应用于脉宽调变系统的自动频率调变电路及自动频率调变方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于脉宽调变系统的自动频率调变电路及自动频率调变方法，其以效率统计结果作为频率调变的参考。自动频率调变电路包含振荡器单元、导通时间产生单元、频率调整单元及频率选择单元。振荡器单元用以接收参考电流并产生时钟信号。导通时间产生单元耦接振荡器单元，用以接收参考电压与振荡器单元的第一电压并产生导通时间信号。频率调整单元耦接导通时间产生单元，用以接收导通时间信号与脉宽调变信号并产生频率调整信号。频率选择单元耦接频率调整单元，用以根据频率调整信号自动调整原始频率，以产生调整后频率。

【技术实现步骤摘要】
应用于脉宽调变系统的自动频率调变电路及自动频率调变方法
本专利技术与频率调变有关，尤其是关于一种应用于脉宽调变(Pulse-WidthModulation，PWM)系统的自动频率调变电路及自动频率调变方法。
技术介绍
请参照图1及图2，图1及图2分别为现有技术中的脉宽调变(PWM)信号与脉频调变(Pulse-FrequencyModulation，PFM)信号的波形示意图。一般而言，脉宽调变(PWM)架构在一般抽载电流的效率上表现较佳，但其控制回路较复杂，且其在轻载时的效率反而不如脉频调变(PFM)架构；至于脉频调变(PFM)架构虽然电路较简单且功耗较少，但其架构的限制导致其在重载时的效率表现不佳。因此，目前普遍的操作方式是混合使用脉宽调变(PWM)回路与脉频调变(PFM)回路，通过侦测负载电流判断负载的轻重，在重载时选用脉宽调变(PWM)回路运作，而在轻载时则改用脉频调变(PFM)回路运作，由以达到效率最大化的效果。就脉宽调变(PWM)模式与脉频调变(PFM)模式之间的切换而言，传统上常见的作法是侦测脉宽调变(PWM)回路中的误差放大器(ErrorAmplifier)的输出端电压作为负载电流的取样信号，当输出端电压低于预设的参考电压时，即由脉宽调变(PWM)模式切换为脉频调变(PFM)模式。然而，在实际应用中，上述传统的侦测方法可能会因为某些特殊情况而导致误判。举例而言，当应用于发光二极管驱动器(LEDdriver)时，若其调光(Dimming)频率过低，则在停止模式切换的期间内会造成误差放大器的输出端电压下降，导致脉宽调变(PWM)模式与脉频调变(PFM)模式之间的切换判断有误而出现误切换的现象，亟待改善。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种应用于脉宽调变系统的自动频率调变电路及自动频率调变方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。依据本专利技术的一具体实施例为一种自动频率调变电路。于此实施例中，自动频率调变电路应用于脉宽调变系统，其以效率统计结果作为频率调变的参考。自动频率调变电路包含振荡器单元、导通时间产生单元、频率调整单元及频率选择单元。振荡器单元用以接收参考电流并产生时钟信号。导通时间产生单元耦接振荡器单元，用以接收参考电压与振荡器单元的第一电压并产生导通时间信号。频率调整单元耦接导通时间产生单元，用以接收导通时间信号与脉宽调变信号并产生频率调整信号。频率选择单元耦接频率调整单元，用以根据频率调整信号自动调整原始频率，以产生调整后频率。于一实施例中，自动频率调变电路还包含集成电路汇流排(I2C)，耦接频率选择单元，用以提供原始频率至频率选择单元。于一实施例中，自动频率调变电路还包含参考电流产生单元，耦接于频率选择单元与振荡器单元之间，用以接收频率选择单元所输出的调整后频率并产生参考电流至振荡器单元。于一实施例中，自动频率调变电路还包含参考电压产生单元，耦接于频率选择单元与导通时间产生单元之间，用以接收频率选择单元所输出的调整后频率并产生参考电压至导通时间产生单元。于一实施例中，导通时间产生单元根据第一电压产生第二电压后，再根据第二电压与参考电压产生导通时间信号。于一实施例中，频率调整单元根据导通时间信号与脉宽调变信号的相位侦测结果产生频率调整信号。于一实施例中，振荡器单元包含彼此串接的振荡电流源与振荡电容，且第一电压为振荡电流源与振荡电容之间的接点电压。依据本专利技术的另一具体实施例为一种自动频率调变方法。于此实施例中，自动频率调变方法应用于脉宽调变系统，其以效率统计结果作为频率调变的参考。自动频率调变方法包含下列步骤：(a)根据参考电流产生时钟信号；(b)根据参考电压与第一电压产生导通时间信号，其中第一电压与振荡器单元有关；(c)根据导通时间信号与脉宽调变信号产生频率调整信号；以及(d)根据频率调整信号自动调整原始频率，以产生调整后频率。于一实施例中，步骤(d)中的该原始频率由一集成电路汇流排所提供。于一实施例中，该参考电流根据该调整后频率而产生。于一实施例中，该参考电压根据该调整后频率而产生。于一实施例中，步骤(b)包含：(b1)根据该第一电压产生一第二电压；以及(b2)根据该第二电压与该参考电压产生该导通时间信号。于一实施例中，步骤(c)根据该导通时间信号与该脉宽调变信号的一相位侦测结果产生该频率调整信号。于一实施例中，步骤(b)中的该第一电压为该振荡器单元中的彼此串接的一振荡电流源与一振荡电容之间的接点电压。相较于现有技术，本专利技术的自动频率调变电路及自动频率调变方法应用于脉宽调变(PWM)系统，其以效率统计结果作为频率调变的参考，不需根据负载状态(重载或轻载)在脉宽调变(PWM)模式与脉频调变(PFM)模式之间进行切换，而是直接根据其效率的统计结果自动判定每个工作点的新工作频率，故可有效避免在判断是否进行模式切换时由于某些特殊情况(例如发光二极管驱动器的调光频率过低时)导致误判，由以达到效率最佳化的功效。关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附附图得到进一步的了解。附图说明图1及图2分别为现有技术中的脉宽调变信号(PWM)信号与脉频调变信号(PFM)信号的示意图。图3为本专利技术的一具体实施例中的自动频率调变电路的功能方块图。图4为在不同脉宽调变(PWM)操作频段下的负载电流与工作周期之间的关系示意图。图5为操作频率与平均效率差之间的关系示意图。图6为本专利技术的另一具体实施例中的自动频率调变方法的流程图。图7为本专利技术的又一具体实施例中的自动频率调变方法的流程图。主要元件符号说明：S10～S16步骤S20～S32步骤PWM脉宽调变信号PFM脉频调变信号T1～T2周期D1～D2工作周期3自动频率调变电路30振荡器单元31导通时间产生单元32频率调整单元33频率选择单元34集成电路汇流排35参考电流产生单元36参考电压产生单元IREF参考电流CLK时钟信号VREF参考电压V1第一电压TON导通时间信号FAD频率调整信号F0原始频率F1调整后频率V2第二电压IOC振荡电流源COC振荡电容300比较器SW1第一开关SW2第二开关VH电压VL电压310转导放大器312比较器R电阻GND接地端320相位侦测器322数字电路330降频电路332反相器334频率复用器336或门338正反器具体实施方式现在将详细参考本专利技术的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动频率调变电路，应用于一脉宽调变系统，其以一效率统计结果作为频率调变的参考，其特征在于，该自动频率调变电路包含：/n一振荡器单元，用以接收一参考电流并产生一时钟信号；/n一导通时间产生单元，耦接该振荡器单元，用以接收一参考电压与该振荡器单元的一第一电压并产生一导通时间信号；/n一频率调整单元，耦接该导通时间产生单元，用以接收该导通时间信号与一脉宽调变信号并产生一频率调整信号；以及/n一频率选择单元，耦接该频率调整单元，用以根据该频率调整信号自动调整一原始频率，以产生一调整后频率。/n

【技术特征摘要】
20190617 US 62/862,1931.一种自动频率调变电路，应用于一脉宽调变系统，其以一效率统计结果作为频率调变的参考，其特征在于，该自动频率调变电路包含：
一振荡器单元，用以接收一参考电流并产生一时钟信号；
一导通时间产生单元，耦接该振荡器单元，用以接收一参考电压与该振荡器单元的一第一电压并产生一导通时间信号；
一频率调整单元，耦接该导通时间产生单元，用以接收该导通时间信号与一脉宽调变信号并产生一频率调整信号；以及
一频率选择单元，耦接该频率调整单元，用以根据该频率调整信号自动调整一原始频率，以产生一调整后频率。


2.根据权利要求1所述的自动频率调变电路，其特征在于，还包含一集成电路汇流排，耦接该频率选择单元，用以提供该原始频率至该频率选择单元。


3.根据权利要求1所述的自动频率调变电路，其特征在于，还包含一参考电流产生单元，耦接于该频率选择单元与该振荡器单元之间，用以接收该频率选择单元所输出的该调整后频率并产生该参考电流至该振荡器单元。


4.根据权利要求1所述的自动频率调变电路，其特征在于，还包含一参考电压产生单元，耦接于该频率选择单元与该导通时间产生单元之间，用以接收该频率选择单元所输出的该调整后频率并产生该参考电压至该导通时间产生单元。


5.根据权利要求1所述的自动频率调变电路，其特征在于，该导通时间产生单元根据该第一电压产生一第二电压后，再根据该第二电压与该参考电压产生该导通时间信号。


6.根据权利要求1所述的自动频率调变电路，其特征在于，该频率调整单元根据该导通时间信号与该脉宽调变信号的一相位侦测结果产生该...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖季霆，林信翔，洪志任，
申请(专利权)人：瑞鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71