[发明专利]大动态范围的电压产生器与电压产生方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电压产生器，且特别是有关于一种大动态范围的高电压产生器。

背景技术

传统直流对直流电压转换电路可以将不同电压电平转换为固定输出电压。然而，对于某些直流输出电压需随输入电压电平做线性转换的应用，如在静电测试系统的电压产生器，传统直流对直流电压转换电路无法提供此一大动态范围的高电压。以静电测试系统为例，其电压产生器的电压输出范围须满足最小直流电压80伏特至最高电压8000伏特的连续可调电压。传统电压产生器无法提供此一大动态范围的电压。

传统电压产生器主要应用于固定输出电压的转换，因此输出端的电压调整仅需在十倍范围以内即可符合需求。例如，输入电压24伏特且输出电压固定于5伏特的降压型转换器，其内部脉冲宽度调制信号的工作周期(duty ratio)被设计在10％至80％范围内。然而，对于某些需要大动态范围的应用(输出电压调整范围需达百倍以上，如最小输出电压约80伏特，而最大输出电压须达8000伏特)，使用传统电压产生器的脉冲宽度调制方式已无法满足此需求。

发明内容

本发明提供一种大动态范围的电压产生器与电压产生方法，使用脉冲宽度调制技术与振幅调制技术提高输出电压可调整范围，以满足大动态范围的需求。

本发明实施例提出一种大动态范围的电压产生器，包括变压器、切换晶体电路、整流电路、可调分压电路以及反馈电路。变压器至少具有一次侧线圈(primary winding)与二次侧线圈(secondary winding)。切换晶体电路耦接至变压器的一次侧线圈。切换晶体电路依据调制信号使用来源电压驱动一次侧线圈。整流电路的输入端耦接至变压器的二次侧线圈。整流电路的输出端提供目标电压作为该电压产生器的输出。可调分压电路的输入端耦接至整流电路的输出端。可调分压电路的输出端提供反馈电压，其中可调分压电路的分压比率受控于第一控制信号。反馈电路的输入端耦接至可调分压电路的输出端。反馈电路的输出端提供调制信号至切换晶体电路，其中反馈电路比较反馈电压与参考电压，并依据比较结果调整该调制信号。

本发明实施例提出一种大动态范围的电压产生方法。此电压产生方法包括：提供一变压器，该变压器至少具有一次侧线圈与二次侧线圈；提供一切换晶体电路，该切换晶体电路耦接至该变压器的一次侧线圈；由该切换晶体电路依据一调制信号使用一来源电压驱动该一次侧线圈；提供一整流电路，该整流电路的输入端耦接至该变压器的二次侧线圈；由该整流电路的输出端提供一目标电压作为该电压产生器的输出；提供一可调分压电路，该可调分压电路的输入端耦接至该整流电路的输出端；由该可调分压电路的输出端提供一反馈电压，其中该可调分压电路的分压比率受控于一第一控制信号；提供一反馈电路，该反馈电路的输入端耦接至该可调分压电路的输出端；由该反馈电路比较该反馈电压与一参考电压，并依据比较结果调整该调制信号，以提供该调制信号至该切换晶体电路；提供一可调电压源，该可调电压源的输出端耦接至该切换晶体电路；以及由该可调电压源依照一第二控制信号调整该来源电压，以提供该来源电压至该切换晶体电路。

本发明实施例提出一种大动态范围的电压产生器，包括变压器、切换晶体电路、可调电压源、整流电路以及反馈电路。变压器至少具有一次侧线圈与二次侧线圈。切换晶体电路耦接至变压器的一次侧线圈。切换晶体电路依据调制信号使用来源电压驱动一次侧线圈。可调电压源的输出端耦接至切换晶体电路以提供该来源电压，其中该可调电压源依照控制信号调整该来源电压。整流电路的输入端耦接至变压器的二次侧线圈。整流电路的输出端提供目标电压作为该电压产生器的输出。反馈电路的输入端耦接至整流电路的输出端。反馈电路的输出端提供调制信号至切换晶体电路，其中该反馈电路依据该目标电压调整该调制信号。

本发明实施例提出一种大动态范围的电压产生方法。此电压产生方法包括：提供一变压器，该变压器至少具有一次侧线圈与二次侧线圈；提供一切换晶体电路，该切换晶体电路耦接至该变压器的一次侧线圈；由该切换晶体电路依据一调制信号使用一来源电压驱动该一次侧线圈；提供一可调电压源，该可调电压源的输出端耦接至该切换晶体电路；由该可调电压源依照一控制信号调整该来源电压，以提供该来源电压至该切换晶体电路；提供一整流电路，该整流电路的输入端耦接至该变压器的二次侧线圈；由该整流电路的输出端提供一目标电压作为该电压产生器的输出；提供一反馈电路，该反馈电路的输入端耦接至该整流电路的输出端；以及由该反馈电路的输出端提供该调制信号至该切换晶体电路，其中该反馈电路依据该目标电压调整该调制信号。