DC-DC转换器制造技术

技术编号:23632884 阅读:16 留言:0更新日期:2020-04-01 00:51
DC‑DC转换器和用于维持DC‑DC转换器的输出电压的相应方法,其中所述DC‑DC转换器被配置成以非连续导通模式运行在一预定电压范围内。该方法包括:基于输出电压来调节DC‑DC转换器的占空比,以将输出电压维持在预定电压范围内;其中通过在第一开关频率至第二开关频率之间切换来调节DC‑DC转换器的占空比,且选择第一开关频率和第二开关频率,以使得第一开关频率和第二开关频率落在至少一个预限定的非准许频带之外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC-DC转换器
本文所公开的实施方案涉及用于将DC-DC转换器开关频率适配成维持在预限定的非准许频带之外运行的方法和装置。
技术介绍
便携式设备在人们生活的各个方面都变得越来越普遍。例如,许多消费者从便携式音频播放器听他们的音乐。这些便携式设备在设置于小包装中时变得更容易使用且使用起来也更加令人愉悦,这既提供了相同的功能,又具有持久的电池电量。为了支持这些更持久的设备,通常会降低内部许多部件的运行电压来降低功率消耗。然而,由于音频信号的音量水平与输出电压成比例,所以运行电压的这种降低会影响便携式设备的声音输出。因此,升压转换器可被用来提高便携式设备中的选定部件的运行电压,这些部件将受益于更高的运行电压,例如,可能需要高电压来提供高音量的音频放大器。图1例示了包括升压转换器的常规音频放大器。音频放大器包括电池电源102,该电池电源102被配置成向升压转换器104提供电压Vp。升压转换器104将电压Vp增大至升压电压Vbst。在此实施例中,扬声器放大器108被配置成接收升压电压Vbst且接收从数模转换器(DAC)所输出的模拟音频信号sig。扬声器放大器利用从升压转换器所接收的功率来增大低功率信号sig,以生成信号从而驱动扬声器110。升压电压Vbst高于电源电压Vp,这允许与仅使用电源电压Vp可能的音频信号相比,扬声器放大器108通过扬声器110提供更大声的音频信号。便携式设备正变成越来越复杂的系统,其中给定集成电路与印刷电路板上或物理上相邻区域中的相邻集成电路(IC)共存的能力对于系统或设备设计者会变得越来越重要。任何两个IC的运行之间的干扰可能未必是由于两者之间的直接连接而发生的,而是由于由一个IC在另一个IC的运行容易受到干扰的频率或频率范围内所产生的电磁干扰。作为Vbst生成过程的一部分,升压转换器可能例如造成较大的开关电压。该开关电压通常会引起与便携式设备上其他邻近IC或其他子系统的电磁干扰。升压转换器每次切换也会造成电池电源(Vp)中的噪声。此切换可能导致噪声注入到电源中,该电源可能被便携式设备中的其他IC共用。一些IC比其他IC更容易受到电源上的噪声影响,从而导致性能下降。随着便携式设备变得越来越复杂,避免多个运行频带的要求也越来越高。
技术实现思路
根据本文所描述的实施方案,提供了一种用于将DC-DC转换器的输出电压维持在一预定电压范围内的方法,所述DC-DC转换器被配置成以非连续导通模式运行。该方法包括基于所述输出电压来调节所述DC-DC转换器的占空比,以将所述输出电压维持在一预定电压范围内;其中通过在第一开关频率至第二开关频率之间切换来调节所述DC-DC转换器的占空比,且选择所述第一开关频率和所述第二开关频率,以使得所述第一开关频率和所述第二开关频率落在至少一个预限定的非准许频带之外。根据一些实施方案,提供了一种DC-DC转换器,所述DC-DC转换器被配置成处于非连续导通模式且将输出电压维持在一预定电压范围内。所述DC-DC转换器包括控制器,其中所述控制器包括:输入,被配置成接收对所述输出电压的指示;以及,调节块,被配置成基于所述输出电压来调节所述DC-DC转换器的占空比,以将所述输出电压维持在一预定电压范围内;其中通过在第一开关频率至第二开关频率之间切换来调节所述DC-DC转换器的占空比,且选择所述第一开关频率和所述第二开关频率,以使得所述第一开关频率和所述第二开关频率落在至少一个预限定的非准许频带之外。附图说明为了更好地理解本专利技术,且为了示出如何实施本专利技术,现在仅以实施例的方式参考附图,其中:图1是根据现有技术的包括升压转换器的常规音频放大器的一个实施例;图2是根据本公开内容的DC-DC转换器的示例性框图;图3a是例示根据本公开内容的实施方案的升压转换器以连续导通模式CCM运行的示例性时序图;图3b是例示根据本公开内容的实施方案的升压转换器以连续导通模式CCM运行的示例性时序图;图4是例示根据本公开内容的实施方案的升压转换器以非连续导通模式DCM运行的示例性时序图;图5是例示根据本公开内容的实施方案的DC-DC转换器以DCM运行的示例性时序图;图6是例示根据本公开内容的实施方案的用于DC-DC转换器在以非连续导通模式运行时将DC-DC转换器的输出电压维持在一预定电压范围内的方法的示例性流程图;图7是例示根据本公开内容的实施方案的DC-DC转换器从第一开关频率切换至第二开关频率时的运行的示例性时序图;图8是例示根据本公开内容的实施方案的减小DC-DC转换器的占空比以将升压电压维持在一预定电压范围内的方法的示例性流程图;图9是例示根据本公开内容的实施方案的增大DC-DC转换器的占空比以将升压电压维持在一预定电压范围内的方法的示例性流程图;图10是例示根据本公开内容的实施方案的减小DC-DC转换器的占空比以将升压电压维持在一预定电压范围内的方法的示例性流程图;图11是例示根据本公开内容的实施方案的增大DC-DC转换器的占空比以将升压电压维持在一预定电压范围内的方法的示例性流程图;图12是例示根据本公开内容的实施方案的DC-DC转换器的运行的示例性时序图;图13是例示根据本公开实施方案的随着占空比减小的NFET206导通状态和非导通状态的示例性时序图;图14是例示根据本公开实施方案的针对使用相同占空比的不同频率,作为频率的函数的能量的示例性时序图;图15是例示根据本公开内容的实施方案的升压转换器在不受包含非准许频率的任何预限定的非准许频带限制时可用的开关频率的示例性曲线图;图16是例示根据本公开内容的两个预限定的非准许频带已经设置成包含非准许频率的一个实施例的曲线图;图17是例示根据本公开内容的包括单个预限定的非准许频带的实施例的曲线图;图18是例示根据本公开内容的包括三个预限定的非准许频带的实施例的曲线图;图19是例示根据本公开内容的包括四个预限定的非准许频带的实施例的曲线图;图20是根据本公开内容的DC-DC转换器1800的示例性框图。具体实施方式下面的描述阐述了根据本公开内容的示例性实施方案。对于本领域普通技术人员而言,其他示例性实施方案和实施方式将是显而易见的。此外,本领域普通技术人员将认识到,可以代替下面所讨论的实施方案或结合下面所讨论的实施方案来应用各种等同技术,且所有这样的等同物应被认为是本公开内容所涵盖的。图2例示了根据本公开内容的一些实施方案的示例性DC-DC转换器200。DC-DC转换器200包括电池电源202,该电池电源202向DC-DC转换器200提供电源电压VP。DC-DC转换器200包括与电池电源202连接的电感器204。DC-DC转换器200还包括两个开关206和208以及电容器210。在此实施例中,开关206和208被实施为n沟道场效应晶体管(NFET)206和p沟道场效应晶体管(PFET)208。在此示例性实施方式中,电感器204本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于将DC-DC转换器的输出电压维持在一预定电压范围内的方法,所述DC-DC转换器被配置成以非连续导通模式运行,该方法包括:/n基于输出电压来调节所述DC-DC转换器的占空比,以将所述输出电压维持在一预定电压范围内;其中/n通过在第一开关频率至第二开关频率之间切换来调节所述DC-DC转换器的占空比,以及/n选择所述第一开关频率和所述第二开关频率,以使得所述第一开关频率和所述第二开关频率落在至少一个预限定的非准许频带之外。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170522 US 62/509,5501.一种用于将DC-DC转换器的输出电压维持在一预定电压范围内的方法,所述DC-DC转换器被配置成以非连续导通模式运行,该方法包括:
基于输出电压来调节所述DC-DC转换器的占空比,以将所述输出电压维持在一预定电压范围内;其中
通过在第一开关频率至第二开关频率之间切换来调节所述DC-DC转换器的占空比,以及
选择所述第一开关频率和所述第二开关频率,以使得所述第一开关频率和所述第二开关频率落在至少一个预限定的非准许频带之外。


2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二开关频率等于所述第一开关频率的1/N。


3.根据权利要求1所述的方法,其中所述DC-DC转换器被配置成在一个设备中使用,且所述至少一个预限定的非准许频带包括为供所述设备中的另外部件使用所保留的频率。


4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
通过减少所述DC-DC转换器的接通时间来调节所述DC-DC转换器的占空比。


5.根据权利要求4所述的方法,还包括:响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压高于所述预定电压范围,首先通过减少所述DC-DC转换器的接通时间来减小所述占空比,直至达到所述第一开关频率的最小占空比为止,以及
响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压保持高于所述预定电压范围,切换至所述第二开关频率。


6.根据权利要求5所述的方法,还包括:
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压保持高于所述预定电压范围,切换至第三开关频率,其中所述第三频率是所述第二频率的1/N+1倍。


7.根据权利要求4所述的方法,还包括:
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压低于所述预定电压范围,首先通过增大所述DC-DC转换器的接通时间来增大所述占空比,直至达到所述第二开关频率的最大占空比为止,以及
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压保持低于所述预定电压范围,切换至所述第一开关频率。


8.根据权利要求7所述的方法,还包括:
响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压保持低于所述预定电压范围,切换至第三开关频率,其中所述第三频率大于所述第一频率。


9.根据权利要求4所述的方法,还包括:响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压高于所述预定电压范围,首先切换至所述第二开关频率;以及
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压保持高于所述预定电压范围,通过减少所述DC-DC转换器的接通时间来减小所述占空比,直至达到所述第二开关频率的最小占空比为止。


10.根据权利要求9所述的方法,还包括:
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压保持高于所述预定电压范围,切换至第三开关频率,其中所述第三频率是所述第二频率的1/N+1倍。


11.根据权利要求4所述的方法,还包括:
响应于使用所述第二开关频率时所述输出电压低于所述预定电压范围,切换至所述第一开关频率;以及
响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压保持低于所述预定电压范围,通过增大所述DC-DC转换器的接通时间来增大所述占空比,直至达到所述第一开关频率的最大占空比为止。


12.根据权利要求11所述的方法,还包括:
响应于使用所述第一开关频率时所述输出电压保持低于所述预定电压范围,切换至第三开关频率,其中所述第三频率大于所述第一频率。


13.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在所述第一开关频率和所述第二开关频率之间交替,其中所述第一开关频率高于所述预限定的非准许频带,且所述第二开关频率低于所述预限定的非准许频带。


14.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个预限定的非准许频带包括两个或更多个单独的预限定的非准许频带。


15.一种DC-DC转换器,所述DC-DC转换器被配置成处于非连续导通模式且将输出电压维持在一预定电压范围内,所述DC-DC转换器包括控制器,其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·瓦德内卡U·帕扎亚维提尔T·伯克J·梅伊
申请(专利权)人:思睿逻辑国际半导体有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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