调节脉冲宽度调制信号的方法技术

本公开的各实施例涉及一种用于调节脉冲宽度调制信号的方法。一种方法可被用于调节驱动电压降开关模式电压调节器的脉冲宽度调制信号。该方法包括将开关模式电压调节器的输入电压与阈值电压相比较。当输入电压低于阈值电压时，脉冲宽度调制信号的频率被降低。当输入电压不低于阈值电压时，该频率不被降低。

【技术实现步骤摘要】
调节脉冲宽度调制信号的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年9月24日提交的法国专利申请号18/58655的优先权，该申请通过引用并入于此。
本专利技术的实现和实施例涉及一种调节驱动降压开关模式电压调节器的脉冲宽度调制信号的方法。
技术介绍
通常地，如图1所示，常规的电压降开关模式电源1包括电压调节电路或电压调节器2，电压调节电路或电压调节器2包括：旨在接收输入电压Vin的输入3、具有闭合状态和打开状态的电源开关4、被配置为存储能量的电感器5、负载6和二极管7。电压调节电路2被配置为将低于输入电压Vin的输出电压Vout递送到负载。当电源开关4处于闭合状态时，二极管7处于截止状态，并且流过电感器5的电流增加。当电源开关4处于打开状态时，二极管7处于导通状态，并且流过电感器5的电流减小。电源开关4和二极管7一般地由晶体管形成，这里例如由第一晶体管T1和第二晶体管T2形成。第一晶体管T1的闭合/打开状态和第二晶体管T2的导通/截止状态由脉冲宽度调制信号Spwm驱动，该脉冲宽度调制信号Spwm由用于控制开关模式电源1的控制电路8递送。控制电路8旨在接收参考电压Vref，以便经由脉冲宽度调制信号Spwm来设置电压调节器2的输出电压Vout。信号Spwm的频率或周期通常地由时钟信号Clk来指定。如图2所示，信号Spwm的每个周期Tpwm包括具有持续时间D1的第一相位P1和具有持续时间D2的第二阶段P2，在持续时间D1中电源开关4处于闭合状态并且二极管7处于截止状态，以及在持续时间D2中电源开关4处于打开状态并且二极管7处于导通状态。信号Spwm的占空比RC等于D1/Tpwm或1-D2/Tpwm，并且该占空比RC可以根据输入Vin和输出Vout电压而变化。当在输入Vin和输出Vout电压之间仅存在低压差(例如低于0.4V)时，开关模式电源以低压差电压模式来操作。在这种情况下，信号Spwm保持高的占空比RC，即接近100％，以便维持电压降开关模式电源的功能。然而，由于控制电路8在生成信号Spwm时仍然表现出本征延时，第二相位P2的持续时间D2因此不能完全被消除。因此，信号Spwm的占空比被延时所限制，故不能达到100％。一种常规方案提出了限制电压降开关模式电源的输入电压Vin，以便避免高占空比的约束。然而，这样的方案实质上限制了电源的工作范围。还有另一种寻求降低控制电路8的本征延时，以便增加占空比的常规方案。然而，占空比RC的轻微改善，是以高复杂性以及实质上增加硅面积和功耗的代价而获得的。因此，需要提供一种展示出低复杂性，低功耗和允许脉冲宽度调制信号的占空比的小的硅占用面积的技术方案，或者换言之，电压降开关模式电源的性能将在不限制其工作范围的情况下增加。
技术实现思路
本专利技术的实现和实施例涉及开关模式电源，并且更具体地涉及由脉冲宽度调制(PWM)信号驱动的电压降开关模式电源。根据一个方面，一种用于调节旨在驱动电压降开关模式电压调节器的脉冲宽度调制信号的方法。该方法包括将开关模式电压调节器的输入电压与阈值电压相比较，并且如果输入电压低于阈值电压，则降低脉冲宽度调制信号的频率。这种方法有利地使得可以根据电压调节器的输入电压，简单地通过降低脉冲宽度调制信号频率来调节脉冲宽度调制信号的占空比。以这种方式降低脉冲宽度调制信号的频率同时导致脉冲宽度调制信号的周期的增加，这有利地增加了流过开关模式电压调节器的功率电感器的电流中的纹波，使得电压调节器能够更快地响应其负载的变化。具体地，如上所说明，时段Tpwm的第二相位P2的持续时间D2由递送脉冲宽度调制信号的控制电路的本征性质所设置。而且，如上所说明，脉冲宽度调制信号的占空比等于D1/Tpwm或1-D2/Tpwm。因此，如果D2的最小值被认为是固定的，由于它是由控制电路的本征性质所限定的，增加脉冲宽度调制信号的周期Tpwm允许脉冲宽度调制信号的最大占空比直接地增加，以便提高电压降开关模式电压调节器的性能，如果需要的话。根据一种实施方式，降低脉冲宽度调制信号的频率的操作包括降低旨在为脉冲宽度调制信号计时的时钟信号的频率。有利地，以这种方式降低时钟信号的频率提供了在硅面积方面展示出低复杂性，低功耗和小的占用面积的技术方案。作为非限制性示例，该降低是时钟信号的频率除以2。阈值电压可以例如被选择，使得当输入电压低于阈值电压时，电压调节器以低压差电压模式来操作。特别地，本领域技术人员将能够根据所设想的应用和/或所使用的技术来选择该阈值电压。作为非限制性示例，可以选择针对阈值电压的2.2V量级的值。当电压降开关模式电压调节器处于低压差电压调节模式时，这种方法因此有利地使得脉冲宽度调制信号的占空比可以调节，以便动态地改善调节器的性能。根据另一方面，设备可以被用于调节旨在驱动电压降开关模式电压调节器的脉冲宽度调制信号。该设备包括比较模块，其旨在接收开关模式电压调节器的输入电压和阈值电压。比较模块被配置为将输入电压和阈值电压相比较。控制模块被配置为如果输入电压低于阈值电压则降低脉冲宽度调制信号的频率。根据一个实施例，控制模块被配置为通过划分旨在为脉冲宽度调制信号计时的时钟信号来降低脉冲宽度调制信号的频率。根据一个实施例，控制模块被配置为通过将时钟信号的频率除以2来降低脉冲宽度调制信号的频率。如上通过非限制性指示所述，阈值电压可以被选择以使得当输入电压低于阈值电压时，电压调节器以低压差电压模式来操作。根据另一方面，提供了一种电压降开关模式电源，包括用于调节如上所限定的脉冲宽度调制信号的设备和由脉冲宽度调制信号驱动的电压降开关模式电压调节器。根据另一方面，提供了一种电源管理单元，包括至少一个如上所限定的电压降开关模式电源。根据又一方面，提供了一种包含如上所限定的电源管理单元的微控制器。根据再一方面，提供了一种诸如连接的对象的电子设备，其包含至少一个如上所限定的微控制器。附图说明通过研究完全非限制性实现和实施例以及附图的详细描述，本专利技术的其他优点和特征将变得明显，其中：图1和2示出了现有技术的一个示例；以及图3至5示意性地示出了本专利技术的实现和实施例。具体实施方式图3中的附图标记10指代电子设备，这里例如是采取连接的恒温器10形式的连接的智能设备。连接的恒温器10包括检测模块11，检测模块11被配置为检测环境参数，诸如恒温器10周围的环境温度和环境湿度。处理模块12被耦合到检测模块11，并且被配置为处理由检测模块11检测的参数。通信模块13被耦合到处理模块12，并且被配置为经由因特网网络与另一个连接的对象或计算机服务器通信。处理模块12包括微控制器14，这里例如是由STMicroelectronics销售的微控制器。微控制器14包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节脉冲宽度调制信号的方法，所述脉冲宽度调制信号驱动电压降压开关模式电压调节器，所述方法包括：/n将所述开关模式电压调节器的输入电压与阈值电压相比较；以及/n当所述输入电压低于所述阈值电压时，降低所述脉冲宽度调制信号的频率，其中当所述输入电压不低于所述阈值电压时，所述频率不被降低。/n

【技术特征摘要】
20180924 FR 18586551.一种用于调节脉冲宽度调制信号的方法，所述脉冲宽度调制信号驱动电压降压开关模式电压调节器，所述方法包括：
将所述开关模式电压调节器的输入电压与阈值电压相比较；以及
当所述输入电压低于所述阈值电压时，降低所述脉冲宽度调制信号的频率，其中当所述输入电压不低于所述阈值电压时，所述频率不被降低。


2.根据权利要求1所述的方法，其中降低所述脉冲宽度调制信号的所述频率包括：降低为所述脉冲宽度调制信号计时的时钟信号的所述频率。


3.根据权利要求2所述的方法，其中降低所述时钟信号的所述频率包括：将所述时钟信号的所述频率除以2。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值电压被选择，以使得当所述输入电压低于所述阈值电压时，在低压差电压模式下操作所述开关模式电压调节器。


5.一种方法，包括：
从电压降压开关模式电压调节器接收输入电压；
将所述输入电压与阈值电压相比较；
接收时钟信号；
生成经修改的时钟信号，所述经修改的时钟信号具有比所述时钟信号的频率低的频率；
当所述输入电压低于所述阈值电压时，生成基于所述经修改的时钟信号的脉冲宽度调制信号，并且当所述输入电压不低于所述阈值电压时，生成基于所述时钟信号的脉冲宽度调制信号；以及
将所述脉冲宽度调制信号施加到所述电压降开关模式电压调节器。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述经修改的时钟信号具有是所述时钟信号的频率的一半的频率。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值电压被选择，使得当所述输入电压低于所述阈值电压时，在低压差电压模式下操作所述开关模式电压调节器。


8.一种用于调节脉冲宽度调制信号的设备，所述脉冲宽度调制信号旨在驱动电压降压开关模式电压调节器，所述设备包括：
比较器，被配置为接收所述开关模式电压调节器的输入电压和阈值电压，并且被配置为将所述输入电压和所述阈值电压进行比较；以及
控制器，被配置为当所述输入电压低于所述阈值电压时，降低所述脉冲宽度调制信号的频率，并且被配置为当所述输入电压不低于所述阈值电压时，不降低所述脉冲宽度调制信号的所述频率。


9.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被配置为通过降低旨在对所述脉冲宽度调制信号计时的时钟信号的所述频率，来降低所述脉冲宽度调制信号的所述频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·切斯诺，F·阿米德，H·埃施，
申请(专利权)人：意法半导体格勒诺布尔二公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR