漣波控制切換式穩(wěn)壓器以及漣波控制切換式穩(wěn)壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所揭示的實施例相關(guān)于切換式穩(wěn)壓器（switching regulator)，尤指一種 鏈波控制切換式穩(wěn)壓器（switching regulator with ripple-based control)以及相關(guān)鏈 波控制切換式穩(wěn)壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 漣波控制切換式穩(wěn)壓器特色可以即時地將跨于濾波電容的輸出電壓反饋，并據(jù)以 判斷。是否要對電感作充電或是放電，當反饋回來的輸出電壓小于預(yù)設(shè)的參考電壓時，則會 通過打開上橋的晶體管開關(guān)以及關(guān)閉下橋的晶體管開關(guān)一個固定的供電時間（on time)來 對電感進行充電的動作，提高切換式穩(wěn)壓器的輸出電壓。當供電時間結(jié)束，且反饋回來的輸 出電壓大于預(yù)設(shè)的參考電壓時，則會通過關(guān)閉上橋的晶體管開關(guān)以及打開下橋的晶體管開 關(guān)來對電感進行放電的動作，降低切換式穩(wěn)壓器的輸出電壓。
[0003] 然而，由于濾波電容具有寄生電感，當切換式穩(wěn)壓器在充電的時候，濾波電容的 寄生電感會形成正跨壓；反之當切換式穩(wěn)壓器在放電的時候，濾波電容的寄生電感會形成 負跨壓。因此當供電時間結(jié)束時，濾波電容的寄生電感的正跨壓會瞬間轉(zhuǎn)換為負跨壓，將 濾波電容的整體輸出電壓往下拉，有可能會立刻又低于預(yù)設(shè)的參考電壓，造成連續(xù)觸發(fā)兩 次供電時間（即雙重脈沖)，導致打入過多的能量于電感并且加劇輸出電壓的次諧波振蕩 (subharmonic oscillation)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中通常直接量測電感電流而非濾波電容的電 壓，以避開寄生電感的影響，然直接量測電感電流的作法成本較高且量測誤差較大。有鑒于 此，本領(lǐng)域亟需一種新穎的漣波控制切換式穩(wěn)壓器以改善上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提出一種能夠校正濾波電容的寄生電感效應(yīng)的漣波控制 切換式穩(wěn)壓器以及相關(guān)方法，以改善次諧波振蕩的問題。
[0005] 依據(jù)本發(fā)明一不范性實施例，提出一種鏈波控制切換式穩(wěn)壓器，包含有一切換器、 一電感、一電容、一輸出電壓處理單兀以及一控制單兀。其中該切換器用來依據(jù)一控制信號 來選擇性地將一第一參考電壓或一第二參考電壓輸出為一輸出電壓。該電感f禹接于該切換 器，并依據(jù)該輸出電壓來產(chǎn)生一電感輸出電壓。該電容f禹接于該電感。該輸出電壓處理單 兀用來依據(jù)該輸出電壓以及該電感輸出電壓來輸出一處理后電感輸出電壓。該控制單兀用 來至少依據(jù)該處理后電感輸出電壓來輸出該控制信號。
[0006] 依據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例，提出一種鏈波控制（ripple-based control)切換 式穩(wěn)壓方法，用來控制一鏈波控制切換式穩(wěn)壓器（switching regulator)，其中該鏈波控制 切換式穩(wěn)壓器包含有一切換器、一電感稱接于該切換器以及一電容稱接于該電感，該鏈波 控制切換式穩(wěn)壓方法包含有：利用該切換器來依據(jù)一控制信號來選擇性地將一第一參考電 壓或一第二參考電壓輸出為一輸出電壓；利用該電感來依據(jù)該輸出電壓來產(chǎn)生一電感輸出 電壓；依據(jù)該輸出電壓以及該電感輸出電壓來輸出一處理后電感輸出電壓；以及利用該控 制單元來至少依據(jù)該處理后電感輸出電壓來輸出該控制信號。
[0007] 本說明書中所揭示的實施例利用校正寄生電感效應(yīng)以避免雙重脈沖，同時相較于 傳統(tǒng)設(shè)計中直接量測電感電流的作法，本說明書中利用校正寄生電感效應(yīng)的作法具有成本 較低，而且誤差較小的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的漣波控制切換式穩(wěn)壓器的示范性實施例的示意圖。
[0009] 圖2為濾波電容中各元件的電壓以及電流的波形圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明寄生電感校正單元的示范性實施例的電路圖。
[0011] 圖4為本發(fā)明一特定電壓增益調(diào)整單元的示范性實施例的電路圖。
[0012] 圖5為依據(jù)本發(fā)明漣波控制切換式穩(wěn)壓方法的一實施例的流程圖。
[0013] 其中，附圖標記說明如下：
[0014] 100漣波控制切換式穩(wěn)壓器
[0015] 102切換器
[0016] 104 電感
[0017] 106濾波電容
[0018] 108輸出電壓處理單元
[0019] 110控制單元
[0020] 112特定電壓增益調(diào)整單元
[0021] 1022、1024金屬氧化半導體
[0022] 1082雙重脈沖檢測單元
[0023] 1084 電壓校正單元
[0024] 10842寄生電感校正單元
[0025] 10844 微分器
[0026] 1102 比較器
[0027] 1104固定導通時間單元
[0028] 1106非重疊處理單元
[0029] 108422、1122 操作放大器
[0030] 108424增益調(diào)整電路
[0031] 108426、1124 分壓電路
[0032]
[0033] S502 ~S514 步驟
【具體實施方式】
[0034] 請參考圖1，圖1為本發(fā)明的鏈波控制（ripple-basedcontrol)切換式穩(wěn)壓器 (switchingregulator) 100的示范性實施例的示意圖。鏈波控制切換式穩(wěn)壓器100用來 在不同負載的情況下提供穩(wěn)定的電壓，其主要功能區(qū)塊以及本實施例的技術(shù)特征將詳述如 下。首先，一切換器102用來依據(jù)一上橋控制信號Sup以及一下橋控制信號Sd_來控制串 接一 P型金屬氧化半導體1022以及一 N型金屬氧化半導體1024,來將一供應(yīng)電壓VCC或 是一接地電壓GND輸出為一輸出電壓Vs(請注意，本發(fā)明并不以N型金屬氧化半導體以及P 型金屬氧化半導體為限，實際上任何能夠提供同樣功能的開關(guān)，皆屬于本發(fā)明的范圍)。具 體來說，當上橋控制信號Sup控制切換器102中的P型金屬氧化半導體1022導通，以及下 橋控制信號S d_控制切換器102中的N型金屬氧化半導體1024不導通時，供應(yīng)電壓VCC會 對耦接于切換器102的一電感104進行充電的動作；反之，當上橋控制信號S up控制切換器 102中的P型金屬氧化半導體1022不導通，以及下橋控制信號Sd_控制切換器102中的N 型金屬氧化半導體1024導通時，接地電壓GND會對耦接于切換器102的電感104進行放電 的動作。一般來說，鏈波控制切換式穩(wěn)壓器100會在判斷電感104的一電感輸出電壓V Hpple 小于一特定電壓時，控制切換器102對電感104進行充電一固定的供電時間（on time) Tmtime，當供電時間Tmtime結(jié)束則停止充電，且繼續(xù)監(jiān)控電感輸出電壓V Hpple是否小于特定電 壓VMf，一旦電感輸出電壓VHpple小于特定電壓V Mf，則會再度控制切換器102對電感104進 行充電供電時間Tmtinre。
[0035] 漣波控制切換式穩(wěn)壓器100中使用一濾波電容106跨于電感輸出電壓VHpple以及 接地電壓GND之間，濾波電容106會具有寄生電阻與寄生電感效應(yīng)，因此使用一電容C、一電 感L以及一電阻R來代表等效的濾波電容106。請同時參考圖2,圖2為濾波電容106中各 元件的電壓以及電流的波形圖。當切換器102對電感104進行充電時（即是一時間tl到一 時間t2,其中時間tl到時間t2的間隔為供電時間T mtim6 ;以及一時間t3到一時間t4,其中 時間t3到時間t4的間隔為供電時間Tmtim6)，會有一電流I a。流經(jīng)