專利名稱：功率調(diào)節(jié)器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率調(diào)節(jié)器，尤其涉及一種頻率固定的恒定時(shí)間控制方案的功率
調(diào)節(jié)器及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的功率調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)方案中，主要是通過(guò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo) 通和關(guān)閉時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的調(diào)節(jié)。其中，對(duì)開(kāi)關(guān)器件的控制主要有兩種控制 方案，一種為采用恒定頻率的P麗控制方案，另一種為恒定時(shí)間控制方案(可以包括恒定關(guān) 斷時(shí)間和恒定開(kāi)通時(shí)間控制方案)。 圖1A和圖1B所示為一示例采用恒定頻率的P麗控制方案的原理框圖和工作波形 圖。如圖所示，恒定頻率P麗控制方案的基本工作原理為在每個(gè)固定的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，由內(nèi)部 固定時(shí)鐘控制開(kāi)關(guān)器件閉合，由P麗信號(hào)產(chǎn)生單元2和邏輯/驅(qū)動(dòng)電路1相結(jié)合產(chǎn)生相應(yīng) 的控制開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi)信號(hào)控制開(kāi)關(guān)器件的斷開(kāi)。在其他的實(shí)現(xiàn)方案中可以采用電感電流信 號(hào)與一基準(zhǔn)信號(hào)的比較信號(hào)，來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi)。這種控制方案中，開(kāi)關(guān)器件的工作頻率 是受內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)控制，因此其工作頻率是固定的，但是其缺陷是存在次諧波振蕩，因此需 要進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，并且瞬態(tài)響應(yīng)速度相對(duì)較慢。 圖2A和圖2B所示為一示例采用恒定關(guān)斷時(shí)間控制方案的功率調(diào)節(jié)器的原理框圖 和工作波形圖。如圖所示，恒定關(guān)斷時(shí)間控制方案的工作原理為，其內(nèi)部具有恒定關(guān)斷時(shí)間 發(fā)生電路5 。開(kāi)關(guān)器件在由反饋控制電路6和脈沖寬度調(diào)制電路7控制其關(guān)斷后，延時(shí)由恒 定關(guān)斷時(shí)間發(fā)生電路5所產(chǎn)生的一段長(zhǎng)度固定的時(shí)間段后再繼續(xù)導(dǎo)通。采用這種實(shí)現(xiàn)方案 時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)在于不存在分諧波振蕩的影響，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到提高，臨界電流也是恒定 的。但是由于其開(kāi)關(guān)頻率不是固定的，所以在設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)需要的EMI濾波電路時(shí)，就需要 考慮所有可能出現(xiàn)的頻率，因此增加了濾波電路設(shè)計(jì)的難度，并且對(duì)內(nèi)部其它電路的干擾 也是不可預(yù)知的，從而給整個(gè)電路設(shè)計(jì)穩(wěn)定性帶來(lái)了諸多不便。 為解決上述的技術(shù)開(kāi)關(guān)頻率不固定的問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)枮?00710068436. 4的中國(guó)發(fā) 明專利公開(kāi)一種實(shí)現(xiàn)頻率恒定的恒定關(guān)斷時(shí)間控制方案，其電路原理如圖3所示，其工作 過(guò)程為，功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感電流增加，并流經(jīng)檢測(cè)電阻輸出相應(yīng)的檢測(cè)電壓，該檢測(cè)電 壓與預(yù)定的控制信號(hào)在加法器中相減，并輸出至可復(fù)位積分器。隨著電感電流增加，可復(fù)位 積分器的輸出從零變負(fù)再由負(fù)變零，當(dāng)可復(fù)位積分器的上升沿來(lái)臨時(shí)，比較器觸發(fā)恒定關(guān) 斷時(shí)間發(fā)生器，其輸出使得可復(fù)位積分器復(fù)位，進(jìn)而使得功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷并截止恒定的時(shí)間 T
1 off Q 此種方案的開(kāi)關(guān)頻率由開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓和輸出電壓決定，其恒定關(guān)斷時(shí)間為 T。FF = K*(VIN_V。UT)/VIN。采用這種實(shí)現(xiàn)方案，需要同時(shí)采樣輸入電壓和輸出電壓，還需要可 復(fù)位積分器，實(shí)現(xiàn)相對(duì)較復(fù)雜。對(duì)于某些采用集成芯片的應(yīng)用，如果該芯片沒(méi)有輸出引腳， 則需要額外的引腳電路，增加了電路的復(fù)雜性。同理，采用恒定開(kāi)通控制方案時(shí)，開(kāi)關(guān)器件 的導(dǎo)通時(shí)間固定，但是其開(kāi)關(guān)頻率也是變化的，因此也存在同樣的問(wèn)題，即電路的穩(wěn)定性較
4差，需要增加有效的濾波電路和抗干擾電路設(shè)計(jì)，增加了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種功率調(diào)節(jié)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在諧波 需要補(bǔ)償或?qū)崿F(xiàn)固定頻率的電路結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。 本發(fā)明另提供一種功率調(diào)節(jié)器的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)濾波電路設(shè)計(jì)復(fù)雜或 存在諧波需要補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)問(wèn)題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案 —種功率調(diào)節(jié)器，用以將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)，以給負(fù)載供電，其包括功 率級(jí)電路、開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路、固定時(shí)間發(fā)生電路和邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述 功率級(jí)電路包括開(kāi)關(guān)器件和濾波電路；所述開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括，反饋 控制電路模塊和脈沖寬度調(diào)制電路，所述反饋控制電路接收所述功率級(jí)電路的輸出信號(hào)， 并輸入至脈沖寬度調(diào)制電路，以產(chǎn)生P麗控制信號(hào)；所述固定時(shí)間發(fā)生電路接收所述P麗控 制信號(hào)，并根據(jù)所述P麗控制信號(hào)的占空比產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)；所述邏輯/驅(qū)動(dòng)電路分別 接收所述P麗控制信號(hào)和所述固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控制功率級(jí)電路中的開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作， 以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證所述開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持恒定。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器，所述固定時(shí)間發(fā)生電路模塊進(jìn)一步包 括，一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)并產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓信號(hào)；一斜坡信號(hào) 發(fā)生模塊，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)并產(chǎn)生一固定斜率的斜坡信號(hào)；以及一比較模塊，用 以接收所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生所述固定時(shí)間信號(hào)，并輸出至所述邏 輯/驅(qū)動(dòng)電路。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器，所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊進(jìn)一步包括 一平均電路，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均，并產(chǎn)生一與P麗截止占 空比成正比例的一基準(zhǔn)電壓，并輸入所述比較模塊。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器，所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊進(jìn)一步包括 一平均電路，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均，并產(chǎn)生一與P麗導(dǎo)通占 空比成正比例的一基準(zhǔn)電壓，并輸入所述比較模塊。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器，所述斜坡信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)一步包括第 一恒流源以及第一電容，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)，以產(chǎn)生一固定斜率的斜坡信號(hào)，所述 斜坡信號(hào)的峰值為所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路模塊產(chǎn)生的所述基準(zhǔn)電壓。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器，所述平均電路進(jìn)一步包括第一電阻 和第二電容，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均。 本發(fā)明另提供一種功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)調(diào)節(jié)控制方法，包括步驟一 反饋控 制電路采樣功率級(jí)電路的輸出信號(hào)；步驟二 脈沖寬度調(diào)制電路接收所述反饋控制電路的 輸出，并產(chǎn)生P麗控制信號(hào)；步驟三固定時(shí)間發(fā)生電路用以產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)；步驟四 邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收所述PWM控制信號(hào)和所述固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控制功率級(jí)電路中的開(kāi) 關(guān)器件的開(kāi)關(guān)工作，并以此來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持恒定。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)方法，所述步驟三進(jìn) 一步包括，通過(guò)一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊來(lái)產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的截止占空比成正比例的基準(zhǔn)電壓；通過(guò)斜坡信號(hào)發(fā)生模塊，產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)；通過(guò)比較模塊接收所述基 準(zhǔn)電壓和所述斜坡信號(hào)，并將兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)，所述固定時(shí)間信號(hào)和
P麗控制信號(hào)一起輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，以控制開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間，并且保持開(kāi)關(guān)器件 的工作頻率恒定。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)方法，所述步驟三進(jìn) 一步包括通過(guò)一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊來(lái)產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比成正比例的基 準(zhǔn)電壓；通過(guò)斜坡信號(hào)發(fā)生模塊，產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)；通過(guò)比較模塊接收所述基 準(zhǔn)電壓和所述斜坡信號(hào)，并將兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)，所述固定時(shí)間信號(hào)和
P麗控制信號(hào)一起輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，以控制開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，并且保持開(kāi)關(guān)器件 的工作頻率恒定。 采用本發(fā)明電路的功率調(diào)節(jié)器和所述的調(diào)節(jié)方法，既可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷或者 導(dǎo)通時(shí)間恒定，也可以保證開(kāi)關(guān)頻率恒定，從而簡(jiǎn)化了 EMI濾波電路的設(shè)計(jì)，減少了電路成 本；并且對(duì)其它電路的干擾減小，使得整個(gè)功率調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性增強(qiáng)。
圖1A所示為現(xiàn)有技術(shù)一種恒定頻率P麗控制實(shí)現(xiàn)方案原理框圖； 圖1B所示為圖1A恒定頻率P麗控制實(shí)現(xiàn)方案所示的工作波形圖； 圖2A所示現(xiàn)有技術(shù)一種恒定關(guān)斷時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)方案原理框圖； 圖2B所示為圖2A所示的恒定關(guān)斷時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)方案的工作波形圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)一種實(shí)現(xiàn)頻率恒定的功率調(diào)節(jié)器的方案實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器的原理框圖； 圖5所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種功率調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)原理框圖； 圖6A所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一固定時(shí)間發(fā)生電路的實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖6B所示為圖6A所示的固定時(shí)間發(fā)生電路的工作波形圖； 圖7A所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一固定時(shí)間發(fā)生電路的實(shí)現(xiàn)原理圖； 圖7B所示為圖7A所示的固定時(shí)間發(fā)生電路的工作波形圖； 圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一功率調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)方法流程圖； 圖9所示為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一固定時(shí)間信號(hào)的產(chǎn)生方法流程圖； 圖10所示為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一固定時(shí)間信號(hào)的產(chǎn)生方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明選取這些實(shí)施例的目 的不是將本發(fā)明的范圍限于這些實(shí)施例，而是使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠更好的理解和使 用本發(fā)明。 請(qǐng)參考圖4和圖5，圖4所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率調(diào)節(jié)器的原理框圖，圖5 為圖4的實(shí)現(xiàn)原理框圖，圖4所示的功率調(diào)節(jié)器其基本結(jié)構(gòu)包括功率級(jí)電路、開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié) 信號(hào)發(fā)生電路4、固定時(shí)間發(fā)生電路5和邏輯/驅(qū)動(dòng)電路3三部分。 其中功率級(jí)電路可以為已公知的升壓型、降壓型、升降壓型、正激式或者反激式等 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括開(kāi)關(guān)器件和濾波電路。
開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路4，其進(jìn)一步包括，反饋控制電路(VA)41和脈沖寬度 調(diào)制電路42 (以下簡(jiǎn)稱P麗電路)，反饋控制電路41用以接收所述功率級(jí)電路的輸出信號(hào)， 并輸入至P麗電路，進(jìn)而由P麗電路42產(chǎn)生P麗控制信號(hào)； 固定時(shí)間發(fā)生電路5，用以接收所述P麗控制信號(hào)，并產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的占 空比成比例的固定時(shí)間信號(hào)。 邏輯/驅(qū)動(dòng)電路3，用以分別接收所述P麗控制信號(hào)和所述固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控 制所述功率級(jí)電路中的開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作，并調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證所述開(kāi)關(guān)器件的工作頻 率維持恒定。 進(jìn)一步參考圖5，固定時(shí)間發(fā)生電路5進(jìn)一步包括，用以產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓信號(hào)的基準(zhǔn) 電壓發(fā)生模塊51、用以產(chǎn)生固定斜率的斜坡信號(hào)的斜坡信號(hào)發(fā)生模塊52和一比較模塊53， 該比較模塊53接收所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)和斜坡信號(hào)，用以產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)，并輸出到邏 輯/驅(qū)動(dòng)電路3。 邏輯/驅(qū)動(dòng)電路3接收P麗控制信號(hào)和固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控制功率級(jí)電路中的
開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通或者關(guān)閉時(shí)間，并且保證所述開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持大體恒定。 由于邏輯/驅(qū)動(dòng)電路3、功率級(jí)電路以及開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路4均為現(xiàn)有技
術(shù)，在此不做過(guò)多敘述。以下僅對(duì)本發(fā)明固定時(shí)間發(fā)生電路5的具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)
敘述，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠詳盡理解本發(fā)明。 實(shí)施例一 圖6A所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的固定時(shí)間發(fā)生電路5的實(shí)現(xiàn)原理框圖。圖6B 所示為圖6A的工作波形圖。 圖6A所示的固定時(shí)間發(fā)生電路5包括基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊51、斜坡信號(hào)發(fā)生模塊 52和比較模塊53三部分。 基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊51由開(kāi)關(guān)電路和平均電路兩部分組成；所述開(kāi)關(guān)電路接收P麗
控制信號(hào)和一基準(zhǔn)源信號(hào)，平均電路對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)進(jìn)行平均運(yùn)算。 本實(shí)施例的比較模塊53采用一比較器609實(shí)現(xiàn)。 所述開(kāi)關(guān)電路包括反相器612、第一晶體管601、第二晶體管602 ; 所述平均電路包括電阻611、第一電容621 ;其中第二晶體管602的柵極直接接收
P麗控制信號(hào)、第一晶體管601的柵極通過(guò)反相器612分別連接至P麗控制信號(hào)，第一晶體
管601源極接收基準(zhǔn)源信號(hào)VREF，其漏極和第二晶體管602的公共節(jié)點(diǎn)A連接至平均電路
的電阻611的一端，平均電路中電阻611和第一電容621的公共節(jié)點(diǎn)B連接至比較器609
的同相輸入端。 斜坡信號(hào)發(fā)生模塊52包括一恒流源608、第二電容622和第三晶體管603 ;第三晶 體管603的柵極接收P麗控制信號(hào)，恒流源608和第二電容622的公共節(jié)點(diǎn)C連接至比較 器609的反相輸入端。 在該優(yōu)選實(shí)施例中，固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生與內(nèi)部一脈沖寬度調(diào)節(jié)信號(hào)P麗的截 止占空比(l-D)成正比的時(shí)間，其中D為P麗信號(hào)的導(dǎo)通占空比。本實(shí)施例中所述固定時(shí) 間即為開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，即關(guān)斷時(shí)間t。ff。 固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生的固定時(shí)間信號(hào)與P麗控制信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算，得到一開(kāi) 關(guān)器件調(diào)節(jié)控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷動(dòng)作，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出信號(hào)。
假設(shè)電路中的P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比為D，開(kāi)關(guān)器件的工作頻率fsw如下公式 (1)為
,1 1 —D ,、 /， = 7 =~ ( 1 )
' f。# 其中l(wèi)-D為內(nèi)部P麗信號(hào)的截止占空比，T為開(kāi)關(guān)器件的工作周期時(shí)間，t。ff為開(kāi)關(guān)
器件的關(guān)斷時(shí)間。由以上公式(1)可以推知，如果可以使得關(guān)斷時(shí)間t。ff數(shù)值大小與(1-D)
數(shù)值成比例關(guān)系， 即t。ff二k(l-D) (2) 其中k為一常數(shù)比例系數(shù)，則上述計(jì)算公式可以轉(zhuǎn)換為
, 11_￡) 1 —D 1 "、 L-fT7:^^TF 即可以推知此時(shí)頻率f^為一固定常數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持 恒定。 本實(shí)施例的基本工作過(guò)程為基準(zhǔn)源信號(hào)VKEF首先由P麗信號(hào)經(jīng)由反相器612、 第一晶體管601和第二晶體管602組成的開(kāi)關(guān)電路調(diào)制，后經(jīng)電阻611和第一電容621組 成的平均電路進(jìn)行濾波平均后，在電阻611和第一電容621的公共節(jié)點(diǎn)B端產(chǎn)生數(shù)值為 (1-D) XVKEF的基準(zhǔn)電壓信號(hào)VKEF1，并輸入至比較器609，其中D為P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空 比。 在一個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)P麗控制信號(hào)為高時(shí)，第三晶體管603閉合導(dǎo)通，第二電容 622兩端電壓約為零。當(dāng)P麗信號(hào)為低時(shí)，第三晶體管603斷開(kāi)，恒流源608對(duì)第二電容622 持續(xù)充電直至下一周期P麗信號(hào)變?yōu)楦邥r(shí)。 由于比較器609的箝位作用使得在對(duì)第二電容622充電期間，即P麗信號(hào)的關(guān)斷 時(shí)間，第二電容622在C端的峰值電壓即比較器反向輸入端電壓值即為基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路 產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓信號(hào)V，"其數(shù)值大小為(1-D)XVKEF。周而復(fù)始，公共節(jié)點(diǎn)C的電壓為一斜 率固定峰值為^^的斜坡信號(hào)。 假設(shè)第三電容408的電容值為C。，恒流源608的電流值為1。，則所產(chǎn)生的斜率固定 的斜坡信號(hào)其上升時(shí)間為"^
/ /r
—(1 —D)x^W
，以此時(shí)間作為控制開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)間的t。ff，則
^ D/TiT八in
乂 0 7 ^n 乂 n /
0 "/^0
八1
x(l-Z))4x(l-D) (4)
則得到了與(l-D)成正比關(guān)系的關(guān)斷時(shí)間即t。ff，其比例系數(shù)為
(5)
& — r服f八1
/w = ^~ = -^ ( 6 ) 即實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)器件的工作頻率為一恒定值。
A)
則開(kāi)關(guān)器件的頻率數(shù)值為
采用該示例固定時(shí)間發(fā)生電路的一種升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的功率調(diào)節(jié)器，其工作過(guò)程
可以為每個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)到的電感電流達(dá)到設(shè)定值后，邏輯/驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷開(kāi)關(guān)器
件，在延時(shí)由固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生的固定關(guān)斷時(shí)間后，開(kāi)關(guān)器件閉合，周而復(fù)始以固定工
作頻率在每個(gè)工作周期內(nèi)調(diào)節(jié)輸出。 實(shí)施例二 請(qǐng)參考圖7A和圖7B，為本發(fā)明另一實(shí)施例的固定時(shí)間發(fā)生電路5的實(shí)現(xiàn)原理框 圖。圖7B所示為圖7A的工作波形圖。 圖7A所示的優(yōu)選固定時(shí)間發(fā)生電路大體包括基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊51、斜坡信號(hào)發(fā) 生模塊52和比較模塊53三部分。 基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊51可以由開(kāi)關(guān)電路和平均電路兩部分組成；所述開(kāi)關(guān)電路接
收P麗控制信號(hào)，平均電路對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)進(jìn)行平均運(yùn)算； 與實(shí)施例一相同，比較模塊53為一比較器609來(lái)實(shí)現(xiàn)。 所述開(kāi)關(guān)電路包括反相器612、第一晶體管601、第二晶體管602 ; 所述平均電路包括電阻611、第一電容621 ; 其中，第一晶體管601的柵極連接所述P麗信號(hào)、其源極連接所述基準(zhǔn)源信號(hào)V，， 其漏極與第二晶體管602的源極連接至公共節(jié)點(diǎn)A，第二晶體管602的柵極通過(guò)反相器612 連接至P麗信號(hào)，其漏極連接第一電容621其中一端，并共同連接至地；所述第一電容621 的另一端與第一電阻611的一端連接至公共節(jié)點(diǎn)B，并共同連接至比較器609的正相輸入 端；所述第一電阻611的另一端連接至公共節(jié)點(diǎn)A。) 斜坡信號(hào)發(fā)生模塊52包括恒流源608、第二電容622和第三晶體管603 ;第三晶體 管603的柵極接收PWM控制信號(hào)，恒流源608和第二電容622的公共節(jié)點(diǎn)C連接至比較器 609的反相輸入端。 在該實(shí)施例中，固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生與內(nèi)部一脈沖寬度調(diào)節(jié)信號(hào)P麗的導(dǎo)通占 空比D成正比的時(shí)間，其中D為P麗信號(hào)的導(dǎo)通占空比。本實(shí)施例中所述固定時(shí)間即為開(kāi) 關(guān)器件的導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，即導(dǎo)通時(shí)間t。n。 假設(shè)電路中的P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比為D，開(kāi)關(guān)器件的工作頻率fsw如下公式 (7):
/ 1 D 開(kāi)關(guān)頻率乂， = 7 =廠 (7 )其中D為電路工作周期占空比，t。n為開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。如果導(dǎo)通時(shí)間t。n與
占空比D成比例關(guān)系，即 D = kXton (8) 其中k為一常數(shù)比例系數(shù)，則
,1 D ,
厶w = =廠=~^~" = & ( 9 ) 則即可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件工作頻率恒定。 本實(shí)施例的工作過(guò)程為基準(zhǔn)源信號(hào)VKEF首先由P麗信號(hào)經(jīng)反相器612、第一晶體 管601和第二晶體管602組成的開(kāi)關(guān)電路調(diào)制，后經(jīng)電阻611和第一電容621組成的平均電路進(jìn)行濾波平均后，在公共節(jié)點(diǎn)B端產(chǎn)生數(shù)值為DXVKEF的基準(zhǔn)電壓信號(hào)VKEF1，并輸入至 比較器609，其中D為P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比。 在一個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)P麗控制信號(hào)為高時(shí)，第三晶體管603閉合導(dǎo)通，第二電容 622兩端電壓約為零。當(dāng)P麗信號(hào)為低時(shí)，第三晶體管603斷開(kāi)，恒流源507對(duì)第二電容622 持續(xù)充電直至下一周期P麗信號(hào)變?yōu)楦邥r(shí)。 由于比較器609的箝位作用使得在對(duì)第二電容622充電期間，即P麗信號(hào)的關(guān)斷 時(shí)間，第二電容622的C端的峰值電壓即比較器反相輸入端電壓值即為基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路 產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓信號(hào)V，"其數(shù)值大小為DXV，。周而復(fù)始，公共節(jié)點(diǎn)C的電壓為一斜率固 定，峰值為^^的斜坡信號(hào)。 假設(shè)第二電容622的電容值為Q，恒流源608的電流值為Ip則所產(chǎn)生的斜率固定 的斜坡信號(hào)其上升時(shí)間為^"，以此時(shí)間作為控制開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)間的t。n，則 U - 777r 一 , /廣 —^—xD二fcxD (io) 則得到了與D成正比關(guān)系的導(dǎo)通時(shí)間即t。n，其比例系數(shù)為
^ ￡>ZT/T八1，
A:一 ^-
則開(kāi)關(guān)器件的頻率數(shù)值為/，=7" = ^-(12)
f。w 「R￡F X
即實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)器件的工作頻率為一恒定值。 使用該示例固定時(shí)間發(fā)生電路的降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的功率調(diào)節(jié)器，其工作過(guò)程可以 為在每個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)到的電感電流達(dá)到設(shè)定值后，驅(qū)動(dòng)控制電路導(dǎo)通開(kāi)關(guān)器件，在 延時(shí)由固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生的導(dǎo)通時(shí)間后，開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi)，周而復(fù)始以固定工作頻率在 每個(gè)工作周期內(nèi)調(diào)節(jié)輸出。 根據(jù)以上對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以推知其它電路結(jié)構(gòu)
的基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊和斜坡信號(hào)發(fā)生模塊同樣適用于依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。 例如，圖6A和7A中的基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊51中所使用的晶體管可以省略。另夕卜，
圖6A和7A中的斜坡信號(hào)發(fā)生模塊52也可以使用計(jì)數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器組合的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明另提供一種基于以上的電路的一種輸出電壓的調(diào)節(jié)方法，以下對(duì)依據(jù)本發(fā) 明的功率調(diào)節(jié)器的輸出調(diào)節(jié)控制方法進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖8所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一功率調(diào)節(jié)器的輸出調(diào)節(jié)控制方法的流程圖。
S801 :反饋控制電路采樣功率級(jí)電路的輸出信號(hào)； S802 :脈沖寬度調(diào)制電路接收反饋控制電路的輸出，并產(chǎn)生P麗控制信號(hào)；
S803 :固定時(shí)間發(fā)生電路產(chǎn)生固定時(shí)間信號(hào)； S804 :邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收P麗控制信號(hào)和固定時(shí)間信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān) 動(dòng)作，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證開(kāi)關(guān)器件的功率維持大體恒定。
請(qǐng)參考圖9，圖9所示的是其為基于本發(fā)明的固定時(shí)間電路發(fā)生電路的第二實(shí)施 例產(chǎn)生固定截止時(shí)間信號(hào)的步驟可以進(jìn)一步包括 S901 :基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的截止占空比成正比例的基準(zhǔn)電 壓信號(hào)； S902:斜坡信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)，所述斜坡信號(hào)的峰值與所 述基準(zhǔn)電壓信號(hào)相等； S903 :比較模塊接收所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，以產(chǎn)生固定時(shí)間信號(hào)，并 輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路。 邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收P麗控制信號(hào)和固定時(shí)間信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作， 使得開(kāi)關(guān)器件的截止時(shí)間保持恒定，并且使得開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持大體恒定。
請(qǐng)參考圖IO，其為基于本發(fā)明的固定時(shí)間電路發(fā)生電路的第二實(shí)施例產(chǎn)生固定導(dǎo) 通時(shí)間信號(hào)的步驟可以進(jìn)一步包括 S1001 :基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比成正比例的基準(zhǔn) 電壓信號(hào)； S1002:斜坡信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)，所述斜坡信號(hào)的峰值與所 述基準(zhǔn)電壓信號(hào)相等； S1003 :比較模塊接收所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，以產(chǎn)生固定時(shí)間信號(hào)， 并輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路。 邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收P麗控制信號(hào)和固定時(shí)間信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，
使得開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間保持恒定，并且使得開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持大體恒定。 綜上所述，采用本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)電路和基于該種電路的控制方法，可
以實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)器的頻率恒定，不產(chǎn)生諧波震蕩，并且實(shí)現(xiàn)的電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)。 以上對(duì)依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的功率調(diào)節(jié)器以及其輸出調(diào)節(jié)控制方法進(jìn)行了
詳盡描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員據(jù)此可以推知其他技術(shù)或者結(jié)構(gòu)以及電路布局、元件等均
可應(yīng)用于所述實(shí)施例。 依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不 限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明 書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬 技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利 要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
一種功率調(diào)節(jié)器，用以將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)，以給負(fù)載供電，其特征在于，其包括功率級(jí)電路、開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路、固定時(shí)間發(fā)生電路和邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述功率級(jí)電路包括開(kāi)關(guān)器件和濾波電路；所述開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路進(jìn)一步包括，反饋控制電路模塊和脈沖寬度調(diào)制電路，所述反饋控制電路接收所述功率級(jí)電路的輸出信號(hào)，并輸入至脈沖寬度調(diào)制電路，以產(chǎn)生PWM控制信號(hào)；所述固定時(shí)間發(fā)生電路接收所述PWM控制信號(hào)，并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)的占空比產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)；所述邏輯/驅(qū)動(dòng)電路分別接收所述PWM控制信號(hào)和所述固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控制功率級(jí)電路中的開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作，以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證所述開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持恒定。
2. 如權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述固定時(shí)間發(fā)生電路模塊進(jìn)一步 包括，一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)并產(chǎn)生一基準(zhǔn)電壓信號(hào)； 一斜坡信號(hào)發(fā)生模塊，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)并產(chǎn)生一固定斜率的斜坡信號(hào)；以及一比較模塊，用以接收所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生所述固定時(shí)間信 號(hào)，并輸出至所述邏輯/驅(qū)動(dòng)電路。
3. 如權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊進(jìn)一步包括 一平均電路，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均，并產(chǎn)生一與P麗截止占空比成正比例的一基準(zhǔn)電壓，并輸入所述比較模塊。
4. 如權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊進(jìn)一步包括 一平均電路，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均，并產(chǎn)生一與P麗導(dǎo)通占空比成正比例的一基準(zhǔn)電壓，并輸入所述比較模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述斜坡信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)一步包括 第一恒流源以及第一電容，用以接收內(nèi)部P麗控制信號(hào)，以產(chǎn)生一固定斜率的斜坡信號(hào)，所 述斜坡信號(hào)的峰值為所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路模塊產(chǎn)生的所述基準(zhǔn)電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括第 一電阻和第二電容，用以對(duì)接收到的P麗控制信號(hào)和基準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行平均。
7. —種功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于，包括 步驟一 通過(guò)反饋控制電路采樣功率級(jí)電路的輸出信號(hào)；步驟二 通過(guò)脈沖寬度調(diào)制電路接收所述反饋控制電路的輸出，并產(chǎn)生P麗控制信號(hào)； 步驟三通過(guò)固定時(shí)間發(fā)生電路用以產(chǎn)生一固定時(shí)間信號(hào)；步驟四通過(guò)邏輯/驅(qū)動(dòng)電路接收所述P麗控制信號(hào)和所述固定時(shí)間信號(hào)，進(jìn)而控制功 率級(jí)電路中的開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)工作，并以此來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證開(kāi)關(guān)器件的工作頻 率維持恒定。
8. 如權(quán)利要求7所述的功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟三 進(jìn)一步包括，通過(guò)一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊來(lái)產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的截止占空比成正比例的基準(zhǔn)電壓；通過(guò)斜坡信號(hào)發(fā)生模塊，產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)；通過(guò)比較模塊接收所述基準(zhǔn)電壓和所述斜坡信號(hào)，并將兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生一固定時(shí) 間信號(hào)，所述固定時(shí)間信號(hào)和P麗控制信號(hào)一起輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路模塊，以控制開(kāi)關(guān)器 件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使所述開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間保持恒定，并且保持開(kāi)關(guān)器件的工作頻率恒定。
9.如權(quán)利要求7所述的功率調(diào)節(jié)器中輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟三 進(jìn)一步包括通過(guò)一基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊來(lái)產(chǎn)生一與P麗控制信號(hào)的導(dǎo)通占空比成正比例的基準(zhǔn)電壓；通過(guò)斜坡信號(hào)發(fā)生模塊，產(chǎn)生一斜率固定的斜坡信號(hào)；通過(guò)比較模塊接收所述基準(zhǔn)電壓和所述斜坡信號(hào)，并將兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生一固定時(shí) 間信號(hào)，所述固定時(shí)間信號(hào)和P麗控制信號(hào)一起輸入至邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，以控制開(kāi)關(guān)器件的 導(dǎo)通時(shí)間，并且保持開(kāi)關(guān)器件的工作頻率恒定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種功率調(diào)節(jié)器以及基于該種電路的調(diào)節(jié)方法，功率調(diào)節(jié)器包括功率級(jí)電路、開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生電路、固定時(shí)間發(fā)生電路和邏輯/驅(qū)動(dòng)電路，其中，固定時(shí)間發(fā)生電路接收PWM控制信號(hào)，并根據(jù)PWM控制信號(hào)的占空比產(chǎn)生固定時(shí)間信號(hào)；邏輯/驅(qū)動(dòng)電路控制功率級(jí)電路中的開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作，以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，并且保證開(kāi)關(guān)器件的工作頻率維持恒定。依照本發(fā)明的采用本發(fā)明電路的功率調(diào)節(jié)器和所述的調(diào)節(jié)方法，既可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷或者導(dǎo)通時(shí)間恒定，也可以保證開(kāi)關(guān)頻率恒定，從而簡(jiǎn)化了EMI濾波電路的設(shè)計(jì)，減少了電路成本；并且對(duì)其它電路的干擾減小，使得整個(gè)功率調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性增強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101789694SQ201010116178
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者程帥 申請(qǐng)人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司