本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器，且尤其涉及一種直流對直流轉(zhuǎn)換器與其導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器。

背景技術(shù)：

一般而言，采用恒定導(dǎo)通時(shí)間(Constant On Time，簡稱COT)架構(gòu)的直流對直流轉(zhuǎn)換裝置(DC-to-DC conversion device)具有導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器(on-time generator)，借此控制電源輸出級中的功率開關(guān)。直流對直流轉(zhuǎn)換裝置會參照與電壓識別(voltage identification，簡稱VID)信號相關(guān)的參考電壓來調(diào)整其輸出電壓。當(dāng)電壓識別信號改變時(shí)，參考電壓將隨之改變，進(jìn)而致使直流對直流轉(zhuǎn)換裝置可通過反饋(feedback)機(jī)制來調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器所產(chǎn)生的時(shí)間信號。

如圖1所示，S0與S2為現(xiàn)有的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器的運(yùn)作波形。當(dāng)參考電壓產(chǎn)生改變時(shí)，也即在直流對直流轉(zhuǎn)換裝置改變輸出電壓的瞬態(tài)期間內(nèi)，S0為僅使用反饋電路控制，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器所產(chǎn)生的時(shí)間信號的變化幅度不夠大，進(jìn)而降低直流對直流轉(zhuǎn)換裝置的反應(yīng)速度或是瞬態(tài)響應(yīng)(transient response)速度。

為了提升直流對直流轉(zhuǎn)換裝置的反應(yīng)速度或是瞬態(tài)響應(yīng)速度，現(xiàn)有技術(shù)提出了S2的控制方式，當(dāng)參考電壓產(chǎn)生改變時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器即產(chǎn)生較長導(dǎo)通時(shí)間的時(shí)間信號，使輸出電壓Vout2快速的提升至目標(biāo)值，但太大的導(dǎo)通時(shí)間會產(chǎn)生過沖(overshoot)或下沖(undershoot)的情況。不論下沖或過沖的情況，都會降低直流對直流轉(zhuǎn)換裝置的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種直流對直流轉(zhuǎn)換器與其導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器，可提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)速度以及瞬態(tài)響應(yīng)速度，并可避免下沖(undershoot)或過沖(overshoot)現(xiàn)象，從而有助于提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的直流對直流轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器包括控制電壓產(chǎn)生電路與時(shí)間產(chǎn)生電路?？刂齐妷寒a(chǎn)生電路依據(jù)參考電壓與預(yù)設(shè)電壓產(chǎn)生控制電壓。參考電壓相關(guān)于直流對直流轉(zhuǎn)換器的電壓識別信號。時(shí)間產(chǎn)生電路耦接控制電壓產(chǎn)生電路，并依據(jù)控制電壓產(chǎn)生時(shí)間信號。當(dāng)參考電壓小于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，控制電壓等于預(yù)設(shè)電壓，且當(dāng)參考電壓大于或是等于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，控制電壓等于參考電壓。

在一實(shí)施例中，所述控制電壓產(chǎn)生電路包括比較器與開關(guān)單元。比較器的第一輸入端接收參考電壓，且比較器的第二輸入端接收預(yù)設(shè)電壓。開關(guān)單元耦接比較器及時(shí)間產(chǎn)生電路，并根據(jù)比較器的輸出信號切換控制電壓產(chǎn)生電路的輸出為預(yù)設(shè)電壓或參考電壓。

在一實(shí)施例中，所述時(shí)間產(chǎn)生電路包括充放電電路與比較器。充放電電路響應(yīng)于直流對直流轉(zhuǎn)換器中的時(shí)間控制信號產(chǎn)生充放電信號。比較器的第一輸入端接收充放電信號，比較器的第二輸入端耦接參考電壓產(chǎn)生電路，且比較器產(chǎn)生時(shí)間信號。

本實(shí)用新型的直流對直流轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器包括控制電壓產(chǎn)生電路與時(shí)間產(chǎn)生電路。控制電壓產(chǎn)生電路用以提供控制電壓，并包括開關(guān)單元與第一比較器。開關(guān)單元接收預(yù)設(shè)電壓與參考電壓。第一比較器接收預(yù)設(shè)電壓與參考電壓，且第一比較器耦接開關(guān)單元。時(shí)間產(chǎn)生電路耦接控制電壓產(chǎn)生電路，并依據(jù)控制電壓產(chǎn)生時(shí)間信號。

在一實(shí)施例中，所述時(shí)間產(chǎn)生電路包括充放電電路與第二比較器。第二比較器的第一輸入端耦接充放電電路，第二比較器的第二輸入端耦接開關(guān)單元。

本實(shí)用新型的直流對直流轉(zhuǎn)換器包括驅(qū)動電路、電源輸出級、反饋電路以及導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器。驅(qū)動電路依據(jù)時(shí)間信號產(chǎn)生多個(gè)驅(qū)動信號。電源輸出級耦接驅(qū)動電路，并受控于所述多個(gè)驅(qū)動信號以致使直流對直流轉(zhuǎn)換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓。反饋電路耦接電源輸出級，并依據(jù)輸出電壓與參考電壓產(chǎn)生時(shí)間控制信號。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器耦接反饋電路與驅(qū)動電路，并包括導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器與控制電壓產(chǎn)生電路?？刂齐妷寒a(chǎn)生電路依據(jù)參考電壓與預(yù)設(shè)電壓產(chǎn)生控制電壓。參考電壓相關(guān)于直流對直流轉(zhuǎn)換器的電壓識別信號。時(shí)間產(chǎn)生電路耦接控制電壓產(chǎn)生電路，并依據(jù)控制電壓產(chǎn)生時(shí)間信號。當(dāng)參考電壓小于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，控制電壓等于預(yù)設(shè)電壓，且當(dāng)參考電壓大于或是等于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，控制電壓等于參考電壓。

在一實(shí)施例中，所述控制電壓產(chǎn)生電路包括比較器與開關(guān)單元。比較器的第一輸入端接收參考電壓，且比較器的第二輸入端接收預(yù)設(shè)電壓。開關(guān)單元耦接比較器的輸出端及時(shí)間產(chǎn)生電路，并根據(jù)比較器的輸出信號切換控制電壓產(chǎn)生電路的輸出為預(yù)設(shè)電壓或參考電壓。

在一實(shí)施例中，所述時(shí)間產(chǎn)生電路包括充放電電路與比較器。充放電電路響應(yīng)于時(shí)間控制信號產(chǎn)生充放電信號。比較器的第一輸入端接收充放電信號，比較器的第二輸入端耦接參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端，且比較器的輸出端產(chǎn)生時(shí)間信號。

基于上述，本實(shí)用新型的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的控制電壓產(chǎn)生電路可利用參考電壓與預(yù)設(shè)電壓之其一來產(chǎn)生控制電壓，且時(shí)間產(chǎn)生電路可依據(jù)控制電壓來產(chǎn)生時(shí)間信號。借此，將可提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)速度以及瞬態(tài)響應(yīng)速度，從而有助于提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。

為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，用以說明直流對直流轉(zhuǎn)換器的波形與現(xiàn)有直流對直流轉(zhuǎn)換器對比示意圖。

圖2是依照本實(shí)用新型一實(shí)施例的直流對直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

100：直流對直流轉(zhuǎn)換器；

110：驅(qū)動電路；

111：緩沖器；

112：反相器；

120：電源輸出級；

121～122：功率開關(guān)；

L1：電感；

C11～C13：電容；

130：反饋電路；

131：誤差放大器；

132、151、162：比較器；

R11～R13：電阻；

140：導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器；

150：控制電壓產(chǎn)生電路；

160：時(shí)間產(chǎn)生電路；

161：充放電電路；

163：電流源；

SW11：開關(guān)單元；

SW12：開關(guān)；

S0、S2：運(yùn)作波形；

S1：時(shí)間信號；

S21～S22：驅(qū)動信號；

S3：時(shí)間控制信號；

S41：誤差信號；

S42：鋸齒波信號；

S5：充放電信號；

VIN：輸入電壓轉(zhuǎn)；

Vout0、Vout1、Vout2：輸出電壓；

VFB：反饋電壓；

VR：參考電壓；

VTH：預(yù)設(shè)電壓；

VCT：控制電壓；

VS：電源電壓；

T21、T22：期間；

V21：第一穩(wěn)態(tài)電壓；

V22：第二穩(wěn)態(tài)電壓；

PU21～PU31：脈沖。

具體實(shí)施方式

圖1是依照本實(shí)用新型一實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)對比的波形示意圖，用以說明直流對直流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作波形。如圖1所示，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的時(shí)間產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的時(shí)間信號S1包括多個(gè)脈沖(pulse)PU21～PU31。當(dāng)參考電壓VR維持在第一穩(wěn)態(tài)電壓V21時(shí)，時(shí)間信號S1的長度維持固定，也即脈沖PU21的寬度相等于脈沖PU31的寬度。

在參考電壓VR從第一穩(wěn)態(tài)電壓V21逐漸上升至預(yù)設(shè)電壓VTH的期間T21內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的控制電壓產(chǎn)生電路將輸出預(yù)設(shè)電壓VTH，以作為控制電壓。此時(shí)時(shí)間產(chǎn)生電路將可響應(yīng)于預(yù)設(shè)電壓VTH(也即，控制電壓)大幅地提升時(shí)間信號S1的長度。例如在期間T21內(nèi)的脈沖PU23的寬度明顯大于脈沖PU21的寬度。預(yù)設(shè)電壓VTH為一固定電壓，因此在期間T21內(nèi)的時(shí)間信號S1的長度維持固定，也即在期間T21內(nèi)的脈沖PU23～PU25的寬度皆相同。

在參考電壓VR從預(yù)設(shè)電壓VTH逐漸上升至第二穩(wěn)態(tài)電壓V22的期間T22內(nèi)，控制電壓產(chǎn)生電路將輸出參考電壓VR，以作為控制電壓。此時(shí)，時(shí)間產(chǎn)生電路將可響應(yīng)于參考電壓VR(也即，控制電壓)逐漸地增加時(shí)間信號S1的長度。例如，在期間T22內(nèi)的脈沖PU26～PU28，其寬度將逐漸遞增。此外，當(dāng)參考電壓VR維持在第二穩(wěn)態(tài)電壓V22時(shí)，時(shí)間信號S1的長度將維持固定，也即脈沖PU29～PU31的寬度皆相同。

換言之，在參考電壓VR從第一穩(wěn)態(tài)電壓V21逐漸上升至第二穩(wěn)態(tài)電壓V22的期間內(nèi)，控制電壓產(chǎn)生電路會比較參考電壓VR與預(yù)設(shè)電壓VTH，以從參考電壓VR與預(yù)設(shè)電壓VTH中擇一作為控制電壓。例如，當(dāng)參考電壓VR小于預(yù)設(shè)電壓VTH時(shí)，控制電壓將相等于預(yù)設(shè)電壓VTH。當(dāng)參考電壓VR大于或是等于預(yù)設(shè)電壓VTH時(shí)，控制電壓將相等于參考電壓VR。如此一來，時(shí)間產(chǎn)生電路將可在第一階段(也即，期間T21)先將時(shí)間信號S1維持在較大的長度，并可接著在第二階段(也即，期間T22)逐漸地增加時(shí)間信號S1的長度。

圖2是依照本實(shí)用新型一實(shí)施例的直流對直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。如圖2所示，直流對直流轉(zhuǎn)換器100可例如是具有恒定導(dǎo)通時(shí)間(Constant On Time，簡稱COT)架構(gòu)的直流對直流轉(zhuǎn)換裝置(DC-to-DC conversion device)，且直流對直流轉(zhuǎn)換器100包括驅(qū)動電路110、電源輸出級120、由電感L1與電容C11所形成的阻抗電路、電阻R11～R12、反饋電路130以及導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器(on-time generator)140。

驅(qū)動電路110可依據(jù)時(shí)間信號S1產(chǎn)生多個(gè)驅(qū)動信號S21～S22。電源輸出級120耦接驅(qū)動電路110，并受控于驅(qū)動信號S21～S22以致使直流對直流轉(zhuǎn)換器100將輸入電壓轉(zhuǎn)VIN換成輸出電壓Vout1。舉例來說，驅(qū)動電路110包括緩沖器111與反相器112，且電源輸出級120包括功率開關(guān)121～122。緩沖器111可依據(jù)時(shí)間信號S1產(chǎn)生驅(qū)動信號S21，以借此控制功率開關(guān)121的導(dǎo)通狀態(tài)。反相器112可依據(jù)時(shí)間信號S1產(chǎn)生驅(qū)動信號S22，以借此控制功率開關(guān)122的導(dǎo)通狀態(tài)。隨著功率開關(guān)121～122的導(dǎo)通狀態(tài)的改變，流經(jīng)電感L1的電流將產(chǎn)生相應(yīng)的改變，且電容C11也會產(chǎn)生相應(yīng)的充電或是放電，從而致使輸入電壓VIN可通過電源輸出級120轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout1。

反饋電路130通過電阻R11～R12與阻抗電路耦接電源輸出級120，并依據(jù)輸出電壓Vout1與參考電壓VR產(chǎn)生時(shí)間控制信號S3。具體而言，反饋電路130包括誤差放大器131、比較器132、電阻R13以及電容C12。電阻R11與電阻R12串聯(lián)在輸出電壓Vout1與接地端之間，且電阻R11與電阻R12可形成分壓電路，以產(chǎn)生與輸出電壓Vout1相關(guān)的反饋電壓VFB。誤差放大器131可依據(jù)反饋電壓VFB與參考電壓VR產(chǎn)生誤差信號S41。比較器132會將誤差信號S41與鋸齒波信號S42進(jìn)行比較，并據(jù)以產(chǎn)生時(shí)間控制信號S3。

導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器140耦接反饋電路130與驅(qū)動電路110，并包括控制電壓產(chǎn)生電路150與時(shí)間產(chǎn)生電路160?？刂齐妷寒a(chǎn)生電路150可依據(jù)參考電壓VR與預(yù)設(shè)電壓VTH產(chǎn)生控制電壓VCT。時(shí)間產(chǎn)生電路160耦接控制電壓產(chǎn)生電路150，并可依據(jù)控制電壓VCT產(chǎn)生時(shí)間信號S1。在本實(shí)施例中，參考電壓VR是與直流對直流轉(zhuǎn)換器100的電壓識別(voltage identification，簡稱VID)信號相關(guān)的電壓信號。也即直流對直流轉(zhuǎn)換器100可響應(yīng)于參考電壓VR來調(diào)整其輸出電壓Vout1。舉例來說，當(dāng)參考電壓VR從第一穩(wěn)態(tài)電壓V21逐漸上升至第二穩(wěn)態(tài)電壓V22時(shí)，直流對直流轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vout1也會從低電壓逐漸上升至高電壓。在其他實(shí)施例中，參考電壓VR可以是由其他電壓產(chǎn)生電路所提供的預(yù)設(shè)電壓。

在參考電壓VR從第一穩(wěn)態(tài)電壓V21逐漸上升至第二穩(wěn)態(tài)電壓V22的過程中，控制電壓產(chǎn)生電路150可因應(yīng)負(fù)載需求提供不同的控制電壓VCT。如此一來，在輸出電壓Vout1產(chǎn)生改變的瞬態(tài)期間內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器140可先大幅地提升時(shí)間信號S1的長度，之后再逐漸增加時(shí)間信號S1的長度。借此將可有效地提升直流對直流轉(zhuǎn)換器100的反應(yīng)速度以及瞬態(tài)響應(yīng)速度，并可避免直流對直流轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vout1出現(xiàn)下沖(undershoot)或是過沖(overshoot)的情況，從而有助于提升直流對直流轉(zhuǎn)換器100的穩(wěn)定性。

圖2中的控制電壓產(chǎn)生電路150包括比較器151與開關(guān)單元SW11。比較器151的非反相輸入端(也即，第一輸入端)接收參考電壓VR，且比較器151的反相輸入端(也即，第二輸入端)接收預(yù)設(shè)電壓VTH。開關(guān)單元SW11耦接比較器151與時(shí)間產(chǎn)生電路160。例如，開關(guān)單元SW11的第一端接收預(yù)設(shè)電壓VTH，開關(guān)單元SW11的第二端接收參考電壓VR，且開關(guān)單元SW11的第三端產(chǎn)生控制電壓VCT。

在操作上，開關(guān)單元SW11根據(jù)比較器151的輸出信號切換控制電壓產(chǎn)生電路150的輸出為預(yù)設(shè)電壓VTH或參考電壓VR。例如，開關(guān)單元SW11的第三端響應(yīng)于比較器151的輸出信號導(dǎo)通至開關(guān)單元SW11的第一端或是第二端。當(dāng)參考電壓VR小于預(yù)設(shè)電壓VTH時(shí)，開關(guān)單元SW11的第一端與第三端將響應(yīng)于比較器151的輸出信號而相互導(dǎo)通，進(jìn)而致使預(yù)設(shè)電壓VTH傳送至開關(guān)單元SW11的第三端。另一方面，當(dāng)參考電壓VR大于或是等于預(yù)設(shè)電壓VTH時(shí)，開關(guān)單元SW11的第二端與第三端將響應(yīng)于比較器151的輸出信號而相互導(dǎo)通，進(jìn)而致使參考電壓VR傳送至開關(guān)單元SW11的第三端。

時(shí)間產(chǎn)生電路160包括充放電電路161與比較器162。充放電電路161可響應(yīng)于時(shí)間控制信號S3產(chǎn)生充放電信號S5。舉例來說，充放電電路161包括電流源163、開關(guān)SW12與電容C13。電流源163與開關(guān)SW12相互串聯(lián)在電源電壓VS與接地端之間。電容C13與開關(guān)SW12相互并聯(lián)，且電容C13耦接比較器162的非反相輸入端(也即，第一輸入端)。時(shí)間控制信號S3可用以控制開關(guān)SW12的導(dǎo)通狀態(tài)。隨著開關(guān)SW12的導(dǎo)通狀態(tài)的切換，電容C13會產(chǎn)生相應(yīng)的充電或是放電，從而使充放電電路161產(chǎn)生充放電信號S5。

另一方面，比較器162的反相輸入端(也即，第二輸入端)耦接開關(guān)單元SW11的第三端。比較器162的非反相輸入端(也即，第一輸入端)接收充放電信號S5。比較器162的輸出端產(chǎn)生時(shí)間信號S1。當(dāng)控制電壓VCT為預(yù)設(shè)電壓VTH時(shí)，比較器162將響應(yīng)于具有固定值的預(yù)設(shè)電壓VTH，輸出長度固定的時(shí)間信號S1。另一方面，當(dāng)控制電壓VCT為參考電壓VR，且參考電壓VR逐漸上升時(shí)，比較器162將響應(yīng)于參考電壓VR，輸出長度逐漸遞增的時(shí)間信號S1。

綜上所述，本實(shí)用新型的直流對直流轉(zhuǎn)換器中的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器可通過控制電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生控制電壓，且時(shí)間產(chǎn)生電路可依據(jù)控制電壓產(chǎn)生時(shí)間信號。在參考電壓從第一穩(wěn)態(tài)電壓逐漸上升至第二穩(wěn)態(tài)電壓的期間內(nèi)，控制電壓產(chǎn)生電路可先利用預(yù)設(shè)電壓來作為控制電壓，之后再利用參考電壓來作為控制電壓。借此，在直流對直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓產(chǎn)生改變的瞬態(tài)期間內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器將可先大幅地提升時(shí)間信號的長度。如此將可提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)速度以及瞬態(tài)響應(yīng)速度，并可避免直流對直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓出現(xiàn)下沖或是過沖的情況，從而有助于提升直流對直流轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。