專利名稱：一種開關頻率跳變的同步降壓電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術領域，特別涉及一種開關頻率跳變的同步降壓電路。
背景技術：
同步降壓電路通常應用于當所需電壓比供電電源的電壓低的場合。典型同步降壓電路包括如圖1所不I禹接的上功率開關S1、下功率開關S2、輸出電感器L和輸出電容器Co?，F(xiàn)有同步降壓電路的開關周期通常由固定頻率的時鐘信號觸發(fā)，即其開關頻率為固定數(shù)值的時鐘頻率。在重載狀態(tài)下，固定的開關頻率能使同步降壓電路保持高效率。然而在輕載狀態(tài)下，若開關頻率還是重載狀態(tài)下的開關頻率，會使得同步降壓電路的效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出ー種開關頻率跳變的同步降壓電路，解決了現(xiàn)有同步降壓電路在輕載狀態(tài)下效率低的問題。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:ー種開關頻率跳變的同步降壓電路，包括:輸入端ロ，接收輸入電壓；輸出端ロ，提供輸出電壓；上功率開關和下功率開關，串聯(lián)I禹接在輸入端口和參考地之間；輸出電感器，耦接在上功率開關和下功率開關的串聯(lián)耦接節(jié)點和輸出端ロ之間；輸出電容器，耦接在輸出端口和參考地之間；反饋組件，耦接至輸出端ロ接收輸出電壓，并產(chǎn)生反映輸出電壓的反饋電壓；電壓比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收門限電壓，其同相輸入端耦接至反饋組件接收反饋電壓，其輸出端子產(chǎn)生電壓比較信號；選擇開關，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第一頻率信號，其第二端子耦接第二頻率信號，其控制端子耦接至電壓比較器的輸出端子接收電壓比較信號，其第三端子根據(jù)電壓比較信號提供頻率參考信號；頻率比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至選擇開關的第三端子接收頻率參考信號，其輸出端子提供時鐘信號；鋸齒波產(chǎn)生器，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，并基于時鐘信號提供鋸齒波信號至頻率比較器的同相輸入端；控制及驅(qū)動電路，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，并基于時鐘信號，產(chǎn)生兩路開關驅(qū)動信號，以控制上功率開關和下功率開關的通斷?？蛇x地，所述反饋組件包括串聯(lián)耦接在輸出端ロ和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓在第一電阻和第二電阻的串聯(lián)耦接節(jié)點處產(chǎn)生?？蛇x地，當反饋電壓大于門限電壓，所述選擇開關的第三端子被連接至其第一端子，使得頻率比較器的反相輸入端接收第一頻率信號；當反饋電壓小于門限電壓，所述選擇開關的第三端子被連接至其第二端子，使得頻率比較器的反相輸入端接收第二頻率信號?？蛇x地，所述第一頻率信號大于第二頻率信號。可選地，所述鋸齒波產(chǎn)生器包括:充電電流源、充電電容器和復位開關，三者并聯(lián)耦接在頻率比較器的同相輸入端和參考地之間，其中所述復位開關進一歩包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號。本發(fā)明的有益效果是:能夠提高同步降壓電路在輕載狀態(tài)下的效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有同步降壓電路的典型電路結(jié)構示意圖；圖2為本發(fā)明ー種開關頻率跳變的同步降壓電路100的電路結(jié)構示意圖；圖3為圖2所示開關頻率跳變的同步降壓電路100中的時鐘信號CLK、鋸齒波信號Vsw、頻率參考信號Vfr和輸出電壓Vo的時序波形示意。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖2所示，本發(fā)明的開關頻率跳變的同步降壓電路100包括:輸入端ロ 101，接收輸入電壓Vin ;輸出端ロ 102，提供輸出電壓Vo ;上功率開關103和下功率開關104，串聯(lián)耦接在輸入端ロ 101和參考地之間；輸出電感器105，耦接在上功率開關103和下功率開關104的串聯(lián)耦接節(jié)點和輸出端ロ 102之間；輸出電容器106，耦接在輸出端ロ 102和參考地之間；反饋組件107，耦接至輸出端ロ 102接收輸出電壓Vo，并產(chǎn)生反映輸出電壓Vo的反饋電壓Vfb ;電壓比較器108，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收門限電壓Vth，其同相輸入端耦接至反饋組件107接收反饋電壓Vfb，其輸出端子產(chǎn)生電壓比較信號；選擇開關109，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第ー頻率信號Vfl，其第二端子耦接第二頻率信號Vf2，其控制端子耦接至電壓比較器108的輸出端子接收電壓比較信號，其第三端子根據(jù)電壓比較信號提供頻率參考信號Vfr ;頻率比較器110，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至選擇開關109的第三端子接收頻率參考信號Vfr，其輸出端子提供時鐘信號CLK ;鋸齒波產(chǎn)生器111，耦接至頻率比較器110的輸出端子接收時鐘信號CLK，并基于時鐘信號CLK提供鋸齒波信號Vsw至頻率比較器110的同相輸入端；控制及驅(qū)動電路114，耦接至頻率比較器110的輸出端子接收時鐘信號CLK，并基于時鐘信號CLK，產(chǎn)生兩路開關驅(qū)動信號，以控制上功率開關103和下功率開關104的通斷。優(yōu)選地，所述鋸齒波產(chǎn)生器111包括:充電電流源11、充電電容器12和復位開關13，三者并聯(lián)耦接在頻率比較器110的同相輸入端和參考地之間，其中所述復位開關13進一歩包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器110的輸出端子接收時鐘信號CLK。當時鐘信號CLK為低電平時，復位開關13被斷開，則充電電流源11給充電電容器12充電，充電電容器12兩端的電壓線性増大，當其増大至頻率比較器110反相輸入端的頻率參考信號Vfr的電壓值時，頻率比較器110輸出的時鐘信號CLK變?yōu)楦唠娖?。相應地，復位開關13被閉合。于是充電電容器12被拉至地，其兩端的電壓被迅速復位為零，即頻率比較器110同相輸入端的電壓被復位為零。隨后，時鐘信號CLK變?yōu)榈碗娖?，復位開關13被斷開，充電電流源11重新開始給充電電容器12充電，直至充電電容器12兩端電壓再次達到頻率比較器110反相輸入端的頻率參考信號Vfr的電壓值而觸發(fā)時鐘信號CLK變?yōu)楦唠娖?。鋸齒波產(chǎn)生器111和頻率比較器110如前所述周而復始地工作，從而產(chǎn)生周期性變化的鋸齒波信號Vsw和時鐘信號CLK。時鐘信號CLK、鋸齒波信號Vsw、頻率參考信號Vfr和輸出電壓Vo的時序波形示意圖參見圖3。優(yōu)選地，反饋組件107包括串聯(lián)耦接在輸出端ロ 102和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓Vfb在第一電阻和第二電阻的串聯(lián)節(jié)點處產(chǎn)生。優(yōu)選地，在反饋電壓Vfb大于門限電壓Vth，即電壓比較信號為高電平吋，選擇開關109的第三端子被連接至其第一端子，使得頻率參考信號Vfr為第一頻率信號Vfl ;在反饋電壓Vfb小于門限電壓Vth，即電壓比較信號為低電平時，選擇開關109的第三端子被連接至其第二端子，使得頻率參考信號Vfr為第二頻率信號Vf2。優(yōu)選地，第一頻率信號Vfl大于第二頻率信號Vf2。在開關頻率跳變的同步降壓電路100正常運行吋，當時鐘信號CLK輸出高電平信號，則控制及驅(qū)動電路114輸出的兩路開關驅(qū)動信號控制上功率開關103導通、下功率開關104斷開，輸入電壓Vin經(jīng)由上功率開關103、輸出電感器105和輸出電容器106被傳送并被轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vo。在開關頻率跳變的同步降壓電路100的負載相對較重時，輸出電壓Vo相對較小，則反饋電壓Vfb也相對較小。此時反饋電壓Vfb小于門限電壓Vth，電壓比較器108輸出的電壓比較信號為低電平。則選擇開關109的第三端子被連接至其第二端子，此時頻率參考信號Vfr為第二頻率信號Vf2。即在重載狀態(tài)下，頻率參考信號Vfr的電壓值較小。鋸齒波信號Vsw可以較早的達到其峰值，而使時鐘信號CLK較早地轉(zhuǎn)換為高電平，縮小了時鐘信號CLK的周期，也即此時的開關頻率較高。如圖3所示，此時時鐘信號CLK的周期為T2。在開關頻率跳變的同步降壓電路100的負載相對較輕時，輸出電壓Vo相對較大，貝U反饋電壓Vfb也相對較大。此時反饋電壓Vfb大于門限電壓Vth，電壓比較器108輸出的電壓比較信號為高電平。則選擇開關109的第三端子被連接至其第一端子，此時頻率參考信號Vfr為第一頻率信號VfI。即在輕載狀態(tài)下，頻率參考信號Vfr的電壓值較大。鋸齒波信號Vsw較晚地達到其峰值，而使時鐘信號CLK較晚地轉(zhuǎn)換為高電平，延長了時鐘信號CLK的周期，也即此時的開關頻率較低。如圖3所示，此時時鐘信號CLK的周期為Tl。由圖3可見T2 < Tl，相應的，開關頻率跳變的同步降壓電路100在重載狀態(tài)下的開關頻率大于其在輕載狀態(tài)下的開關頻率。由上可見，開關頻率跳變的同步降壓電路100在輕載狀態(tài)下，開關頻率被減小，因此降低了其輕載狀態(tài)下的損耗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種開關頻率跳變的同步降壓電路，其特征在于，包括: 輸入端口，接收輸入電壓； 輸出端口，提供輸出電壓； 上功率開關和下功率開關，串聯(lián)耦接在輸入端口和參考地之間； 輸出電感器，耦接在上功率開關和下功率開關的串聯(lián)耦接節(jié)點和輸出端口之間； 輸出電容器，耦接在輸出端口和參考地之間； 反饋組件，耦接至輸出端口接收輸出電壓，并產(chǎn)生反映輸出電壓的反饋電壓； 電壓比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端接收門限電壓，其同相輸入端耦接至反饋組件接收反饋電壓，其輸出端子產(chǎn)生電壓比較信號； 選擇開關，具有第一端子、第二端子、第三端子和控制端子，其第一端子耦接第一頻率信號，其第二端子耦接第二頻率信號，其控制端子耦接至電壓比較器的輸出端子接收電壓比較信號，其第三端子根據(jù)電壓比較信號提供頻率參考信號； 頻率比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端子，其反相輸入端耦接至選擇開關的第三端子接收頻率參考信號，其輸出端子提供時鐘信號； 鋸齒波產(chǎn)生器，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，并基于時鐘信號提供鋸齒波信號至頻率比較器的同相輸入端； 控制及驅(qū)動電路，耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號，并基于時鐘信號，產(chǎn)生兩路開關驅(qū)動信號，以控制上功率開關和下功率開關的通斷。
2.按權利要求1所述的開關頻率跳變的同步降壓電路，其特征在于，其中 當反饋電壓大于門限電壓，所述選擇開關的第三端子被連接至其第一端子，使得頻率比較器的反相輸入端接收第一頻率信號； 當反饋電壓小于門限電壓，所述選擇開關的第三端子被連接至其第二端子，使得頻率比較器的反相輸入端接收第二頻率信號。
3.按權利要求1所述的開關頻率跳變的同步降壓電路，其特征在于，其中所述第一頻率信號大于第二頻率信號。
4.按權利要求1所述的開關頻率跳變的同步降壓電路，其特征在于，所述反饋組件包括串聯(lián)耦接在輸出端口和參考地之間的第一電阻和第二電阻，其中反饋電壓在第一電阻和第二電阻的串聯(lián)耦接節(jié)點處產(chǎn)生。
5.按權利要求1所述的開關頻率跳變的同步降壓電路，其特征在于，所述鋸齒波產(chǎn)生器包括: 充電電流源、充電電容器和復位開關，三者并聯(lián)耦接在頻率比較器的同相輸入端和參考地之間，其中 所述復位開關進一步包括控制端子，所述控制端子耦接至頻率比較器的輸出端子接收時鐘信號。
全文摘要
本發(fā)明提出一種開關頻率跳變的同步降壓電路，解決了現(xiàn)有同步降壓電路輕載狀態(tài)下效率低的問題。一種開關頻率跳變的同步降壓電路，包括輸入端口、輸出端口、上功率開關、下功率開關、輸出電感器、輸出電容器、反饋組件、電壓比較器、選擇開關、頻率比較器、鋸齒波產(chǎn)生器和控制及驅(qū)動電路。本發(fā)明能夠提高同步降壓電路在輕載狀態(tài)下的效率。
文檔編號H02M3/10GK103095129SQ20121056810
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者王玲 申請人:青島聯(lián)盟電子儀器有限公司