轉換器CVT的補償電路CPN可與如圖8所示的補償電路CPN5相同。
運算放大器OPA的第一輸入端(例如非反相輸入端)耦接第二參考電壓Vref6。運算放大器OPA的第二輸入端(例如反相輸入端)連接分壓電路的第一分壓電阻Rtop與第二分壓電阻Rbot之間的一反饋節點(具有如圖8所示的反饋電壓Vfb)。運算放大器OPA的輸出端連接如圖2所示的主控電路COT的輸入端。
第一電容Cc3連接在運算放大器OPA的第一輸入端(例如非反相輸入端)以及運算放大器OPA的輸出端之間。第二電容Cc4的第一端連接運算放大器OPA的第一輸入端(例如非反相輸入端)。第二電容Cc4的第二端串接多 個第二電阻R31~R3n。
多個第二電阻R31~R3n與第二電容Cc4跨接在運算放大器OPA的第一輸入端(例如非反相輸入端)以及運算放大器OPA的輸出端之間。多個開關元件S51~S5n分別與多個第二電阻R31~R3n並聯。多個開關元件S51~S5n的控制端連接電壓檢測電路VDT(例如圖3所示的檢測控制電路DCT)的輸出端。
當如圖1所示的電源轉換器CVT的觸發端ST接收到觸發電壓Vst時，如圖2、圖8所示的電壓檢測電路VDT檢測觸發電壓Vst，並據以輸出檢測訊號至多個開關元件S51~S5n，以控制各開關元件S51~S5n運作。
若採用如圖3所示的電壓檢測電路，檢測控制電路DCT依據多個比較器COM1~COMn分別輸出的多個比較訊號，分別輸出多個控制訊號，以分別控制圖8所示的多個開關元件S51~S5n的運作。
運算放大器OPA配置以將本身的第一輸入端與第二輸入端的電壓的差值乘上一增益值，以輸出一補償訊號至如圖2所示的主控電路COT。主控電路COT依據補償訊號輸出主控訊號，以控制開關電路SWT。
請參閱圖9，其為本發明實施例的具快速暫態響應的電源轉換器與傳統電源轉換器的輸出電壓的曲線圖。
如圖9所示，傳統電源轉換器的輸出電壓訊號Vout0的電壓下衝66mV。如圖2所示的具快速暫態響應的電源轉換器CVT的輸出電壓訊號Vout的電壓則僅下衝45mV。顯然，相比於傳統電源轉換器，本發明的具快速暫態響應的電源轉換器CVT的輸出電壓的下衝幅度可改善32%。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明提供一種具快速暫態響應的電源轉換器，其相比於傳統電源轉換器，僅需設置少量的電容，且不需額外設置外接引腳，即可實現快速暫態響應的功效。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
CVT:具快速暫態響應的電源轉換器
IN:輸入端
EN:致能端
ST:觸發端
LX:輸出端
FB:反饋端
GND:接地端
OST:振盪電路
VDT:電壓檢測電路
n:控制訊號的數量
CPN:補償電路
COT:主控電路
SWT:開關電路
HS:上橋開關
LS:下橋開關

Claims (8)

  1. 一種具快速暫態響應的電源轉換器，包含： 一電壓檢測電路，包含： 多個第一電阻，相互串聯接地，其中一個該第一電阻的第一端和第二端分別耦接一第一參考電壓以及連接相鄰的該第一電阻的第一端，另一該第一電阻的第一端和第二端分別連接相鄰的該第一電阻的第二端以及接地，其他各該第一電阻的第一端和第二端分別連接相鄰該第一電阻的第二端以及另一側相鄰的該第一電阻的第一端； 多個比較器，該多個比較器的第一輸入端分別連接該多個第一電阻的第二端，各該比較器的第二輸入端耦接一觸發電壓，各該比較器配置以依據各該比較器的第一輸入端與第二輸入端的電壓以輸出一比較訊號；及 一檢測控制電路，連接各該比較器的輸出端，配置以依據各該比較訊號，以輸出一控制訊號； 一補償電路，連接該檢測控制電路，配置以依據該多個控制訊號，以輸出一補償訊號； 一主控電路，連接該補償電路，配置以依據該補償訊號，以輸出一主控訊號；以及 一開關電路，連接該主控電路，配置以依據該主控訊號運作。
  2. 如請求項1所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該開關電路連接一輸出電感的第一端，該輸出電感的第二端透過一輸出電容串聯接地，該輸出電感與該輸出電容之間的一輸出節點的電壓為該電源轉換器的一輸出電壓。
  3. 如請求項2所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該輸出節點連接一分壓電路，該分壓電路配置以分壓該輸出電壓，以輸出一反饋電壓。
  4. 如請求項3所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該補償電路包含： 多個電流源； 一誤差放大器，該誤差放大器的兩輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接該分壓電路，該誤差放大器的輸出端連接該多個電流源； 多個開關元件，該多個開關元件的第一端分別連接該多個電流源，各該開關元件的控制端連接該檢測控制電路的輸出端； 一第二電阻，該第二電阻的第一端連接各該開關元件的第二端以及該主控電路的輸入端；以及 一第一電容，該第一電容的第一端連接該第二電阻的第二端，該第一電容的第二端接地。
  5. 如請求項3所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該補償電路包含： 一誤差放大器，該誤差放大器的兩輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接該分壓電路； 多個第二電阻，各該第二電阻的第一端連接該誤差放大器的輸出端以及該主控電路的輸入端； 多個開關元件，該多個開關元件的第一端分別連接該多個第二電阻的第二端，各該開關元件的控制端連接該檢測控制電路的輸出端；以及 一電容，該電容的兩端分別連接各該開關元件的第二端以及接地。
  6. 如請求項3所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該補償電路包含： 一誤差放大器，該誤差放大器的兩輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接該分壓電路； 一第二電阻，該第二電阻的第一端連接該誤差放大器的輸出端以及該主控電路的輸入端； 多個開關元件，各該開關元件的第一端連接該第二電阻的第二端，各該開關元件的控制端連接該檢測控制電路的輸出端；以及 多個電容，該多個電容的第一端分別連接該多個開關元件的第二端，各該電容的第二端接地。
  7. 如請求項3所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該補償電路包含： 一誤差放大器，該誤差放大器的兩輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接該分壓電路； 一第二電阻，該第二電阻的第一端連接該誤差放大器的輸出端以及該主控電路的輸入端； 一第一電容，該第一電容的兩端分別連接該第二電阻的第二端以及接地； 多個開關元件，各該開關元件的第一端連接該誤差放大器的輸出端以及該主控電路的輸入端，各該開關元件的控制端連接該檢測控制電路的輸出端；以及 多個第二電容，該多個第二電容的第一端分別連接該多個開關元件的第二端，各該第二電容的第二端接地。
  8. 如請求項3所述的具快速暫態響應的電源轉換器，其中該補償電路包含： 一運算放大器，該運算放大器的第一輸入端和第二輸入端分別耦接一第二參考電壓以及連接該分壓電路，該運算放大器的輸出端連接該主控電路的輸入端； 一第一電容，連接在該運算放大器的第一輸入端以及該運算放大器的輸出端之間； 一第二電容，該第二電容的第一端連接該運算放大器的第一輸入端； 多個第二電阻，串接該第二電容，與該第二電容跨接在該運算放大器的第一輸入端以及該運算放大器的輸出端之間；以及 多個開關元件，分別與該多個第二電阻並聯，並連接該檢測控制電路的輸出端。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11863073B2 (en) * 2020-10-07 2024-01-02 Texas Instruments Incorporated DC-DC converter with adaptive zero tracking
TWI784862B (zh) * 2022-01-10 2022-11-21 茂達電子股份有限公司 馬達電流保護電路
US12140985B2 (en) 2022-06-20 2024-11-12 Key Asic Inc. Low dropout regulator
CN115208197B (zh) * 2022-08-05 2024-03-26 电子科技大学 一种dc-dc降压转换器的导通时间扩展电路
TWI830344B (zh) * 2022-08-26 2024-01-21 茂達電子股份有限公司 具多斜率補償機制的電源轉換器
TWI828463B (zh) * 2022-12-08 2024-01-01 晶豪科技股份有限公司 用於恆定導通時間轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548456A (zh) * 2007-07-27 2009-09-30 株式会社理光 开关稳压器以及用于控制其工作的方法
TW201613238A (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Upi Semiconductor Corp Power converter, voltage adjusting unit, and voltage adjusting method
US9455632B1 (en) * 2015-05-13 2016-09-27 Excelliance Mos Corporation Voltage converter
CN109981106A (zh) * 2018-11-15 2019-07-05 湖南工业大学 一种多区间电压比较方法
US10541609B2 (en) * 2017-02-24 2020-01-21 Texas Instruments Incorporated Fixed frequency DC-DC converter

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8576589B2 (en) * 2008-01-30 2013-11-05 Cirrus Logic, Inc. Switch state controller with a sense current generated operating voltage
CN101577481B (zh) * 2009-03-27 2012-06-27 Bcd半导体制造有限公司 一种开关电源的零电流启动电路及方法
KR101173614B1 (ko) * 2010-10-29 2012-08-13 주식회사 에이디텍 직류/직류 변환기의 안정화 회로
JP6321967B2 (ja) * 2014-01-17 2018-05-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路およびその動作方法
CN104009529B (zh) * 2014-06-13 2016-08-24 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、电池供电装置和控制方法
TWI593222B (zh) * 2015-07-22 2017-07-21 茂達電子股份有限公司 用於磁滯電流控制模式的單電感雙輸出電源轉換器及其控制方法
JP2017135532A (ja) * 2016-01-27 2017-08-03 株式会社リコー 電圧検出回路及びチャージポンプ回路
US10222402B2 (en) * 2017-05-18 2019-03-05 Cypress Semiconductor Corporation Current sensing in a USB power control analog subsystem
TWI671982B (zh) * 2017-10-03 2019-09-11 偉詮電子股份有限公司 可提供不同保護之電源轉換器、電源控制器、以及相關之控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548456A (zh) * 2007-07-27 2009-09-30 株式会社理光 开关稳压器以及用于控制其工作的方法
TW201613238A (en) * 2014-09-25 2016-04-01 Upi Semiconductor Corp Power converter, voltage adjusting unit, and voltage adjusting method
TWI547074B (zh) * 2014-09-25 2016-08-21 力智電子股份有限公司 電源轉換器、電壓調整單元及電壓調整方法
US9455632B1 (en) * 2015-05-13 2016-09-27 Excelliance Mos Corporation Voltage converter
US10541609B2 (en) * 2017-02-24 2020-01-21 Texas Instruments Incorporated Fixed frequency DC-DC converter
CN109981106A (zh) * 2018-11-15 2019-07-05 湖南工业大学 一种多区间电压比较方法

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