直流对直流转换器及其电压转换方法技术

本发明专利技术提供一种直流对直流转换器及其电压转换方法。上述直流对直流转换器，可在其负载过轻时，提高脉冲宽度调制信号的频率，并缩减脉冲宽度调制信号的脉冲宽度，以避免脉冲宽度调制信号的频率落在人耳可接收到的音频范围，同时保持其高转换效率。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于一种直流对直流转换器，且特别是有关于一种可调整脉冲宽度调制信号的脉冲宽度的直流对直流转换器及其电压转换方法。
技术介绍
众所周知，电脑系统中的中央处理器(CPU)、动态随机存取存储器(DRAM)、绘图晶片(graphic chip)、晶片组(chip set)所使用的操作电压皆不相同，因此，电脑系统中需要许多直流转直流变换器用以将电源供应器提供的直流输入电压(例如19V)转换成为各元件所需的操作电压。恒定导通时间(Constant On Time, COT)稳压器是一种直流对直 流转换器。一般而言，当反馈电压小于参考电压时，恒定导通时间稳压器可以在一固定周期内导通一主要开关，并可调整主要开关的不导通周期，以便能提供稳定的输出电压。当恒定导通时间稳压器的负载变化剧烈时，控制的恒定导通时间稳压器的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)信号的操作频率亦会产生相对应的变化。举例来说，当恒定导通时间稳压器的负载变轻时，脉冲宽度调制信号的频率降低，各个脉冲间的距离变大。当恒定导通时间稳压器的负载变的很轻时，将使得脉冲宽度调制信号的频率低于25kHz，此时的频率开始进入人耳可接收的音频范围之内。如此一来，将使得使用者在使用各种应用恒定导通时间稳压器的电子产品(例如手机、电脑或随身听等)时出现杂音干扰，进而影响到电子产品的使用品质。
技术实现思路
本专利技术提供一种直流对直流转换器及其电压转换方法，可在不影响转换效率的情形下，保持脉冲宽度调制信号的操作频率高于人耳可接收到的音频范围。本专利技术提出一种直流对直流转换器，其包括调整模块、输出模块以及控制模块。调整模块依据第一脉冲宽度调制信号与直流对直流转换器的输出电压输出具有恒定导通时间的第二脉冲宽度调制信号。输出模块耦接调整模块、接地电压与直流对直流转换器的输入电压，反应第二脉冲宽度调制信号切换接地电压与输入电压，以对应输出模块的切换将输入电压转换为输出电压。控制模块耦接调整模块与输出模块，检测第二脉冲宽度调制信号的频率，当第二脉冲宽度调制信号的频率低于一预设频率时，控制输出模块降低输出电压直到第二脉冲宽度调制信号出现上升沿，并控制调整模块缩减第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。在本专利技术的一实施例中，上述的输出模块包括电感、切换单元以及驱动单元。电感的第一端输出输出电压。切换单元耦接电感的第二端、输入电压与接地电压。驱动单元耦接调整模块、控制模块以及切换单元，依据第二脉冲宽度调制信号控制切换单元切换输入电压以及接地电压，进而在电感的第一端输出输出电压。在本专利技术的一实施例中，上述的切换单元包括第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管与第二晶体管串接在输入电压与接地电压之间，第一晶体管与第二晶体管的栅极耦接驱动单元，第一晶体管与第二晶体管的共同接点耦接电感的第二端，第一晶体管与第二晶体管的导通状态受控于驱动单元，驱动单元还依据一优先权机制与控制信号来强制导通第二晶体管，直到下一个第一脉冲宽度调制信号提早产生。当第二脉冲宽度调制信号的频率低于预设频率时，驱动单元导通第二晶体管。在本专利技术的一实施例中，上述的直流对直流转换器中的输出模块还包括一电流检测单元，其耦接驱动单元，检测电感上的电流，当电感上的电流降为零时，驱动单元关闭第二晶体管，而当第二脉冲宽度调制信号的频率低于预设频率时且电感上的电流降为零时，驱动单元利用优先权机制强制导通第二晶体管。在本专利技术的一实施例中，上述的控制模块包括频率检测单元以及缩减控制单元。频率检测单元检测第一脉冲宽度调制信号或第二脉冲宽度调制信号在每一信号周期内的上升沿的转态时间点，当第一脉冲宽度调制信号或第二脉冲宽度调制信号的上升沿延迟出现时，频率检测单元输出控制信号以控制驱动单元导通第二晶体管，以触发下一个第一脉冲宽度调制信号提早产生。缩减控制单元耦接频率检测单元与调整模块，控制调整模块缩减第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。 在本专利技术的一实施例中，上述的调整模块包括第一比较器、第一电流源、第一电容、D型正反器、第三晶体管以及反相器。第一比较器的负输入端耦接上述输出电压。第一电流源耦接第一比较器的正输入端，第一电流源所产生的电流正比于上述输入电压；第一电容稱接在第一比较器的正输入端与接地电压之间。D型正反器的资料输入端稱接一第一操作电压，D型正反器的时脉输入端耦接第一脉冲宽度调制信号，D型正反器的重置端耦接第一比较器的输出端，D型正反器的资料输出端耦接驱动单元。第三晶体管的漏极与源极分别耦接第一比较器的正输入端与接地电压。反相器耦接在D型正反器的资料输出端与第三晶体管的栅极之间。在本专利技术的一实施例中，上述的缩减控制单元包括可调式电流源，其耦接第一比较器的正输入端，当第二脉冲宽度调制信号的上升沿延迟出现时，可调式电流源依据第二脉冲宽度调制信号的上升沿转态延迟时间对第一电容进行充电。在本专利技术的一实施例中，上述的缩减控制单元包括运算单元以及可调式电压源。运算单元耦接在输出电压与第一比较器的负输入端之间。可调式电压源耦接在运算单元与接地电压之间，当第二脉冲宽度调制信号的上升沿延迟出现时，可调式电压源依据第二脉冲宽度调制信号的上升沿转态延迟时间输出一调整电压，运算单元将输出电压减去调整电压以拉低输出电压。在本专利技术的一实施例中，上述的缩减控制单元是数字控制电路。在本专利技术的一实施例中，上述的直流对直流转换器，还包括反馈单元与脉冲宽度调制信号产生模块。反馈单元耦接在直流对直流转换器的输出端与接地电压之间。脉冲宽度调制信号产生模块耦接调整模块与反馈单元，依据一参考电压与输出电压的分压产生第一脉冲宽度调制信号。在本专利技术的一实施例中，上述的脉冲宽度调制信号产生模块包括误差放大器、补偿单元、斜波产生器以及第二比较器。误差放大器的正、负输入端分别耦接参考电压与阻抗单元，根据参考电压以及输出电压的分压产生一误差信号。补偿单元耦接误差放大器的输出端，其用以补偿误差信号。斜波产生器用以产生一斜波信号。第二比较器的正、负输入端分别耦接误差放大器的输出端与斜波产生器，依据误差信号与斜波信号的比较结果产生第一脉冲宽度调制信号。本专利技术提出一种电压转换方法，适用于一直流对直流转换器，电压转换方法包括下列步骤。依据第一脉冲宽度调制信号与直流对直流转换器的输出电压输出第二脉冲宽度调制信号；反应第二脉冲宽度调制信号以提供输出电压；以及检测第一脉冲宽度调制信号的频率或第二脉冲宽度调制信号的频率是否低于一预设频率，其中当第一脉冲宽度调制信号的频率或第二脉冲宽度调制信号的频率低于预设频率时，降低输出电压，以使第一脉冲宽度调制信号提早产生，并缩减第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。基于上述，本专利技术依据第二脉冲宽度调制信号的频率来控制调整模块缩减第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度，以在不影响转换效率的情形下，保持脉冲宽度调制信号的频率高于人耳可接收到的音频范围。 为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图I为本专利技术一实施例的直流对直流转换器的示意图；图2为本专利技术实施例的直流对直流转换器中多个信号的波形示意图；图3为本专利技术另一实施例的直流对直流转换器的示意图；图4为本专利技术另一实施例的直流对直流转换器的示意图；图5为本专利技术一实施例的调整模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流对直流转换器，其特征在于，包括：一调整模块，依据一第一脉冲宽度调制信号与上述直流对直流转换器的一输出电压输出一第二脉冲宽度调制信号；一输出模块，耦接上述调整模块，并反应上述第二脉冲宽度调制信号以提供上述输出电压；以及一控制模块，耦接上述调整模块与上述输出模块，检测上述第一脉冲宽度调制信号的频率或上述第二脉冲宽度调制信号的频率，其中当上述第一脉冲宽度调制信号的频率或上述第二脉冲宽度调制信号的频率低于一预设频率时，上述控制模块输出一控制信号控制上述输出模块降低上述输出电压，使得上述第一脉冲宽度调制信号提早产生，并控制上述调整模块缩减上述第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。

【技术特征摘要】
2011.07.27 TW 1001266201.一种直流对直流转换器，其特征在于，包括 一调整模块，依据一第一脉冲宽度调制信号与上述直流对直流转换器的一输出电压输出一第二脉冲宽度调制信号； 一输出模块，耦接上述调整模块，并反应上述第二脉冲宽度调制信号以提供上述输出电压；以及 一控制模块，耦接上述调整模块与上述输出模块，检测上述第一脉冲宽度调制信号的频率或上述第二脉冲宽度调制信号的频率， 其中当上述第一脉冲宽度调制信号的频率或上述第二脉冲宽度调制信号的频率低于一预设频率时，上述控制模块输出一控制信号控制上述输出模块降低上述输出电压，使得上述第一脉冲宽度调制信号提早产生，并控制上述调整模块缩减上述第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。2.根据权利要求I所述的直流对直流转换器，其特征是上述输出模块包括 一电感，其第一端输出上述输出电压； 一切换单元，耦接上述电感的第二端、一输入电压与一接地电压；以及 一驱动单元，耦接上述调整模块、上述控制模块以及上述切换单元，依据上述第二脉冲宽度调制信号控制上述切换单元切换上述输入电压以及上述接地电压，进而在上述电感的第一端输出上述输出电压。3.根据权利要求2所述的直流对直流转换器，其特征是上述切换单元包括 一第一晶体管；以及 一第二晶体管，与上述第一晶体管串接在上述输入电压与上述接地电压之间，上述第一晶体管与上述第二晶体管的栅极耦接上述驱动单元，上述第一晶体管与上述第二晶体管的共同接点耦接上述电感的第二端，上述第一晶体管与上述第二晶体管的导通状态受控于上述驱动单元， 其中，上述驱动单元还依据一优先权机制与上述控制信号来强制导通上述第二晶体管，直到下一个第一脉冲宽度调制信号提早产生。4.根据权利要求3所述的直流对直流转换器，其特征是当上述第二脉冲宽度调制信号的频率低于上述预设频率时，上述驱动单元导通上述第二晶体管。5.根据权利要求3所述的直流对直流转换器，其特征是上述输出模块还包括 一电流检测单元,耦接上述驱动单元,检测上述电感上的电流，当上述电感上的电流降为零时，上述驱动单元关闭上述第二晶体管，而当上述第二脉冲宽度调制信号的频率低于上述预设频率时且上述电感上的电流降为零时，上述驱动单元利用上述优先权机制强制导通上述第二晶体管。6.根据权利要求3所述的直流对直流转换器，其特征是上述控制模块包括 一频率检测单元，检测上述第一脉冲宽度调制信号或上述第二脉冲宽度调制信号在每一信号周期内的上升沿的转态时间点，当上述第一脉冲宽度调制信号或上述第二脉冲宽度调制信号的上升沿延迟出现时，上述频率检测单元输出上述控制信号以控制上述驱动单元导通上述第二晶体管，以触发下一个第一脉冲宽度调制信号提早产生；以及 一缩减控制单元，耦接上述频率检测单元与上述调整模块，控制上述调整模块缩减上述第二脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。7.根据权利要求6所述的直流对直流转换器，其特征是上述调整模块包括 一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华强，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：