專利名稱：用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器及偵測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種切換式調節(jié)器，特別是關于一種用于切換式調節(jié)器的實時(實時即“即時”、“立刻”、“馬上”等意)可調零電流偵測器及偵測方法。
背景技術：
切換式調節(jié)器在綠色模式下偵測零電流以關閉下橋功率開關，避免逆電感電流造成額外的效率損失?，F(xiàn)有的零電流偵測，例如美國專利號7，327，127，是在切換節(jié)點的電壓達到門坎時觸發(fā)零電流信號，以關閉(turn off)下橋功率開關，然而該零電流偵測門坎在設計時便已固定，當部分組件的特性不同時，例如比較器的偏移(offset)及延遲、以及上橋或下橋功率開關的阻抗等因素，造成過早或過晚關閉下橋功率開關，因而不能最佳化綠色模式的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器及偵測方法。根據(jù)本發(fā)明，一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，包括回授回路在下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎，以及比較器比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。根據(jù)本發(fā)明，一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，包括在下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎，以及比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。本發(fā)明通過監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)實時調整零電流偵測門坎，避免過早或過晚關閉下橋功率開關，進而最佳化綠色模式的效率。




圖1是本發(fā)明的第一實施例的電路圖； 圖2是圖1的切換式調節(jié)器的波形圖； 圖3是以兩個取樣值來決定上升信號及下降信號的實施例； 圖4是以三個取樣值來決定上升信號及下降信號的實施例； 圖5是本發(fā)明的第二實施例的電路圖； 圖6是圖5的切換式調節(jié)器的波形圖； 圖7是本發(fā)明的第三實施例的電路圖； 圖8是圖7的切換式調節(jié)器的波形圖； 圖9是本發(fā)明的第四實施例的電路圖；以及圖10是圖9的切換式調節(jié)器的波形圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細描述。圖1是本發(fā)明的第一實施例的電路圖，切換式調節(jié)器具有上橋開關Ml經(jīng)切換節(jié)點 10連接下橋功率開關M2，控制器芯片12提供控制信號Vug及Vlg切換上橋開關Ml及下橋功率開關M2，以產(chǎn)生電感電流IL對電容CL充電而產(chǎn)生輸出電壓Vo，分壓器電阻Rl及R2 將輸出電壓Vo分壓而產(chǎn)生回授信號VFB給控制器芯片12，補償網(wǎng)絡14補償回授信號VFB。 在控制器芯片12中，PWM控制邏輯16提供脈寬調變信號PWM給驅動器18及20，據(jù)以產(chǎn)生控制信號Vug及Vlg，零電流偵測器22包括回授回路M及比較器26，回授回路M在下橋功率開關M2關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)，以最佳化零電流偵測門坎Vzc，比較器沈比較切換節(jié)點10的電壓Vx及零電流偵測門坎Vzc，以觸發(fā)零電流信號ZC給驅動器20，使其關閉下橋功率開關M2。在回授回路M中，比較器觀比較電壓Vx及參考電壓Vr產(chǎn)生比較信號Sc， 脈沖產(chǎn)生器30偵測控制信號Vlg，在下橋功率開關M2關閉時觸發(fā)脈沖信號Sp，進而使控制邏輯32取樣比較信號Sc，并根據(jù)取樣結果決定上升信號U及下降信號D，N位升降計數(shù)器 34根據(jù)上升信號U及下降信號D增加或減少其輸出的計數(shù)值CNT，數(shù)字模擬轉換器36將計數(shù)值CNT轉換為模擬電壓Vzc'，以及緩沖器38根據(jù)模擬電壓Vzc’產(chǎn)生零電流偵測門坎 Vzc0圖2是圖1的切換式調節(jié)器的波形圖。參照圖1及圖2，如波形40在時間tl處所示，當電壓Vx上升到高于零電流偵測門坎Vzc時，控制信號Vlg轉為低準位如波形42所示，因而關閉下橋功率開關M2，同時使脈沖產(chǎn)生器30觸發(fā)脈沖信號Sp如波形44所示，因而使控制邏輯32在時間t2對比較信號&取樣，由于此時電壓Vx大于參考電壓Vr如波形 40所示，因此得到的取樣結果為” 1”，進而導致上升信號U為高準位，下降信號D為低準位， 使得計數(shù)值CNT由”01101”上升為”01110”如長條46所示，因而降低零電流偵測門坎Vzc。 相反的，當取樣結果為” 0”時，如時間t3處所示，將導致上升信號U為低準位，下降信號D 為高準位，使計數(shù)值CNT由” 01110”下降為” 01101”，因此提高零電流偵測門坎Vzc。在圖2的實施例中，控制邏輯32只以一個取樣值來決定上升信號U及下降信號D， 在其它實施例中可以用更多個取樣值來決定上升信號U及下降信號D，例如圖3是控制邏輯32以兩個取樣值來決定上升信號U及下降信號D的實施例。在圖3A中，兩個取樣時間點SHl及SH2的電壓Vx均小于參考電壓Vr時，因此控制邏輯32得到取樣結果”00”，導致上升信號U為低準位，下降信號D為高準位，進而提高零電流偵測門坎Vzc。在圖:3B中，第一個取樣時間點SHl的電壓Vx小于參考電壓Vr，第二個取樣時間點SH2時的電壓Vx大于參考電壓Vr，因此控制邏輯32得到取樣結果”01”，導致上升信號U及下降信號D都為低準位，因而零電流偵測門坎Vzc將維持不變。在圖3C中，兩個取樣時間點SHl及SH2的電壓 Vx均大于參考電壓Vr，因此控制邏輯32得到取樣結果” 11”，因而上升信號U為高準位，下降信號D為低準位，進而降低零電流偵測門坎Vzc。圖4是控制邏輯32以三個取樣值來決定上升信號U及下降信號D的實施例。在圖4A中，三個取樣時間點SHI、SH2及SH3的電壓Vx均小于參考電壓Vr，因此控制邏輯32 得到取樣結果”000”，導致上升信號U為低準位，下降信號D為高準位，使得零電流偵測門坎 Vzc提高。在圖4B中，第一及第二個取樣時間點SHl及SH2的電壓Vx小于參考電壓Vr，第三個取樣時間點SH3時的電壓Vx大于參考電壓Vr，因此控制邏輯32得到取樣結果”001”，導致上升信號U及下降信號D都為低準位，零電流偵測門坎Vzc因而維持不變。在圖4C中， 三個取樣時間點SH1、SH2及SH3的電壓Vx均大于參考電壓Vr，因此控制邏輯32得到取樣結果” 111”，導致上升信號U為高準位，下降信號D為低準位，使得零電流偵測門坎Vzc降低。圖5是本發(fā)明的第二實施例的電路圖，除了回授回路24有部分不同以外，其余與圖1的實施例相同。在此實施例中，脈沖產(chǎn)生器30偵測控制信號Vlg，在下橋功率開關M2 關閉時觸發(fā)脈沖信號Sp，進而使取樣及維持電路48取樣電壓Vx而產(chǎn)生取樣信號LXF，比較器觀比較取樣信號LXF及參考電壓Vr產(chǎn)生比較信號&，N位升降計數(shù)器34根據(jù)比較信號 &增加或減少其所輸出的計數(shù)值CNT。其它的電路及其運作與圖1的實施例相同。圖6是圖5的切換式調節(jié)器的波形圖。參照圖5及圖6，如波形40在時間t4處所示，當電壓Vx上升到高于零電流偵測門坎Vzc時，控制信號Vlg轉為低準位如波形42所示， 因而關閉下橋功率開關M2，同時使脈沖產(chǎn)生器30觸發(fā)脈沖信號Sp如波形44所示，因而使取樣及維持電路48在時間t5對電壓Vx取樣，由于此時電壓Vx大于參考電壓Vr如波形40 所示，因此得到的取樣信號LXF亦大于參考電壓Vr如波形50所示，導致比較器觀的輸出 &為高準位，進而使N位升降計數(shù)器34將計數(shù)值CNT由”01101”上升為”01110”如長條46 所示，因而降低零電流偵測門坎Vzc。相反的，當取樣信號LXF低于參考電壓Vr時，如時間 t6處所示，比較器28的輸出&為低準位，因此N位升降計數(shù)器34將計數(shù)值CNT由”01110” 下降為” 01101”，因此提高零電流偵測門坎Vzc。圖7是本發(fā)明的第三實施例的電路圖，其是將圖1中產(chǎn)生模擬電壓Vzc ‘的數(shù)字電路改為模擬電路實現(xiàn)。在此實施例中，控制邏輯32提供的上升信號U及下降信號L用來控制充放電電路52對電容Czc充放電，以產(chǎn)生模擬電壓Vzc'。在充放電電路52中，第一電流源討決定充電電流Iu，充電開關SWl連接在第一電流源M及電容Czc之間，第二電流源 56決定放電電流Id，放電開關SW2連接在電容Czc及第二電流源56之間。當上升信號U 為高準位時，下降信號L為低準位，充電開關SWl打開(turn on)，放電開關SW2關閉，充電電流Iu對電容Czc充電，因此模擬電壓Vzc'上升。當下降信號L為高準位時，上升信號U 為低準位，充電開關SWl關閉，放電開關SW2打開，放電電流Id使電容Czc放電，因此模擬電壓Vzc'下降。圖8是圖7的切換式調節(jié)器的波形圖。參照圖7及圖8，如波形40在時間t7處所示，當電壓Vx上升到高于零電流偵測門坎Vzc時，控制信號Vlg轉為低準位如波形42所示，因而關閉下橋功率開關M2，同時使脈沖產(chǎn)生器30觸發(fā)脈沖信號Sp如波形44所示，因而使控制邏輯32在時間偽對比較信號&取樣，若取樣時電壓Vx大于參考電壓Nr，如波形 40所示，則取樣結果為” 1”，控制邏輯32觸發(fā)具有固定脈寬的上升信號U,因此打開充電開關SWl使電容Czc充電，導致模擬電壓Vzc'上升如波形58所示，進而降低零電流偵測門坎 Vzc0相反的，若控制邏輯32取樣時電壓Vx小于參考電壓Vr，如波形40在時間t9處所示， 則取樣結果為”0”，控制邏輯32觸發(fā)具有固定脈寬的下降信號L，因此打開放電開關SW2使電容Czc放電，導致模擬電壓Vzc'下降如波形58所示，進而提高零電流偵測門坎Vzc。在圖8的實施例中，控制邏輯32只以一個取樣值來決定上升信號U及下降信號L，在其它實施例中可以用更多個取樣值來決定上升信號U及下降信號L，例如圖3及圖4所示的實施例。圖9是本發(fā)明的第四實施例的電路圖，其是將圖5中產(chǎn)生模擬電壓Vzc ‘的數(shù)字電路改為模擬電路實現(xiàn)。在此實施例中，比較器觀根據(jù)比較取樣信號LXF及參考電壓Vr的結果產(chǎn)生彼此反相的第一及第二比較信號Scu及kd，用來控制充放電電路52對電容Czc 充放電，以產(chǎn)生模擬電壓Vzc'。當?shù)谝槐容^信號&1!為高準位時，第二比較信號&(1為低準位，充電開關SWl打開，放電開關SW2關閉，充電電流Iu對電容Czc充電，因此模擬電壓 Vzc'上升。當?shù)诙容^信號&(1為高準位時，第一比較信號&11為低準位，充電開關SWl 關閉，放電開關SW2打開，放電電流Id使電容Czc放電，因此模擬電壓Vzc'下降。圖10是圖9的切換式調節(jié)器的波形圖。參照圖9及圖10，如波形40在時間tlO 處所示，當電壓Vx上升到高于零電流偵測門坎Vzc時，控制信號Vlg轉為低準位如波形42 所示，因而關閉下橋功率開關M2，同時使脈沖產(chǎn)生器30觸發(fā)脈沖信號Sp如波形44所示，使取樣及維持電路48在時間tl 1對電壓Vx取樣而產(chǎn)生取樣信號LXF，若取樣信號LXF大于參考電壓Vr，如時間til處的波形50所示，則比較器觀觸發(fā)具有固定脈寬的比較信號ku， 因此打開充電開關SWl使電容Czc充電，導致模擬電壓Vzc ‘提高如波形58所示，進而降低零電流偵測門坎Vzc。相反的，若取樣信號LXF小于參考電壓Vr，如波形50在時間tl2處所示，則比較器觀觸發(fā)具有固定脈寬的比較信號kd，因此打開放電開關SW2使電容Czc放電，導致模擬電壓Vzc'下降如波形58所示，進而提高零電流偵測門坎Vzc。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，該切換式調節(jié)器包含上橋開關經(jīng)切換節(jié)點連接下橋功率開關，其特征在于，該偵測器包括回授回路連接該切換節(jié)點，在該下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎；以及比較器連接該回授回路及切換節(jié)點，比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。
2.如權利要求1所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該回授回路包括第二比較器連接該切換節(jié)點，比較該切換節(jié)點的電壓及參考電壓以產(chǎn)生比較信號； 脈沖產(chǎn)生器在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；控制邏輯連接該第二比較器及脈沖產(chǎn)生器，因應該脈沖信號取樣該比較信號，并根據(jù)取樣結果決定上升信號及下降信號；升降計數(shù)器連接該控制邏輯，根據(jù)該上升信號及下降信號增加或減少其輸出的計數(shù)值；數(shù)字模擬轉換器連接該升降計數(shù)器，將該計數(shù)值轉換為模擬電壓；以及緩沖器連接該數(shù)字模擬轉換器，根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
3.如權利要求1所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該回授回路包括脈沖產(chǎn)生器，在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；取樣及維持電路連接該切換節(jié)點及脈沖產(chǎn)生器，因應該脈沖信號取樣該切換節(jié)點的電壓以產(chǎn)生取樣信號；第二比較器連接該取樣及維持電路，比較該取樣信號及參考電壓而產(chǎn)生比較信號； 升降計數(shù)器連接該第二比較器，根據(jù)該比較信號增加或減少其輸出的計數(shù)值； 數(shù)字模擬轉換器連接該升降計數(shù)器，將該計數(shù)值轉換為模擬電壓；以及緩沖器連接該數(shù)字模擬轉換器，根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
4.如權利要求1所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該回授回路包括第二比較器連接該切換節(jié)點，比較該切換節(jié)點的電壓及參考電壓以產(chǎn)生比較信號； 脈沖產(chǎn)生器在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；控制邏輯連接該第二比較器及脈沖產(chǎn)生器，因應該脈沖信號取樣該比較信號，并根據(jù)取樣結果決定上升信號及下降信號； 電容；充放電電路連接該控制邏輯及電容，根據(jù)該上升信號及下降信號對該電容充電或放電，因而產(chǎn)生模擬電壓；以及緩沖器連接該電容，根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
5.如權利要求4所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該充放電電路包括第一電流源；充電開關連接在該第一電流源及電容之間，因應該上升信號而開啟，以使該第一電流源對該電容充電； 第二電流源；以及放電開關連接在該第二電流源及電容之間，因應該下降信號而開啟，以使該第二電流源對該電容放電。
6.如權利要求1所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該回授回路包括脈沖產(chǎn)生器，在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；取樣及維持電路連接該切換節(jié)點及脈沖產(chǎn)生器，因應該脈沖信號取樣該切換節(jié)點的電壓以產(chǎn)生取樣信號；第二比較器連接該取樣及維持電路，比較該取樣信號及參考電壓而產(chǎn)生第一及第二比較信號； 電容；充放電電路連接該第二比較器及電容，根據(jù)該第一及第二比較信號對該電容充電或放電，因而產(chǎn)生模擬電壓；以及緩沖器連接該數(shù)字模擬轉換器，根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
7.如權利要求6所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，其特征在于，該充放電電路包括第一電流源；充電開關連接在該第一電流源及電容之間，因應該第一比較信號而打開，以使該第一電流源對該電容充電； 第二電流源；以及放電開關連接在該第二電流源及電容之間，因應該第二比較信號而打開，以使該第二電流源對該電容放電。
8.一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，該切換式調節(jié)器包含上橋開關經(jīng)切換節(jié)點連接下橋功率開關，其特征在于，該偵測方法包括(A)在該下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎；以及(B)比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。
9.如權利要求8所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，其特征在于， 該步驟A包括比較該切換節(jié)點的電壓及參考電壓以產(chǎn)生比較信號； 在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；因應該脈沖信號取樣該比較信號，并根據(jù)取樣結果決定上升信號及下降信號；以及根據(jù)該上升信號及下降信號增加或減少計數(shù)值； 將該計數(shù)值轉換為模擬電壓。
10.如權利要求8所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，其特征在于， 該步驟A包括在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；因應該脈沖信號取樣該切換節(jié)點的電壓以產(chǎn)生取樣信號；比較該取樣信號及參考電壓而產(chǎn)生比較信號；根據(jù)該比較信號增加或減少計數(shù)值； 將該計數(shù)值轉換為模擬電壓；以及根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
11.如權利要求8所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，其特征在于， 該步驟A包括比較該切換節(jié)點的電壓及參考電壓以產(chǎn)生比較信號； 在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；因應該脈沖信號取樣該比較信號，并根據(jù)取樣結果決定上升信號及下降信號； 根據(jù)該上升信號及下降信號對電容充電或放電，因而產(chǎn)生模擬電壓；以及根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
12.如權利要求8所述的用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測方法，其特征在于， 該步驟A包括在該下橋功率開關關閉時觸發(fā)脈沖信號；因應該脈沖信號取樣該切換節(jié)點的電壓以產(chǎn)生取樣信號；比較該取樣信號及參考電壓而產(chǎn)生第一及第二比較信號；根據(jù)該第一及第二比較信號對電容充電或放電，因而產(chǎn)生模擬電壓；以及根據(jù)該模擬電壓產(chǎn)生該零電流偵測門坎。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于切換式調節(jié)器的實時可調零電流偵測器，為切換式調節(jié)器提供零電流信號，其在下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎，進而改善綠色模式效率。該切換式調節(jié)器包含上橋開關經(jīng)切換節(jié)點連接下橋功率開關，該偵測器包括回授回路連接該切換節(jié)點，在該下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎；以及比較器連接該回授回路及切換節(jié)點，比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。其特征在于，該偵測方法包括該下橋功率開關關閉后監(jiān)視切換節(jié)點狀態(tài)以最佳化零電流偵測門坎；以及比較該切換節(jié)點的電壓及該零電流偵測門坎以觸發(fā)零電流信號。
文檔編號H02M3/155GK102244463SQ201010172358
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者呂紹鴻, 陳安東, 陳曜洲 申請人:立锜科技股份有限公司