[发明专利]恒定导通时间控制器

说明书

技术领域

本发明系关于一种恒定导通时间控制器，尤指一种具有纹波补偿的恒定导通时间控制器。

背景技术

当前恒定导通时间（Constant On Time，简称COT）架构的同步降压转换器，配合集成电路操作电压下降的趋势，输出电压的纹波大小的要求越来越严谨。为达到输出电压纹波小的要求，同步降压转换器通常使用低等效串联电阻（Equivalent Series Resistance，简称ESR）的多层陶瓷电容（Multi-layer Ceramic Capacitor，简称MLCC）作为输出电容。然而，积层陶瓷电容的使用虽降低了输出电压的纹波大小，但同时也带来稳定性的问题。因此，需要额外引入纹波，以改善积层陶瓷电容的应用的稳定性问题。引入纹波的方法可区分为控制器外部引入和控制器内部引入两种，其中以控制器内部引入具有较佳的成本优势。

请参见图1，图1为传统的具有纹波补偿的恒定导通时间控制器的应用电路图。恒定导通时间控制器控制一直流转直流降压转换电路，使一输入电压Vin转换成一输出电压Vout。直流转直流降压转换电路包含一上臂晶体管Q1、一下臂晶体管Q2、一电感L以及一输出电容Cout。输出电容Cout具有一等效电阻Rc。上臂晶体管Q1与下臂晶体管Q2经一相节点P相互连接，而上臂晶体管Q1的另一端连接输入电压Vin，下臂晶体管Q2的另一端接地。电感L一端连接相节点P，另一端连接输出电容Cout，以产生输出电压Vout。

恒定导通时间控制器耦接上臂晶体管Q1及下臂晶体管Q2的相节点P。恒定导通时间控制器包含一脉宽调制控制器11及一驱动器17。脉宽调制控制器11包含一同步信号产生电路13及一脉宽调制比较电路15。同步信号产生电路13包含了一低通滤波器3以及一误差放大器5。低通滤波器3包含一电阻R4及一电容C4，并连接相节点P，以滤除相节点P的电压信号Vp的高频成分，而在一节点X产生近似三角波的一信号Slp。误差放大器5的一非倒相输入端接收一参考电压信号Vref1，一倒相输入端接收信号Slp，以据此产生一误差放大信号S12。脉宽调制比较电路15包含一加法器7及一比较器9。加法器7把误差放大信号S12与一参考电压信号Vref2相加产生一相加信号S13。直流转直流降压转换电路所输出的输出电压Vout经一电压检测电路1分压产生一电压检测信号Vfb。比较器9的一非倒相输入端接收相加信号S13，一倒相输入端接收电压检测信号Vfb，以据此产生一脉宽调制信号S9至驱动器17。驱动器17根据脉宽调制信号S9控制上臂晶体管Q1及下臂晶体管Q2，以稳定输出电压Vout。

传统的恒定导通时间控制器的缺点是在不同的应用环境，例如：输入电压Vin、输出电压Vout或操作频率不同，相节点P的电压信号Vp的振幅和占空比会有较大的变化，导致产生的相加信号S13上的纹波量也随应用环境而改变。这会造成实际输出电压与理想输出电压的偏差值在不同应用环境下会有不同。

发明内容

鉴于背景技术中的实际输出电压与理想输出电压的偏差值会随着应用环境不同，本发明的恒定导通时间控制器能提供不随应用环境而改变、实质上恒定的纹波量，而达到避免实际输出电压与理想输出电压的偏差值随应用环境改变的问题。

为达上述目的，本发明提供了一种恒定导通时间控制器，用以控制一转换电路的切换以产生一输出电压。恒定导通时间控制器包含一纹波发生器、一比较电路以及一逻辑控制电路。纹波发生器根据含有转换电路的一电感所流经的一电流成分的一第一信号以及含有输出电压成分的一第二信号或电感的电流成分，以产生一纹波信号，其中，第二信号含有电感的电流成分时，第二信号的一振幅小于第一信号的一振幅。纹波发生器包含一电平调节电路，根据纹波信号的一振幅调节第一信号及第二信号的电平。比较电路接收纹波信号、一参考电压信号以及代表输出电压的一电压检测信号，并根据纹波信号调整参考电压信号及电压检测信号其中之一，以产生具有纹波信号的一纹波信息的一纹波调整信号，比较电路比较纹波调整信号与参考电压信号及电压检测信号的另一，以产生一比较结果信号。逻辑控制电路根据比较结果信号产生具有一恒定脉宽的一控制信号以控制转换电路的切换。