[go: up one dir, main page]

TWI854535B - 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路 - Google Patents

適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI854535B
TWI854535B TW112110135A TW112110135A TWI854535B TW I854535 B TWI854535 B TW I854535B TW 112110135 A TW112110135 A TW 112110135A TW 112110135 A TW112110135 A TW 112110135A TW I854535 B TWI854535 B TW I854535B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
voltage level
ramp
duty cycle
control signal
Prior art date
Application number
TW112110135A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202439762A (zh
Inventor
楊文豪
林晏霆
駱椿昱
區威文
鄭閎軒
Original Assignee
瑞昱半導體股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞昱半導體股份有限公司 filed Critical 瑞昱半導體股份有限公司
Priority to TW112110135A priority Critical patent/TWI854535B/zh
Priority to US18/601,385 priority patent/US20240313625A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI854535B publication Critical patent/TWI854535B/zh
Publication of TW202439762A publication Critical patent/TW202439762A/zh

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/20Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits characterised by logic function, e.g. AND, OR, NOR, NOT circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/131Digitally controlled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種工作週期控制電路能夠產生一工作週期控制訊號,以控制一直流對直流降壓轉換訊號的工作週期。該工作週期控制電路包含:一雙斜坡產生器,用來產生一第一斜坡訊號與一第二斜坡訊號,該二斜坡訊號具有相同頻率與不同相位;一第一比較器,用來比較該第一斜坡訊號與一回授訊號,以產生一第一控制訊號;一第二比較器,用來比較該第二斜坡訊號與該回授訊號,以產生一第二控制訊號;以及一邏輯電路,用來依據該第一控制訊號與一第一導通控制訊號執行一第一預設邏輯操作,以產生該工作週期控制訊號的第一部分,該邏輯電路另用來依據該第二控制訊號與一第二導通控制訊號執行一第二預設邏輯操作,以產生該工作週期控制訊號的第二部分。

Description

適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路
本揭露是關於工作週期控制電路,尤其是關於適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路。
圖1顯示在一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation(PWM))電壓模式控制下的一直流對直流降壓轉換器(DC-DC Buck Converter)100,包含一斜坡產生器110、一比較器120、一直流對直流降壓轉換電路130以及一誤差放大器140。斜坡產生器110產生一斜坡訊號VRAMP。比較器120比較該斜坡訊號VRAMP與一誤差訊號VC以產生一控制訊號CTRL。直流對直流降壓轉換電路130依據控制訊號CTRL的工作週期以及一輸入電壓VIN產生一輸出訊號VOUT。誤差放大器140比較該輸出訊號VOUT與一參考訊號VREF以產生誤差訊號VC
圖2顯示如何決定控制訊號CTRL的工作週期,其中圖2的橫軸為時間軸。如圖2所示,當斜坡訊號VRAMP的電壓位準低於誤差訊號VC的電壓位準時,比較器120輸出控制訊號CTRL具有一高電壓位準。當斜坡訊號VRAMP的電壓位準超過誤差訊號VC的電壓位準的時間短於比較器120的一輸出延遲時間TD時,比較器120輸出該控制訊號CTRL具有該高電壓位準。當斜坡訊號VRAMP的 電壓位準超過誤差訊號VC的電壓位準的時間長於比較器120的輸出延遲時間TD時,比較器120輸出控制訊號CTRL具有一低電壓位準。
由上可知,即便參考訊號VREF的電壓位準降至零且回授訊號VC的電壓位準接近斜坡訊號VRAMP的最低電壓位準,控制訊號CTRL處於該高電位準的時間近似於比較器120的輸出延遲時間TD,而不會低於輸出延遲時間TD。因此,在低輸出電壓的應用中(亦即:在輸出訊號VOUT的電壓位準相當低的情形下),目前技術無法實現低工作週期的控制訊號CTRL,這會導致輸出訊號VOUT的漣波變大,並影響輸出訊號VOUT的頻譜。
本揭露的目的之一在於提供一種適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路,能夠實現一極低工作週期。
本揭露之工作週期控制電路的一實施例能夠產生一工作週期控制訊號,以控制一輸出訊號的工作週期。該實施例包含一雙斜坡產生器、一第一比較器、一第二比較器與一邏輯電路。該雙斜坡產生器用來產生一第一斜坡訊號與一第二斜坡訊號,其中該第一斜坡訊號與該第二斜坡訊號具有相同頻率與不同相位。該第一比較器用來比較該第一斜坡訊號與一回授訊號,以產生一第一控制訊號。該第二比較器用來比較該第二斜坡訊號與該回授訊號,以產生一第二控制訊號。該邏輯電路用來依據一第一訊號與一第一導通控制訊號執行一第一預設邏輯操作,以產生一第一工作週期控制訊號作為該工作週期控制訊號的第一部分;該邏輯電路另用來依據一第二訊號與一第二導通控制訊號執行一第二預設邏輯操作,以產生一第二工作週期控制訊號作為該工作週期控制訊 號的第二部分。該第一訊號為該第一控制訊號或該第一控制訊號的反相訊號,該第二訊號為該第二控制訊號或該第二控制訊號的反相訊號。當該第二斜坡訊號的電壓位準達到該第二斜坡訊號的一最小電壓位準時,該第一導通控制訊號的電壓位準由低轉高,並維持在一第一高電壓位準直到該第一斜坡訊號的電壓位準達到該第一斜坡訊號的一最大電壓位準;當該第一斜坡訊號的電壓位準達到該第一斜坡訊號的一最小電壓位準時,該第二導通控制訊號的電壓位準由低轉高,並維持在一第二高電壓位準直到該第二斜坡訊號的電壓位準達到該第二斜坡訊號的一最大電壓位準。
有關本發明的特徵、實作與功效,茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
本說明書揭露一種適用於直流(direct current(DC))對直流降壓轉換(buck conversion)的工作週期(duty cycle)控制電路,能夠實現一極低工作週期。
圖3顯示本揭露之工作週期控制電路的一實施例。圖3的工作週期控制電路300能夠產生一工作週期控制訊號VCTRL,以控制一轉換電路30之輸出訊號VPWM的工作週期,其中轉換電路30為已知或自行開發的電路(例如:圖1的直流對直流降壓轉換電路130)而不在本揭露的討論範圍內,且可依實施需求而變。工作週期控制電路300包含一雙斜坡產生器(dual ramp generator)310、一第一比較器320、一第二比較器330與一邏輯電路340。該些電路說明於接下來的段落。
請參閱圖3。雙斜坡產生器310用來產生一第一斜坡訊號VRAMP1與一第二斜坡訊號VRAMP2,其中二斜坡訊號具有相同頻率與不同相位(如圖7~8所示)。在一實作範例中,第一斜坡訊號VRAMP1與第二斜坡訊號VRAMP2之間的相位差為180度。當第一斜坡訊號VRAMP1與第二斜坡訊號VRAMP2具有一相同的電壓位準時,該電壓位準大於零(例如:該電壓位準等於第一斜坡訊號VRAMP1與第二斜坡訊號VRAMP2之每一個的一最大電壓位準的一半)。在實施為可行的前提下,上述實作範例的技術特徵可依實施需求而變。
圖4顯示雙斜坡產生器310的一實施例。該實施例包含一第一斜坡訊號產生電路410(亦即:圖4裡位於虛線(dash-line)框中的電路)與一第 二斜坡訊號產生電路420(亦即:圖4裡位於點線(dot-line)框中的電路)。第一斜坡訊號產生電路410用來依據一第二時脈訊號CLK2執行一第一充放電操作,以產生第一斜坡訊號VRAMP1。第二斜坡訊號產生電路420用來依據一第一時脈訊號CLK1執行一第二充放電操作,以產生第二斜坡訊號VRAMP2。在一實作範例中,第一時脈訊號CLK1與第二時脈訊號CLK2之間的相位差為180度。第一時脈訊號CLK1於一週期內處於高電壓位準的時長等於第二斜坡訊號VRAMP2從第二斜坡訊號VRAMP2的一最大電壓位準至第二斜坡訊號VRAMP2的一最小電壓位準的時間(如圖7所示)。第二時脈訊號CLK2於一週期內處於高電壓位準的時長等於第一斜坡訊號VRAMP1從第一斜坡訊號VRAMP1的一最大電壓位準至第一斜坡訊號VRAMP1的一最小電壓位準的時間(如圖7所示)。
請參閱圖4。第一斜坡訊號產生電路410包含:一第一電流源IB1;一第一電容C1;一第一N型金氧半導體(NMOS)電晶體MN1,用來依據第二時脈訊號CLK2以導通或不導通,從而讓第一電流源IB1充電第一電容C1或放電第一電容C1;一第三電流源IB3;以及一第一P型金氧半導體(PMOS)電晶體MP1,用來依據第一電容C1的電壓以導通或不導通,從而與第三電流源IB3共同決定第一PMOS電晶體MP1之源極的第一斜坡訊號VRAMP1。第二斜坡訊號產生電路420包含:一第二電流源IB2;一第二電容C2;一第二NMOS電晶體MN2,用來依據第一時脈訊號CLK1以導通或不導通,從而讓第二電流源IB2充電第二電容C2或放電第二電容C2;一第四電流源IB4;以及一第二PMOS電晶體MP2,用來依據第二電容C2的電壓以導通或不導通,從而與第四電流源IB4共同決定第二PMOS電晶體MP2之源極的第二斜坡訊號VRAMP2
圖5顯示一時脈產生電路500,其用來產生第一時脈訊號CLK1與第二時脈訊號CLK2,並可包含於雙斜坡產生器310中或獨立於雙斜坡產生器310外。如圖5所示,時脈產生電路500包含:一第一比較電路510,用來比較一第一半週斜坡訊號VRAMPL與一參考訊號VRF以產生一第一比較結果;一第二比較電路520,用來比較一第二半週斜坡訊號VRAMPR與參考訊號VRF,以產生一第二比較結果;一SR閂鎖器(SR latch)530,用來依據該第一比較結果與該第二比較結果分別產生一第一初步脈衝訊號LPRE與一第二初步脈衝訊號RPRE,其中第一初步脈衝訊號LPRE為第二初步脈衝訊號RPRE的反相訊號;一延遲調整電路540,包含或閘與反相器,用來依據預設延遲設定延遲第一初步脈衝訊號LPRE的一高至低電壓位準轉換時點以產生一第一脈衝訊號VL,以及依據該預設延遲設定延遲第二初步脈衝訊號RPRE的一高至低電壓位準轉換時點以產生一第二脈衝訊號VR,其中或閘與反相器為本技術領域常見的元件,其細節在此不予贅述;以及一及閘電路550,用來依據第一初步脈衝訊號LPRE與第二脈衝訊號VR產生第一時脈訊號CLK1,並依據第二初步脈衝訊號RPRE與第一脈衝訊號VL產生第二時脈訊號CLK2。
圖6顯示一半週斜坡訊號產生電路600,其用來產生第一半週斜坡訊號VRAMPL與第二半週斜坡訊號VRAMPR,並可包含於時脈產生電路500中或獨立於時脈產生電路500外。如圖6所示,半週斜坡訊號產生電路600包含:一第一充放電電路610,用來依據第一脈衝訊號VL進行一充放電操作以產生第一半週斜坡訊號VRAMPL;以及一第二充放電電路620,用來依據第二脈衝訊號VR進行一充放電操作以產生第二半週斜坡訊號VRAMPR。圖6中的電流源、電容與NMOS電晶體均為本技術領域的常見元件,其細節在此不加贅述。
圖7顯示前述訊號VRAMPL、VRAMPR、LPRE、RPRE、VL、VR、CLK1、CLK2、VRAMP1與VRAMP2之波形的時序圖,並顯示後述的第一導通控制訊號VRAMP1ON與第二導通控制訊號VRAMP2ON之波形的時序圖,其中圖7的橫軸為時間軸。本技術領域具有通常知識者可依圖7瞭解該些訊號之間的關係。
請參閱圖3。第一比較器320用來比較第一斜坡訊號VRAMP1與一誤差放大器32的回授訊號VFB,以產生一第一控制訊號VCTRL1,其中誤差放大器32為已知或自行開發的電路,用來依據輸出訊號VPWM與一參考訊號VREF產生回授訊號VFB,回授訊號VFB的電壓位準(或說誤差放大器32的增益)可依實施需求而定。第二比較器330用來比較第二斜坡訊號VRAMP2與回授訊號VFB,以產生一第二控制訊號VCTRL2
請參閱圖3。邏輯電路340用來依據一第一訊號與一第一導通控制訊號VRAMP1ON執行一第一預設邏輯操作,以產生一第一工作週期控制訊號作為工作週期控制訊號VCTRL的第一部分(亦即:圖8之時點0、2TS、4TS的該工作週期控制訊號VCTRL)。邏輯電路340另用來依據一第二訊號與一第二導通控制訊號VRAMP2ON執行一第二預設邏輯操作,以產生一第二工作週期控制訊號作為工作週期控制訊號VCTRL的第二部分(亦即:圖8之時點TS、3TS的該工作週期控制訊號VCTRL)。該第一訊號為第一控制訊號VCTRL1或第一控制訊號VCTRL1的反相訊號,該第二訊號為第二控制訊號VCTRL2或第二控制訊號VCTRL2的反相訊號。第一導通控制訊號VRAMP1ON為前述第二脈衝訊號VR的反相訊號,第二導通控制訊號VRAMP2ON為前述第一脈衝訊號VL的反相訊號。
圖8顯示前述訊號VRAMP1、VRAMP2、VRAMP1ON、VRAMP2ON、VCTRL1、VCTRL2與VCTRL之波形的時序圖,其中圖8的橫軸為時間軸。如圖8所 示,當第二斜坡訊號VRAMP2的電壓位準達到第二斜坡訊號VRAMP2的一最小電壓位準時,第一導通控制訊號VRAMP1ON的電壓位準由低轉高,並維持在一第一高電壓位準直到第一斜坡訊號VRAMP1的電壓位準達到第一斜坡訊號VRAMP1的一最大電壓位準。當第一斜坡訊號VRAMP1的電壓位準達到第一斜坡訊號VRAMP1的最小電壓位準時,第二導通控制訊號VRAMP2ON的電壓位準由低轉高,並維持在一第二高電壓位準直到第二斜坡訊號VRAMP2的電壓位準達到第二斜坡訊號VRAMP2的一最大電壓位準。
圖9顯示邏輯電路340的一實施例,該實施例適用於圖3之轉換電路30採用一高態作動(active high)模式的情形,其意味著工作週期控制訊號VCTRL的工作週期正比於輸出訊號VPWM的工作週期。本實施例中:該第一訊號為第一控制訊號VCTRL1,該第二訊號為第二控制訊號VCTRL2;該第一預設邏輯操作與該第二預設邏輯操作的每一個為一邏輯與(logical conjunction)操作。當第一斜坡訊號VRAMP1的電壓位準低於/高於回授訊號VFB的電壓位準時,第一控制訊號VCTRL1的電壓位準為高/低。當第二斜坡訊號VRAMP2的電壓位準低於/高於回授訊號VFB的電壓位準時,第二控制訊號VCTRL2的電壓位準為高/低。
請參閱圖9。邏輯電路340包含:一第一及閘(AND gate)910,用來依據第一控制訊號VCTRL1以及第一導通控制訊號VRAMP1ON產生一第一邏輯訊號;一第二及閘920,用來依據第二控制訊號VCTRL2以及第二導通控制訊號VRAMP2ON產生一第二邏輯訊號;以及一或閘(OR gate)930,用來依據該第一邏輯訊號與該第二邏輯訊號產生工作週期控制訊號VCTRL
圖10顯示邏輯電路340的一實施例,該實施例適用於圖3之轉換電路30採用一低態作動(active low)模式的情形,其意味著工作週期控制訊號 VCTRL的工作週期反比於輸出訊號VPWM的工作週期。本實施例中:該第一訊號為第一控制訊號VCTRL1的反相訊號,該第二訊號為第二控制訊號VCTRL2的反相訊號;以及該第一預設邏輯操作與該第二預設邏輯操作的每一個包含一邏輯與操作以及一反相操作。值得注意的是,因應圖10的實施例,圖3之實施例的第一比較器320與第二比較器330之每一個的正輸入端(亦即:圖3之比較器320/330中的符號「+」)與負輸入端(亦即:圖3之比較器320/330中的符號「-」)應對調。因此,當第一斜坡訊號VRAMP1的電壓位準低於/高於回授訊號VFB的電壓位準時,第一控制訊號VCTRL1的電壓位準為低/高。當第二斜坡訊號VRAMP2的電壓位準低於/高於回授訊號VFB的電壓位準時,第二控制訊號VCTRL2的電壓位準為低/高。
請參閱圖10。邏輯電路340包含:一第一及閘1010,用來依據第一控制訊號VCTRL1的反相訊號以及第一導通控制訊號VRAMP1ON產生一第一邏輯訊號;一第二及閘1020,用來依據第二控制訊號VCTRL2的反相訊號以及第二導通控制訊號VRAMP2ON產生一第二邏輯訊號;以及一反或閘(NOR gate)1030,用來依據該第一邏輯訊號與該第二邏輯訊號產生工作週期控制訊號VCTRL。圖10中,圓圈符號表示一反相操作,常見於本技術領域。
值得注意的是,基於本揭露之工作週期控制電路300的設計,當第一比較器320與第二比較器330的至少其中之一由於比較操作而具有一輸出延遲時間時,在前述高態作動模式下,本揭露之工作週期控制訊號VCTRL之電壓位準為高的一高位準時長可小於該輸出延遲時間。在前述低態作動模式下,本揭露之工作週期控制訊號VCTRL之電壓位準為低的一低位準時長可小於該輸出延遲 時間。換言之,本揭露之工作週期控制電路300可實現該輸出訊號VPWM的一極低工作週期。
另值得注意的是,在實施為可能的前提下,本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵,或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合。換言之,本發明之實施方式是彈性的。
綜上所述,本揭露之工作週期控制電路能夠在一低輸出電壓的應用中(亦即:在輸出訊號VPWM的電壓位準相當低的情形下),實現一極低工作週期。
雖然本發明之實施例如上所述,然而該些實施例並非用來限定本發明,本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化,凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇,換言之,本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:直流對直流降壓轉換器
110:斜坡產生器
120:比較器
130:直流對直流降壓轉換電路
140:誤差放大器
VRAMP:斜坡訊號
VC:誤差訊號
CTRL:控制訊號
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出訊號
VREF:參考訊號
TD:比較器的輸出延遲時間
30:轉換電路
32:誤差放大器
300:工作週期控制電路
310:雙斜坡產生器
320:第一比較器
330:第二比較器
340:邏輯電路
VRAMP1:第一斜坡訊號
VRAMP2:第二斜坡訊號
VFB:回授訊號
VCTRL1:第一控制訊號
VCTRL2:第二控制訊號
VRAMP1ON:第一導通控制訊號
VRAMP2ON:第二導通控制訊號
VCTRL:工作週期控制訊號
VPWM:輸出訊號
VIN:輸入電壓
VREF:參考訊號
410:第一斜坡訊號產生電路
420:第二斜坡訊號產生電路
CLK1:第一時脈訊號
CLK2:第二時脈訊號
IB1:第一電流源
C1:第一電容
MN1:第一NMOS電晶體
IB3:第三電流源
MP1:第一PMOS電晶體
IB2:第二電流源
C2:第二電容
MN2:第二NMOS電晶體
IB4:第四電流源
MP2:第二PMOS電晶體
500:時脈產生電路
510:第一比較電路
520:第二比較電路
530:SR閂鎖器
540:延遲調整電路
550:及閘電路
VRAMPL:第一半週斜坡訊號
VRAMPR:第二半週斜坡訊號
VRF:參考訊號
LPRE:第一初步脈衝訊號
RPRE:第二初步脈衝訊號
VL:第一脈衝訊號
VR:第二脈衝訊號
600:半週斜坡訊號產生電路
610:第一充放電電路
620:第二充放電電路
0、TS、2TS、3TS、4TS:時點
910:第一及閘
920:第二及閘
930:或閘
1010:第一及閘
1020:第二及閘
1030:反或閘
〔圖1〕顯示一傳統的直流對直流降壓轉換器;〔圖2〕顯示如何決定圖1之控制訊號的工作週期;〔圖3〕顯示本揭露之工作週期控制電路的一實施例;〔圖4〕顯示圖3之雙斜坡產生器的一實施例;〔圖5〕顯示一時脈產生電路用來產生圖4的時脈訊號;〔圖6〕顯示一半週斜坡訊號產生電路用來產生圖5的半週斜坡訊號;〔圖7〕顯示圖3~5之訊號的波形的時序圖;〔圖8〕顯示圖3之訊號的波形的時序圖;〔圖9〕顯示圖3之邏輯電路的一實施例;以及 〔圖10〕顯示圖3之邏輯電路的另一實施例。
30:轉換電路
32:誤差放大器
300:工作週期控制電路
310:雙斜坡產生器
320:第一比較器
330:第二比較器
340:邏輯電路
VRAMP1:第一斜坡訊號
VRAMP2:第二斜坡訊號
VFB:回授訊號
VCTRL1:第一控制訊號
VCTRL2:第二控制訊號
VRAMP1ON:第一導通控制訊號
VRAMP2ON:第二導通控制訊號
VCTRL:工作週期控制訊號
VPWM:輸出訊號
VIN:輸入電壓
VREF:參考訊號

Claims (9)

  1. 一種適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路,能夠產生一工作週期控制訊號以控制一輸出訊號的一工作週期,該工作週期控制電路包含:一雙斜坡產生器(dual ramp generator),用來產生一第一斜坡訊號與一第二斜坡訊號,其中該第一斜坡訊號與該第二斜坡訊號具有一相同頻率與不同相位;一第一比較器,用來比較該第一斜坡訊號與一回授訊號,以產生一第一控制訊號;一第二比較器,用來比較該第二斜坡訊號與該回授訊號,以產生一第二控制訊號;以及一邏輯電路,用來依據一第一訊號與一第一導通控制訊號執行一第一預設邏輯操作,以產生一第一工作週期控制訊號作為該工作週期控制訊號的一第一部分,該邏輯電路另用來依據一第二訊號與一第二導通控制訊號執行一第二預設邏輯操作,以產生一第二工作週期控制訊號作為該工作週期控制訊號的一第二部分,其中該第一訊號為該第一控制訊號或該第一控制訊號的一反相訊號,該第二訊號為該第二控制訊號或該第二控制訊號的一反相訊號;當該第二斜坡訊號的一電壓位準達到該第二斜坡訊號的一最小電壓位準時,該第一導通控制訊號的一電壓位準由低轉高,並維持在一第一高電壓位準直到該第一斜坡訊號的一電壓位準達到該第一斜坡訊號的一最大電壓位準;當該第一斜坡訊號的該電壓位準達到該第一斜坡訊號的一最小電壓位準時,該第二導通 控制訊號的一電壓位準由低轉高,並維持在一第二高電壓位準直到該第二斜坡訊號的該電壓位準達到該第二斜坡訊號的一最大電壓位準。
  2. 如請求項1之工作週期控制電路,其中當該第一訊號為該第一控制訊號以及該第二訊號為該第二控制訊號時,該第一預設邏輯操作與該第二預設邏輯操作的每一個為一邏輯與(logical conjunction)操作。
  3. 如請求項1之工作週期控制電路,其中當該第一訊號為該第一控制訊號的該反相訊號以及該第二訊號為該第二控制訊號的該反相訊號時,該第一預設邏輯操作與該第二預設邏輯操作的每一個包含一邏輯與操作以及一反相操作。
  4. 如請求項1之工作週期控制電路,其中該第一訊號為該第一控制訊號,以及該第二訊號為該第二控制訊號;當該第一斜坡訊號的該電壓位準低於該回授訊號的一電壓位準時,該第一控制訊號的一電壓位準為高;當該第一斜坡訊號的該電壓位準高於該回授訊號的該電壓位準時,該第一控制訊號的該電壓位準為低;當該第二斜坡訊號的該電壓位準低於該回授訊號的該電壓位準時,該第二控制訊號的一電壓位準為高;以及當該二斜坡訊號的該電壓位準高於該回授訊號的該電壓位準時,該第二控制訊號的該電壓位準為低。
  5. 如請求項1之工作週期控制電路,其中該第一訊號為該第一控制訊號的該反相訊號,以及該第二訊號為該第二控制訊號的該反相訊號;當該第一斜坡訊號的該電壓位準低於該回授訊號的一電壓位準時,該第一控制訊號的一電壓位準為低;當該第一斜坡訊號的該電壓位準高於該回授訊號的該電壓位準時,該第一控制訊號的該電壓位準為高;當該第二斜坡訊號的該電壓位準低於該回授訊號的該電壓位準時,該第二控制訊號的一電壓位準為低;以及當 該二斜坡訊號的該電壓位準高於該回授訊號的該電壓位準時,該第二控制訊號的該電壓位準為高。
  6. 如請求項1之工作週期控制電路,其中該第一比較器與該第二比較器的至少其中之一由於比較操作而具有一輸出延遲時間;當該工作週期控制訊號之一電壓位準為高的一高位準時長正比於該輸出訊號的該工作週期時,該高位準時長小於該輸出延遲時間;當該工作週期控制訊號之該電壓位準為低的一低位準時長正比於該輸出訊號的該工作週期時,該低位準時長小於該輸出延遲時間。
  7. 如請求項1之工作週期控制電路,其中該第一斜坡訊號與該第二斜坡訊號之間的一相位差為180度。
  8. 如請求項1之工作週期控制電路,其中該雙斜坡產生器包含:一第一斜坡訊號產生電路,用來依據一第二時脈訊號執行一第一充放電操作,以產生該第一斜坡訊號;以及一第二斜坡訊號產生電路,用來依據一第一時脈訊號執行一第二充放電操作,以產生該第二斜坡訊號,其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號之間的一相位差為180度。
  9. 如請求項8之工作週期控制電路,其中該第一時脈訊號於一第一時脈週期內處於一第一高電壓位準的時長等於該第二斜坡訊號從該第二斜坡訊號的該最大電壓位準至該第二斜坡訊號的該最小電壓位準的時間,以及該第二時脈訊號於一第二時脈週期內處於一第二高電壓位準的時長等於該第一斜坡訊號從該第一斜坡訊號的該最大電壓位準至該第一斜坡訊號的該最小電壓位準的時間。
TW112110135A 2023-03-17 2023-03-17 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路 TWI854535B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW112110135A TWI854535B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路
US18/601,385 US20240313625A1 (en) 2023-03-17 2024-03-11 Duty cycle control circuit applicable to DC-DC buck conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW112110135A TWI854535B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI854535B true TWI854535B (zh) 2024-09-01
TW202439762A TW202439762A (zh) 2024-10-01

Family

ID=92713594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112110135A TWI854535B (zh) 2023-03-17 2023-03-17 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240313625A1 (zh)
TW (1) TWI854535B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1822479A (zh) * 2005-02-10 2006-08-23 英特赛尔美国股份有限公司 具有利用双斜坡的双边沿调制的脉冲宽度调制控制器
US10554124B1 (en) * 2018-10-01 2020-02-04 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Multi-level buck converter with current limit and 50% duty cycle control
TW202220350A (zh) * 2020-11-10 2022-05-16 來頡科技股份有限公司 降壓-升壓轉換器和混合控制方法及其控制器
CN114825932A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 晶艺半导体有限公司 Buck-boost的控制电路、方法及变换器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1822479A (zh) * 2005-02-10 2006-08-23 英特赛尔美国股份有限公司 具有利用双斜坡的双边沿调制的脉冲宽度调制控制器
US10554124B1 (en) * 2018-10-01 2020-02-04 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Multi-level buck converter with current limit and 50% duty cycle control
TW202220350A (zh) * 2020-11-10 2022-05-16 來頡科技股份有限公司 降壓-升壓轉換器和混合控制方法及其控制器
CN114825932A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 晶艺半导体有限公司 Buck-boost的控制电路、方法及变换器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240313625A1 (en) 2024-09-19
TW202439762A (zh) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9595869B2 (en) Multi-level switching regulator circuits and methods with finite state machine control
US7453250B2 (en) PWM controller with dual-edge modulation using dual ramps
US6495995B2 (en) Self-clocking multiphase power supply controller
US7960947B2 (en) Adaptive frequency compensation for DC-to-DC converter
US9317049B2 (en) Emulated current ramp for DC-DC converter
US7880453B2 (en) Interleaved switching converter, and switching controller and controlling method thereof
JP5347748B2 (ja) Dc/dcコンバータ及びdc/dcコンバータの制御方法
JP2009033883A (ja) スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
US11177738B1 (en) Digital on-time generation for buck converter
US12199511B2 (en) Voltage converter having adjustable phases
US10630275B2 (en) Constant-on-time pulse generator circuit for a DC-DC converter
TWI854535B (zh) 適用於直流對直流降壓轉換的工作週期控制電路
US11984805B2 (en) Power converter and control circuit thereof
US11394293B2 (en) Soft-start circuit for converters, corresponding converter device and method
CN118713464A (zh) 适用于直流对直流降压转换的工作周期控制电路
Agarwal et al. A 10-MHz Current-Mode Fixed-Frequency Hysteretic Controlled DC-DC Converter With Fast Transient Response
TWI848793B (zh) 用於可堆疊式多相電源轉換器之控制電路及其方法
US11855538B2 (en) Out-of-audio (OOA) switching voltage regulator
TWI822546B (zh) 切換電容式電壓轉換電路及切換電容轉換器控制方法
TWI831572B (zh) 具有脈衝省略模式之切換式轉換器及其控制方法
Xiao et al. A switched-capacitor DC-DC converter with embedded fast NMOS-LDOs achieving low noise, low output voltage ripple and fast response
US20230369955A1 (en) Controller and method for controlling a voltage converter
JP6956052B2 (ja) ゲート制御回路、電源回路及びインバータ回路
CN118157481A (zh) 用于可堆叠式多相电源转换器的控制电路及其方法
TWM657890U (zh) 降壓轉換器