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定时触发器为脉宽调变信号触发固定开启时间或固定关闭时间，电流产生器供应第一电流给所述定时触发器，以决定所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，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，其特征在于所述频率控制电路包括：电流检测器连接所述功率输出级，回授表示所述负载电流的直流成分大小的第二电流；以及加法器连接所述电流产生器、电流检测器及定时触发器，将所述第二电流加入所述第一电流中，以调整所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，因而补偿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为上桥开关 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。美国专利号6，456，050使用时序控制电路因应责任周期(duty cycle)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，在于提出一种根据负载程度补偿变频式电压调节器的操作频 率的电路及方法。本专利技术的又一目的，在于提出一种降低变频式电压调节器的操作频率受负载影响 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定时触发器为 脉宽调变信号触发固定开启时间或固定关闭时间，电流产生器供应第一电流给所述定时触 发器，以决定所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，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，其特征在于所述频率控制电路包括电流检测器连接所述功率输出级，回授表示所述负载电流的直流成分大小的第二 电流；以及加法器连接所述电流产生器、电流检测器及定时触发器，将所述第二电流加入所 述第一电流中，以调整所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，因而补偿所述脉宽调变 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。前述的电路，其中所述电流检测器包括直流电阻检测电路连接所述功率输出级，提取所述负载电流的直流成分大小而产 生第一电压；可变增益放大器连接所述直流电阻检测电路，将所述第一电压放大为第二电压； 以及运算转导放大器连接所述可变增益放大器，将所述第二电压转换为所述第二电 流。前述的电路，其中所述可变增益放大器包括运算放大器及两电阻配置成反相放大ο前述的电路，其中所述电流检测器包括取样及维持电路连接所述定时触发器及功率输出级，以所述脉宽调变信号为取样 频率，对所述功率输出级的相节点电压取样而产生第一电压；可变增益放大器连接所述取样及维持电路，将所述第一电压放大为第二电压；以 及运算转导放大器连接所述可变增益放大器，将所述第二电压转换为所述第二电 流。前述的电路，其中所述可变增益放大器包括运算放大器及两电阻配置成反相放大器。一种用于变频式电压调节器的频率控制方法，所述电压调节器包含定时触发器为 脉宽调变信号触发固定开启时间或固定关闭时间，电流产生器供应第一电流给所述定时触 发器，以决定所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，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，其特征在于所述频率控制方法包括从所述功率输出级回授表示所述负载电流的直流成分大小的第二电流；以及将所述第二电流加入所述第一电流中，以调整所述固定开启时间或固定关闭时间 的宽度，因而补偿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方法还可以采用以下的技术措施来 进一步实现。前述的方法，其中所述从所述功率输出级回授表示所述负载电流的直流成分大小 的第二电流的步骤包括从所述功率输出级提取所述负载电流的直流成分大小而产生第一电压；将所述第一电压放大为第二电压；以及将所述第二电压转换为所述第二电流。前述的方法，其中更包括调整所述第二电压对所述第一电压的增益，因而调整对 所述脉宽调变信号的频率补偿。前述的方法，其中所述从所述功率输出级回授表示所述负载电流的直流成分大小 的第二电流的步骤包括以所述脉宽调变信号为取样频率，对所述功率输出级的相节点电压取样而产生第 一电压；将所述第一电压放大为第二电压；以及将所述第二电压转换为所述第二电流。前述的方法，其中更包括调整所述第二电压对所述第一电压的增益，因而调整对 所述脉宽调变信号的频率补偿。采用上述技术方案后，本专利技术的具 有以下优点1.利用负载前馈补偿变频式电压调节器的操作频率，因而减少所述电压调节器的 相节点电压以及电感与电路板上的寄生电阻造成的频率误差。2.从负载电流回授电流直接加入决定固定开启时间或固定关闭时间的电流中，因 此只需要简单的电路。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示 意图；图2为图1的波形图；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；图4为本专利技术的实施例的示意图；图5为图4中的电流检测器的第一实施例的示意图；图6为图4的电压调节器的操作频率与负载电流的关系曲线图；以及图7为图4中的电流检测器的第二实施例的示意图。图中，10、比较器12、脉宽调 变信号产生器14、功率输出级16、定时触发器18、电流产生器20、正反器22、比较器24、频 率控制电路26、电流检测器观、加法器30、直流电阻检测电路32、放大器34、可变增益放大 器36、运算放大器38、运算转导放大器40、操作频率与负载电流的关系曲线42、操作频率与 负载电流的关系曲线44、操作频率与负载电流的关系曲线46、取样及维持电路。具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作更进一步说明。现请参阅图4和图5，图4是，如图所示，所述图4为根据本专利技术的实施例的示意图，其中脉宽调变信号产生器12除了定时触发 器16及电流产生器18以外，还包括频率控制电路M将提供给定时触发器16的第一电流 Il调整为ΙΓ，以补偿脉宽调变信号S2的频率。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定时触发器为脉宽调变信号触发固定开启时间或固定关闭时间，电流产生器供应第一电流给所述定时触发器，以决定所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，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，其特征在于所述频率控制电路包括：电流检测器连接所述功率输出级，回授表示所述负载电流的直流成分大小的第二电流；以及加法器连接所述电流产生器、电流检测器及定时触发器，将所述第二电流加入所述第一电流中，以调整所述固定开启时间或固定关闭时间的宽度，因而补偿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[]