[发明专利]改善负载暂态的固定工作时间模式电源供应器及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种固定工作时间模式电源供应器，特别是关于一种改善负载暂态的固定工作时间模式电源供应器及其方法。

背景技术

现行的固定工作时间(Constant On Time;COT)模式电源供应器有非常多种形式，图1显示其中一种较常见的COT电源供应器，其中回授电路18检测COT电源供应器的输出电压Vo产生回授信号Vfb，补偿器12根据回授信号Vfb与参考电压Vref1的差值产生误差信号Vcomp，图1的补偿器12使用转导放大器，在其他应用中，也可以使用运算放大器，串联的电阻Rc及电容Cc作为补偿器元件连接在补偿器12的输出端，锯齿波产生器10提供锯齿波信号Vramp，锯齿波产生器10除了可以根据输入电压Vin或输出电压Vo决定锯齿波信号Vramp之外，也可以根据开关M1的导通(on)或关闭(off)而产生如电感电流IL的锯齿波信号Vramp，比较器14比较误差信号Vcomp及锯齿波信号Vramp产生比较信号Scmp1，工作时间产生器(on time generator)16根据比较信号Scmp1触发具有固定脉宽Ton1的调节信号Scot1，工作时间产生器16的设计方式有很多种，其中最常见的方式就是撷取输入电压Vin及输出电压Vo来决定调节信号Scot1的脉宽Ton1，以达成固定频率(Constant Frequency;CF)或固定电流涟波(Constant Current Ripple;CCR)的COT架构，闸极驱动器20根据调节信号Scot1控制开关M1及M2以调节输出电压Vo。

图1的COT电源供应器是将误差信号Vcomp及锯齿波信号Vramp相切，进而产生比较信号Scmp1触发调节信号Scot1，其中锯齿波信号Vramp除了可以增加COT电源供应器的抗杂讯(noise immunity)能力之外，还能够降低误差信号Vcomp出现抖动(jitter)的情况。然而，图1的COT电源供应器有补偿器12，在不同的补偿器设计下会直接影响COT电源供应器的暂态响应，例如当补偿器12的直流增益比较低时，暂态响应较慢，在负载Ro由轻载变成重载时，输出电压Vo可能出现过低(undershoot)情况，造成无法符合电器规范的需求。为了避免输出电压Vo出现过低情况，传统的方法是增加输出端上的电容Co的电容值，但此方法将使成本上升。

因此，一种不论补偿器设计的优劣皆能防止输出电压过低且能降低成本的固定工作时间模式电源供应器，乃为所冀。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种改善负载暂态的固定工作时间模式电源供应器及其方法。

本发明的目的之一，在于提出一种防止输出电压过低且能降低成本的固定工作时间模式电源供应器及其方法。

本发明的目的之一，在于提出一种缩短输出电压的趋稳时间的固定工作时间模式电源供应器及其方法。

根据本发明，一种固定工作时间模式电源供应器包括回授电路检测该固定工作时间模式电源供应器的输出电压产生回授信号，补偿器根据该回授信号与一参考电压的差值产生误差信号，锯齿波产生器提供锯齿波信号，比较器比较该误差信号及该锯齿波信号产生比较信号，以及工作时间产生器根据该比较信号触发具有第一脉宽的第一调节信号供调节该输出电压。该固定工作时间模式电源供应器根据该锯齿波信号及该误差信号其中至少一个以及该比较信号判断负载状态，在负载变化使该输出电压下降期间，该固定工作时间模式电源供应器产生具有第二脉宽的第二调节信号或者增加该第一调节信号的第一脉宽以增加提供至该固定工作时间模式电源供应器的输出端的能量，进而防止该输出电压过低，同时缩短该输出电压的趋稳时间。与现有增加输出电容的固定工作时间模式电源供应器相比，本发明的固定工作时间电源供应器的成本较低。

根据本发明，一种固定工作时间模式电源供应器的负载暂态改善方法包括检测该固定工作时间模式电源供应器的输出电压产生回授信号，根据参考电压及该回授信号的差值产生误差信号，比较该误差信号及一锯齿波信号产生比较信号，根据该比较信号触发具有第一脉宽的第一调节信号供调节该输出电压，以及根据该锯齿波信号及该误差信号其中至少一个以及该比较信号判断负载状态。在负载变化使该输出电压下降期间，藉由产生具有第二脉宽的第二调节信号或者增加该第一调节信号的第一脉宽以增加提供至该固定工作时间模式电源供应器的输出端的能量，进而防止该输出电压过低，同时缩短该输出电压的趋稳时间。