电压转换器的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  1

专利名称:电压转换器的制作方法
技术领域
本实用新型是有关于一种电压转换器,且特别是有关于一种产生稳定纹波的输出信号的电压转换器。
背景技术
请参照图1A,图1A示出现有的电压转换器100。电压转换器100包括驱动器110、逻辑运算电路120、比较器CMP1、晶体管Ml、M2、电感L1、电容Cl以及电阻Rl及R2。在电压转换器100中,比较器CMPl通过比较参考信号REF以及反馈信号VFB的比较结果,依序通过逻辑运算电路120以及驱动器110来产生驱动信号DRVl以及DRV2。另外,晶体管Ml接收电源电压VIN。在电压转换器100中,当比较器CMPl比较出反馈信号VFB低于参考信号REF时,晶体管Ml依据驱动信号DRVl来导通一段时间,并使输出信号VOUT对应上升,之后晶体管Ml依据驱动信号DRVl断开而晶体管M2依据驱动信号DRV2导通,而输出信号VOUT又下降直到反馈信号VFB再次低于参考信号REF时,晶体管Ml再依据驱动信号DRVl来导通一段时间。
在当电容Cl的等效级联电阻ESR太低时,请参照图1B示出的电压转换器100的动作波形图。其中的反馈信号VFB上的纹波部分将会很不明显,并致使输出信号VOUT上的纹波现象呈现很不稳定的状态,而降低了输出信号VOUT的质量。

实用新型内容本实用新型提供一种电压转换器,有效产生具有稳定纹波的输出信号。本实用新型提出一种电压转换器,包括固定导通时间信号生成器、第一晶体管、第二晶体管、电感、反馈电路以及纹波注入电路。固定导通时间信号生成器产生第一驱动信号以及第二驱动信号。第一晶体管具有第一端、第二端以及控制端,其第一端接收电源电压,其控制端接收第一驱动信号,其第二端耦接至电压转换器的相位端。第二晶体管,具有第一端、第二端以及控制端。第二晶体管的第一端耦接至相位端,第二晶体管的控制端接收第二驱动信号,第二晶体管的第二端耦接至参考接地电压。电感串接在相位端与电压转换器的输出端间,电压转换器的输出端上产生输出信号。反馈电路针对输出信号进行分压以在电压转换器的反馈端生成反馈信号。纹波注入电路耦接至反馈端以及相位端。纹波注入电路获取反馈端以及相位端间的电压产生纹波注入信号。其中,固定导通时间信号生成器依据纹波注入信号、输出信号以及参考信号以产生第一及第二驱动信号。在本实用新型的一实施例中,上述的纹波注入电路包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容以及运算放大器。第一电阻的第一端耦接至相位端,第一电容的第一端耦接至第一电阻的第二端。第一电容的第二端耦接至反馈端。第二电阻的第一端耦接至第一电阻的第二端。第二电容的第一端耦接至第二电阻的第二端,第二电容的第二端耦接至反馈端。运算放大器具有第一输入端、第二输入端以及输出端,其第一输入端及第二输入端分别耦接至第二电阻的第一端及第二端。运算放大器依据电压差产生纹波注入信号,运算放大器并通过其输出端传送注入信号至固定导通时间信号生成器。在本实用新型的一实施例中,上述的纹波注入电路还包括缓冲器。缓冲器串接在第二电容耦接反馈端的路径间,其中缓冲器的输入端耦接至反馈端,缓冲器的输出端耦接至第二电容的第二端。在本实用新型的一实施例中,上述的纹波注入电路还包括分压电路。分压电路串接在第一电阻耦接相位端的路径间,用以针对相位端上的电压进行分压。在本实用新型的一实施例中,上述的固定导通时间信号生成器包括加法器以及比较器。加法器针对纹波注入信号以及反馈信号进行加法运算。比较器耦接加法器,用以针对加法器的输出以及参考信号进行比较以产生比较结果。其中,固定导通时间信号生成器依据比较结果来产生第一及第二驱动信号。在本实用新型的一实施例中,上述的固定导通时间信号生成器还包括逻辑运算电路以及驱动器。逻辑运算电路耦接比较器的输出端。逻辑运算电路接收并针对比较结果以进行逻辑运算。驱动器耦接逻辑运算电路,用以接收并依据逻辑运算的运算结果来产生第一及第二驱动信号。在本实用新型的一实施例中,电压转换器还包括输出电容。输出电容的一端耦接至电压转换器的输出端,其另一端耦接至参考接地电压。在本实用新型的一实施例中,上述的输出电容为低等效级联电阻的电容。在本实用新型的一实施例中,上述的反馈电路包括第一电阻以及第二电阻。第一电阻的一端耦接至电压转换器的输出端,其另一端耦接至反馈端。第二电阻的一端耦接至反馈端,其另一端耦接至参考接地电压。基于上述,本实用·新型通过纹波注入电路来获取电压转换器的反馈端与相位端间的电压产生纹波注入信号,并提供纹波注入信号至固定导通时间信号生成器。固定导通时间信号生成器并依据纹波注入信号、输出信号以及参考信号来产生该第一及第二驱动信号。使电压转换器所产生的输出信号具有稳定的纹波部份,进以提升电压转换器所产生的输出信号的信号质量。为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂,下文举实施例,并配合附图作详细说明如下。

图1A示出现有的电压转换器100 ;图1B示出电压转换器100的动作波形图;图2示出本实用新型一实施例的电压转换器200的示意图;图3示出本实用新型另一实施例的电压转换器300的示意图;图4示出本实用新型再一实施例的电压转换器400的示意图。附图标记说明:100、200、300、400:电压转换器;210,310,410:固定导通时间信号生成器;220、320、420:纹波注入电路;[0026]230、430:反馈电路;110、311、411:驱动器;120、312、412:逻辑运算电路;313,413:加法器;431:分压电路;Ml、M2:晶体管;CMPl:比较器;LI:电感;PHASE:相位端;OT:输出端;FB:反馈端;GND:参考接地电压;R1、R2:电阻;VINJ:注入信号;C1、C11、C12:电容; OPl:运算放大器;BUF:缓冲器;VOUT:输出信号;CO:输出电容;DRV1、DRV2:驱动信号;REF:参考信号;VFB:反馈信号。
具体实施方式
请参照图2,图2示出本实用新型一实施例的电压转换器200的示意图,其中,电压转换器200为降压式电压转换器。电压转换器200包括固定导通时间信号生成器210、晶体管Ml以及M2、电感L1、纹波注入电路220以及反馈电路230。固定导通时间信号生成器210产生驱动信号DRVl以及DRV2。晶体管Ml具有第一端、第二端以及控制端,晶体管Ml的第一端接收电源电压VIN,晶体管Ml的控制端接收驱动信号DRVl,晶体管Ml的第二端耦接至电压转换器200的相位端PHASE。晶体管M2同样具有第一端、第二端以及控制端。晶体管M2的第一端耦接至相位端PHASE,晶体管M2的控制端接收驱动信号DRV2,该晶体管M2的第二端耦接至参考接地电压GND。晶体管Ml及M2分别依据驱动信号DRVl及DRV2以导通或断开,其中,晶体管Ml及M2不会同时导通。电感LI串接在相位端PHASE与电压转换器200的输出端OT间。电压转换器200的输出端OT上产生输出信号V0UT。反馈电路230则针对输出信号VOUT进行分压以在电压转换器200的反馈端FB生成反馈信号VFB。在本实施例中,反馈电路230包括电阻Rl以及R2。电阻Rl的第一端耦接至输出端0T,电阻Rl的第二端耦接至反馈端FB,电阻R2的第一端耦接至反馈端FB,而电阻R2的第二端则耦接至参考接地电压GND。纹波注入电路220耦接至反馈端FB以及相位端PHASE。纹波注入电路220获取反馈端FB以及相位端PHASE间的电压差,并依据反馈端FB以及相位端PHASE间的电压差来提供注入信号VINJ至固定导通时间信号生成器210。在本实施例中,纹波注入电路220包括电阻R1、R2、电容C11、C12、运算放大器OPl以及缓冲器BUF。电阻Rl的第一端耦接至相位端PHASE,电阻Rl的第二端耦接至电容Cll的第一端及电阻R2的第一端,电容Cll的第二端耦接至缓冲器BUF的输出端。电阻R2的第二端耦接至电容C12的第一端,且电容C12的第二端耦接至缓冲器BUF的输出端。运算放大器OPl的二输入端分别耦接至电阻Rl的第二端以及电阻R2的第二端。运算放大器OPl的输出端则产生注入信号VINJ,并传送注入信号VINJ至固定导通时间信号生成器210。此外,缓冲器BUF的输入端耦接至反馈端FB,其中,缓冲器BUF可以是单增益的缓冲器(unit gain buffer)。运算放大器OPl依据电阻R1、R2以及电容C11、C12所感测到的电压来产生注入信号VINJ。电阻R1、R2的电阻值以及电容C11、C12电容值可以依据输出信号VOUT的频率来进行设定。电压转换器200另包括输出电容CO。输出电容CO的一端耦接至电压转换器200的输出端0T,其另一端耦接至参考接地电压GND。且输出电容CO可以为低等效级联电阻的电容。请参照图3,图3示出本实用新型另一实施例的电压转换器300的示意图。电压转换器300包括固定导通时间信号生成器310、晶体管Ml以及M2、电感L1、纹波注入电路320以及反馈电路330。在本实施例中,纹波注入电路320以及反馈电路330分别与前一实施例的纹波注入电路220以 及反馈电路230的电路结构式相同的,在此不多赘述。值得注意的是,本实施例中,脉宽调变信号生成器310包括驱动器311、逻辑运算电路312、加法器312以及比较器CMP1。逻辑运算电路312耦接比较器CMPl的输出端,接收并针对比较器CMPl所产生的比较结果以进行逻辑运算。驱动器311耦接逻辑运算电路312。驱动器311接收并依据逻辑运算电路312所执行的逻辑运算的运算结果来生成驱动信号DRVl及DRV2。加法器313用以针对纹波注入电路320所产生的注入信号VINJ以及反馈信号VFB进行加法运算,而比较器CMPl则耦接加法器313,并针对加法器所执行的加法运算所产生的输出以及参考信号REF进行比较,并根据此产生比较结果。附带一提的,参考信号REF为一个预先设定好的信号,参考信号REF可由设计者依据电压转换器300的实际工作状态加以设定。以下则请参照图4,图4示出本实用新型再一实施例的电压转换器400的示意图。电压转换器400包括固定导通时间信号生成器410、晶体管Ml以及M2、电感L1、纹波注入电路420以及反馈电路430。与前一实施例不同的,电压转换器400的纹波注入电路420还包括分压电路431。分压电路431串接在电阻Rl耦接相位端PHASE的路径间,用以针对相位端PHASE上的电压进行分压。也就是说,分压电路431可以先针对相位端PHASE上的电压进行分压,再提供分压后的相位端PHASE上的电压至电阻R1、R2、电容C11、C12以及运算放大器OPl所建构的电压差感测电路进行电压感测的动作。附带一提的,上述多个实施例中所提到的反馈端FB以及相位端PHASE都可以是电压转换器芯片化后,电压转换器芯片上的脚位。也就是说,纹波注入电路通过连接电压转换器芯片上既有的脚位,就可以使电压转换器所产生的输出信号具有稳定的纹波,提升输出信号的质量。综上所述,本实用新型通过获取反馈端以及相位端间的电压差来作为产生纹波注入信号的依据,并通过依据反馈信号与纹波注入信号的和,来与参考信号比较,并根据此产生驱动信号以控制晶体管的导通或断开。如此一来,电压转换器所产生的输出信号可具有稳定的纹波部份。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。·
权利要求1.一种电压转换器,其特征在于,包括: 一固定导通时间信号生成器,产生一第一驱动信号以及一第二驱动信号; 一第一晶体管,具有第一端、第二端以及控制端,其第一端接收一电源电压,其控制端接收该第一驱动信号,其第二端耦接至该电压转换器的一相位端; 一第二晶体管,具有第一端、第二端以及控制端,该第二晶体管的第一端耦接至该相位端,该第二晶体管的控制端接收该第二驱动信号,该第二晶体管的第二端耦接至一参考接地电压; 一电感,串接在该相位端与该电压转换器的输出端间,该电压转换器的输出端上产生一输出信号; 一反馈电路,针对该输出信号进行分压以在该电压转换器的一反馈端产生一反馈信号;以及 一纹波注入电路,耦接至该反馈端以及该相位端,该纹波注入电路获取该反馈端以及该相位端间的电压, 其中,该固定导通时间信号生成器依据该反馈端以及该相位端的电压产生的一纹波注入信号、该输出信号以及一参考信号以产生该第一及该第二驱动信号。
2.根据权利要求1所述的电压转换器,其特征在于,该纹波注入电路包括: 一第一电阻,其第一端耦接至该相位端; 一第一电容,其 第一端耦接至该第一电阻的第二端,该第一电容的第二端耦接至该反馈端; 一第二电阻,其第一端耦接至该第一电阻的第二端; 一第二电容,其第一端耦接至该第二电阻的第二端,该第二电容的第二端耦接至该反馈端;以及 一运算放大器,具有第一输入端、第二输入端以及输出端,其第一输入端及第二输入端分别耦接至该第二电阻的第一端及第二端,该运算放大器依据该电压差产生一注入信号,该运算放大器并通过其输出端传送该注入信号至该固定导通时间信号生成器。
3.根据权利要求2所述的电压转换器,其特征在于,该纹波注入电路还包括: 一分压电路,串接在该第一电阻耦接该相位端的路径间,用以针对该相位端上的电压进行分压。
4.根据权利要求2所述的电压转换器,其特征在于,该纹波注入电路还包括: 一缓冲器,串接在该第二电容耦接该反馈端的路径间,其中该缓冲器的输入端耦接至该反馈端,该缓冲器的输出端耦接至该第二电容的第二端。
5.根据权利要求2所述的电压转换器,其特征在于,该固定导通时间信号生成器包括: 一加法器,针对该注入信号以及该反馈信号进行加法运算;以及 一比较器,耦接该加法器,针对该加法器的输出以及该参考信号进行比较以产生一比较结果, 其中,该固定导通时间信号生成器依据该比较结果来产生该第一及该第二驱动信号。
6.根据权利要求5所述的电压转换器,其特征在于,该固定导通时间信号生成器还包括: 一逻辑运算电路,耦接该比较器的输出端,接收并针对该比较结果以进行一逻辑运算;以及 一驱动器,耦接该逻辑运算电路,接收并依据该逻辑运算的运算结果来产生该第一及该第二驱动信号。
7.根据权利要求1所述的电压转换器,其特征在于,还包括: 一输出电容,其一端耦接至该电压转换器的输出端,其另一端耦接至该参考接地电压。
8.根据权利要求7所述的电压转换器,其特征在于,该输出电容为低等效串联电阻的电容。
9.根据权利要求1所述的电压转换器,其特征在于,该反馈电路包括: 一第一电阻,其一端耦接至该电压转换器的输出端,其另一端耦接至该反馈端;以及 一第二电阻,其一端耦接至该反馈端,其另一端耦接至该参考接地电压。
专利摘要本实用新型提供一种电压转换器,包括固定导通时间信号生成器、第一晶体管、第二晶体管、电感、反馈电路以及纹波注入电路。固定导通时间信号生成器产生第一驱动信号以及第二驱动信号以驱动第一及第二晶体管。电压转换器的输出端上产生输出信号。反馈电路针对输出信号进行分压以在电压转换器的反馈端产生反馈信号。纹波注入电路获取反馈端以及相位端间的电压产生纹波注入信号。其中,固定导通时间信号生成器依据纹波注入信号、输出信号以及参考信号以产生第一及第二驱动信号。
文档编号H02M3/158GK203119766SQ20132002216
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者林宝全, 陈利杰, 周宏哲 申请人:杰力科技股份有限公司

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