[發(fā)明專利]直流對直流轉換器及其電壓轉換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210198967.6
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102904443A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 黃華強
• 申請（專利權）人: 力智電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發(fā)明是有關于一種直流對直流轉換器，且特別是有關于一種可調整脈沖寬度調制信號的脈沖寬度的直流對直流轉換器及其電壓轉換方法。

背景技術

眾所周知，電腦系統(tǒng)中的中央處理器(CPU)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、繪圖晶片(graphic?chip)、晶片組(chip?set)所使用的操作電壓皆不相同，因此，電腦系統(tǒng)中需要許多直流轉直流變換器用以將電源供應器提供的直流輸入電壓(例如19V)轉換成為各元件所需的操作電壓。恒定導通時間(Constant?On?Time，COT)穩(wěn)壓器是一種直流對直流轉換器。一般而言，當反饋電壓小于參考電壓時，恒定導通時間穩(wěn)壓器可以在一固定周期內導通一主要開關，并可調整主要開關的不導通周期，以便能提供穩(wěn)定的輸出電壓。

當恒定導通時間穩(wěn)壓器的負載變化劇烈時，控制的恒定導通時間穩(wěn)壓器的脈沖寬度調制(Pulse?Width?Modulation，PWM)信號的操作頻率亦會產生相對應的變化。舉例來說，當恒定導通時間穩(wěn)壓器的負載變輕時，脈沖寬度調制信號的頻率降低，各個脈沖間的距離變大。當恒定導通時間穩(wěn)壓器的負載變的很輕時，將使得脈沖寬度調制信號的頻率低于25kHz，此時的頻率開始進入人耳可接收的音頻范圍之內。如此一來，將使得使用者在使用各種應用恒定導通時間穩(wěn)壓器的電子產品(例如手機、電腦或隨身聽等)時出現(xiàn)雜音干擾，進而影響到電子產品的使用品質。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種直流對直流轉換器及其電壓轉換方法，可在不影響轉換效率的情形下，保持脈沖寬度調制信號的操作頻率高于人耳可接收到的音頻范圍。

本發(fā)明提出一種直流對直流轉換器，其包括調整模塊、輸出模塊以及控制模塊。調整模塊依據(jù)第一脈沖寬度調制信號與直流對直流轉換器的輸出電壓輸出具有恒定導通時間的第二脈沖寬度調制信號。輸出模塊耦接調整模塊、接地電壓與直流對直流轉換器的輸入電壓，反應第二脈沖寬度調制信號切換接地電壓與輸入電壓，以對應輸出模塊的切換將輸入電壓轉換為輸出電壓。控制模塊耦接調整模塊與輸出模塊，檢測第二脈沖寬度調制信號的頻率，當?shù)诙}沖寬度調制信號的頻率低于一預設頻率時，控制輸出模塊降低輸出電壓直到第二脈沖寬度調制信號出現(xiàn)上升沿，并控制調整模塊縮減第二脈沖寬度調制信號的脈沖寬度。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的輸出模塊包括電感、切換單元以及驅動單元。電感的第一端輸出輸出電壓。切換單元耦接電感的第二端、輸入電壓與接地電壓。驅動單元耦接調整模塊、控制模塊以及切換單元，依據(jù)第二脈沖寬度調制信號控制切換單元切換輸入電壓以及接地電壓，進而在電感的第一端輸出輸出電壓。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的切換單元包括第一晶體管以及第二晶體管。第一晶體管與第二晶體管串接在輸入電壓與接地電壓之間，第一晶體管與第二晶體管的柵極耦接驅動單元，第一晶體管與第二晶體管的共同接點耦接電感的第二端，第一晶體管與第二晶體管的導通狀態(tài)受控于驅動單元，驅動單元還依據(jù)一優(yōu)先權機制與控制信號來強制導通第二晶體管，直到下一個第一脈沖寬度調制信號提早產生。當?shù)诙}沖寬度調制信號的頻率低于預設頻率時，驅動單元導通第二晶體管。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的直流對直流轉換器中的輸出模塊還包括一電流檢測單元，其耦接驅動單元，檢測電感上的電流，當電感上的電流降為零時，驅動單元關閉第二晶體管，而當?shù)诙}沖寬度調制信號的頻率低于預設頻率時且電感上的電流降為零時，驅動單元利用優(yōu)先權機制強制導通第二晶體管。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的控制模塊包括頻率檢測單元以及縮減控制單元。頻率檢測單元檢測第一脈沖寬度調制信號或第二脈沖寬度調制信號在每一信號周期內的上升沿的轉態(tài)時間點，當?shù)谝幻}沖寬度調制信號或第二脈沖寬度調制信號的上升沿延遲出現(xiàn)時，頻率檢測單元輸出控制信號以控制驅動單元導通第二晶體管，以觸發(fā)下一個第一脈沖寬度調制信號提早產生。縮減控制單元耦接頻率檢測單元與調整模塊，控制調整模塊縮減第二脈沖寬度調制信號的脈沖寬度。