[发明专利]用于电压转换器的控制方法及其相关电压转换器

说明书

技术领域

本发明是指一种可供电压转换器使用的控制方法及其相关电压转换器，尤指一种可以在一省电模式操作中，维持操作频率大约为一定范围的电压转换器控制方法及其相关电压转换器。

背景技术

现有切换式电源供应器(switching power supply)有操作于PWM模式，利用改变开关周期中一功率开关的责任周期(Duty Cycle)的方法，提供稳定的输出电压供给负载使用。当负载的大小发生变化时，供给负载的电流就会跟着改变。理想的切换式电源供应器必须能够配合负载的变化，保持输出电压的稳定。在实际的使用情形下，切换式电源供应器为维持输出电压的稳定，在负载加大的情况，责任周期就必须增加；反之，若负载减少，则责任周期就跟着减少。在轻负载(light load)或无负载(no load)的状况，有的切换式电源供应器则设计进入丛集模式(burst mode)，强制地在一个或是数个连续开关周期中送出高于负载所需的能量，以使后续数个开关周期得以不用对功率开关开启，以节省开关损失(switching loss)。

切换式电源供应器的操作原理请参考图1，为现有技术中一降压(Buck)切换式电源供应器电路10的示意图。电源供应器电路10包含有一电源VIN、一电压转换器(power converter)100、一上方开关HG(high-side switch)、一下方开关LG(low-side switch)、一电感L1、一电容C1、电阻R1、R2以及一负载Z1。图2A为切换式电源供应器电路10的上方开关HG、下方开关LG及电感电流I_L1在一般负载情况时的信号示意图。

图2A中的电感电流波形是连续的三角波形，意味着一连续导通模式(Continuous Conduction Mode、CCM)，其平均电感电流意味着维持输出电压时负载Z1所需的负载电流。如果负载Z1为轻载或是无载时，平均电感电流可能会降到非常接近零的位准。此时，若维持图2A中的电感电流波形，电感电流便可能会出现负值，形成业界所熟知的逆电流(Reverse Current)。逆电流只会消耗存放在输出电容C1中的电能。为了减少或是预防逆电流的出现，现有的切换式电源供应器电路多具备一个防逆电流机制，当判定逆电流将要出现，或是已经出现时，便提早关闭下方开关LG。其结果便如图2B所示，其中电感电流的波形是一不连续的三角波形，为不连续导通模式(Discrete Conduction Mode、DCM)。

图1中，防逆电流机制被启动与否，可以当成切换式电源供应器电路10是否要进入丛集模式的指针。但在丛集模式时，切换式电源供应器电路10如何操作，也是有必要深入探讨。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于一电压转换器的控制方法及其电压转换器，以减少启闭耗能。

本发明的实施例揭露一种用于一电压转换器的控制方法，包含有提供一设定，用于一省电模式；进入该省电模式，依照该设定，使该电压转换器输出一预设能量；进入一正常模式，辨识该电压转换器是否应进入该省电模式，并侦测该电压转换器的一输出反应；以及以该输出反应来调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围。

本发明的实施例还揭露一种电压转换器，该电压转换器包含有一状态侦测器，侦测该电压转换器的一输出，以判定该电压转换器是否进入一省电模式或是一正常模式；一输出能量决定器，包含有一设定暂存器，用以储存一设定，依据该电压转换器操作于该正常模式的一输出反应，用以调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围；以及一开关控制器，控制一功率开关，可操作于一省电模式与一正常模式其中之一，当操作于该省电模式时，依据该设定暂存器所储存的该设定，使该功率开关输出一预设能量。

本发明的电压转换器经由省去上方开关大部分的启闭动作，可以减少启闭耗能。同时，也可以避免发出音频噪音。

附图说明

图1为现有技术中一切换式电源供应器电路的示意图；

图2A为现有技术的上方开关、下方开关及电感电流在一般负载情况时的一信号示意图；

图2B为现有技术的上方开关、下方开关及电感电流在轻载时的一信号示意图；

图3为本发明中一切换式电源供应器电路的示意图；

图4为本发明实施例电压转换器的结构示意图；

图5为本发明实施例用于电压转换器的一状态切换流程的示意图；

图6为本发明实施例切换式电源供应器电路的上方开关、下方开关及电感电流在轻载时的信号示意图。

【主要元件符号说明】

10、30：电源供应器电路