專利名稱：用以改善電源轉換器負載轉換特性的驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明關于一種驅動電路，尤其關于一種用以改善電源轉換器(Power Converter)負載轉換特性的驅動電路。
背景技術：
圖1顯示習知電源轉換器10的電路圖。電源轉換器10用以在經過調 節的輸出電壓Vo下供應所需要的輸出電流至負載RL。錯誤放大器12具有 非反相輸入端，用以接收參考電壓信號K，與反相輸入端，用以接收反饋 電壓信號Vfb。調整電路11由錯誤放大器12的輸出端所輸出的誤差信號
Ve。所控制。調整電路ll的輸出端耦合至電壓分壓器Rn及R,2、電容Q)、
及負載&。電阻R 與R12的耦合點提供電壓[R^/(Rn+R,2);rVo作為反饋電 壓信號Vft。當電源轉換器IO操作在負載變動的情況時，回路受限于反應 速度，將會導致輸出電壓Vo的波紋變大。此外，由于回路補償值受限于回 路穩定性的因素，回路反應速度往往快慢不一，于是負載變動時所造成的 輸出電壓Vo的波紋也難以掌控。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可用以改善電源轉換器負載轉換特性的驅 動電路。
依據本發明的目的，提供一種驅動電路。該驅動電路包含輸入單元、 輸出單元、放電單元、及充電單元。該輸入單元用以接收第一電壓信號及 第二電壓信號，其中該第一電壓信號具有第一電壓V,且該第二電壓信號具
有第二電壓V2。該輸出單元用以輸出第三電壓信號。該輸出單元耦合于該
輸入單元。該放電單元具有放電路徑。該充電單元具有充電路徑。該放電
單元及該充電單元皆耦合于該輸出單元。當V,大于(l+a"V2時，該放電路 徑被導通以加速該第三電壓信號的下降。當^小于(l+b)n^時，該放電路
4徑被關閉，其中&b。當V,小于(1-c^V2時，該充電路徑被導通以加速該第
三電壓信號的上升。當V,大于(l-d"V2時，該充電路徑被關閉，其中Od。
該驅動電路應用于電源轉換器，且v,正比于該電源轉換器的輸出電壓。
具體實施例方式
下文中的說明與附圖將使本發明的前述與其他目的、特征、與優點更 明顯。茲將參照圖式詳細說明依據本發明的較佳實施例。
圖2顯示依據本發明的電源轉換器20的電路圖。為了改善傳統電源轉 換器的負載轉換特性，本發明使用驅動電路22取代傳統的錯誤放大器(如圖 1的錯誤放大器12)。電源轉換器20用以在經過調節的輸出電壓Vo下供應 所需要的輸出電流至負載Rl。驅動電路22接收參考電壓信號K與反饋電 壓信號Vft。調整電路21由驅動電路22的輸出端所輸出的誤差信號Veo所 控帝lj。調整電路21的輸出端耦合至電壓分壓器1121及化22、電容Q)、及負 載Rl。電阻R21與R22的耦合點提供電壓[R22/(R^+R22)rVc)作為反饋電壓信 號Vft。圖3顯示依據本發明的用以改善電源轉換器負載轉換特性的驅動電 路22的詳細電路圖。驅動電路22具有PMOS晶體管Pl至P21、 NMOS晶 體管N1至N13、電阻R1至R8、反相器IN1至IN2、及電流源Ibias，彼此 耦合形成如圖所示的結構。晶體管Pl及P2形成差分輸入對(Differential Input Pair),其中晶體管Pl的柵極耦合于參考電壓信號^且晶體管P2的柵 極耦合于反饋電壓信號Vft。晶體管Pl至P4、晶體管Nl至N2、及電阻 R1至R2形成輸入單元。晶體管P8至P11、晶體管N3至N4、及電阻R3 至R4形成輸出單元，用以輸出誤差信號Veo。輸出單元耦合于輸入單元。 晶體管P5至P7、晶體管N5至N7、及電流源Ibias形成參考電流產生單元。 參考電流產生單元耦合至輸入單元及輸出單元，用以產生所需的電流。輸 入單元、輸出單元、及參考電流產生單元形成錯誤放大器。錯誤放大器由 跨導放大器(Transconductance Amplifier)所組成。
晶體管P12至P14形成充電單元，其中晶體管P12耦合于電壓Vcc。 晶體管N8至N9及電阻R5形成放電單元，其中電阻R5耦合于地面電位。 放電單元具有放電路徑PA1。充電單元具有充電路徑PA2。放電單元及充電 單元皆耦合于輸出單元。晶體管P15至P19、晶體管NIO、反相器IN1、及電阻R6形成第一控制單元，用以控制放電路徑PA1。第一控制單元耦合至 輸入單元及輸出單元。晶體管P20至P21、晶體管Nll至N13、反相器IN2、 及電阻R7至R8形成第二控制單元，用以控制充電路徑PA2。第二控制單 元耦合至輸入單元及輸出單元。誤差信號Ve。耦合至晶體管P14的漏極及晶 體管N8的漏極。反相器IN1接收信號EOH且輸出信號EOXL。信號EOH 耦合至晶體管N10的漏極及晶體管P19的漏極。信號EOXL耦合至晶體管 N8的柵極及晶體管P19的柵極。反相器IN2接收信號EOL且輸出信號 EOXH。信號EOL耦合至晶體管P21的漏極及晶體管N12的漏極。信號 EOXH耦合至晶體管P14的柵極及晶體管N12的柵極。
請同時參照圖2及圖3以便說明本發明的驅動電路22的操作模式。當 電源轉換器20操作在穩定負載的情況時，反饋電壓信號Vft的電壓V,大約 等于參考電壓信號K的電壓V2。電阻R6的電阻值被設計成大于電阻R4 的電阻值，使得流經晶體管N10及電阻R6的電流小于流經晶體管N4及電 阻R4的電流，造成信號EOH為高電平而信號EOXL為低電平。此時晶體 管N8不導通，因而關閉放電路徑PA1。此夕卜，晶體管P10的柵極寬長比(W/L) 被設計成大于晶體管P20的柵極寬長比，使得流經晶體管P20及P21的電 流小于流經晶體管P10及Pl 1的電流，造成信號EOL為低電平而信號EOXH 為高電平。此時晶體管P14不導通，因而關閉充電路徑PA2。由上述分析 可知，第一控制單元、第二控制單元、放電單元、及充電單元不會對系統 穩態操作時造成影響。
圖4顯示依據本發明的反饋電壓信號Vfb、信號EOXL、及信號EOXH 的波形時序圖。請同時參照圖2、圖3、及圖4以便進一步說明本發明的驅 動電路22的操作模式。當電源轉換器20的負載RL瞬間由重載(Heavy Loading)轉換成輕載(Light Loading)時，此時反饋電壓信號Vft的電壓V,會 大于參考電壓信號K的電壓V2，使得誤差信號Ve。會開始下降。當V,大于 (l+a)n^時，信號EOH變成低電平而EOXL變成高電平，因而導通晶體管 N8。誤差信號Ve。藉由放電路徑PAl的導通，達到加速下降的目的，以減 少輸出電壓Vo的波紋。當V,回復到小于(l+b"V2時，信號EOH變成高電 平而EOXL變成低電平，造成晶體管N8不導通且同時關閉放電路徑PA1 ， 其中a〉b。流經晶體管P19的電流路徑形成磁滯區間，以避免電路發生不穩且b-0.01，但本發明不為此限。
當電源轉換器20的負載RL瞬間由輕載轉換成重載時，此時反饋電壓 信號Vft的電壓V,會小于參考電壓信號K的電壓V2，使得誤差信號Ve。會 開始上升。當V,小于(l-c)n^時，信號EOL變成高電平而EOXH變成低電 平，因而導通晶體管P14。誤差信號Ve。藉由充電路徑PA2的導通，達到加 速上升的目的，以減少輸出電壓Vo的波紋。當、回復到大于(i-d)n^時， 信號EOL變成低電平而EOXH變成高電平，造成晶體管P14不導通且同時 關閉充電路徑PA2，其中Od。流經晶體管N12的電流路徑形成另一磁滯 區間，以避免電路發生不穩定的現象。本實施例選擇0=0.02且(1=0.01，但 本發明不為此限。
雖然本發明業已藉由較佳實施例作為例示加以說明，應了解者為本 發明不限于此被公開的實施例。相反地，本發明意欲涵蓋對于熟習此項技 藝的人士而言系明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利范圍的范圍 應根據最廣的詮釋，以包容所有此類修改與相似配置。
圖1顯示習知的電源轉換器的電路圖。
圖2顯示依據本發明的電源轉換器的電路圖。
圖3顯示依據本發明的用以改善電源轉換器負載轉換特性的驅動電路 的詳細電路圖。
圖4顯示依據本發明的相關信號的波形時序圖。
主要元件符號說明
10, 20電源轉換器
11,21調整電路
12錯誤放大器
22驅動電路
Rii， Ri2, Ri3， R21, R22， R23電阻
C, Co電容v。輸出電壓Rl 負載
C。,，C。 輸出電容
Vr 參考電壓信號
Vft 反饋電壓信號
Ve。 誤差信號
P1至P21 PMOS晶體管
N1至N13 NMOS晶體管
R1至R8 電阻
Ibias 電流源
IN1，IN2 反相器 EOH， EOL, EOXH， EOXL 信號
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權利要求
1.一種驅動電路，包含輸入單元，用以接收第一電壓信號及第二電壓信號，其中所述第一電壓信號具有第一電壓V1且所述第二電壓信號具有第二電壓V2；輸出單元，用以輸出第三電壓信號，所述輸出單元耦合于所述輸入單元；參考電流產生單元，其中所述參考電流產生單元耦合于所述輸入單元及所述輸出單元，且所述輸入單元、所述輸出單元、及所述參考電流產生單元形成錯誤放大器；以及放電單元具有放電路徑，所述放電單元耦合于所述輸出單元，其中當V1大于(1+a)*V2時，所述放電路徑被導通，并且當V1小于(1+b)*V2時，所述放電路徑被關閉，其中a＞b。
2. 如權利要求1所述的驅動電路，其中ai.02且b-0.01。
3. 如權利要求1所述的驅動電路，其中所述驅動電路應用于電源轉換器，且V,正比于所述電源轉換器的輸出電壓。
4. 一種驅動電路，包含輸入單元，用以接收第一電壓信號及第二電壓信號，其中所述第一電壓信號具有第一電壓V,且所述第二電壓信號具有第二電壓V2;輸出單元，用以輸出第三電壓信號，所述輸出單元耦合于所述輸入單元；參考電流產生單元，其中所述參考電流產生單元耦合于所述輸入單元及所述輸出單元，且所述輸入單元、所述輸出單元、及所述參考電流產生單元形成錯誤放大器；以及充電單元具有充電路徑，所述充電單元耦合于所述輸出單元，其中當V,小于(1-C"V2時，所述充電路徑被導通，并且當V,大于(l-dfV2時，所述充電路徑被關閉，其中Od。
5. 如權利要求4所述的驅動電路，其中c=0.02且d=0.01 。
6. 如權利要求4所述的驅動電路，其中所述驅動電路應用于電源轉換 器，且V,正比于所述電源轉換器的輸出電壓。
7. —種驅動電路，包含輸入單元，用以接收第一電壓信號及第二電壓信號，其中所述第一電 壓信號具有第一電壓V,且所述第二電壓信號具有第二電壓V2;輸出單元，用以輸出第三電壓信號，所述輸出單元耦合于所述輸入單元；參考電流產生單元，其中所述參考電流產生單元耦合于所述輸入單元 及所述輸出單元，且所述輸入單元、所述輸出單元、及所述參考電流產生 單元形成錯誤放大器；放電單元具有放電路徑，所述放電單元耦合于所述輸出單元；以及 充電單元具有充電路徑，所述充電單元耦合于所述輸出單元，其中當V,大于(l+a)吖2時，所述放電路徑被導通，當V,小于(l+b^V2時， 所述放電路徑被關閉，當V,小于(l-cfV2時，所述充電路徑被導通，并且 當V，大于(l-d)n^時，所述充電路徑被關閉，其中a〉b且Od。
8. 如權利要求7所述的驅動電路，其中a=c=0.02且b=d=0.01 。
9. 如權利要求7所述的驅動電路，其中所述驅動電路應用于電源轉換 器，且V,正比于所述電源轉換器的輸出電壓。
全文摘要
驅動電路包含輸入單元、輸出單元、及放電單元。輸入單元用以接收第一電壓信號及第二電壓信號，其中第一電壓信號具有第一電壓V<sub>1</sub>且第二電壓信號具有第二電壓V<sub>2</sub>。輸出單元用以輸出第三電壓信號。放電單元耦合于輸出單元。放電單元具有放電路徑。當V<sub>1</sub>大于(1+a)*V<sub>2</sub>時，放電路徑被導通。當V<sub>1</sub>小于(1+b)*V<sub>2</sub>時，放電路徑被關閉。
文檔編號H02M1/00GK101673997SQ20081021536
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月11日 優先權日2008年9月11日
發明者陳立政 申請人:致新科技股份有限公司