专利名称：脉宽调制开关调节器和电子装置的利记博彩app
技术领域：
本发明总的涉及一种PWM(脉冲宽度调制)开关调节器，它能够依照负载条件改变内部振荡频率到已知的振荡频率，以减少功率消耗和提高效率。
背景技术：
传统的PWM开关调节器电路通常以一个与负载条件无关的固定的内部振荡频率工作。例如，已知有一个控制电路用于PWM开关调节器，如图4的电路图所示(例如，参见JP 11-155281A(第4页和图1))。
下文将参考图4来描述传统的PWM开关调节器控制电路的工作。误差放大电路102放大一个显示电压信号Va和电压信号Vref之差的信号，以输出电压信号Verr的形式输出所得到的信号，电压信号Va是输出端上的检测到的电压信号Vout用分压电阻器100和101分压得到的，电压信号Vref是从参考电压电路106输出的。然后，比较电路103对振荡器104输出的三角波Vosc和输出信号的电平Verr互相进行比较，以脉冲信号EXT的形式输出所得到的信号，用于通过缓冲器105控制外部开关，从而以终端电压Vout变为希望的恒定输出电压这样一种方式来实现控制。因为固定的内部振荡频率Vosc，输出的脉冲信号EXT在和内部振荡频率Vosc相同的周期显示一个通/断态。
如上所述，在PWM开关调节器电路实例中，由于内部振荡频率通常是固定的，缓冲器通常也以和内部振荡频率相同的频率工作，外部开关也是以和内部振荡频率相同的频率工作，由此以输出电压Vout变为希望的恒定电压这样一种方式实现控制。此外，由于PWM开关调节器起作用，通过外部开关的重复开/关，使得输出电压保持恒定，使得具有与振荡频率相同频率的噪声包含在输出电压中。
然而，由于PWM开关调节器通常以相同的振荡频率振荡，在输出电压线上提供一个用于消除具有振荡频率的噪声的滤波器，使噪声容易消除，容易得到稳定的功率源。
然而，在传统的PWM开关调节器里，振荡电路，缓冲器和外部开关都在与连接到输出端的负载条件无关的固定频率下工作。由于这个原因会遇到一个问题，如果连接到供给电压Vout的输出端的负载变轻，那么PWM开关调节器控制电路中消耗的功率量变为大于负载中消耗的功率量，这导致效率明显降低。在PWM开关调节器控制电路中主要消耗功率的电路是内部振荡电路和以与内部振荡频率相同的频率工作的缓冲器。
发明内容
根据前述，为了解决与现有技术有关的上述问题提出本发明，所以本发明的一个目的是提供一种PWM开关调节器，借此，当开关调节器工作在轻负载时，PWM开关调节器控制电路的内部振荡频率减半，使得PWM开关调节器控制电路的功率消耗也接近减半，因而，即使当开关调节器工作在轻负载时也能得到高效率。因此，本发明的特点在于，恰好考虑作为PWM开关调节器的优点没有受到损害，即在输出电压中包含的噪声容易消除，因为振荡频率保持在一个已知值。
依据本申请的发明的PWM开关调节器控制电路包括一振荡电路，用于为PWM开关调节器产生一个振荡信号；一第一脉冲发生器，用于接收振荡电路的信号作为其输入，以输出信号PULSE-MIN；一第二脉冲发生器，用于接收振荡电路的信号作为其输入，以输出信号PULSE-MAX。此外，PWM开关调节器控制电路还包括一比较电路，用于对来自振荡电路的信号与来自参考电压电路的参考信号进行比较，以输出用于控制外部开关的信号Vcomp；一逻辑电路，用于接收信号PULSEMIN，信号PULSE-MAX和信号Vcomp作为其输入，以输出一个信号用于控制振荡电路的振荡频率。
此外，在PWM开关调节器控制电路里，逻辑电路包括一S/R闩锁电路；第一“异”电路，用于接收信号Vcomp和信号PULSE-MIN作为其输入，以输出一个信号；第二“异”电路，用于接收信号Vcomp和信号PULSE-MAX作为其输入，以输出一个信号。此外，逻辑电路还包括第二“与”电路，用于接收来自第一“异”电路的输出信号和来自第二“异”电路的输出信号作为其输入，以输出一个信号；第三“与”电路，用于接收来自第二“与”电路的输出信号和来自S/R闩锁电路的输出信号作为其输出，以输出信号Fup到S/R闩锁电路的复位端；一个缓冲电路，用于接收信号Vcomp，以输出信号EXT用于控制外部开关。此外，第一“与”电路，响应来自第一“异”电路的输出信号和信号PULSE MIN，输出信号Fdown到S/R闩锁电路的置位端，并且S/R闩锁电路的输出信号被输入到振荡电路。
依照本申请的发明的PWM开关调节器控制电路包括一振荡电路，用于产生用于PWM开关调节器的一个振荡信号；一比较器，用于接收来自振荡电路的振荡信号和通过比较由分压Vout得到的电压信号和在误差放大电路中的参考电压电路的参考电压得到的一个输出信号作为其输入，以输出用于控制外部开关信号的信号Vcomp；一逻辑电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以输出一个用来控制振荡电路的振荡频率的信号。
此外，在PWM开关调节器控制电路里，逻辑电路包括一S/R闩锁电路；第一时间积分电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以积分一个时间周期，在这个周期里外部开关信号是处在断态，以输出信号Fdown；第二时间积分电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以积分一个时间周期，在这个周期里外部开关信号处在通态，以输出一个信号Fup，来自第一时间积分电路的输出信号被输入到S/R闩锁电路的置位端，来自第二时间积分电路的输出信号被输入到S/R闩锁电路的复位端，来自S/R闩锁电路的输出信号被输入到振荡电路。
在依照本申请的发明的PWM开关调节器控制电路中，依照用于控制PWM开关调节器电路开关的信号的通/断比，当负载条件从重负载变到轻负载时，内部振荡频率适于从第一振荡频率改变到比第一振荡频率要低的第二振荡频率，而当负载条件从轻负载变到重负载时，内部振荡频率适于从第二振荡频率返回到第一振荡频率。
在依照本申请的发明的PWM开关调节器控制电路中，在PWM开关调节器电路里提供了适于按照轻负载和重负载进行开关的一个开关，当负载条件从重负载变到轻负载时，通过转换该开关，内部振荡频率适于从第一振荡频率改变到比第一振荡频率要低的第二振荡频率，而当负载条件从轻负载变到重负载时，通过转换该开关，内部振荡频率适于从第二振荡频率返回到第一振荡频率。
依照本申请的发明的PWM开关调整器包括依照本发明的第一或第三方面的PWM开关调节器控制电路。
依照本申请的发明的一种电子装置包括PWM开关调节器。
用于控制PWM开关调节器外部开关的信号的通/断比(占空比)依照负载条件而变化。因此，当开关调节器是在轻负载工作时，依照通/断比，内部振荡频率改变到已知的振荡频率。
上面所述的和其它目的，以及本发明的的一些优点，通过对本发明的优选实施例的下述描述，参照相应的图，将会变得很清楚，其中图1是一个电路图，其中部分是方块图，给出了依照本发明的第一实施例的PWM开关调节器控制电路的结构；图2是一个时序图，用于解释图1示出的PWM开关调节器控制电路的工作；图3是一个电路图，其中部分是方块图，示出了依照本发明的第二实施例的PWM开关调节器控制电路的结构；以及图4是一个电路图，示出了传统PWM开关调节器控制电路的结构。
具体实施例方式
下面参照相应的附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是一个电路图，其中部分是方块图，示出了依照本发明的第一实施例的PWM开关调节器控制电路的内部电路结构。从传统振荡电路4输出的信号Vosc和从误差放大电路输出的信号Verr被输入到比较电路3，该比较电路又输出通过缓冲电路11来控制外部开关的控制信号Vcomp。在本发明的该实施例中，信号Vosc的振荡频率，依照信号Vcomp的波形的通/断比，使用与信号Vosc同步工作的脉冲发生电路1和2，“异”电路5和6，和“与”电路7，8和9来控制。
其次，下文将参照图2详细描述依照本发明的第一实施例的PWM开关调节器控制电路的工作。参照图2，“异”电路5接收从脉冲发生电路1输出的脉冲信号PULSE MIN和从比较电路3输出的信号Vcomp作为其输入，以输出一个显示它们的差的矩形波信号。然后，“与”电路8算术上运算该输入的矩形波和脉冲信号PULS MIN的逻辑积，以输出所得到的显示逻辑积的脉冲信号Fdown。这就是说，当信号Vcomp的电平和脉冲信号PULSE MIN的电平互相比较时，如果判断脉冲信号PULSE MIN的电平大于信号Vcomp的电平，那么输出脉冲信号Fdown。由于随着负载进一步减小，信号Vcomp的接通时间周期变短，当信号Vcomp的电平和脉冲信号PULSE MIN的电平互相比较时，可以判断，脉冲信号PULSE MIN的电平大于前者，使得输出脉冲信号Fdown。因此，输出的脉冲信号Fdown被输入到S/R闩锁电路10的置位端。一旦在电平“H”的脉冲信号输入到S/R闩锁电路10的置位端，一个在电平“H”的脉冲信号通过将被输入到振荡电路的数据端输出，由此振荡电路的频率减半。用图1所示的电路，有可能实现其中如果负载变轻，则振荡频率减半，以减少功率消耗的电路。
此外，在负载条件从轻负载变到重负载的情况下，类似于负载条件从重负载变到轻负载的情况，“异”电路6接收从脉冲发生电路2输出的脉冲信号PULSE MAX和从比较电路3输出的信号Vcomp作为其输入，输出矩形波形式的显示它们之差的信号。然后，“与”电路7算术上运算输出的矩形波和信号Vcomp的逻辑积。再后，如果在电平“H”的脉冲信号通过S/R闩锁电路的数据端D输出，那么将产生脉冲信号Fup。这就是说，当信号Vcomp的电平和脉冲信号PULSE MAX的电平互相比较时，如果判断信号Vcomp的电平大于脉冲信号PULSE MAX的电平，那么将输出脉冲信号Fup。由于随着负载进一步增加信号Vcomp的接通时间周期变大，当信号Vcomp的电平和脉冲信号PULSEMAX的电平互相比较时，判断信号Vcomp的电平高于后者的电平，以输出脉冲信号Fup。这样输出的脉冲信号Fup被输入到S/R闩锁电路10的复位端。如果在电平“H”的脉冲信号被输入到S/R闩锁电路10的复位端，那么在电平“L”的脉冲信号通过将被输入到振荡电路的数据端D输出，使得振荡电路的频率加倍，以被返回到常规的振荡频率。用图1给出的电路，如果负载变重，那么振荡频率加倍，以允许实现常规工作。
在上述描述中，省略了振荡电路4的具体结构。然而，如果振荡电路包括恒定电流源和电容器，则借助通过S/R闩锁电路10的数据端D输出的脉冲信号D，恒定电流值减半，以允许减半的振荡频率易于产生。同样，即使当电容值变化时，也可以得到相同的结果。除此之外，用CR振荡电路，频分电路等执行这样的频分工作也可以实现本发明。
虽然在实施例中，上述描述给出仅提供一个闩锁电路的具体情况，也可以提供两个闩锁电路。在这种情况，当负载进一步减小时，振荡频率减半，以允许功率消耗进一步减少。结果，可以提供高效PWM开关调节器。
此外，在本发明的上述实施例中，上述描述给出已知振荡频率被减半的具体情况。然而，即使在采用频分比率为1/3或1/4的情况下，当开关调节器工作在轻负载时，振荡频率改变为已知振荡频率，以满足本发明的目的，由此当开关调节器工作在轻负载时，功率消耗可被减小以提高效率。因此，可以提供同样的效果。
下面，将参照图3详细描述依照本发明的第二实施例的PWM开关调节器控制电路的工作。参照图3，提供有第一时间积分电路21和第二时间积分电路22，它们是依照从比较电路3输出的信号Vcomp工作的。例如，当PWM开关调节器控制电路以正常振荡频率工作时，负载变轻以延长用于驱动开关调节器外部开关的信号EXT处于断态的时间周期。因此，第一时间积分电路21积分外部开关的关断时间。当外部开关的关断时间继续到某个程度，第一时间积分电路21的输出脉冲信号Fdown成为“H”电平，它将被输入到S/R闩锁电路的置位端，该闩锁电路又输出具有电平“H”的输出脉冲信号。S/R闩锁电路的输出脉冲信号变成“H”电平，它将被输入到振荡电路4，从而使振荡电路4的频率减半。用图3所示的电路，可以实现其中如果负载变轻，则振荡电路频率减半以减少功率消耗的电路。
此外，当负载条件从轻负载改变到重负载时，负载变重，会延长用来驱动开关调节器外部开关的信号EXT处于通态的时间周期。因此，第二时间积分电路22积分外部开关的接通时间。当外部开关的接通时间继续到某个程度时，第二时间积分电路的输出脉冲信号Fup成为“H”电平，它被输入到S/R闩锁电路的复位端，该闩锁器又输出具有电平“L”的输出脉冲信号。这就是说，由于随着负载变得较重时信号Vcomp的接通时间周期进一步延长，第二时间积分电路22工作，以产生脉冲信号Fup，它又被输入到S/R闩锁电路10的复位端。一旦在电平“H”的脉冲信号输入到S/R闩锁电路10的复位端，电平“L”的输出脉冲信号是通过将被输入到振荡电路4的数据端输出，使得振荡电路4的频率加倍，以被返回到常规的振荡频率。结果，在第二实施例中，类似于第一实施例，开关调节器的内部振荡频率可以根据负载条件变化以减少功率消耗。
现在，下文将描述第三实施例。提供一种装置，其中例如移动电话等的呼叫模式和待机模式之间的功率消耗差别，在某些情况与装置侧的工作有关，可以变得很大。由于如果在呼叫模式期间消耗比较大的功率，而在待机模式时没有功率消耗，则功率使用的情况将变得很明显，功率消耗的量可以在装置侧掌握。由于这个原因，在开关调节器中提供一个开关，该开关在装置侧进行开关，由此与第一和第二实施例类似依照功率消耗数量而改变开关调节器的内部振荡频率。开关调节器中的开关，依照在装置侧的功率消耗量进行转换，由此改变内部振荡频率。因此，在重负载情况下，振荡是在第一振荡频率实现的，而在转换开关后的轻负载条件的情况下，振荡频率从第一振荡频率变到低于第一振荡频率的第二振荡频率，这导致抑制开关调节器的功率消耗，以实现促进功率消耗减小。在第三实施例中，与上述第一和第二实施例类似，开关调节器的内部振荡频率根据负载条件改变，以减小功率消耗。
现在，在本发明的第一实施例中，采用电路对比较电路的输出信号与参考脉冲信号的通/断比率进行比较，以检测负载的变化，使振荡频率做成可变的。顺便，很明显，与参考脉冲信号的比较可以不在比较电路的输出级实现，而在缓冲器电路等电路的输出级实现，因此和本发明的电路同样的效果，甚至也可以用其它逻辑电路中得到。由前所述，本发明不仅仅涉及图1示出的电路结构。
在与第一实施例类似的第二实施例中，负载条件是使用内部时间积分电路根据外部晶体管的接通时间和关断时间判断的，以改变振荡频率。然而，外部晶体管的接通和关断时间也可以根据信号Verr的电压电平判断。第二实施例目的是在接通或关断时间很长情况下改变振荡频率，因而第二实施例不仅仅涉及图3给出的电路结构。
如上所述，依照本发明，具有PWM开关调节器控制电路的PWM开关调节器，可以在较高效率下工作。此外，具有PWM开关调节器的电子装置可以工作得更有效。
如上文阐明的，依照本发明，提供这样的效果，在PWM开关调节器控制电路里，根据负载条件，内部振荡频率可以改变到已知振荡频率，这导致功率消耗减小和效率提高。此外，具有依照如上所述的本发明的PWM开关调节器控制电路的PWM开关调节器，可以以更高效率工作。同样，具有PWM开关调节器的电子装置可以工作得更为有效。
虽然本发明已经参照优选实施例及其特定的修改进行特别示出和描述，可以理解对于本领域技术人员来说将存在各种变化和其它修改，而没有偏离本发明的范围和实质精神。因此，本发明的范围只由所附权利要求确定。
权利要求
1.一种PWM开关调节器，包括一振荡电路，用于为PWM开关调节器产生一振荡信号；一第一脉冲发生器，用于接收来自振荡电路的信号作为其输入，输出一信号PULSE-MIN；一第二脉冲发生器，用于接收来自振荡电路的信号作为其输入，输出一个信号PULSE-MAX；一比较电路，用于对来自振荡电路的信号与来自参考电压电路的参考信号进行比较，输出一用于控制外部开关的信号Vcomp；一逻辑电路，用于接收信号PULSE-MIN，信号PULSE-MAX和信号Vcomp作为其输入，输出一个用于控制振荡电路的振荡频率的信号。
2.如权利要求1所述的PWM开关调节器，逻辑电路包括一S/R闩锁电路，第一“异”电路，用于接收信号Vcomp和信号PULSE-MIN作为其输入，输出一个信号，第二“异”电路，用于接收信号Vcomp和信号PULSE-MAX作为其输入，输出一个信号，第二“与”电路，用于接收来自第一“异”电路的输出信号和来自第二“异”电路的输出信号作为其输入，输出一个信号，第三“与”电路，用于接收来自第二“与”电路的输出信号和来自S/R闩锁电路的输出信号作为其输出，输出一个信号Fup到S/R闩锁电路的复位端，以及一缓冲器电路，用于接收信号Vcomp，以输出信号EXT用于控制外部开关，其中第一“与”电路，响应来自第一“异”电路的输出信号和信号PULSE-MIN，输出一个信号Fdown到S/R闩锁电路的置位端，来自S/R闩锁电路的输出信号被输入到振荡电路。
3.一种PWM开关调节器，包括一振荡电路，用于产生PWM开关调节器的振荡信号；一比较器，用于接收来自振荡电路的振荡信号和由比较通过对电压Vout分压得到的电压信号和在误差放大电路中的参考电压电路的参考电压而得到的一个输出信号作为其输入，以输出一信号Vcomp用于控制外部开关信号；以及一逻辑电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以输出一信号用来控制振荡电路的振荡频率。
4.如权利要求3所述的PWM开关调节器，逻辑电路包括一S/R闩锁电路，第一时间积分电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以积分一个时间周期，在这个周期里外部开关信号处在断态以输出信号Fdown，以及第二时间积分电路，用于接收信号Vcomp作为其输入，以积分一个时间周期，在这个周期里外部开关信号处在通态以输出一个信号Fup，其中来自第一时间积分电路的输出信号被输入到S/R闩锁电路的置位端，来自第二时间积分电路的输出信号被输入到S/R闩锁电路的复位端，来自S/R闩锁电路的输出信号被输入到振荡电路。
5.一种包括如权利要求1所述的PWM开关调节器的电子装置。
6.一种包括如权利要求3所述的PWM开关调节器的电子装置。
全文摘要
本发明提供一种当其在轻负载工作时能够减小功率消耗PWM开关调节器电路。依照用于控制PWM开关调节器电路开关的信号的通/断比，当负载条件从重负载变到轻负载时，内部振荡频率从第一振荡频率变到低于第一振荡频率的第二振荡频率，而当负载条件从轻负载变到重负载时，内部振荡频率从第二振荡频率返回到第一振荡频率。
文档编号H02M3/00GK1435943SQ0310437
公开日2003年8月13日 申请日期2003年1月31日 优先权日2002年2月1日
发明者金久保圭秀, 福井厚夫 申请人:精工电子有限公司