发明名称 直流至直流转换器、电压转换装置、控制转换器之方法及升压直流至直流转换器
摘要 本发明揭示用于将一输入直流电压转换为一输出直流电压之一直流至直流转换器。该直流至直流转换器包括:至少一开关,耦合到至少一开关之一电感器;以及可提供一控制信号之一控制器。该至少一开关响应处于一第一状态之该控制信号以便进入一导通状态且该状态维持一导通时间间隔,该导通时间间隔系基于该输入直流电压和一常数。本发明亦提供了包括此一直流至直流转换器的一个电子装置和相关方法。
申请公布号 TWI290414 申请公布日期 2007.11.21
申请号 TW094104046 申请日期 2005.02.05
申请人 凹凸科技国际股份有限公司 发明人 王佛贤;韩洺光;佛赖德 米黑尔 波普史古史丹耐斯提;VLAD MIHAIL
分类号 H02M3/18(2006.01) 主分类号 H02M3/18(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种用于将一输入直流电压转换为一输出直流 电压之直流至直流转换器,该直流至直流转换器包 括: 至少一开关; 一耦合至所述至少一开关之电感器;以及 可提供一控制信号之一控制器,所述至少一开关响 应处于一第一状态之所述控制信号以进入一导通 状态且该状态持续一导通时间间隔,所述导通时间 间隔系基于所述输入直流电压和一常数。 2.如申请专利范围第1项之直流至直流转换器,其中 所述导通时间间隔由T_ON=K/VIN给出,其中T_ON为所述 导通时间间隔的长度,K为所述常数之値,以及VIN为 所述输入直流电压之値。 3.如申请专利范围第2项之直流至直流转换器,其中 一电流涟波等于所述电感器在所述导通时间间隔 之一电流位准的变化値,该电流涟波由IL=K/L给出 ,其中IL为所述电流涟波之値,K为所述常数之所 述値,以及L为所述电感器之値。 4.如申请专利范围第1项之直流至直流转换器,其中 所述控制器可以提供处于一第二状态之所述控制 信号,所述至少一开关响应处于所述第二状态之所 述控制信号以便进入一断开状态且该状态持续一 断开时间间隔,所述断开时间间隔之长度系基于表 示所述输出直流电压之一信号与一个设定电压之 一比较结果。 5.如申请专利范围第4项之直流至直流转换器,其中 当表示所述输出直流电压之所述信号大于所述设 定电压时,所述断开时间间隔等于K除以((VSET*D)-VIN) 所得之値,其中K为所述常数之値,VSET为所述设定电 压之値,D为一反馈因数,其等于所述输出电压除以 所述表示输出电压之信号所得之値,以及VIN为所述 输入直流电压之値。 6.如申请专利范围第4项之直流至直流转换器,其中 当表示所述输出直流电压之所述信号小于所述设 定电压时,所述断开时间间隔小于K除以((VSET*D)-VIN) 所得之値,其中K为所述常数之値,VSET为所述设定电 压之値,D为一个反馈因数,其等于所述输出电压除 以所述表示输出电压之信号所得之値,以及VIN为所 述输入直流电压之値。 7.一种电压转换装置,包括: 用于将一输入直流电压转换为一输出直流电压之 一直流至直流转换器,所述直流至直流转换器包括 : 至少一开关; 一耦合至所述至少一开关之电感器;以及 可提供一控制信号之一控制器,所述至少一开关响 应处于一第一状态之所述控制信号以进入一导通 状态且该状态持续一导通时间间隔,所述导通时间 间隔系基于所述输入直流电压和一常数。 8.如申请专利范围第7项之电压转换装置,其中所述 导通时间间隔由T_ON=K/VIN给出,其中T_ON为所述导通 时间间隔之长度,K为所述常数之値,以及VIN为所述 输入直流电压之値。 9.如申请专利范围第8项之电压转换装置,其中一电 流涟波等于所述电感器在所述导通时间间隔之电 流位准之一变化値,该电流涟波由IL=K/L给出,其 中IL为所述电流涟波之値,K为所述常数之所述値 ,L为所述电感器之値。 10.如申请专利范围第7项之电压转换装置,其中所 述控制器可以提供处于一第二状态之所述控制信 号,所述至少一开关响应处于所述第二状态之所述 控制信号以便进入一断开状态且该状态维持一断 开时间间隔,所述断开时间间隔之长度系基于所述 输出直流电压与一设定电压之一比较结果。 11.如申请专利范围第10项之电压转换装置,其中当 表示所述输出直流电压之所述信号大于所述设定 电压时,所述断开时间间隔等于K除以((VSET*D)-VIN)所 得之値,其中K为所述常数之値,VSET为所述设定电压 之値,D为一反馈因数,其为所述输出电压除以表示 所述输出电压之所述信号所得之値,以及VIN为所述 输入直流电压之値。 12.如申请专利范围第10项之电压转换装置,其中当 表示所述输出直流电压之所述信号小于所述设定 电压时,所述断开时间间隔小于K除以((VSET*D)-VIN)所 得之値,其中K为所述常数之値,VSET为所述设定电压 之値,D为一反馈因数,其为所述输出电压除以表示 所述输出电压之所述信号所得之値,以及VIN为所述 输入直流电压之値。 13.一种用以控制转换器之方法,包括: 提供一控制信号给一直流至直流转换器之至少一 开关; 提供处于一第一状态之所述控制信号,所述至少一 开关响应处于所述第一状态之所述控制信号以进 入一导通状态且该状态持续一导通时间间隔;以及 根据输入到所述直流至直流转换器之一直流电压 和一常数,控制所述导通时间间隔。 14.如申请专利范围第13项之方法,其中所述导通时 间间隔由T_ON=K/VIN给出,其中T_ON为所述导通时间间 隔之长度,K为所述常数之値,以及VIN为所述输入直 流电压値。 15.如申请专利范围第14项之方法,其中一电流涟波 等于所述直流至直流转换器之一电感器在所述导 通时间间隔之电流位准之一变化値,该电流涟波由 IL=K/L给出,其中IL为所述电流涟波之値,K为所 述常数之所述値,以及L为所述电感器之値。 16.如申请专利范围第15项之方法,其中所述至少一 开关包括一升压直流至直流转换器的一低侧开关 。 17.一种用于将一输入直流电压转换为一高于所述 输入直流电压之输出直流电压之升压直流至直流 转换器,所述升压直流至直流转换器包括: 一高侧和低侧开关; 耦合至所述高侧和低侧开关之一电感器;以及 可以控制所述高侧和低侧开关状态之一控制器,在 一导通时间状态期间,所述控制器可以切换所述高 侧开关至断开状态并切换所述低侧开关至导通状 态,在所述导通时间状态期间,所述低侧开关保持 一导通时间间隔之导通状态,所述导通时间间隔基 于所述输入直流电压和一常数,所述控制器可以控 制所述高侧和低侧开关之所述状态,在一断开时间 状态期间,所述控制器切换所述高侧开关至导通状 态并切换所述低侧开关至断开状态,所述控制器可 以预测所述电感器上之一电流位准何时达到零并 且控制所述高侧和低侧开关之所述状态,在一跳跃 状态期间,所述控制器切换所述高侧开关至断开状 态并切换所述低侧开关至断开状态,以避免产生一 来自所述输出直流电压流经所述高侧开关并流向 所述输入直流电压之反向电流。 18.如申请专利范围第17项之升压直流至直流转换 器,其中处于所述第一开关状态之所述低侧开关之 所述导通时间间隔之所述持续时间由T_ON=K/VIN给出 ,其中T_ON为所述导通时间间隔之长度,K为所述常数 之値,以及VIN为所述输入直流电压之値。 19.如申请专利范围第18项之升压直流至直流转换 器,其中一电流涟波等于所述电感器在所述导通时 间间隔之电流位准之一变化値,该电流涟波由IL= K/L给出,其中IL为所述电流涟波之値,K为所述常 数之所述値,以及L为所述电感器之値。 20.如申请专利范围第17项之升压直流至直流转换 器,其中该控制器预测所述电感器上之所述电流位 准在所述断开时间状态之终止时刻达到零,所述断 开时间状态之持续时间等于K除以((VSET*D)-VIN)所得 之値,其中K为所述常数之値,VSET为一设定电压之値 ,D为一反馈因数,其为所述输出电压除以表示所述 输出电压之一信号所得之値,以及VIN为所述输入直 流电压之値。 21.如申请专利范围第20项之升压直流至直流转换 器,其中所述控制器在所述断开时间状态终止后使 所述高侧和低侧开关维持在所述跳跃状态直到表 示所述输出电压之所述信号小于VSET。 22.如申请专利范围第17项之升压直流至直流转换 器,进一步包括可以检测所述电感器上之一电流位 准之一反馈控制电路,所述反馈控制电路包括一开 关和一比较器,当所述高侧开关导通,所述开关在 断开时间状态期间耦合所述高侧开关至所述比较 器之一输入,所述比较器系基于所述输出电压减去 具有一参考电压位准之所述高侧开关之电压降以 比较一电压位准,并且提供表示所述电感器上之电 流位准之一输出信号。 图式简单说明: 图1A为具有与一实施例一致之一升压转换器的一 个电子装置的一简化方块图; 图1B为图1A之所示升压转换器的一个实施例的方块 图; 图1C为图1B之实施例的一个时序图; 图1D为图1B之实施例的另一个时序图,此时序图对 工作在重载和轻载情况进行了对比; 图2A为图1A之升压转换器的另一个实施例的一方块 图; 图2B为图2A之升压转换器在连续电流模式下工作的 时序图; 图2C为图2A之升压转换器在不连续电流模式下工作 的时序图; 图3为图2A之压控电流源的电路图; 图4为图3之压控电流源的一个潜在实施例的电路 图; 图5为图2A之压控可切换电流槽的电路图; 图6为图5之压控可切换电流槽的一个潜在实施例 的一电路图; 图7为图2A所示Vcap、ndr和pdr在连续电流模式下的波 形图; 图8为图2A所示Vcap、ndr和pdr在不连续电流模式下的 波形图; 图9为图2A所示反馈控制电路的一个实施例的电路 图; 图10为图2A所示几个元件的电压和电流的波形图; 以及 图11为图2A所示电流检测电路的一个实施例的一电 路图。
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