[发明专利]改善动态反应的PWM电源转换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，具体地说，是一种改善动态反应的PWM电源转换器及其控制方法。

背景技术

在传统的脉宽调变器中，利用一个线性上升或下降的参考信号与误差信号进行比较，从而得到一脉宽调变信号，通常此参考信号是线性锯齿波信号，所述锯齿波信号的斜率及频率都是固定的。在电压模式的直流对直流电源转换器中也有锯齿波信号，图1为已知的直流对直流电源转换器10的示意图，其中误差放大器12根据输出电压Vout及参考电压Vref产生误差信号COMP，锯齿波产生器提供锯齿波信号Vramp，比较器16比较误差信号COMP及锯齿波信号Vramp产生信号PWM，驱动器18根据信号PWM切换开关SW1及SW2以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。在电源转换器10中，锯齿波信号Vramp的频率就是电源转换器10的操作频率，锯齿波信号Vramp之斜率的倒数跟是电源转换器10的回路增益(loop gain)有关，在一般的电压模式电源转换器中，锯齿波信号Vramp的斜率是固定的，但是在某些情况下，例如负载变化，若能适时的改变锯齿波信号Vramp的斜率，便能提高回路增益，从而改善电源转换器10动态反应(transient response)，这是非线性锯齿波信号的最大功用。最常见的方法就是使用多段斜率(multi-slope)的线性锯齿波信号，以使误差信号COMP在稳态及动态时切到不同的斜率，进而改变回路增益以改善动态反应及加快反应速率。

然而，使用多段斜率的线性锯齿波信号有一个难题，就是不同斜率的转换点的位置设定，也就是回路增益转折点时的信号PWM的工作周期比(duty)。图2为一二段斜率的锯齿波信号图，所述锯齿波信号20具有斜率转折点A，假设在稳态时误差信号COMP1切到的锯齿波信号20第一段斜率中的位置C时，由于位置C离斜率转折点A较远，因此可能在负载变化过程中无法让误差信号COMP1切到锯齿波信号20的第二段斜率而使回路增益变大，因此动态时及稳态时的回路增益相同，换言之，在效果上就跟单一斜率的锯齿波信号相同，相反，当误差信号COMP2于稳态时所切到的位置是锯齿波信号20第二段斜率中的位置B时，由于锯齿波信号20第二段斜率是特意调大来得到较高的回路增益，进而改善动态反应，因此整个回路的稳定度不易调整，有可能造成无法稳定工作。由于电源转换器10的工作周期是由外部应用电路所设定，因此固定的斜率转折点无法达到原先预期的效果。

在美国专利第6,522,115号中提出一种利用感测电源转换器输出电感上的电感电流来改变锯齿波信号斜率的方法，其原理与电流模式一致，但是要把电感电流感测进来需要额外的机制，故电路较复杂且成本较高，而且其锯齿波信号的波型为凹曲线，这对于不同工作周期比应用的电压模式的补偿会造成困扰。

因此已知的电源转换器存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种改善动态反应的PWM电源转换器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种改善动态反应的PWM电源转换器，其特征在于包括：

一输出级，根据一脉宽调变信号产生一输出电压；

一误差放大器，放大所述电源转换器的输出电压及一参考电压之间的差值产生一误差信号；

一锯齿波产生器，提供一具有多斜率的锯齿波信号，并根据所述误差信号决定所述锯齿波信号的斜率转折点；

一比较器，根据所述误差信号及锯齿波信号决定所述脉宽调变信号的工作周期。

本发明的PWM电源转换器还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的PWM电源转换器，其中所述锯齿波产生器包括：

一转折点决定电路，根据所述误差信号决定所述锯齿波信号的斜率转折点；

一检测电路，检测所述锯齿波信号，在所述锯齿波信号达到所述斜率转折点时，改变所述锯齿波信号的斜率。

前述的PWM电源转换器，其中所述转折点决定电路包括：

一用以取得所述误差信号的平均数值的电路；以及

一偏压源，提供一偏压以偏移所述平均数值以得到所述斜率转折点。

前述的PWM电源转换器，其中所述检测电路包括一比较器比较所述斜率转折点及所述锯齿波信号。

前述的PWM电源转换器，其中所述锯齿波产生器更包括：

一电容；

一电流源，提供一电流对所述电容充电以产生所述锯齿波信号。

前述的PWM电源转换器，其中所述检测电路控制所述电流大小以改变所述锯齿波信号的斜率。