高效率切换式转换器及其中的转换控制电路及方法与流程
本发明涉及一种切换式转换器，特别涉及一种具有高转换效率且更省电的切换式转换器。本发明还涉及用以控制切换式转换器的转换控制电路及方法。
背景技术：
1、请参阅图1，图1显示现有技术的切换式转换器(切换式转换器900)。如图1所示，功率级电路90通过切换电感l1而转换输入电源vin，以产生输出电源vout供应负载。反馈电路93根据输出电源vout而产生反馈信号vf，控制电路92根据反馈信号vf而产生调制信号pwm，驱动电路91根据调制信号pwm而产生驱动信号s1及驱动信号s2，驱动信号s1及驱动信号s2分别控制开关m1及开关m2，由此切换电感l1。
2、上述现有技术的缺点在于，当负载为极轻载时，切换式转换器900仍仅能进入固定导通时间的非连续导通模式(discontinuous conduction mode，dcm)，此时控制电路92中的误差放大器、比较器及反馈电路93等电路仍相对耗电，无法实现极省电且具有高转换效率的目标。
3、有鉴于此，针对上述现有技术的不足，本发明提出一种切换式转换器，可于负载为轻载时，进入一种轻载控制模式，关闭主回路的运作，且于轻载控制模式中，当输入电源接近输出电源而使得切换式转换器可能进入旁通模式(by-pass mode)时，控制切换式转换器操作于一种更省电的轻载固定导通模式，或操作于一种延长导通模式，以实现低输出涟波电压、高转换效率且极省电的目标。
技术实现思路
1、就其中一个观点言，本发明提供了一种切换式转换器，用以转换一输入电源而产生一输出电源，包含：一功率级电路，包括至少一开关，用以切换一电感而产生该输出电源；一第一回路控制电路，用以于一第一控制模式下，根据相关于该输出电源的一第一反馈信号与该电感的一电感电流，通过一峰值电流模式控制该至少一开关的切换，以调节该输出电源的一电气特性于一预设位准，其中于该峰值电流模式中，该电感电流的峰值对应于一峰值电流位准；以及一第二回路控制电路，用以于一第二控制模式下，根据相关于该输出电源的一第二反馈信号控制该至少一开关以一切换周期切换，其中当连续超过一第一预设数量的该切换周期中，该功率级电路都操作于非连续导通模式时，进入该第一控制模式，其中该非连续导通模式是指于该切换周期中，流经该电感的该电感电流降至零电流直至下一切换周期的起始时点，其中于该第一控制模式下，该第二回路控制电路的部分子电路的电源关断，以降低耗电。
2、在一较佳实施例中，于该第一控制模式下的一负载电流低于该第二控制模式下的该负载电流。
3、在一较佳实施例中，于该第一控制模式下，于一第二预设数量的该切换周期中，该功率级电路操作于该非连续导通模式的次数少于一第三预设数量时，进入该第二控制模式。
4、在一较佳实施例中，于该第一控制模式下，当该输入电源的一输入电压与该输出电源的一输出电压的一电压差值小于一预设差值时，进入一轻载固定导通模式，该第一回路控制电路以一第一固定导通时间控制该至少一开关，使得该输出电压的涟波小于一预设值且该切换式转换器的电源转换效率高于一预设值。
5、在一较佳实施例中，当该输入电压小于一参考电压时，进入一延长导通模式，该第一回路控制电路以一延长导通时间控制该至少一开关持续导通，直到该输出电压大于该参考电压且该电压差值大于该参考电压为止。
6、在一较佳实施例中，该第一回路控制电路包括：一第一比较器，用以于该第一控制模式下，比较该第一反馈信号与一第一参考信号以产生一第一调制触发信号，用以决定该电感开始激磁的时点；一电流信号产生电路，用以感测该电感电流以产生一电流感测信号；以及一电流比较电路，用以于该第一控制模式下，比较该电流感测信号与一峰值参考信号而产生一比较输出信号，其中当该比较输出信号示意该电感电流到达该峰值电流位准时，控制该至少一开关以切换该电感结束激磁。
7、在一较佳实施例中，于该第一控制模式下，当该第一反馈信号低于该第一参考信号时开始供电给该电流信号产生电路与该电流比较电路进行运作，其中对该电流信号产生电路与该电流比较电路开始供电经一唤醒延迟时间后，该第一回路控制电路始触发该电感开始激磁，且开始侦测该比较输出信号以决定该电感结束激磁的时点。
8、在一较佳实施例中，用以产生该第一反馈信号的一第一反馈电路的电流小于用以产生该第二反馈信号的一第二反馈电路的电流，其中于该第一控制模式下，该第二反馈电路为开路，使得该第二反馈电路的该电流为0。
9、在一较佳实施例中，该第一反馈信号为该输出电源的一输出电压的单位增益信号。
10、在一较佳实施例中，于该第二控制模式下，该第二回路控制电路通过一第二固定导通时间控制该至少一开关的切换，以调节该输出电源的该电气特性于该预设位准。
11、在一较佳实施例中，该第二回路控制电路包括：一误差放大电路，用以于该第二控制模式下，放大该第二反馈信号与一第二参考信号的差值以产生一误差放大信号；一第二比较器，用以于该第二控制模式下，比较该误差放大信号与一斜坡信号以产生一第二调制触发信号，由此决定该电感开始激磁的时点；以及一计时电路，用以于该第二控制模式下，根据第二调制触发信号的触发而计时该第二固定导通时间，以决定该电感结束激磁的时点；其中于该第一控制模式下，电源关断的该部分子电路包括该误差放大电路、该第二比较器及/或该计时电路。
12、在一较佳实施例中，该第一回路控制电路的耗电量小于该第二回路控制电路的耗电量。
13、就另一个观点言，本发明也提供了一种转换控制电路，用以控制一切换式转换器，其中该切换式转换器包括一功率级电路，其中该功率级电路通过至少一开关切换一电感，以转换一输入电源而产生一输出电源，其中该转换控制电路包含：一第一回路控制电路，用以于一第一控制模式下，根据相关于该输出电源的一第一反馈信号与该电感的一电感电流，通过一峰值电流模式控制该至少一开关的切换，以调节该输出电源的一电气特性于一预设位准，其中于该峰值电流模式中，该电感电流的峰值对应于一峰值电流位准；以及一第二回路控制电路，用以于一第二控制模式下，根据相关于该输出电源的一第二反馈信号控制该至少一开关以一切换周期切换，其中当连续超过一第一预设数量的该切换周期中，该功率级电路都操作于非连续导通模式时，进入该第一控制模式，其中该非连续导通模式是指于该切换周期中，流经该电感的该电感电流降至零电流直至下一切换周期的起始时点，其中于该第一控制模式下，该第二回路控制电路的部分子电路的电源关断，以降低耗电。
14、就另一个观点言，本发明也提供了一种一种转换控制方法，用以控制一切换式转换器，其中该切换式转换器包括一功率级电路，其中该功率级电路通过至少一开关切换一电感，以转换一输入电源而产生一输出电源，其中该转换控制方法包含：用以于一第一控制模式下，根据相关于该输出电源的一第一反馈信号与该电感的一电感电流，通过一峰值电流模式控制该至少一开关的切换，以调节该输出电源的一电气特性于一预设位准，其中于该峰值电流模式中，该电感电流的峰值对应于一峰值电流位准；以及用以于一第二控制模式下，根据相关于该输出电源的一第二反馈信号控制该至少一开关以一切换周期切换，其中当连续超过一第一预设数量的该切换周期中，该功率级电路都操作于非连续导通模式时，进入该第一控制模式，其中该非连续导通模式是指于该切换周期中，流经该电感的该电感电流降至零电流直至下一切换周期的起始时点，其中于该第一控制模式下，关断该第二控制模式下的一控制回路的部分子电路的电源，以降低耗电。
15、以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。
技术特征：
1.一种切换式转换器，用以转换一输入电源而产生一输出电源，包含：
2.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，于该第一控制模式下的一负载电流低于该第二控制模式下的该负载电流。
3.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，于该第一控制模式下，于一第二预设数量的该切换周期中，该功率级电路操作于该非连续导通模式的次数少于一第三预设数量时，进入该第二控制模式。
4.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，于该第一控制模式下，当该输入电源的一输入电压与该输出电源的一输出电压的一电压差值小于一预设差值时，进入一轻载固定导通模式，该第一回路控制电路以一第一固定导通时间控制该至少一开关，使得该输出电压的涟波小于一预设值且该切换式转换器的电源转换效率高于一预设值。
5.如权利要求4所述的切换式转换器，其中，当该输入电压小于一参考电压时，进入一延长导通模式，该第一回路控制电路以一延长导通时间控制该至少一开关持续导通，直到该输出电压大于该参考电压且该电压差值大于该参考电压为止。
6.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，该第一回路控制电路包括：
7.如权利要求6所述的切换式转换器，其中，于该第一控制模式下，当该第一反馈信号低于该第一参考信号时开始供电给该电流信号产生电路与该电流比较电路进行运作，其中，对该电流信号产生电路与该电流比较电路开始供电经一唤醒延迟时间后，该第一回路控制电路始触发该电感开始激磁，且开始侦测该比较输出信号以决定该电感结束激磁的时点。
8.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，用以产生该第一反馈信号的一第一反馈电路的电流小于用以产生该第二反馈信号的一第二反馈电路的电流，其中，于该第一控制模式下，该第二反馈电路为开路，使得该第二反馈电路的该电流为0。
9.如权利要求8所述的切换式转换器，其中，该第一反馈信号为该输出电源的一输出电压的单位增益信号。
10.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，于该第二控制模式下，该第二回路控制电路通过一第二固定导通时间控制该至少一开关的切换，以调节该输出电源的该电气特性于该预设位准。
11.如权利要求10所述的切换式转换器，其中，该第二回路控制电路包括：
12.如权利要求1所述的切换式转换器，其中，该第一回路控制电路的耗电量小于该第二回路控制电路的耗电量。
13.一种转换控制电路，用以控制一切换式转换器，其中，该切换式转换器包括一功率级电路，其中，该功率级电路通过至少一开关切换一电感，以转换一输入电源而产生一输出电源，其中，该转换控制电路包含：
14.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，于该第一控制模式下，于一第二预设数量的该切换周期中，该功率级电路操作于该非连续导通模式的次数少于一第三预设数量时，进入该第二控制模式。
15.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，于该第一控制模式下，当该输入电源的一输入电压与该输出电源的一输出电压的一电压差值小于一预设差值时，进入一轻载固定导通模式，该第一回路控制电路以一第一固定导通时间控制该至少一开关，使得该输出电压的涟波小于一预设值且该切换式转换器的电源转换效率高于一预设值。
16.如权利要求15所述的转换控制电路，其中，当该输入电压小于一参考电压时，进入一延长导通模式，该第一回路控制电路以一延长导通时间控制该至少一开关持续导通，直到该输出电压大于该参考电压且该电压差值大于该参考电压为止。
17.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，该第一回路控制电路包括：
18.如权利要求17所述的转换控制电路，其中，于该第一控制模式下，当该第一反馈信号低于该第一参考信号时开始供电给该电流信号产生电路与该电流比较电路进行运作，其中，对该电流信号产生电路与该电流比较电路开始供电经一唤醒延迟时间后，该第一回路控制电路始触发该电感开始激磁，且开始侦测该比较输出信号以决定该电感结束激磁的时点。
19.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，用以产生该第一反馈信号的一第一反馈电路的电流小于用以产生该第二反馈信号的一第二反馈电路的电流，其中，于该第一控制模式下，该第二反馈电路为开路，使得该第二反馈电路的该电流为0。
20.如权利要求19所述的转换控制电路，其中，该第一反馈信号为该输出电源的一输出电压的单位增益信号。
21.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，该第二回路控制电路包括：
22.如权利要求13所述的转换控制电路，其中，该第一回路控制电路的耗电量小于该第二回路控制电路的耗电量。
23.一种转换控制方法，用以控制一切换式转换器，其中，该切换式转换器包括一功率级电路，其中，该功率级电路通过至少一开关切换一电感，以转换一输入电源而产生一输出电源，其中，该转换控制方法包含：
24.如权利要求23所述的转换控制方法，其中，于该第一控制模式下，于一第二预设数量的该切换周期中，该功率级电路操作于该非连续导通模式的次数少于一第三预设数量时，进入该第二控制模式。
25.如权利要求23所述的转换控制方法，其中，于该第一控制模式下，当该输入电源的一输入电压与该输出电源的一输出电压的一电压差值小于一预设差值时，进入一轻载固定导通模式，以一第一固定导通时间控制该至少一开关，使得该输出电压的涟波小于一预设值且该切换式转换器的电源转换效率高于一预设值。
26.如权利要求25所述的转换控制方法，其中，当该输入电压小于一参考电压时，进入一延长导通模式，以一延长导通时间控制该至少一开关持续导通，直到该输出电压大于该参考电压且该电压差值大于该参考电压为止。
27.如权利要求23所述的转换控制方法，其中，还包含：
28.如权利要求27所述的转换控制方法，其中，于该第一控制模式下，当该第一反馈信号低于该第一参考信号后经一唤醒延迟时间后，始触发该电感开始激磁，且开始侦测该比较输出信号以决定该电感结束激磁的时点。
29.如权利要求23所述的转换控制方法，其中，还包含：
技术总结
一种高效率切换式转换器及其中的转换控制电路及方法。该切换式转换器包含：功率级电路，包括至少一开关，用以切换电感以转换输入电源而产生输出电源；第一回路控制电路，用以于第一控制模式下，根据相关于输出电源的第一反馈信号与电感的一电感电流，通过峰值电流模式控制至少一开关的切换；以及第二回路控制电路，用以于第二控制模式下，根据相关于输出电源的第二反馈信号控制至少一开关以切换周期切换。当连续超过预设数量的切换周期中，功率级电路都操作于非连续导通模式时，进入第一控制模式。于第一控制模式下，第二回路控制电路的部分子电路的电源关断，以降低耗电。
技术研发人员：尤俊仁,杨智仁
受保护的技术使用者：立锜科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23