用于变频式电压调节器的频率控制电路及方法技术

一种用于变频式电压调节器的频率控制电路，所述电压调节器包含第一定时触发器产生脉宽调变信号，电流产生器供应第一电流以决定固定开启时间或固定关闭时间，以及功率输出级接受所述脉宽调变信号操作而产生负载电流，所述功率输出级包含受所述脉宽调变信号切换的功率开关连接相节点，其特征在于所述频率控制电路包括：补偿器连接所述相节点，将相节点电压的脉冲宽度与所述固定开启时间或固定关闭时间之间的差值转换为第二电流；以及加法器连接所述电流产生器、第一定时触发器及补偿器，结合所述第一及第二电流给所述第一定时触发器，以决定所述脉宽调变信号的开启时间或关闭时间，因而控制所述脉宽调变信号的频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变频式电压调节器，具体地说，是一种用于变频式电压调节器的 频率控制电路及方法。
技术介绍
脉宽调变电压调节器如果使用非定频系统架构，例如固定开启时间控制或固定关 闭时间控制，其频率可能因为在不同的负载下偏移原来的设计而引发新的问题。例如在印 刷电路板上的两个通道原本试图操作在IOOKHz以上差距的频率，却因为在某种负载下导 致两者的频率相当接近，进而产生音频的现象。图1为固定开启时间及固定关闭时间脉宽 调变的基本架构，图2为其波形图。参照图1及图2，比较器10比较输出电压Vout及参考 电压Vrefl而产生比较信号Si，脉宽调变信号产生器12根据比较信号Sl产生脉宽调变信 号S2驱动功率输出级14，将输入电压VIN转换为输出电压Vout。在脉宽调变信号产生器12 中，定时触发器16触发固定开启时间Ton或固定关闭时间Toff，其宽度由电流产生器18提 供电流Il设定。图3为用于固定开启时间脉宽调变的定时触发器16，其中比较信号Sl控 制开关SW3，因而控制电容Cl的充电时间点，比较器22比较电容电压VCl及参考电压Vref2 而产生脉宽调变信号S2。在比较信号Sl触发正反器20切断开关SW3后，电容电压VCl因 电流Il对电容Cl充电而以固定速率从零上升，当电容电压VCl上升到参考电压Vref2的 大小时，脉宽调变信号S2结束开启时间。因为电流Il是定值，所以脉宽调变信号S2具有 固定宽度的开启时间。在图1所示的系统中，在不同的负载下，其频率误差的来源有三(1)相节点电压VP( = VIN-ILXRon)随负载电流IL变化，其中Ron为功率开关 Sffl的导通电阻值；(2)电感L及印刷电路板上的寄生电阻RL所造成的压降(ILXRL)；(3)在重载时因为失效时间(deadtime)较小而造成相节点电压VP的脉宽变小，因 而造成频率加快。参照图1及图4，为了避免功率开关SWl和SW2同时开启，系统通常在开启功率开 关SWl以前插入预设的失效时间。在重载时，责任周期很大(duty cycle)，失效时间造成功 率开关SWl的实际开启时间缩短，亦即相节点电压VP的脉宽变小，导致电压调节器提高其 操作频率。美国专利号6，456，050使用时序控制电路因应责任周期产生时序信号进行固定 关闭时间控制，但只有在输出/入电压比小于0.5时才有不错的频率补偿效果。美国专利号 6，774，611使用锁相回路控制脉宽调变信号的责任周期，虽然准确地控制频率，但是电路很复杂。因此已知的频率控制电路及方法存在着上述种种不便和问题。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提出一种。本专利技术的另一目的，在于提出一种根据相节点电压的脉宽补偿变频式电压调节器 的操作频率的电路及方法。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种用于变频式电压调节器的频率控制电路，所述电压调节器包含第一定时触发 器产生脉宽调变信号，电流产生器供应第一电流以决定固定开启时间或固定关闭时间，以 及功率输出级接受所述脉宽调变信号操作而产生负载电流，所述功率输出级包含受所述脉 宽调变信号切换的功率开关连接相节点，其特征在于所述频率控制电路包括补偿器连接所述相节点，将相节点电压的脉冲宽度与所述固定开启时间或固定关 闭时间之间的差值转换为第二电流；以及加法器连接所述电流产生器、第一定时触发器及补偿器，结合所述第一及第二电 流给所述第一定时触发器，以决定所述脉宽调变信号的开启时间或关闭时间，因而控制所 述脉宽调变信号的频率。本专利技术的用于变频式电压调节器的频率控制电路还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的频率控制电路，其中所述补偿器包括第二定时触发器产生参考信号，其具有所述固定开启时间或固定关闭时间；相检测器连接所述相节点，检测所述相节点电压而产生检测信号；以及脉冲比较器连接所述第二定时触发器及相检测器，比较所述检测信号及参考信号 而产生所述第二电流。前述的频率控制电路，其中所述脉冲比较器包括第一低通滤波器连接所述第二定时触发器，提取所述参考信号的平均值；第二低通滤波器连接所述相检测器，提取所述检测信号的平均值；以及运算转导放大器连接所述第一及第二低通滤波器，将所述二平均值之间的差值转 换为所述第二电流。前述的频率控制电路，其中所述脉冲比较器还包括第一脉宽电压转换器连接所述第二定时触发器，从所述参考信号提取所述固定开 启时间或固定关闭时间，据以产生第一电压；第二脉宽电压转换器连接所述相检测器，从所述检测信号提取所述相节点电压的 脉冲宽度，据以产生第二电压；以及运算转导放大器连接所述第一及第二脉宽电压转换器，将所述第一及第二电压之 间的差值转换为所述第二电流。前述的频率控制电路，其中所述第一脉宽电压转换器包括电流源；电容；以及开关连接在所述电流源及电容之间，因应所述参考信号而切换，使得所述电流源 对所述电容充电而产生所述第一电压。前述的频率控制电路，其中所述第二脉宽电压转换器包括电流源；电容；以及开关连接在所述电流源及电容之间，因应所述检测信号切换，使得所述电流源对 所述电容充电而产生所述第二电压。一种用于变频式电压调节器的频率控制电路，所述电压调节器包含定时触发器产 生脉宽调变信号，电流产生器供应第一电流以决定固定开启时间或固定关闭时间，以及功 率输出级接受所述脉宽调变信号操作而产生负载电流，所述功率输出级包含受所述脉宽调 变信号切换的功率开关连接相节点，其特征在于所述频率控制方法包括将相节点电压的脉冲宽度与所述固定开启时间或固定关闭时间之间的差值转换 为第二电流；以及结合所述第一及第二电流给所述定时触发器，以决定所述脉宽调变信号的开启时 间或关闭时间，因而控制所述脉宽调变信号的频率。前述的频率控制方法，其中所述将相节点电压的脉冲宽度与所述固定开启时间或 固定关闭时间之间的差值转换为第二电流的步骤包括产生具有所述固定开启时间或固定关闭时间的参考信号；检测所述相节点电压而产生检测信号；以及比较所述检测信号及参考信号而产生所述第二电流。前述的频率控制方法，其中比较所述检测信号及参考信号而产生所述第二电流的 步骤包括提取所述参考信号的平均值；提取所述检测信号的平均值；以及将所述二平均值之间的差值转换为所述第二电流。前述的频率控制方法，其中比较所述检测信号及参考信号而产生所述第二电流的 步骤包括从所述参考信号提取所述固定开启时间或固定关闭时间，据以产生第一电压；从所述检测信号提取所述相节点电压的脉冲宽度，据以产生第二电压；以及将所述第一及第二电压之间的差值转换为所述第二电流。 采用上述技术方案后，本专利技术的具有藉由检测相节点电压的脉冲宽度来补偿电压调节器的操作频率，可以减少失效时间造成的频率误差的优点。附图说明图1为已知的固定开启时间及固定关闭时间脉宽调变电压调节器的基本架构图图2为图1的波形图3为用于固定开启时间脉宽调变的定时触发器的示意图4为图1的波形图5为本专利技术的实施例的示意图6为图5的电压调节器的操作频率与负载电流的关系曲线图7为图5中的脉冲比较器的第一实施例的示意图8为图7的波形图9为图5中的脉冲比较器的第二实施例的示意图10为图9中的脉宽电压转换器的实施例的示意图；以及图11为图10的波形图。图中，10、比较器12、脉宽调变信号产生器14、功率输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于变频式电压调节器的频率控制电路，所述电压调节器包含第一定时触发器产生脉宽调变信号，电流产生器供应第一电流以决定固定开启时间或固定关闭时间，以及功率输出级接受所述脉宽调变信号操作而产生负载电流，所述功率输出级包含受所述脉宽调变信号切换的功率开关连接相节点，其特征在于所述频率控制电路包括：补偿器连接所述相节点，将相节点电压的脉冲宽度与所述固定开启时间或固定关闭时间之间的差值转换为第二电流；以及加法器连接所述电流产生器、第一定时触发器及补偿器，结合所述第一及第二电流给所述第一定时触发器，以决定所述脉宽调变信号的开启时间或关闭时间，因而控制所述脉宽调变信号的频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐健夫，陈曜洲，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[]