CN101383556A

CN101383556A - 数字变频式直流/直流转换器

Info

Publication number: CN101383556A
Application number: CNA2007101472974A
Authority: CN
Inventors: 吴汉哲; 陈平; 赵淳安; 李名栓; 蔡嘉欣
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-11

Abstract

直流/直流转换器包含一转换电路，其输入端用来输入第一直流电源，其输出端用来输出第二直流电源；一变频信号控制器，用来产生变频控制信号；及一开关，耦接于该转换电路及该变频信号控制器，根据该变频控制信号，控制开关的开启与关闭时间，达到直流电压转换的目的。

Description

数字变频式直流/直流转换器

技术领域

本发明涉及一种直流/直流转换器，更明确地说，涉及一种以变频方式来控制开关开启与关闭的直流/直流转换器。

背景技术

请参考图1。图1是现有技术的直流/直流转换器100的示意图。如图所示，直流/直流转换器100包含电感L1、开关Q1、二极管D1、电容C1、二电阻R1及R2与开关控制器110。直流/直流转换器100输入第一直流电源(电压为V1)并转换为第二直流电源输出(电压为V2)。电感L1耦接于输入端，用以接收第一直流电源；开关Q1耦接于电感L1与地端之间；二极管耦接于开关Q1与电容C1之间；电容C1耦接于输出端与该地端之间；电阻R1耦接于输出端与电阻R2之间；电阻R2耦接于电阻R1与该地端之间；开关控制器110耦接于开关Q1的控制端。

开关控制器110用以控制开关Q1的开启与关闭:当开关Q1开启时，电流会存储在电感L1上，当开关Q1关闭时，电感L1上的电流会经过二极管D1对电容C1充电，输出电压V2即为电容C1两端的电压差，而开关控制器110在每个周期当中控制Q1的开启时间，即占空因数，可达到直流对直流的电压转换。

电阻R1与R2作为电压V2的分压使用，并将分压[R2/(R1+R2)]V2反馈给开关控制器110以通知开关控制器110电压V2的大小。

开关控制器110接收参考周期信号CLK1，并根据分压[R2/(R1+R2)]V2的大小，输出一控制信号S1给开关Q1。而控制信号S1的频率即是以参考周期信号CLK1为准，再根据分压[R2/(R1+R2)]V2的大小，调整占空因数(dutycycle)，来控制开关Q1开启与关闭的时间，进而控制电压V2的大小。也就是说，当占空因数越大，则开关Q1开启的时间越长，电感L上的电流越多，则电压V2会慢慢上升；反之，当占空因数越小，则开关Q1开启的时间越短，电感L上的电流越少，则电压V2会慢慢下降。另外，一般来说参考周期信号CLK1的频率是12MHz。

而由于现有技术的开关控制器110所输出的控制信号S1是以基本频率来设定占空因数的方式来控制开关Q1，也就是说，控制信号S1会有一个基频(如12MHz)。而这样具有基频的控制信号会产生该频率的干扰源，在一般的便携式装置中，会造成无线电波组件在特定频率上的收信较差，甚至收不到信号，如此，将会降低便携式电子产品的实用性。

发明内容

本发明提供一种数字变频式直流/直流转换器。该直流/直流转换器包含转换电路，其输入端用来接收第一直流电源，其输出端用来输出第二直流电源；变频信号控制器，用来产生变频控制信号；及开关，耦接于该转换电路及该变频信号控制器，根据该变频控制信号，控制开关的开启与关闭时间，达到直流电压转换的目的。

附图说明

图1是现有技术的直流/直流转换器的示意图。

图2是本发明的数字变频式直流/直流转换器的示意图。

附图符号说明

100 200 直流/直流转换器

S1 S2 控制信号

CLK1 CLK2 CLK3 周期信号

X 计数值

C1 电容

R1 R2 电阻

L1 电感

D1 二极管

Q1 开关

110 开关控制器

210 变频信号控制器

211 锁相环

212 占空因数控制器

213 计数器

214 可编程分频器

V1 V2 电压。

具体实施方式

请参考图2。图2是本发明的数字变频式直流/直流转换器200的示意图。如图所示，数字变频式直流/直流转换器200包含电感L1、开关Q1、二极管D1、电容C1、二电阻R1及R2与变频信号控制器210。直流/直流转换器200用以接收第一直流电源(电压为V1)并转换为第二直流电源输出(电压为V2)。电感L1耦接于输入端用以接收第一直流电源；开关Q1耦接于电感L1与一地端之间；二极管耦接于开关Q1与电容C1之间；电容C1耦接于输出端与该地端之间；电阻R1耦接于输出端与电阻R2之间；电阻R2耦接于电阻R1与该地端之间；变频信号控制器210耦接于开关Q1的控制端。

变频信号控制器210用以控制开关Q1的开关:当开关Q1开启时，电流会流到电感L中存储，当开关Q1关闭时，L中存储的电流会经过二极管D1对电容C1充电，输出电压V2即为电容C1两端的电压差，而变频信号控制器210在每个周期中控制Q1的开启时间，即占空因数，可达到直流对直流的电压转换。

电阻R1与R2作为电压V2的分压使用，并将分压[R2/(R1+R2)]V2反馈给变频信号控制器210以通知开关控制器110电压V2的大小。

变频信号控制器210接收一参考周期信号CLK1，并根据分压[R2/(R1+R2)]V2的大小，输出一控制信号S2给开关Q1。而控制信号S2可经由调整占空因数，来控制开关Q1开启与关闭的时间，进而控制电压V2的大小。也就是说，当占空因数越大，则开关Q1开启的时间越长，则电压V2会慢慢上升；反之，当占空因数越小，则开关Q1开启的时间越短，则电压V2会慢慢下降。

而变频信号控制器210包含锁相环(Phase Lock Loop，PLL)211、占空因数控制器212、可编程分频器213与计数器214。

锁相环211接收参考周期信号CLK1，并将参考周期信号CLK1倍频为CLK2。举例来说参考周期信号CLK1为12MHz则周期信号CLK2是倍频为72MHz。

可编程分频器213用以接收周期信号CLK2并以一可变除数来对周期信号CLK2分频，产生周期信号CLK3。举例来说可变除数可从3至9，也就是说周期信号CLK3的范围为[(72/3)＝24-(72/9)＝8]MHz，意即24-8MHz的范围。而在本发明产生控制信号S2的过程中，可变除数一直变动，使其平均的频率设在直流直流转换器的工作频率上。例如工作频率为12MHz(72MHz/6)，我们将除数持续的从3渐增至9，再从9渐减至3，反复周期性的增减。如此，中心的工作频率并没有改变，但是周期信号CLK3的频率将会有展频的效果。而可变除数变动的方式，可以利用程序设定，端看使用者设计的需要。

计数器214是计数周期信号CLK3所经过的周期数，然后再将计数值X传送给占空因数控制器212。举例来说，周期信号CLK3每经过一个升缘(risingedge)，则计数值X就加1。另外，计数器214可在计数值X达一定大小后重置一次，举例来说当计数值X到达10时，则重置计数器214以将计数值X归零。

占空因数控制器212会根据一预定值与计数值X的大小，输出高电位或低电位的控制信号S2。举例来说，若该默认值为6，则当计数值X大于6时，占空因数控制器212会输出低电位的控制信号S2；当计数值X小于6时，占空因数控制器212会输出高电位的控制信号S2。而该默认值的大小，是根据分压[R2/(R1+R2)]V2来决定。如此便可以改变控制信号S2的占空因数，进而控制开关Q1的开启与关闭，便能控制电压V2稳定在所需的大小上。

而由于占空因数控制器212所接收的周期信号CLK3是具有变频的特性，因此，占空因数控制器212所输出的控制信号S2，是以周期信号CLK3改变占空因数的方式来控制开关Q1。因此，控制信号S2的频率也是如同周期信号CLK3的展频般的具有变频的特性，这样的特性所产生的干扰源较小，而不会影响便携式装置的无线信号的收发，提高了便携式装置的实用性。

另外，本发明所述的开关Q1，可以以一金属氧化物半导体导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor transistor，MOS transistor)或双极结式晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)来实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种数字变频式直流/直流转换器，包含:

转换电路，其输入端用来接收第一直流电源，其输出端用来输出第二直流电源；

变频信号控制器，用来产生变频控制信号；及

开关，耦接于该转换电路及该变频信号控制器，用以根据该变频控制信号，控制开关的开启与关闭时间，达到直流电压转换的目的。

2.如权利要求1所述的转换器，其中，该变频信号控制器包含:

锁相环，用来将第一周期信号倍频以产生第二周期信号；

可编程分频器，耦接于该锁相环，用一可变除数来除该第二周期信号以产生第三周期信号；

计数器，耦接于该可编程分频器，用来计数该第三周期信号的周期数；及

占空因数控制器，用来根据该计数器所计数的数值，来产生该变频控制信号。

3.如权利要求2所述的转换器，其中，当该第三周期信号产生上升缘时，增加该计数器的计数值。

4.如权利要求2所述的转换器，其中，当该计数器的计数值等于预定值时，重置该计数器。

5.如权利要求2所述的转换器，其中，该可变除数可为周期性变化。

6.如权利要求2所述的转换器，其中，该可变除数的变化规则是可以程序设定。

7.如权利要求2所述的转换器，其中，该占空因数控制器是当该计数器所计数的数值大于第一预定值时，输出第二预定值。

8.如权利要求7所述的转换器，其中，该占空因数控制器是当该计数器所计数的数值小于该第一预定值时，输出第三预定值。

9.如权利要求7所述的转换器，其中，该第一预定值是可程序设定。

10.如权利要求7所述的转换器，另包含:

第一电阻，耦接于该转换电路的输出端；及

第二电阻，耦接于该第一电阻与接地端之间；

其中，该占空因数控制器耦接于该第一电阻与该第二电阻之间，并根据该第一电阻与该第二电阻所提供的分压，控制该第一默认值的大小。

11.如权利要求1所述的转换器，其中，该转换电路包含:

电感，耦接于该转换电路的输入端；

电容，耦接于该转换电路的输出端；及

二极管，耦接于该电感与该电容之间。

12.如权利要求11所述的转换器，其中，该开关一端耦接于该电感与该二极管，另一端耦接于接地端。

13.如权利要求1所述的转换器，其中，该开关可为金属氧化物半导体导体晶体管。

14.如权利要求1所述的转换器，其中，该开关可为双极结式晶体管。