脉波宽度调变控制器及其控制方法与流程

1.本发明关于一种脉波宽度调变控制器，特别关于一种可降低失真(distortion)的脉波宽度调变控制器。


背景技术：

2.在传统设计中，脉波宽度调变控制器常有电流信息(current information)传递不够即时和暂态反应时间(transient response time)过长等缺点，此往往导致后续的输出失真(distortion)及整体体线性度(linearity)不佳的问题。有鉴于此，势必要提出一种全新的解决方案，以克服先前技术所面临的困境。


技术实现要素：

3.在较佳实施例中，本发明提出一种脉波宽度调变控制器，包括：一电流检测器，检测一第一电流，并根据该第一电流来产生一第二电流，其中该电流检测器更接收一输入电位并输出一输出电位；一电流模拟器，取得一下桥电流的一相关信息；一电压对电流转换器，根据该输入电位和该输出电位来由该电流模拟器处汲取一第三电流，其中该电流模拟器更根据该相关信息和该第三电流来产生一第四电流；以及一电流加法器，将该第二电流与该第四电流相加，以产生一总和电流。
4.在一些实施例中，该第二电流大致与该第一电流成正比。
5.在一些实施例中，该第四电流趋近于该第二电流。
6.在一些实施例中，该电流检测器包括：一第一晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第一晶体管的该控制端系耦接至一第一节点，该第一晶体管的该第一端耦接至一输入节点以接收该输入电位，而该第一晶体管的该第二端耦接至一第二节点；一电感器，具有一第一端和一第二端，其中该电感器的该第一端耦接至该第二节点，而该电感器的该第二端耦接至一输出节点以输出该输出电位；一第二晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第二晶体管的该控制端耦接至该第一节点，该第二晶体管的该第一端耦接至一第三节点，而该第二晶体管的该第二端耦接至该输入节点；以及一第三晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第三晶体管的该控制端耦接至该第一节点，该第三晶体管的该第一端耦接至一第四节点，而该第三晶体管的该第二端耦接至该第二节点；其中该第一电流流经该第一晶体管。
7.在一些实施例中，该电流检测器更包括：一第四晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第四晶体管的该控制端耦接至一第五节点，该第四晶体管的该第一端耦接至该第三节点，而该第四晶体管的该第二端耦接至该第五节点；以及一第五晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第五晶体管的该控制端耦接至该第五节点，该第五晶体管的该第一端耦接至该第四节点，而该第五晶体管的该第二端耦接至一第六节点。
8.在一些实施例中，该电流检测器更包括：一第六晶体管，具有一控制端、一第一端，
以及一第二端，其中该第六晶体管的该控制端耦接至一第七节点，该第六晶体管的该第一端耦接至该第五节点，而该第六晶体管的该第二端耦接至一第八节点；以及一第七晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第七晶体管的该控制端耦接至该第七节点，该第七晶体管的该第一端耦接至该第六节点，而该第七晶体管的该第二端耦接至一第九节点。
9.在一些实施例中，该电流检测器更包括：一输出晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该输出晶体管的该控制端耦接至该第六节点，该输出晶体管的该第一端耦接至该第三节点，而该输出晶体管的该第二端耦接至一第一加法节点以输出该第二电流；一第一电流吸收器，由该第八节点处汲取一第一偏压电流；以及一第二电流吸收器，由该第九节点处汲取一第二偏压电流，其中该第二偏压电流大致等于该第一偏压电流。
10.在一些实施例中，该第一晶体管、该第二晶体管，以及该第三晶体管各自为一n型金氧半场效晶体管(n-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，nmosfet)。
11.在一些实施例中，该第四晶体管、该第五晶体管、该第六晶体管、该第七晶体管，以及该输出晶体管各自为一p型金氧半场效晶体管(p-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，pmosfet)。
12.在一些实施例中，该电流模拟器包括：一第八晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第八晶体管的该控制端耦接至一第十节点，该第八晶体管的该第一端耦接至一接地电位，而该第八晶体管的该第二端耦接至该第十节点以接收该下桥电流；以及一第九晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第九晶体管的该控制端耦接至该第十节点，该第九晶体管的该第一端耦接至该接地电位，而该第九晶体管的该第二端耦接至一第十一节点。
13.在一些实施例中，该电流模拟器更包括：一第十晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第十晶体管的该控制端耦接至该第十一节点，该第十晶体管的该第一端耦接至一供应电位，而该第十晶体管的该第二端耦接至该第十一节点；一第一切换器，具有一第一端和一第二端，其中该第一切换器的该第一端耦接至该第十一节点，而该第一切换器的该第二端耦接至一第十二节点；以及一电容器，具有一第一端和一第二端，其中该电容器的该第一端耦接至该供应电位，而该电容器的该第二端耦接至该第十二节点。
14.在一些实施例中，该电流模拟器更包括：一第十一晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第十一晶体管的该控制端耦接至该第十二节点，该第十一晶体管的该第一端耦接至该供应电位，而该第十一晶体管的该第二端耦接至一第二加法节点以输出该第四电流；以及一第二切换器，具有一第一端和一第二端，其中该第二切换器的该第一端耦接至该第十二节点，而该第二切换器的该第二端耦接至一第十三节点。
15.在一些实施例中，该第八晶体管和该第九晶体管各自为一n型金氧半场效晶体管。
16.在一些实施例中，该第十晶体管和该第十一晶体管各自为一p型金氧半场效晶体管。
17.在一些实施例中，该第一切换器根据一第一控制电位来选择性地导通或断开，而该第二切换器根据一第二控制电位来选择性地导通或断开。
18.在一些实施例中，该第一控制电位和该第二控制电位大致具有互补的逻辑电平。
19.在一些实施例中，该电压对电流转换器包括：一第一电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第一电阻器的该第一端用于接收该输入电位，而该第一电阻器的该第二端耦接至一第十四节点；以及一第二电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第二电阻器的该第一端耦接至该第十四节点，而该第二电阻器的该第二端耦接至该接地电位。
20.在一些实施例中，该电压对电流转换器更包括：一第三电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第三电阻器的该第一端用于接收该输出电位，而该第三电阻器的该第二端耦接至一第十五节点；以及一第四电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第四电阻器的该第一端耦接至该第十五节点，而该第四电阻器的该第二端耦接至该接地电位。
21.在一些实施例中，该电压对电流转换器更包括：一比较电路，具有一正输入端、一负输入端，以及一输出端，其中该比较电路的该正输入端耦接至该第十四节点，该比较电路的该负输入端耦接至该第十五节点，而该比较电路的该输出端用于输出一第三控制电位；以及一相依电流吸收器，根据该第三控制电位来由该第十三节点处汲取该第三电流，其中该第三电流大致与该输入电位和该输出电位之间的一电位差成正比。
22.在另一较佳实施例中，本发明提出一种脉波宽度调变的控制方法，包括下列步骤：检测一第一电流，并根据该第一电流来产生一第二电流；借由一电流模拟器，取得一下桥电流的一相关信息；根据一输入电位和一输出电位来由该电流模拟器处汲取一第三电流；借由该电流模拟器，根据该相关信息及该第三电流来产生一第四电流；以及将该第二电流与该第四电流相加，以产生一总和电流。
23.本发明提出一种新颖的脉波宽度调变控制器及其控制方法。与传统设计相比，本发明至少具有缩短暂态反应时间、抑制输出失真，以及提升整体的线性度等优势，故其很适合应用于各种各式的电子装置当中。
附图说明
24.图1显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器的示意图。
25.图2显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器的电路图。
26.图3显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器的电位波形图。
27.图4显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器的电流波形图。
28.图5显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变的控制方法的流程图。
29.附图标号
30.100,200:脉波宽度调变控制器
31.110,210:电流检测器
32.120,220:电流模拟器
33.130,230:电压对电流转换器
34.140,240:电流加法器
35.212:第一电流吸收器
36.214:第二电流吸收器
37.222:第一切换器
38.224:第二切换器
39.232:比较电路
40.234:相依电流吸收器
41.250:下桥电流源
42.cm:电容器
43.ia:第一电流
44.ib:第二电流
45.ic:第三电流
46.id:第四电流
47.if:下桥电流的相关信息
48.ig:下桥电流
49.ik1:第一偏压电流
50.ik2:第二偏压电流
51.is:总和电流
52.lm:电感器
53.m1:第一晶体管
54.m2:第二晶体管
55.m3:第三晶体管
56.m4:第四晶体管
57.m5:第五晶体管
58.m6:第六晶体管
59.m7:第七晶体管
60.m8:第八晶体管
61.m9:第九晶体管
62.m10:第十晶体管
63.m11:第十一晶体管
64.mg:输出晶体管
65.n1:第一节点
66.n2:第二节点
67.n3:第三节点
68.n4:第四节点
69.n5:第五节点
70.n6:第六节点
71.n7:第七节点
72.n8:第八节点
73.n9:第九节点
74.n10:第十节点
75.n11:第十一节点
76.n12:第十二节点
77.n13:第十三节点
78.n14:第十四节点
emulator)120、一电压对电流转换器(voltage-to-current converter)130，以及一电流加法器(current adder)140。必须理解的是，虽然未显示于图1中，但脉波宽度调变控制器100更可包括其他元件，例如：一处理器(processor)、一上桥电路(upper-gate circuit)、一下桥电路(lower-gate circuit)，或(且)一驱动电路(driving circuit)。
104.电流检测器110可检测一第一电流ia，并可根据第一电流ia来产生一第二电流ib。例如，第二电流ib可大致与第一电流ia成正比。电流检测器110更可接收一输入电位vin并输出一输出电位vout。电流模拟器120可取得一下桥电流ig的一相关信息if，其中下桥电流ig可来自一下桥电路(未显示)。电压对电流转换器130可根据输入电位vin和输出电位vout来由电流模拟器120处汲取一第三电流ic。电流模拟器120更可根据下桥电流ig的相关信息if和第三电流ic来产生一第四电流id。最后，电流加法器140可将第二电流ib与第四电流id相加，以产生一总和电流is。例如，第四电流id可趋近于第二电流ib。在本发明的设计下，将可借由分析总和电流is来轻易取得电流检测器110、电流模拟器120，以及电压对电流转换器130的操作信息。根据实际量测结果，所提的脉波宽度调变控制器100有助于缩短其暂态反应时间(transient response time)、抑制其输出失真(distortion)，以及提升整体的线性度(linearity)。
105.以下实施例将介绍脉波宽度调变控制器100的细部结构及操作原理。必须理解的是，这些图式和叙述仅为举例，而非用于限制本发明的范围。
106.图2显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器200的电路图。在图2的实施例中，脉波宽度调变控制器200具有一输入节点nin和一输出节点nout，并包括：一电流检测器210、一电流模拟器220、一电压对电流转换器230，以及一电流加法器240，其中脉波宽度调变控制器200的输入节点nin可用于接收一输入电位vin，而脉波宽度调变控制器200的输出节点nout可用于输出一输出电位vout。
107.电流检测器210包括：一第一电流吸收器(current sink)212、一第二电流吸收器214、一第一晶体管(transistor)m1、一第二晶体管m2、一第三晶体管m3、一第四晶体管m4、一第五晶体管m5、一第六晶体管m6、一第七晶体管m7、一输出晶体管mg，以及一电感器(inductor)lm。例如，第一晶体管m1、第二晶体管m2，以及第三晶体管m3可各自为一n型金氧半场效晶体管(n-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，nmosfet)，而第四晶体管m4、第五晶体管m5、第六晶体管m6、第七晶体管m7，以及输出晶体管mg可各自为一p型金氧半场效晶体管(p-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，pmosfet)。
108.第一晶体管m1具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第一晶体管m1的控制端耦接至一第一节点n1，第一晶体管m1的第一端耦接至输入节点nin，而第一晶体管m1的第二端耦接至一第二节点n2。必须注意的是，一第一电流ia可流经该第一晶体管m1。电感器lm具有一第一端和一第二端，其中电感器lm的第一端耦接至第二节点n2，而电感器lm的第二端耦接至输出节点nout。第二晶体管m2具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第二晶体管m2的控制端耦接至第一节点n1，第二晶体管m2的第一端耦接至一第三节点n3，而第二晶体管m2的第二端耦接至输入节点nin。第三晶体管m3具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第三晶体管m3的控制端
耦接至第一节点n1，第三晶体管m3的第一端耦接至一第四节点n4，而第三晶体管m3的第二端耦接至第二节点n2。
109.第四晶体管m4具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第四晶体管m4的控制端耦接至一第五节点n5，第四晶体管m4的第一端耦接至第三节点n3，而第四晶体管m4的第二端耦接至第五节点n5。第五晶体管m5具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第五晶体管m5的控制端耦接至第五节点n5，第五晶体管m5的第一端耦接至第四节点n4，而第五晶体管m5的第二端耦接至一第六节点n6。
110.第六晶体管m6具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第六晶体管m6的控制端耦接至一第七节点n7，第六晶体管m6的第一端耦接至第五节点n5，而第六晶体管m6的第二端耦接至一第八节点n8。第七晶体管m7具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第七晶体管m7的控制端耦接至第七节点n7，第七晶体管m7的第一端耦接至第六节点n6，而第七晶体管m6的第二端耦接至一第九节点n9。
111.输出晶体管mg具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中输出晶体管mg的控制端耦接至第六节点n6，输出晶体管mg的第一端耦接至第三节点n3，而输出晶体管mg的第二端耦接至一第一加法节点nd1以输出一第二电流ib。第一电流吸收器212可由第八节点n8处汲取一第一偏压电流ik1。第二电流吸收器214可由第九节点n9处汲取一第二偏压电流ik2。例如，第二偏压电流ik2可大致等于第一偏压电流ik1。
112.电流模拟器220包括一第一切换器(switch element)222、一第二切换器224、一第八晶体管m8、一第九晶体管m9、一第十晶体管m10、一第十一晶体管m11，以及一电容器(capacitor)cm。例如，第八晶体管m8和第九晶体管m9可各自为一n型金氧半场效晶体管，而第十晶体管m10和第十一晶体管m11可各自为一p型金氧半场效晶体管。
113.第八晶体管m8具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第八晶体管m8的控制端耦接至一第十节点n10，第八晶体管m8的第一端耦接至一接地电位(ground voltage)vss，而第八晶体管m8之第二端系耦接至第十节点n10以接收一下桥电流ig。在一些实施例中，脉波宽度调变控制器200更包括一下桥电流源(current source)250，其可输出前述的下桥电流ig至第十节点n10。例如，下桥电流源250可代表相关的下桥电路，其电路结构于本发明中并不特别作限制。第九晶体管m9具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第九晶体管m9的控制端耦接至第十节点n10，第九晶体管m9的第一端耦接至接地电位vss，而第九晶体管m9的第二端耦接至一第十一节点n11。
114.第十晶体管m10具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第十晶体管m10之控制端系耦接至第十一节点n11，第十晶体管m10的第一端耦接至一供应电位(supply voltage)vdd，而第十晶体管m10的第二端耦接至第十一节点n11。第一切换器222具有一第一端和一第二端，其中“1”第一切换器222的第一端耦接至第十一节点n11，而第一切换器222的第二端耦接至一第十二节点n12。第一切换器222可根据一第一控制电位vc1来选择性地导通(closed)或断开(opened)。例如，若第一控
制电位vc1为高逻辑电平(high logic level，或逻辑)，则第一切换器222将可导通；反之，若第一控制电位vc1为低逻辑电平(low logic level，或逻辑“0”)，则第一切换器222将可断开。电容器cm具有一第一端和一第二端，其中电容器cm的第一端耦接至供应电位vdd，而电容器cm的第二端耦接至第十二节点n12。
115.第十一晶体管m11具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第十一晶体管m11的控制端耦接至第十二节点n12，第十一晶体管m11的第一端耦接至供应电位vdd，而第十一晶体管m11的第二端耦接至一第二加法节点nd2以输出一第四电流id。第二切换器224具有一第一端和一第二端，其中第二切换器224的第一端耦接至第十二节点n12，而第二切换器224的第二端耦接至一第十三节点n13。第二切换器224可根据一第二控制电位vc2来选择性地导通或断开。例如，若第二控制电位vc2为高逻辑电平，则第二切换器224将可导通；反之，若第二控制电位vc2为低逻辑电平，则第二切换器224将可断开。
116.例如，第一控制电位vc1和第二控制电位vc2可分别来自一下桥驱动器和一上桥驱动器(未显示)。在一些实施例中，第一控制电位vc1和第二控制电位vc2可大致具有互补(complementary)之逻辑电平，使得第一切换器222和第二切换器224的一者为导通状态，而第一切换器222和第二切换器224的另一者为断开状态。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，第一控制电位vc1和第二控制电位vc2亦可皆为低逻辑电平，使得第一切换器222和第二切换器224两者同时断开。
117.电压对电流转换器230包括一比较电路(comparison circuit)232、一相依电流吸收器(dependent current sink)234、一第一电阻器(resistor)r1、一第二电阻器r2、一第三电阻器r3，以及一第四电阻器r4。
118.第一电阻器r1具有一第一端和一第二端，其中第一电阻器r1的第一端耦接至输入节点nin以接收输入电位vin，而第一电阻器r1的第二端耦接至一第十四节点n14。第二电阻器r2具有一第一端和一第二端，其中第二电阻器r2的第一端耦接至第十四节点n14，而第二电阻器r2的第二端耦接至接地电位vss。第三电阻器r3具有一第一端和一第二端，其中第三电阻器r3的第一端耦接至输出节点nout以接收输出电位vout，而第三电阻器r3的第二端耦接至一第十五节点n15。第四电阻器r4具有一第一端和一第二端，其中第四电阻器r4的第一端耦接至第十五节点n15，而第四电阻器r4的第二端耦接至接地电位vss。在一些实施例中，第一电阻器r1对第二电阻器r2的电阻比值(r1/r2)可大致等于第三电阻器r3对第四电阻器r4的电阻比值(r3/r4)。例如，前述的电阻比值(r1/r2或r3/r4)皆可等于14，但亦不限于此。
119.比较电路232具有一正输入端、一负输入端，以及一输出端，其中比较电路232的正输入端耦接至第十四节点n14，比较电路232的负输入端耦接至第十五节点n15，而比较电路232的输出端用于输出一第三控制电位vc3。相依电流吸收器234可根据第三控制电位vc3来由第十三节点n13处汲取一第三电流ic。在一些实施例中，第三电流ic大致与输入电位vin和输出电位vout之间的一电位差(voltage difference)成正比。亦即，比较电路232和相依电流吸收器234的组合可视为一等效转导放大器(transconductance amplifier)。然而，比较电路232和相依电流吸收器234的具体实施方式于本发明中并不特别作限制。
120.最后，电流加法器240可由第一加法节点nd1处接收第二电流ib，并由第二加法节点nd2处接收第四电流id，再将两者相加，以产生一总和电流is(亦即，is＝ib+id)。
121.图3显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器200的电位波形图，其中横轴代表时间，而纵轴代表电位电平(voltage level)。在图3的实施例中，第一控制电位vc1亦可视为一下桥驱动电位vlg，其与一上桥驱动电位vug具有互补的逻辑电平。另外，第二控制电位vc2与上桥驱动电位vug大致具有相同波形，唯第二控制电位vc2较诸上桥驱动电位vug则稍有一些相位延迟。请一并参考图2、图3以了解脉波宽度调变控制器200的操作原理。
122.于一第一操作阶段t1期间，第一控制电位vc1为高逻辑电平且第二控制电位vc2为低逻辑电平，使得第一切换器222导通且第二切换器224断开。此时，因为有第八晶体管m8和第九晶体管m9所形成的一第一电流镜(current mirror)以及第十晶体管m10和第十一晶体管m11所形成的一第二电流镜，故下桥电流ig的一相关信息if可被记录成为第十二节点n12处的一电容电位vf。
123.于一第二操作阶段t2期间，第一控制电位vc1和第二控制电位vc2皆为低逻辑电平，使得第一切换器222和第二切换器224两者同时断开。此时，前述的电容电位vf可被维持住并储存于电容器cm当中。必须注意的是，第二操作阶段t2的持续时间非常短暂。
124.于一第三操作阶段t3期间，第一控制电位vc1为低逻辑电平且第二控制电位vc2为高逻辑电平，使得第一切换器222断开且第二切换器224导通，其中第二控制电位vc2可提供一高逻辑持续时间ton。在此高逻辑持续时间ton之内，相依电流吸收器234可经由导通的第二切换器224从电容器cm处汲取第三电流ic，并针对电容电位vf进行放电。由于电容电位vf逐渐下降，故来自第十一晶体管m11的第四电流i4将会逐渐上升。在一些实施例中，脉波宽度调变控制器200的操作原理可如下列方程式(1)至(7)所述：
[0125][0126]
其中“r1”代表第一电阻器r1的电阻值(resistance)，“r2”代表第二电阻器r2的电阻值，“r3”代表第三电阻器r3的电阻值，“r4”代表第四电阻器r4的电阻值，而“df”代表电压对电流转换器230的一分压比例。
[0127]
ic＝(vin-vout)
·
df
·
gm
……………………
(2)
[0128]
其中“ic”代表第三电流ic的电流值，“vin”代表输入电位vin的电位电平，“vout”代表输出电位vout的电位电平，而“gm”代表比较电路232和相依电流吸收器234的一共同转导值(transconductance)。
[0129][0130]
其中“δv”代表电容电位vf因第三电流ic的放电操作所造成的一电位降(voltagedrop)，“ton”代表第二控制电位vc2的高逻辑持续时间ton，而“cm”代表电容器cm的电容值(capacitance)。
[0131][0132][0133]
其中“id0”代表第四电流id的一初始电流值，而“gm”代表第十一晶体管m11的一小信号转导值。
[0134][0135]
其中“ia0”代表第一电流ia的一初始电流值，而“lm”代表电感器lm的电感值(inductance)。
[0136][0137]
其中“ib”代表第二电流ib的电流值，而“ds”代表第二电流ib对第一电流ia的一电流比值。
[0138]
根据方程式(1)至(7)可以发现，第二电流ib和第四电流id皆与输入电位vin和输出电位vout之间的电位差有关。必须注意的是，相较于电流检测器210，电流模拟器220之结构更简单且反应时间更短。因此，当电流检测器210的第二电流ib尚未进入稳定状态时，电流模拟器220的第四电流id可先用于代替第二电流ib并提供类似的电流信息，从而可抑制脉波宽度调变控制器200的输出失真。
[0139]
在一些实施例中，若进一步加入下列方程式(8)的假设，则第二电流ib和第四电流id两者将可完全相等，且以上元件参数的关系还可进一步简化为下列方程式(9)：
[0140][0141]
cm＝l
·
df
·
ds
·
gm
……………………………
(9)
[0142]
举例而言，基于方程式(8)和方程式(9)，可将电容器cm的电容值设定为16.45pf，将电感器lm的电感值设定为1.5μh，将分压比例df设定为0.0667，将电流比值ds设定为32577，并可将第十一晶体管m11的小信号转导值gm设定为0.4ma/v，但亦不仅限于此。
[0143]
图4显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变控制器200的电流波形图，其中横轴代表时间，而纵轴代表电流值(current magnitude)。根据图4的量测结果，无论第一电流ia如何变动，第二电流ib和第四电流id两者皆具有相似的波形，其中第四电流id的相位更可领先于第二电流ib的相位。必须理解的是，第四电流id可视为一虚拟下桥电流(pseudo lower-gate current)，其可用于提供更为即时的电流信息。
[0144]
图5显示根据本发明一实施例所述的脉波宽度调变的控制方法的流程图。前述的控制方法包括下列步骤。在步骤s510，检测一第一电流，并根据第一电流来产生一第二电流。在步骤s520，借由一电流模拟器，取得一下桥电流的一相关信息。在步骤s530，根据一输入电位和一输出电位来由电流模拟器处汲取一第三电流。在步骤s540，借由电流模拟器，根据相关信息及第三电流来产生一第四电流。在步骤s550，将第二电流与第四电流相加，以产生一总和电流。必须理解的是，以上步骤无须依次序执行，而图1-图4的实施例的每一特征均可套用至图5的控制方法当中。
[0145]
本发明提出一种新颖的脉波宽度调变控制器及其控制方法。与传统设计相比，本发明至少具有缩短暂态反应时间、抑制输出失真，以及提升整体的线性度等优势，故其很适合应用于各种各式的电子装置当中。
[0146]
值得注意的是，以上所述的电位、电流、电阻值、电感值、电容值，以及其余元件参数均非为本发明的限制条件。设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的脉波宽度调变控制器及其控制方法并不仅限于图1-图5所示的状态。本发明可以仅包括图1-图5的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于
本发明的脉波宽度调变控制器及其控制方法当中。虽然本发明的实施例使用金氧半场效晶体管为例，但本发明并不仅限于此，本领域技术人员可改用其他种类的晶体管，例如：接面场效晶体管，或是鳍式场效晶体管等等，而不致于影响本发明的效果。
[0147]
本发明的方法，或特定型态或其部份，可以以代码的型态存在。代码可以包含于实体媒体，如软碟、光碟片、硬碟、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)储存媒体，亦或不限于外在形式的电脑程式产品，其中，当代码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。代码也可以通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当代码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实作时，代码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
[0148]
在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
[0149]
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明之保护范围当视前附的权利要求范围所界定者为准。

技术特征：
1.一种脉波宽度调变控制器，其特征在于，包括：一电流检测器，检测一第一电流，并根据该第一电流来产生一第二电流，其中该电流检测器更接收一输入电位并输出一输出电位；一电流模拟器，取得一下桥电流的一相关信息；一电压对电流转换器，根据该输入电位和该输出电位来由该电流模拟器处汲取一第三电流，其中该电流模拟器更根据该相关信息和该第三电流来产生一第四电流；以及一电流加法器，将该第二电流与该第四电流相加，以产生一总和电流。2.如权利要求1所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第二电流与该第一电流成正比。3.如权利要求1所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第四电流趋近于该第二电流。4.如权利要求1所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流检测器包括：一第一晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第一晶体管的该控制端耦接至一第一节点，该第一晶体管的该第一端耦接至一输入节点以接收该输入电位，而该第一晶体管的该第二端耦接至一第二节点；一电感器，具有一第一端和一第二端，其中该电感器的该第一端耦接至该第二节点，而该电感器的该第二端耦接至一输出节点以输出该输出电位；一第二晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第二晶体管的该控制端耦接至该第一节点，该第二晶体管的该第一端耦接至一第三节点，而该第二晶体管的该第二端耦接至该输入节点；以及一第三晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第三晶体管的该控制端耦接至该第一节点，该第三晶体管的该第一端耦接至一第四节点，而该第三晶体管的该第二端耦接至该第二节点；其中该第一电流流经该第一晶体管。5.如权利要求4所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流检测器更包括：一第四晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第四晶体管的该控制端耦接至一第五节点，该第四晶体管的该第一端耦接至该第三节点，而该第四晶体管的该第二端耦接至该第五节点；以及一第五晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第五晶体管的该控制端耦接至该第五节点，该第五晶体管的该第一端耦接至该第四节点，而该第五晶体管的该第二端耦接至一第六节点。6.如权利要求5所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流检测器更包括：一第六晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第六晶体管的该控制端耦接至一第七节点，该第六晶体管的该第一端耦接至该第五节点，而该第六晶体管的该第二端耦接至一第八节点；以及一第七晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第七晶体管的该控制端耦接至该第七节点，该第七晶体管的该第一端耦接至该第六节点，而该第七晶体管的该第二端耦接至一第九节点。7.如权利要求6所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流检测器更包括：
一输出晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该输出晶体管的该控制端耦接至该第六节点，该输出晶体管的该第一端耦接至该第三节点，而该输出晶体管的该第二端耦接至一第一加法节点以输出该第二电流；一第一电流吸收器，由该第八节点处汲取一第一偏压电流；以及一第二电流吸收器，由该第九节点处汲取一第二偏压电流，其中该第二偏压电流等于该第一偏压电流。8.如权利要求4所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第一晶体管、该第二晶体管，以及该第三晶体管各自为一n型金氧半场效晶体管。9.如权利要求7所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第四晶体管、该第五晶体管、该第六晶体管、该第七晶体管，以及该输出晶体管各自为一p型金氧半场效晶体管。10.如权利要求1所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流模拟器包括：一第八晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第八晶体管的该控制端耦接至一第十节点，该第八晶体管的该第一端耦接至一接地电位，而该第八晶体管的该第二端耦接至该第十节点以接收该下桥电流；以及一第九晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第九晶体管的该控制端耦接至该第十节点，该第九晶体管的该第一端耦接至该接地电位，而该第九晶体管的该第二端耦接至一第十一节点。11.如权利要求10所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流模拟器更包括：一第十晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第十晶体管的该控制端耦接至该第十一节点，该第十晶体管的该第一端耦接至一供应电位，而该第十晶体管的该第二端耦接至该第十一节点；一第一切换器，具有一第一端和一第二端，其中该第一切换器的该第一端耦接至该第十一节点，而该第一切换器的该第二端耦接至一第十二节点；以及一电容器，具有一第一端和一第二端，其中该电容器的该第一端耦接至该供应电位，而该电容器的该第二端耦接至该第十二节点。12.如权利要求11所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电流模拟器更包括：一第十一晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中该第十一晶体管的该控制端耦接至该第十二节点，该第十一晶体管的该第一端耦接至该供应电位，而该第十一晶体管的该第二端耦接至一第二加法节点以输出该第四电流；以及一第二切换器，具有一第一端和一第二端，其中该第二切换器的该第一端耦接至该第十二节点，而该第二切换器的该第二端耦接至一第十三节点。13.如权利要求10所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第八晶体管和该第九晶体管各自为一n型金氧半场效晶体管。14.如权利要求12所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第十晶体管和该第十一晶体管各自为一p型金氧半场效晶体管。15.如权利要求12所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第一切换器根据一第一控制电位来选择性地导通或断开，而该第二切换器根据一第二控制电位来选择性地导通或断开。16.如权利要求15所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该第一控制电位和该第二
控制电位具有互补的逻辑电平。17.如权利要求12所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电压对电流转换器包括：一第一电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第一电阻器的该第一端用于接收该输入电位，而该第一电阻器的该第二端耦接至一第十四节点；以及一第二电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第二电阻器的该第一端耦接至该第十四节点，而该第二电阻器的该第二端耦接至该接地电位。18.如权利要求17所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电压对电流转换器更包括：一第三电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第三电阻器的该第一端用于接收该输出电位，而该第三电阻器的该第二端耦接至一第十五节点；以及一第四电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第四电阻器的该第一端耦接至该第十五节点，而该第四电阻器的该第二端耦接至该接地电位。19.如权利要求18所述的脉波宽度调变控制器，其特征在于，该电压对电流转换器更包括：一比较电路，具有一正输入端、一负输入端，以及一输出端，其中该比较电路的该正输入端耦接至该第十四节点，该比较电路的该负输入端耦接至该第十五节点，而该比较电路的该输出端用于输出一第三控制电位；以及一相依电流吸收器，根据该第三控制电位来由该第十三节点处汲取该第三电流，其中该第三电流与该输入电位和该输出电位之间的一电位差成正比。20.一种脉波宽度调变的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：检测一第一电流，并根据该第一电流来产生一第二电流；借由一电流模拟器，取得一下桥电流之一相关信息；根据一输入电位和一输出电位来由该电流模拟器处汲取一第三电流；借由该电流模拟器，根据该相关信息及该第三电流来产生一第四电流；以及将该第二电流与该第四电流相加，以产生一总和电流。

技术总结
一种脉波宽度调变控制器及其控制方法，包括：一电流检测器、一电流模拟器、一电压对电流转换器，以及一电流加法器。电流检测器可检测一第一电流，并可根据第一电流来产生一第二电流，其中电流检测器更可接收一输入电位并输出一输出电位。电流模拟器可取得一下桥电流的一相关信息。电压对电流转换器可根据输入电位和输出电位来由电流模拟器处汲取一第三电流，其中电流模拟器更可根据相关信息和第三电流来产生一第四电流。电流加法器可将第二电流与第四电流相加，以产生一总和电流。以产生一总和电流。以产生一总和电流。


技术研发人员：傅健铭 杨奂箴
受保护的技术使用者：立锜科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2023/7/31