[发明专利]脉宽调变的定频控制电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉宽调变，具体地说，是一种脉宽调变的定频控制。

背景技术

脉宽调变电源转换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，其频率在不同的负载下可能偏移原来的设计，因而引发新的问题。例如在印刷电路板上的两个通道原本试图操作在100KHz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Vref1而产生比较信号S1，脉宽调变信号产生器12根据比较信号S1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I1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S1控制开关SW3，因而控制电容C1的充电时间点，比较器22比较电容电压VC1及参考电压Vref2而产生脉宽调变信号S2。在比较信号S1触发正反器20切断开关SW3后，电容电压VC1因电流I1对电容C1充电而以固定速率从零上升，当电容电压VC1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I1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，其误差的来源有三：

(1)相节点电压VP(＝VIN-IL×Ron)随负载电流IL变化，其中Ron为上桥开关SW1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(IL×RL)；

(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(dutycycle)产生时序信号进行固定关闭时间控制，只有在输出/入电压比小于0.5时才有不错的定频效果。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。美国专利号7,508,180将脉宽调变信号的频率转换为电压，经误差放大器与参考电压比较，其差值电压用来调整脉宽调变信号的开启时间与关闭时间，进而控制脉宽调变信号的频率。然而此技艺却未揭露所述差值电压如何调整脉宽调变信号的开启时间与关闭时间。一般而言，定时触发器系根据定电流控制固定开启时间或固定关闭时间的宽度，因此需要额外的电压对电流转换器将所述差值电压转换为电流，这将使电路较复杂。

因此已知的脉宽调变的控制电路及方法存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种脉宽调变的定频控制电路。

本发明的另一目的，在于提出一种脉宽调变的定频控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种脉宽调变的定频控制电路，所述脉宽调变为触发脉宽调变信号的开启时间或关闭时间，以及根据第一电流以决定所述开启时间或关闭时间的宽度，其特征在于所述定频控制电路包括：

频率电流转换器将所述脉宽调变信号的频率转换为第二电流；

电流产生器供应参考电流；

减法器连接所述频率电流转换器及电流产生器，将所述参考电流减去所述第二电流而产生差值电流；

电流放大器连接所述减法器，将所述差值电流放大为误差电流；以及

加法器连接所述电流放大器，将所述误差电流加入所述第一电流中，以调整所述开启时间或关闭时间的宽度，进而使所述脉宽调变信号的频率稳定在所述参考电流决定的目标频率。

一种脉宽调变的定频控制电路，所述脉宽调变为触发脉宽调变信号的开启时间或关闭时间，以及根据第一电流以决定所述开启时间或关闭时间的宽度，其特征在于所述定频控制电路包括：

频率产生器，供应具有固定频率的频率信号；

升降计数器连接所述频率产生器，计算所述脉宽调变信号及频率信号之间的频率差值产生计数值；

可程序电流源连接所述升降计数器，根据所述计数值决定误差电流；以及

加法器连接所述可程序电流源，将所述误差电流加入所述第一电流中，以调整所述开启时间或关闭时间的宽度，进而使所述脉宽调变信号的频率稳定在所述频率信号的频率。

本发明的脉宽调变的定频控制电路还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的定频控制电路，其中所述可程序电流源包括多组串联的开关电流源共输出，每一所述开关受所述计数值中的一个位控制。