TWI828463B - 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 - Google Patents

Abstract

一種用於恆定導通時間(COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路包含輸入參考端、放大器、第一開關裝置、分壓器、觸發電路以及輸出參考端。放大器具有輸入端，其耦接至接收參考電壓訊號的輸入參考端。第一開關裝置具有耦接至放大器之輸出的控制端、用於接收電壓源訊號的第一導電端、第二導電端。分壓器耦接至第二導電端與放大器的另一輸入端。觸發電路被耦接至分壓器且用於根據COT轉換器的高側控制訊號選擇性觸發修改後參考電壓訊號的電壓變化。輸出參考端被耦接至第二導電端且輸出修改後參考電壓訊號。

Description

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

本發明係有關恆定導通時間轉換器，特別是關於一種具有適應性雜訊容限控制的恆定導通時間轉換器。

近年來，隨著可攜式產品需求的不斷增加，針對可攜式產品提供系統電源之小尺寸與高效能的穩壓器變得越來越重要。

在實際應用中，時常採用恆定導通時間(constant on time，COT)控制的穩壓器，因為其具有諸如簡單系統結構、快速暫態響應、輕載高效率等數個優點。

然而，習知的恆定導通時間轉換器可能會遇到關於負載變動或雜訊干擾的輸出不穩定問題，特別是對於配置為較高降壓(step-down)轉換比的習知恆定導通時間轉換器，例如，諸如在12V至1V的轉換應用或12V至1.8V的應用。此問題通常表示習知恆定導通時間轉換器的雜訊容限不夠。在這方面，設計人員需要調整習知恆定導通時間轉換器的電路以提高其輸出穩定性，特別是對於可運作於較高降壓轉換比的習知恆定導通時間轉換器。

本揭露的一目的在於提供一種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，以適應性控制該恆定導通時間轉換器的雜訊容限，因此有利於輸出穩定性。

為了達成至少上述目的，本揭露提供一種用於恆定導通時間(constant on time，COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路，其中該控制電路包含輸入參考端、放大器、第一開關裝置、分壓器、觸發電路以及輸出參考端。該控制電路的該輸入參考端用於接收參考電壓訊號。該放大器具有耦接至該輸入參考端的第一輸入端及具有第二輸入端。該第一開關裝置具有耦接至該放大器之輸出端的控制端、用於接收電壓源訊號的第一導電端、及第二導電端。該分壓器耦接至該第二導電端與該第二輸入端。該觸發電路耦接至該分壓器，用以根據該COT轉換器之高側開關的高側控制訊號而選擇性觸發修改後參考電壓訊號的電壓變化。該控制電路的該輸出參考端耦接至該第二導電端，用以輸出基於該參考電壓訊號的該修改後參考電壓訊號。該輸出參考端用以耦接至該COT轉換器之比較器的輸入。

在該控制電路的一種實施例中，該觸發電路包含耦接至該分壓器的步階電阻器；及跨耦接於該步階電阻器的第二開關裝置，其中該第二開關裝置係根據該高側控制訊號而選擇性導通。

在該控制電路的一種實施例中，該輸出參考端係用於耦接至該COT轉換器之脈寬調變比較器的輸入端。

在該控制電路的一種實施例中，該控制電路更包含切換式補償電路，該切換式補償電路包括補償開關裝置及補償電流源。該補償開關裝置耦接至該分壓器，其中該補償開關裝置根據該高側控制訊號而選擇性導通。該補償電流源選擇性透過該補償開關裝置而耦接至該分壓器。

在該控制電路的一種實施例中，該補償電流源用於接收該高側控制訊號，並根據斷開(OFF)週期之測量值佔該高側控制訊號之總週期的百分比而輸出可變電流。

在該控制電路的一種實施例中，當該高側控制訊號被設為作用狀態時，該補償開關裝置導通，使得該補償電流源所輸出的該可變電流流入該分壓器。

在該控制電路的一種實施例中，該補償電流源包含：工作週期估算電路、分壓器電路以及補償控制器。該工作週期估算電路用以接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之工作週期的電壓訊號。該分壓器電路耦接至該工作週期估算電路，並配置成根據該電壓訊號而輸出縮小的電壓訊號。該補償控制器耦接至該分壓器電路，並配置成根據該縮小的電壓訊號而輸出該可變電流。

在該控制電路的一種實施例中，該工作週期估算電路包括低通濾波器，其用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之該工作週期的該電壓訊號。

在該控制電路的一種實施例中，該補償控制器包括電壓對電流轉換器，用於根據該縮小的電壓訊號而輸出該可變電流。

為了達成至少上述目的，本發明還提供一種用於恆定導通時間(COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路，其中該控制電路包含輸入參考端、放大器、第一開關裝置、分壓器、切換式補償電路以及輸出參考端。該控制電路的該輸入參考端用以接收參考電壓訊號。該放大器具有耦接至該輸入參考端的第一輸入子並具有第二輸入端。該第一開關裝置具有與該放大器的輸出端耦接的控制端、用以接收電壓源訊號的第一導電端、第二導電端。該分壓器耦接至該第二導電端與該第二輸入端。該控制電路的該輸出參考端透過一個電流路徑而耦接至該第二導電端，並用以輸出基於該參考電壓訊號的修改後參考電壓訊號。該切換式補償電路包括複數個補償開關裝置以及複數個補償電流源。該等補償開關裝置中的每一者係根據基於該高側控制訊號的對應的補償控制訊號而選擇性導通。該等補償電流源透過該等補償開關裝置而選擇性耦接至該電流路徑。

在該控制電路的一種實施例中，該觸發電路包含耦接至該分壓器的步階電阻器；耦接至該步階電阻器的兩端的第二開關裝置，其中該第二開關裝置根據該高側控制訊號而選擇性導通。

在該控制電路的一種實施例中，該輸出參考端用於耦接至該COT轉換器之一個比較器的一個輸入。

在該控制電路的一種實施例中，該等補償電流源之每一者用於輸出對應的恆定電流。

在該控制電路的一種實施例中，該控制電路更包含補償電阻器，其耦接在該第二導電端與該輸出參考端之間。

在該控制電路的一種實施例中，當該對應的補償控制訊號被設為作用狀態時，該對應的補償開關裝置導通，使得該對應的電流源從該電流路徑汲取電流。

在該控制電路的一種實施例中，該控制電路更包含工作週期估算電路、分壓器電路以及補償控制器。該工作週期估算電路用以接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之工作週期的電壓訊號。該分壓器電路耦接至該工作週期估算電路，用以根據該電壓訊號而輸出縮小的電壓訊號。該補償控制器耦接至該分壓器電路，用以根據該縮小的電壓訊號而輸出該等補償控制訊號。

在該控制電路的一種實施例中，該工作週期估算電路包括低通濾波器，其用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之該工作週期的該電壓訊號。

在該控制電路的一種實施例中，該補償控制器包括複數個比較器，用於根據該縮小的電壓訊號以及對應的補償參考訊號而輸出該等補償控制訊號。

100:恆定導通時間(COT)轉換器

105:比較器(cmp)

110:單穩態多諧振盪器(MMV)

115:非重疊模組

120:電壓位準偏移器

125:緩衝器

130:緩衝器

135:電子開關

140:電子開關

145、C_boot:電容器

150、L:電感器

155、R₁:電阻器

160、R₂:電阻器

165、R_ESR:電阻器

170、C_L:負載電容器

175:負載

180:第一步階產生器

185:第二步階產生器

200:控制電路

200A:控制電路

210:放大器(amp)

220:開關裝置

230:分壓器

240:步階電阻器

250:開關裝置

300:控制電路

310:放大器

320:開關裝置

330:分壓器

340:步階電阻器

350:開關裝置

360:補償開關裝置

370:補償電流源

400:控制電路

410:工作週期估算電路

420:分壓器電路

430:補償控制器

500:控制電路

510:放大器

520:開關裝置

530:分壓器

540:步階電阻器

550:開關裝置

561:補償開關裝置

563:補償開關裝置

570:切換式補償電路

571:補償電流源

573:補償電流源

600:控制電路

610:工作週期估算電路

620:分壓器電路

630:補償控制器

631:比較器

633:比較器

D:工作週期

I_CP1:恆定電流

I_CP2:恆定電流

Ix:可變電流

N₁:輸入參考端

N_1A:輸入參考端

N₂:控制端

N_2A:控制端

N₃:輸出參考端

N_3A:輸出參考端

N_C:節點

N_C1:導電端

N_C2:導電端

PH:電流路徑

PM:脈寬調變訊號

RF1:電阻器

RF2:電阻器

RF3:步階電阻器

R_CP:補償電阻器

S1:補償控制訊號

S2:補償控制訊號

SCC:切換式補償電路

S_HS:高側控制訊號

S_LS:低側控制訊號

TC:觸發電路

V_FB:回授電壓訊號

V_D:電壓源訊號

V_DC:電壓訊號

V_DDP:輸入電壓訊號

V_MREF:修改後參考電壓訊號

V_IN:輸入電壓

V_REF:參考電壓訊號

V_REF0:參考電壓

V_REF1:補償參考訊號

V_REF2:補償參考訊號

V_{step_i}:電壓

V_step:電壓

V_{step_o}:電壓

V_{step_sw}:電壓

V_OUT:輸出電壓訊號

圖1為例示根據本發明之一種實施例之具有控制電路之恆定導通時間(COT)轉換器的電路架構示意圖。

圖2A為例示根據本發明之一種實施例之第一步階產生器的電路架構示意圖。

圖2B為例示根據本發明之一種實施例之第二步階產生器的電路架構示意圖。

圖3A為顯示根據本發明之一種實施例之基於如圖2A所示第一步階產生器的架構的用於適應性雜訊容限控制之控制電路的電路架構示意圖。

圖3B為例示根據本發明之一種實施例之可變電流與1-D之間的關係的曲線示意圖，其中D表示高側控制訊號的工作週期。

圖4為例示根據本發明之一種實施例之用於實現圖3A之補償電流源的電路之示意圖。

圖5為例示根據本發明之另一種實施例之基於圖2A所示第一步階產生器的架構之適應性雜訊容限控制的控制電路之示意圖。

圖6為例示根據本發明之一種實施例之用於實現控制圖5之補償電流源的電路之示意圖。

為了便於理解本發明之目的、特徵及功效，提供詳細說明本發明的結合圖式之實施例。

本發明提供用於恆定導通時間(constant on time，COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路的多種實施例，以適應性控制COT轉換器的雜訊容限，因此促進輸出穩定性，特別是對於可在較高降壓轉換比下工作的恆定導通時間轉換器。

請參考圖1，其係例示根據本發明之一種實施例之具有控制電路之恆定導通時間(COT)轉換器的示意圖。

如圖1所示，恆定導通時間(COT)轉換器100根據輸入電壓V_IN向負載(Load)175提供輸出電壓訊號V_OUT。COT轉換器100包含COT轉換器電路 (如虛線所示)以及用於修改比較器105(由「cmp」表示)之多個輸入訊號的多個控制電路。例如，該等控制電路包括第一步階產生器180以及第二步階產生器185。第一步階產生器180為用以提供修改後參考訊號的一種控制電路，其用於根據參考電壓訊號V_REF以及高側控制訊號S_HS針對COT轉換器100的高側開關(諸如第一電子開關(Q_N1)135)提供修改後參考訊號。第二步階產生器185為用以提供修改後回授訊號的一種控制電路，其用於根據從COT轉換器電路內部所提供的回授電壓訊號V_FB而提供修改後回授訊號。例如，COT轉換器電路包含比較器105、單穩態多諧振盪器(MMV)110、非重疊模組115、電壓位準偏移器120、複數個電子開關(例如，135、140)以及輸出級。

在一種實施例中，又分別稱為高側開關以及低側開關之電子開關135與140包含N通道金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。在其他實施例中，可使用其他類型的電晶體、MOSFET或其他電子開關。

以下為描述圖1所示之本發明之一種實施例之恆定導通時間(COT)轉換器100的結構以及架構的細節。

如圖1所示，第一電子開關(Q_N1)135的汲極電性耦接至輸入電壓V_IN。第二電子開關(Q_N2)140的源極連接至接地端。第一電子開關135的源極連接到第二電子開關140的汲極。

該輸出級包含電感器(L)150、第一電阻器(R₁)155、第二電阻器(R₂)160、第三電阻器(R_ESR)165以及負載電容器(C_L)170。電感器150的第一端連接到在第一電子開關135與第二電子開關140之間所建立的節點。電感器150的第二端連接到第一電阻器155的第一端與第三電阻器165的第一端，並提供輸出電壓訊號V_OUT給負載(Load)175。第一電阻器155的第二端連接到第二電 阻器160的第一端。第二電阻器160的第二端連接至接地。第三電阻器165的第二端連接到負載電容器170的第一端。負載電容器170的第二端連接至接地。

第一電阻器155與第二電阻器160之間的節點透過第二步階產生器185電性耦接至比較器(cmp)105的負輸入，並將回授電壓訊號V_FB提供至第二步階產生器185，且第二步階產生器185向比較器105輸出修改後回授訊號。

比較器105的輸出電性連接到單穩態多諧振盪器(MMV)110的輸入，並將脈寬調變訊號(PM)提供至單穩態多諧振盪器110。

例如，單穩態多諧振盪器110可基於例如含有一或兩個輸入的正反器而實現。比較器105的輸出可連接到單穩態多諧振盪器110的輸入。單穩態多諧振盪器110包含兩個輸出Q與

，

是Q的互補。這兩個輸出Q與

電性連接到非重疊模組115的兩個輸入。

非重疊模組115的第一輸出連接到電壓位準偏移器120的輸入。非重疊模組115的第二輸出連接到第二緩衝器130的輸入。第二緩衝器130的輸出電性連接到第二電子開關140的閘極，並提供用於控制第二電子開關140(亦即低側開關)的低側控制訊號(S_LS)。

輸入電壓訊號V_DDP連接到二極體的陽極並且該二極體的陰極連接到電壓位準偏移器120的第一端。電壓位準偏移器120的第二端連接到電感器(L)150的第一端。電壓位準偏移器120的輸出電性連接到第一緩衝器125的輸入。第一緩衝器125的第一端電性連接電壓位準偏移器120的第一端以及該二極體的陰極。第一緩衝器125的第二端電性連接到電感器150的第一端以及電壓位準偏移器120的第二端。第一緩衝器125的輸出電性連接到第一電子開關135的閘極，並提供用於控制第一電子開關135(亦即高側開關)的高側控制訊號(S_HS)。

高側控制訊號(S_HS)亦被提供至第一步階產生器180的輸入。參考電壓訊號V_REF被提供至第一步階產生器180的另一輸入。例如，第一步階產生器180的輸出電性連接到比較器105的正輸入。

電容器(C_boot)145連接在該二極體的陰極與電感器150的第一端之間。

藉由導通與斷開第一電子開關135與第二電子開關140來控制電子開關135與140以將輸入電壓V_IN轉換成輸出電壓訊號V_OUT。

電壓位準偏移器120的輸出訊號經由第一緩衝器125而控制第一電子開關135的導通與斷開。由非重疊模組115的第二輸出經由第二緩衝器130所輸出的輸出訊號而控制第二電子開關140的導通與斷開。

例如，第一步階產生器180利用COT轉換器100的高側開關(諸如第一電子開關(Q_N1)135)的高側控制訊號S_HS的電壓位準以及參考電壓訊號V_REF的電壓位準，並將結果(亦即修改後參考電壓訊號)輸出到比較器105的正輸入。例如，第二步階產生器185利用回授電壓訊號V_FB的電壓位準並將結果(亦即修改後回授電壓訊號)輸出到比較器105的負輸入。比較器105係比較來自第一步階產生器180之修改後參考電壓訊號的電壓位準與修正回授電壓訊號的電壓位準，並將脈寬調變(PWM)訊號(在圖1中用「PM」表示)輸出到單穩態多諧振盪器110。比較器105亦可稱為COT轉換器100的脈寬調變(PWM)比較器。

單穩態多諧振盪器110利用從比較器105所接收的訊號並產生一個訊號及其補數的訊號，並將這兩訊號提供至非重疊模組115。

因此，來自非重疊模組115的第一輸出訊號控制電壓位準偏移器120以將第一電子開關135導通與斷開，以及來自非重疊模組115的第二輸出訊號將第二電子開關140導通與斷開。

如圖1所示，COT轉換器100的架構具有用於適應性雜訊容限控制的控制電路。第一步階產生器180為用於COT轉換器100之適應性雜訊容限控制的控制電路。請參考圖2A，其例示根據本發明之一種實施例之用於實現第一步階產生器的控制電路200。控制電路200為第一步階產生器180的一種實施例，並包含輸入參考端N₁、放大器210、第一開關裝置220、分壓器230、觸發電路TC以及輸出參考端N₃。控制電路200的輸入參考端N₁用於接收參考電壓訊號(V_REF)，故此示例中輸入參考端N₁的電壓V_{step_i}由參考電壓訊號V_REF來決定。放大器210具有耦接至輸入參考端N₁的第一輸入端，並具有第二輸入端。第一開關裝置220具有耦接至放大器210之輸出端的控制端、用於接收電壓源訊號(例如，圖2A中由V_D表示)的第一導電端、第二導電端。分壓器230耦接該第二導電端與該第二輸入端。例如，如圖2A所示，分壓器230包括電阻器RF1以及電阻器RF2，該第二導電端連接到電阻器RF1，且該第二輸入端連接到電阻器RF1與電阻器RF2之間的節點。觸發電路TC耦接至分壓器230，並用於根據COT轉換器(例如，COT轉換器100)之高側開關(例如，第一電子開關13)的高側控制訊號(例如，S_HS)而選擇性觸發修改後參考電壓訊號(由V_MREF表示)的電壓變化。例如，觸發電路TC包括步階電阻器240以及第二開關裝置250。由RF3所表示的步階電阻器240耦接至分壓器230。例如，如圖2A所示，步階電阻器240連接在電阻器RF2與接地(或另一電壓源訊號)之間。第二開關裝置250耦接步階電阻器240的兩端，並具有控制端N₂，其用以接收COT轉換器(例如，COT轉換器100)之高側開關(例如， 第一電子開關13)的高側控制訊號(例如，S_HS)。例如，第二開關裝置250係根據高側控制訊號S_HS而選擇性導通或斷開。例如，當高側控制訊號S_HS處於導通狀態(或被設為作用狀態(asserted)或表示一啟用狀態)時，則第二開關裝置250導通；當高側控制訊號S_HS關閉(或被設為非作用狀態(de-asserted)或表示非啟用狀態)時，則第二開關裝置250斷開。此外，控制電路200的輸出參考端N₃耦接至該第二導電端，用以輸出基於參考電壓訊號V_REF的修改後參考電壓訊號(由V_MREF表示)。輸出參考端N₃用於耦接至COT轉換器(例如，COT轉換器100)之脈寬調變(PWM)比較器(例如，比較器105)的一個輸入。

請參考圖2B，其例示根據本發明之一種實施例之用於實現第二步階產生器的控制電路200A。控制電路200A為第二步階產生器185的一種實施例，並包含輸入參考端N_1A、放大器210、第一開關裝置220、分壓器230、步階電阻器240、第二開關裝置250以及輸出參考端N_3A。相較於圖2A，控制電路200A與控制電路200幾乎相同。控制電路200A與控制電路200的不同之處在於，控制電路200A的輸入參考端N_1A用於接收回授電壓訊號(V_FB)，諸如從COT轉換器100內部所獲得的回授電壓訊號V_FB，如圖1所示，故此示例中輸入參考端N_1A的電壓V_{step_i}由回授電壓訊號V_FB來決定。此外，控制電路200A的輸出參考端N_3A用於輸出基於回授電壓訊號V_FB的修改後回授電壓訊號(以V_MFB表示)。輸出參考端N₃用於耦接至COT轉換器(例如，COT轉換器100)之脈寬調變(PWM)比較器(例如，比較器105)的另一個輸入。特別地，耦接於步階電阻器240兩端的第二開關裝置250被設為開路或斷開。為此，第二開關裝置250的控制端N_2A不需要接收任何控制訊號，或者可省略圖2B所示的第二開關裝置250。或者，控制電路200A的第二開關裝置250可以用任何適當的方式被設為處於斷開狀態。

如前述，圖1中之COT轉換器100的架構具有用於適應性雜訊容限控制的控制電路。如前述，習知的恆定導通時間轉換器可能會遇到輸出不穩定的問題，尤其是以更高降壓轉換比配置的習知恆定導通時間轉換器，例如，諸如在12V至1V或12V至1.8V轉換應用中。對此，對於習知的COT轉換器，在沒有任何控制電路(例如，圖1中的180與185)的情況下，降壓轉換率越高，工作週期越小。較小的工作週期可能會導致雜訊容限不足，因而導致輸出不穩定。相反地，降壓轉換比越低(例如，12V至5V、12V至3.3V)，則工作週期越大，因而使輸出更穩定。

恆定導通時間轉換器的輸出不穩定的問題，特別是對於以更高降壓轉換比配置的恆定導通時間轉換器而言，是可以藉由針對COT轉換器(例如，COT轉換器100)的PWM比較器(例如，比較器105)利用根據COT轉換器的高側控制訊號以切換方式產生漣波(ripple)的步階產生器(例如，第一步階產生器180)來產生可變參考訊號，從而獲得改善。請參考圖2A，在第一步階產生器180的實施例中，觸發電路TC經配置以根據COT轉換器之高側控制訊號S_HS的切換而觸發第一步階產生器180之輸出參考端N₃的電壓V_{step_o}的電壓變化。例如，當控制端N₂的電壓V_{step_sw}(例如，高側控制訊號S_HS)處於導通狀態時，觸發電路TC的第二開關裝置250導通，電壓V_step幾乎降低到接地電位。當控制端N₂的電壓v_{step_sw}(例如，高側控制訊號S_HS)由導通狀態變為斷開狀態時，觸發電路TC的第二開關裝置250斷開，電壓V_step增加。如此一來，觸發電路TC之電壓V_step的增加導致輸出參考端N₃處之電壓V_{step_o}的減少。亦即，修改後參考電壓訊號V_MREF的電壓位準會降低。在此情況下，PWM比較器(例如，比較器105)能夠因此產生漣波訊號。因此，COT轉換器100的雜訊容限得以增加。

當然，在第一步階產生器(例如，圖2A的200)中所使用之觸發電路TC的實現並不受限於該等實例，又觸發電路TC或其功能可以藉由使用任何適合的電路來實現，以根據COT轉換器之高側控制訊號S_HS的切換來觸發第一步階產生器之輸出電壓(例如，V_{step_o})的電壓變化。

為了改善如前述實施例所示的使用步階產生器來增加雜訊容限的COT轉換器的暫態響應(例如，負載電流以步階方式變化)，可以進一步實現根據高側控制訊號以切換方式適應性修改COT轉換器之PWM比較器的參考電壓訊號V_REF。下面提供關於這方面的第一步階產生器的多種實施例。

請參考圖3A，其例示根據本發明之一種實施例之基於圖2A所示之第一步階產生器架構的適應性雜訊容限控制的控制電路300。如圖3A所示，其提供用於COT轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路300。控制電路300是第一步階產生器180的一種實施例，並包含輸入參考端N₁、放大器310、第一開關裝置320、分壓器330、觸發電路TC、切換式補償電路SCC以及輸出參考端N₃。控制電路300的輸入參考端N₁用以接收參考電壓訊號V_REF。放大器310具有耦接輸入參考端N₁的第一輸入端，並具有第二輸入端。第一開關裝置320具有耦接至放大器310之輸出端的控制端、用於接收電壓源訊號的第一導電端、第二導電端。分壓器330耦接至該第二導電端與該第二輸入端。觸發電路TC包括步階電阻器340以及第二開關裝置350。步階電阻器340耦接至分壓器330。第二開關裝置350耦接至步階電阻器340的兩端，其中第二開關裝置350係根據COT轉換器(例如，COT轉換器100)的高側開關的高側控制訊號(例如，S_HS)選擇性導通。切換式補償電路SCC包括補償開關裝置360以及補償電流源370。補償開關裝置360耦接至分壓器330，其中補償開關裝置360係根據高側控制訊號(例如，S_HS)選擇性導通。 補償電流源370經由補償開關裝置360選擇性耦接至分壓器330。例如，補償開關裝置360連接在補償電流源370與分壓器330的節點N_C之間，其中節點N_C在分壓器330的電阻器RF1、RF2之間，並連接到放大器310的第二輸入端。控制電路300的輸出參考端N₃耦接至該第二導電端，用以輸出基於參考電壓訊號V_REF的修改後參考電壓訊號。例如，輸出參考端N₃用於耦接至COT轉換器之脈寬調變比較器(例如，比較器105)的一個輸入。

當第二開關裝置350與補償開關裝置360根據高側控制訊號S_HS的斷開狀態而斷開時，圖3A中的控制電路300以與圖2A中之控制電路200相似的方式操作。當第二開關裝置350與補償開關裝置360係根據高側控制訊號S_HS的導通狀態而導通時，圖3A中的控制電路300根據參考電壓訊號V_REF以及由補償電流源370所提供的電流來輸出修改後參考電壓訊號。切換式補償電路SCC經配置以適應性提供電流以改善使用第一步階產生器來增加雜訊容限的COT轉換器(例如，COT轉換器100)的暫態響應(例如，負載電流以步階方式變化)。

在控制電路300的一種實施例中，補償電流源370用於接收高側控制訊號並根據斷開(OFF)週期的測量值佔高側控制訊號之總週期的百分比而輸出可變電流(例如，由Ix表示)。亦即，可變電流Ix根據1-D而輸出，其中D表示高側控制訊號的工作週期，該工作週期等於導通(ON)週期T_ON加上OFF週期T_OFF，亦即D=T_ON+T_OFF。例如，可變電流Ix可實現為與1-D成正比(或與D成反比)。請參考圖3B，圖3B為本發明之一種實施例之可變電流Ix與1-D的關係圖。在一種實施例中，補償電流源370可根據以下公式(1)實現成輸出可變電流Ix：Ix=(T_OFF/T_P)*(VREF/(R_RF2+R_RF3))*(1/K)。 在公式(1)中，T_OFF表示高側控制訊號的總週期T_P(亦即工作週期D)的OFF週期，VREF表示參考電壓訊號V_REF的電壓位準，R_RF2與R_RF3表示分壓器330之電阻器RF2、RF3的電阻值，且K表示一參數。例如，K可設定為5至10之間的數值，亦可在適當的時候使用其他數值。當K設定為較小的數值時，可變電流Ix可以增大，並因而輸出參考端N₃處的修改後參考電壓訊號減小。當K設定為較大的數值時，可變電流Ix可減小，並因而輸出參考端N₃處的修改後參考電壓訊號增加。

當高側控制訊號S_HS處於ON狀態(或被設為作用狀態(asserted)或表示啟用狀態)時，補償開關裝置360導通，使得補償電流源370輸出的可變電流Ix流入分壓器330的節點N_C。因此，圖3A之控制電路300所輸出的修改後參考電壓訊號係小於圖2A之控制電路200所輸出的修改後參考電壓訊號。此外，在一種實施例中，由於可變電流Ix能夠實現為與1-D成正比，因此控制電路300能夠輸出修改後參考電壓訊號以適應性控制使用控制電路300作為第一步階產生器180的COT轉換器100的雜訊容限。當工作週期D較大時(例如，對於較低的降壓轉換比)，雜訊容限能夠作較小程度的增加，而當工作週期D較小時(例如，對於較高的降壓轉換比)，雜訊容限能夠作較大程度的增加。如此，補償電流源370可被實現為以步階方式適應性提供與1-D成正比的可變電流Ix，從而改善使用第一步階產生器(例如，控制電路300)來適應性增加雜訊容限的COT轉換器(例如，COT轉換器100)的暫態響應(例如，負載電流以步階方式變化)。

請參考圖4，其例示根據本發明之一種實施例之用於實現圖3A之切換式補償電路SCC的補償電流源370的電路400。

如圖4所示，在一種實施例中，可使用或基於電路400來實現補償電流源370。電路400包括工作週期估算電路410、分壓器電路420以及補償控制器 430。工作週期估算電路410用以接收高側控制訊號S_HS並產生表示高側控制訊號之工作週期的電壓訊號(V_DC)。分壓器電路420耦接至工作週期估算電路410，用以根據電壓訊號V_DC而輸出縮小的電壓訊號(例如，以V_DC/K表示)。補償控制器430耦接至分壓器電路420，用以根據該縮小的電壓訊號而輸出可變電流Ix。

在一種實施例中，工作週期估算電路410包括低通濾波器，其用於接收高側控制訊號S_HS並產生表示高側控制訊號之工作週期的電壓訊號V_DC。例如，電壓訊號V_DC是直流(DC)訊號。

在一種實施例中，補償控制器430包括用於根據該縮小的電壓訊號以輸出可變電流的電壓對電流轉換器(例如，跨導放大器或壓控電流源)。例如，該電壓對電流轉換器可基於具有用於接收電壓訊號V_DC與參考電壓V_REF0的多個輸入並且具有對應可變電流Ix之輸出的一放大器來實現。

請參考圖5，其例示根據本發明之另一種實施例之基於圖2A所示之第一步階產生器架構之用於適應性雜訊容限控制的控制電路500。如圖5所示，其提供用於COT轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路500。控制電路500是第一步階產生器180的一種實施例，並包含輸入參考端N₁、放大器510、第一開關裝置520、分壓器530、觸發電路TC、切換式補償電路570以及輸出參考端N₃。控制電路500的輸入參考端N₁用於接收參考電壓訊號V_REF。放大器510具有耦接至輸入參考端N₁的第一輸入端，並具有第二輸入端。第一開關裝置520具有耦接至放大器510之輸出端的控制端、用於接收電壓源訊號的第一導電端N_C1以及第二導電端N_C2。分壓器530耦接至第二導電端N_C2與該第二輸入端。觸發電路TC包括步階電阻器540以及第二開關裝置550。步階電阻器540耦接至分壓器530。第二開關裝置550耦接步階電阻器540的兩端，其中第二開關裝置550係根據COT轉換器 (例如，COT轉換器100)之高側開關的高側控制訊號(例如，S_HS)而選擇性導通。控制電路500的輸出參考端N₃透過一個電流路徑(例如，由PH表示)而耦接至第二導電端N_C2，並用於輸出基於參考電壓訊號V_REF的修改後參考電壓訊號。切換式補償電路570包括複數個補償開關裝置(例如，由561、563表示)以及複數個補償電流源(例如，由571、573表示)。該等補償開關裝置(例如，561、563)中的每一者係根據基於高側控制訊號(S_HS)的對應的補償控制訊號(例如，由S1、S2表示)而選擇性導通。該等補償電流源(例如，571、573)透過複數個補償開關裝置而選擇性耦接至該電流路徑(例如，PH)。例如，可藉由使用一或多個控制訊號(例如，S1、S2)來實現對應的補償控制訊號，以表示多種開關組態。

在一種實施例中，輸出參考端N₃係用於耦接至COT轉換器(例如，COT轉換器100)之脈寬調變比較器(例如，比較器105)的一個輸入。

在一種實施例中，該等補償電流源(例如，571、573)中的每一者用於輸出對應的恆定電流。例如，補償電流源571、573係分別輸出I_CP1與I_CP2的恆定電流。I_CP1與I_CP2的電流大小可設定為相同或不同。

在一種實施例中，控制電路500更包含耦接在第二導電端N_C2與輸出參考端N₃之間的補償電阻器(例如，由R_CP表示)。

在控制電路的一種實施例中，當對應的補償控制訊號(例如，S1、S2)被設為作用狀態(或表示啟用狀態)時，對應的補償開關裝置(例如，561、563)導通，使得對應的電流源(例如，571、573)係從電流路徑PH汲取電流。如此，包含補償開關裝置(例如，561、563)以及對應的電流源(例如，571、573)的切換式補償電路570係可同等被視為根據補償控制訊號而輸出或汲取可 變電流的一種可變電流源。例如，當S1被設為作用狀態且S2被設為非作用狀態時，則該可變電流為I_CP1。當S1被設為非作用狀態且S2被設為作用狀態時，則該可變電流為I_CP2，其中I_CP2=2*I_CP1。此外，當S1與S2都被設為作用狀態時，則該可變電流是I_CP1加上I_CP2，亦即3*I_CP1。因此，切換式補償電路570可實現為根據補償控制訊號(例如，S1、S2)以步階方式汲取電流的一種可變電流源。

請參考圖6，其例示根據本發明之一種實施例之用於實現控制圖5之補償電流源的電路600。如圖6所示，在一種實施例中，可使用或基於電路600來實現控制圖5的補償電流源。電路600包含工作週期估算電路610、分壓器電路620以及補償控制器630。工作週期估算電路610用於接收高側控制訊號(例如，S_HS)並產生表示高側控制訊號(例如，S_HS)之工作週期的電壓訊號(例如，用V_DC表示)。分壓器電路620耦接至工作週期估算電路610，用以根據電壓訊號(例如，V_DC)而輸出縮小的電壓訊號(例如，V_DC/K，K表示一比例值)。補償控制器630耦接至分壓器電路620，並配置成根據該縮小的電壓訊號而輸出複數個補償控制訊號(例如，S1、S2)。

在控制電路的一種實施例中，工作週期估算電路610包括低通濾波器，其用於接收高側控制訊號(例如，S_HS)並產生表示高側控制訊號之工作週期的電壓訊號(例如，V_DC)。

在控制電路的一種實施例中，補償控制器630包括複數個比較器(例如，由631、633表示)，用於根據該縮小的電壓訊號(例如，V_DC/K)以及對應的多個補償參考訊號(例如，由V_REF1、V_REF2表示)而輸出多個補償控制訊號(例如，S1、S2)。

例如，V_REF1小於V_REF2。當該縮小的電壓訊號(例如，V_DC/K)小於V_REF1時，則比較器631、633分別將補償控制訊號S1、S2輸出為處於非作用狀態(例如，處於關斷(OFF)狀態)。當該縮小的電壓訊號(例如，V_DC/K)大於或等於V_REF1且小於V_REF2時，則比較器631、633分別將補償控制訊號S1、S2輸出為處於作用狀態及非作用狀態(例如，處於導通(ON)狀態與關斷(OFF)狀態)。當該縮小的電壓訊號(例如，V_DC/K)大於或等於V_REF2時，則比較器631、633分別輸出處於作用狀態的補償控制訊號S1、S2(例如，處於導通(ON)狀態)。

當然，補償控制器630的實現方式並不受限於這些實例，並可利用其他產生補償控制訊號的方式作為實施例。

在一些實施例中，切換式補償電路570還可包括三個或更多個恆定電流源以及三個或更多個補償開關裝置，而補償控制器630可包括三個或更多個比較器以產生三個或更多個補償控制訊號。

例如，請參考圖5及圖6，當高側控制訊號S_HS處於導通(ON)狀態(或處於作用狀態或表示啟用狀態)時，電路600產生複數個補償控制訊號(例如，S1、S2)以選擇性導通複數個補償開關裝置(例如，由561、563表示)以例如透過補償電阻器R_CP而從電流路徑PH汲取電流。因此，圖5之控制電路500所輸出的修改後參考電壓訊號係小於圖2A之控制電路200所輸出的修改後參考電壓訊號。此外，在一種實施例中，由於切換式補償電路570的可變電流能夠以步階方式被實現為與1-D而正成比，因此控制電路500能夠輸出修改後參考電壓訊號，以適應性控制使用控制電路500作為第一步階產生器180的COT轉換器100的雜訊容限。當工作週期D較大時(例如，對於較低的降壓轉換比)，則該雜訊容限能夠作較小程度的增加，而當工作週期D較小時(例如，對於較高的降壓轉換比)， 則該雜訊容限能夠作較大程度的增加。整體而言，切換式補償電路570可實現為以步階方式適應性提供與1-D成正比的可變電流，以適應性改善使用第一步階產生器(例如，控制電路500)來適應性增加雜訊容限的COT轉換器(例如，COT轉換器100)的暫態響應(例如，負載電流以步階方式變化)。

因此，該雜訊容限被適應性增加且暫態響應效能亦得到改善，因此導致COT轉換器之更穩定的輸出。

切換式補償電路570能夠提供觸發裝置TC的功能以觸發控制電路500之輸出電壓(亦即V_{step_o})的電壓變化，其原因為切換式補償電路570可實現為如前述的根據補償控制訊號(例如，S1，S2)以步階方式汲取電流的一種可變電流源。此外，切換式補償電路570可實現為以步階方式提供與1-D成正比的可變電流，以改善暫態響應。由於這些原因，在一些實施例中，可在不使用步階電阻器540與第二開關裝置550的情況下可替代地實現圖5中所示的控制電路。換言之，在控制電路500的一些實現方式中，在圖5中的第二開關裝置550或步階電阻器540與第二開關裝置550兩者可為可選的(或被省略)。

雖然已藉由特定多個實施例描述本發明，但是所屬領域技術中具有通常知識者可對其進行許多改良與變化而不悖離在申請專利範圍請求項中所闡述之本發明的範疇與精神。

200:控制電路

210:放大器(amp)

220:開關裝置

230:分壓器

240:步階電阻器

250:開關裝置

TC:觸發電路

RF1:電阻器

RF2:電阻器

RF3:步階電阻器

N₁:輸入參考端

N₂:控制端

N₃:輸出參考端

V_step:電壓

V_{step_i}:電壓

V_REF:參考電壓訊號

V_{step_o}:電壓

V_MREF:修改後參考電壓訊號

V_{step_sw}:電壓

S_HS:高側控制訊號

V_D:電壓源訊號

Claims (17)

1. 一種用於恆定導通時間(constant on time，COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路，該控制電路包含：該控制電路的一輸入參考端，用於接收一參考電壓訊號；一放大器，其具有耦接至該輸入參考端的一第一輸入端並具有一第二輸入端；一第一開關裝置，其具有耦接至該放大器之一輸出端的一控制端，具有用於接收一電壓源訊號的一第一導電端、及具有一第二導電端；一分壓器，其耦接至該第二導電端與該第二輸入端；一觸發電路，其耦接至該分壓器，用以根據該COT轉換器之一高側開關的一高側控制訊號來選擇性觸發一修改後參考電壓訊號的電壓變化；以及該控制電路的一輸出參考端，其耦接至該第二導電端並用於輸出基於該參考電壓訊號的該修改後參考電壓訊號，其中該輸出參考端用於耦接至該COT轉換器之一比較器的一輸入。
2. 如請求項1所述之控制電路，其中該觸發電路包含：一步階電阻器，其耦接至該分壓器；以及一第二開關裝置，其跨接於該步階電阻器，其中該第二開關裝置根據該高側控制訊號而選擇性導通。
3. 如請求項1所述之控制電路，其中該控制電路更包含：一切換式補償電路，其包括： 一補償開關裝置，其耦接至該分壓器，其中該補償開關裝置根據該高側控制訊號而選擇性導通；以及一補償電流源，其透過該補償開關裝置而選擇性耦接至該分壓器。
4. 如請求項3所述之控制電路，其中該補償電流源係用於接收該高側控制訊號並根據一斷開週期的測量值佔該高側控制訊號之總週期的百分比而輸出一可變電流。
5. 如請求項4所述之控制電路，其中當該高側控制訊號被設為作用狀態時，則該補償開關裝置導通，使得該補償電流源所輸出的該可變電流流入該分壓器。
6. 如請求項4所述之控制電路，其中該補償電流源包含：一工作週期估算電路，用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之工作週期的一電壓訊號；一分壓器電路，其耦接至該工作週期估算電路，並配置成根據該電壓訊號而輸出一縮小的電壓訊號；及一補償控制器，其耦接至該分壓器電路，並配置成根據該縮小的電壓訊信號而輸出該可變電流。
7. 如請求項6所述之控制電路，其中該工作週期估算電路包括一低通濾波器，其用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之該工作週期的該電壓訊號。
8. 如請求項6所述之控制電路，其中該補償控制器包括一電壓對電流轉換器，其用於根據該縮小的電壓訊號而輸出該可變電流。
9. 一種用於恆定導通時間(COT)轉換器之適應性雜訊容限控制的控制電路，該控制電路包含：該控制電路的一輸入參考端，用於接收一參考電壓訊號；一放大器，其具有耦接至該輸入參考端的一第一輸入端，並具有一第二輸入端；一第一開關裝置，其具有耦接至該放大器之一輸出端的一控制端，其具有用於接收電壓源訊號的一第一導電端及具有一第二導電端；一分壓器，其耦接至該第二導電端與該第二輸入端；該控制電路的一輸出參考端，其透過一電流路徑而耦接至該第二導電端，並用於輸出基於該參考電壓訊號的一修改後參考電壓訊號；以及一切換式補償電路，其包括：複數個補償開關裝置，其中該等補償開關裝置中的每一者根據基於該COT轉換器之一高側開關之一高側控制訊號的一對應的補償控制訊號而選擇性導通；及複數個補償電流源，其透過該等補償開關裝置而選擇性耦接至該電流路徑。
10. 如請求項9所述之控制電路，其中該控制電路更包含：一觸發電路，其包括：一步階電阻器，其耦接至該分壓器；及一第二開關裝置，其耦接於該步階電阻器的兩端，其中該第二開關裝置係根據該高側控制訊號而選擇性導通。
11. 如請求項9所述之控制電路，其中該輸出參考端係用於耦接至該COT轉換器之一比較器的一輸入。
12. 如請求項9所述之控制電路，其中該等補償電流源中的每一者係用於輸出一對應的恆定電流。
13. 如請求項9所述之控制電路，其中該控制電路更包含一補償電阻器，其係耦接在該第二導電端與該輸出參考端之間。
14. 如請求項9所述之控制電路，其中當該對應的補償控制訊號被設為作用狀態時，則該對應的補償開關裝置導通，使得該對應的電流源從該電流路徑汲取電流。
15. 如請求項9所述之控制電路，其中該控制電路更包含：一工作週期估算電路，用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之一工作週期的一電壓訊號；一分壓器電路，其耦接至該工作週期估算電路，並配置成根據該電壓訊號而輸出一縮小的電壓訊號；及一補償控制器，其耦接至該分壓器電路，並配置成根據該縮小的電壓訊號而輸出該等補償控制訊號。
16. 如請求項15所述之控制電路，其中該工作週期估算電路包括一低通濾波器，其用於接收該高側控制訊號並產生表示該高側控制訊號之該工作週期的該電壓訊號。
17. 如請求項15所述之控制電路，其中該補償控制器包括複數個比較器，其用於根據該縮小的電壓訊號以及對應的補償參考訊號而輸出該等補償控制訊號。

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