JP4662964B2

JP4662964B2 - パルス周波数変調回路、同回路を用いた電源供給装置及び電源安定化方法

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Publication number: JP4662964B2
Application number: JP2007180340A
Authority: JP
Inventors: 黄▲彦▼霖; 張貴凱; 李明謙
Original assignee: 旭曜科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2027-07-09
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Description

本発明は、電源供給装置に関する。さらに詳しく述べると、本発明は、自動的に作動時間を調整できるパルス周波数変調回路、該パルス周波数変調回路を用いた電源供給回路並びに電源安定化方法に関する。

電源供給装置は、我々の日常生活で普通に使用される製品であり、ほとんど全ての電気製品は電力をスピーカ、電気ヒータ、スクリーン、ランプ、モータ等の負荷に供給するための電源供給装置を備える。電源供給装置分野では、負荷が変化するとエネルギー変換効率も変化するので、システムにフルに負荷がかかったり、あるいはシステム内で負荷が大きく変化する場合に、近年電源供給装置は高い効率でかつ安定的に電力を供給可能とすることが依然望まれている。応用レベルでは、プロセッサー、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、ディスプレイ、携帯電話等の電子製品は常時フルに負荷がかかることはほとんどなく、特に携帯電話等の移動通信製品は、通常オンコール状態のエネルギーセイブモードにある。従って、電源供給装置は、いずれの負荷状態においても高いエネルギー変換効率を付与できることが非常に重要である。

図１は、従来の電源供給装置の回路図である。図１において、電源供給装置１００は、パルス周波数変調回路１７０及び負荷１６０を駆動するための電力コンバータ回路１５０とを有し、パルス周波数変調回路１７０は、参照電圧発生器１１０、増幅器１１１、パルス発生回路１２０、ＡＮＤゲート１３０及びバッファ回路１４０とを有する。電源コンバータ回路１５０には、たとえばブーストコンバータが用いられる。

図１の回路の動作は以下の通りである。即ち、増幅器１１１は、フィードバック電圧Ｖｆｂと参照電圧発生器１１０で発生した参照電圧Ｖｒｅｆとを処理する。フィードバック電圧は出力電圧Ｖｏｕｔに正比例しているので、フィードバック電圧Ｖｆｂが参照電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合は、現在の出力電圧Ｖｏｕｔが比較的高いことを意味し、ブースト回路１５０により電圧Ｖｏｕｔを引き上げる必要はない。この場合、増幅器１１１の出力比較信号Ｖｃｏｍｐはロジカルローであり、従ってＡＮＤゲート１３０はパルス発生器１２０からのパルス信号を無視して、ロジカルローを出力してブースト回路１５０を停止させる。出力電圧Ｖｏｕｔが低下して、フィードバック電圧Ｖｆｂが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、増幅器１１１の出力比較信号Ｖｃｏｍｐはロジカルハイとなり、従って、ＡＮＤゲート１３０の出力信号はパルス発生回路１２０からのパルス信号となる。バッファ回路１４０によって処理されたパルス信号はその駆動能力を増大させ、ブースト回路１５０を駆動して、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。

上記関連技術では、パルス発生回路１２０で発生したパルス信号は一定のイネーブル時間を有する。イネーブル時間が短すぎると、パルス周波数変調回路１７０はブースト回路１５０を介して出力電圧Ｖｏｕｔを引き上げる時間が長くなる。しかしながら、イネーブル時間が長すぎると、ブースト回路１５０は出力電圧Ｖｏｕｔを迅速に引き上げることが可能となるが、エネルギー変換に際してより多くの電力が消費され、エネルギー変換効率はそれに伴って減少する可能性があり、またエネルギー変換効率が低下すると電力消費が大幅に増加し、製品の作動温度を上昇させる。

従って、パルス周波数変調回路１７０を製造する際に、イネーブル時間設定機能を備えプログラム可能なパルス発生回路１２０の使用を検討している製造業者もいる。パルス周波数変調回路１７０を用いる製造プラントのシステムエンジニアは、異なる用途に応じてプログラム可能なパルス発生回路１２０を用いることによりイネーブル時間を調整することはできるが、イネーブル時間を調整するための確実な規則というものはないので、エンジニアは、製品の用途に応じて好適なイネーブル時間を得るために、実験に多大な時間をかけなければならなくなる。しかしながら、このような試行錯誤方法では長い時間が無駄となってしまう。非常に幸運な場合や、システムエンジニアの経験が豊富であれば、２〜３回の実験範囲内で好適なイネーブル時間を得ることは可能であろうが、運が悪かったり、あるいはエンジニアが経験不足であれば、好適なイネーブル時間を得るのに数百回の実験を行わなくてはならなくなる。従って、上記試行錯誤方法では、開発費を大幅に引き上げてしまう可能性があり、また製品発送の時期を遅延させてしまう可能性があり、それによりビジネスの機会を喪失したりして、またこのようなビジネス機会喪失が計り知れないものとなりかねない。

米国特許第６９７２５４８号米国特許第６５７７１１０号米国特許第５８０１５１８号米国特許第７０７５２８０号米国特許第５５６８０４４号米国特許第６２８１６６８号米国特許第７１０２３３９号米国特許第７１０９６９５号米国特許第６１９４８８３号

本発明は、作動時間を自動的に調整することを可能とし、エネルギー変換効率を向上すべく構成したパルス周波数変調回路に関する。

また、本発明は自動的にエネルギー変換効率を向上する機能を備え、電源供給装置の開発費用を低減すべく構成した電源供給装置に関する。

また、本発明は電圧を安定化させエネルギー変換効率を向上させるための電圧安定化方法であって、電力消費を低減させるべく構成した電圧安定化方法に関する。

本発明は、電力コンバータを制御するためのパルス周波数変調回路を提供する。より詳しく述べると、本発明に係る電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路は、電力コンバータの出力に比例するフィードバック電圧を受け取り、該フィードバック電圧と参照電圧とを比較して比較信号を出力する出力電圧比較回路と、該比較信号を受け取り、所定の時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算してパルス信号のイネーブル時間を決定し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を出力するパルス発生回路と、該パルス発生回路と、該出力電圧比較回路と該電力コンバータとに接続され、比較信号が該第１のロジック状態にある場合にパルス発生回路からのパルス信号を電力コンバータへ伝送するスイッチ回路とを含み、該電力コンバータは受け取ったパルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整することを特徴とする。

本発明のパルス周波数変調回路は、上記ロジック状態変化回数に応じてパルス信号のイネーブル時間の適否を特定し、エネルギー変換効率を向上させるため自動的にイネーブル時間を調整することが出来る。

本発明の別の視点は、自動的にエネルギー変換効率を調整する機能を有し、出力電圧を出力するように構成された電力供給装置を提供するものである。より詳しく述べると、本発明に係る出力電圧を出力する電力供給装置は、パルス周波数変調回路と、該パルス周波数変調回路に接続された電力コンバータとを含み、該パルス周波数変調回路は、出力電圧がプリセット電圧より低い場合に第１のロジック状態にある比較信号を提供し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を提供し、予め設定した時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算し、ロジック状態変化回数に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整するようになっており、該電力コンバータはパルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整することを特徴とする。

上記したように、本発明の電力供給装置は出力電圧を調整することができるので、エネルギー変換効率を自動的に向上させるという機能を有する。本発明の電力供給装置は、出力電圧の状態に従って、パルス周波数変調回路の比較信号を調整し、上記のロジック状態変化回数あるいは上記のロジック状態変化時間に従ってイネーブル時間を調整し、次にエネルギー変換効率を向上させるためパルス信号のイネーブル時間に従って出力電圧を調整する。

上記においては、パルス周波数変調回路が所定時間内のロジック状態変化回数を計算し、ロジック状態変化回数に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整しているが、別の視点では、パルス周波数変調回路が、比較信号の予め設定したロジック状態変化回数に達するのに要するロジック状態変化時間を計算し、ロジック状態変化時間に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整し、比較信号が第１のロジック状態にある時パルス信号を電力コンバータに対して出力し、パルス信号のイネーブル時間に従って出力電圧を調整するようにできる。

本発明の別の視点は、電圧を安定化させエネルギー変換効率を向上させる電圧安定化方法を提供する。より詳しく述べると、本発明に係る電圧安定化方法は、以下の工程を含む。

即ち、本発明の電圧安定化方法は、比較信号を提供し、電圧供給装置が出力する出力電圧がプリセット電圧より低い場合に比較信号を第１のロジック状態に設定し、該比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を提供し、所定時間内の比較信号のロジック状態変化回数を計算するか、あるいは比較信号が予め設定したロジック状態変化回数に達するのに要するロジック状態変化時間を計算し、計算したロジック状態変化回数、あるいは計算したロジック状態変化時間に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整し、パルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する工程からなる。

出力電圧がプリセット電圧以上の場合には、比較信号を第２のロジック状態にセットする。パルス信号のイネーブル時間は、出力電圧が安定な状態に達するのに要する時間を決定する。所定時間内の比較信号のロジック状態変化回数を計算するか、あるいは比較信号の予め設定したロジック状態変化回数に達成するのに要するロジック状態変化時間を計算する。そして、上記のロジック状態変化回数あるいは上記のロジック状態変化時間に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整し、それに従って出力電圧が安定状態に達するのに要する時間を調整する。

本方法では、上記のロジック状態変化回数あるいは上記のロジック状態変化時間に従ってイネーブル時間を適切に調整することによって、電力の余分な消費を回避する。

要約すると、本発明では、パルス周波数変調技術において出力パルスのイネーブル時間を自動的に調整する機能が付加されており、それにより、本発明は少なくとも以下の利点を有する。

１．本発明では、出力電圧が安定な状態に達するのに要する時間を自動的に調整することが出来るので、エネルギー変換効率が向上し、必要以上の電力の消費が回避される。

２．本発明では、パルス信号のイネーブル時間を自動的に調整することが出来るので、製造業者は、製造過程中に適切なイネーブル時間を探索するのに消耗される人的資源および時間を費やす必要はなくなり、それにより開発費用を大幅にセーブできる。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点の理解を助けるため、図面と伴に好適な実施例を以下に詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例に係る電力供給装置の回路を示すブロック図である。図２において、電力供給装置２００は、パルス周波数変調回路２０１及び電力コンバータ２０２とを含む。比較信号がパルス周波数変調回路内２０１で提供され、比較信号のロジック状態は出力電圧Ｖｏｕｔにより変化する。例えば、出力電圧がプリセット電圧より低い場合には、比較信号は第１のロジック状態にセットされる。比較信号を提供する方法は多数あり、例えば、直接出力電圧を検知する方法あるいは出力電圧を分割して参照電圧と分割出力電圧とを比較する方法がある。

さらに、比較信号が第１のロジック状態にある時に、パルス周波数変調回路２０１はパルス信号を電力コンバータ２０２に与える。比較信号は出力電圧Ｖｏｕｔにより変化するので、本実態様では、比較信号を用いて負荷レベルを判断し、比較信号に応じて上記パルス信号を調整する。本実施例では、予め定めた時間内において比較信号がロジック状態を変化させた回数（以下、ロジック状態変化回数という）を計算し、ロジック状態変化回数に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整する。そして、電力コンバータ２０２は、パルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整できるようになっている。

同様に、他の実施例では、本質的には同一であるが異なる方法により、ロジック状態変化回数を予め設定し、比較信号のロジック状態変化回数が予め定めた回数に達するのに必要とする時間を計算し、それをロジック状態変化時間として定義する。ロジック状態変化時間に従って、パルス信号のイネーブル時間を調整する。そして、電力コンバータ２０２は、パルス信号のイネーブル時間に応じて出力電圧を調整できるようになっている。要するに、パラメータを比較信号のロジック状態変化周波数（ロジック状態変化回数／ロジック状態変化時間）として、該パラメータに従って、パルス信号のイネーブル時間を調整する。上記２つの方法は、一方は所定のロジック状態変化回数を予め設定し、ロジック状態変化時間を得るように構成した方法であり、他方は所定のロジック状態変化時間を予め設定し、ロジック状態変化回数を得るように構成した方法である。これらの２つの方法は、本質は同じであるが異なった２つの方法ということになる。

図３は、本発明の実施例に係るパルス周波数変調回路２０１を示す詳細ブロック図である。本発明の概念を十分に伝えるため、図３に電力コンバータも図示する。パルス周波数変調回路２０１は、出力電圧比較回路２１０と、パルス発生回路２２０と、スイッチ回路２３０とを含む。パルス周波数変調回路２０１は、電力コンバータ２０２の出力電圧を制御するためのものである。電力コンバータ２０２は、出力電圧に比例したフィードバック電圧を発生する。出力電圧比較回路２１０は、フィードバック電圧と参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて比較信号を出力する。従って、比較信号は、出力電圧の状態に応答している。

例えば、電力コンバータ２０２はフィードバック電圧として出力電圧の分割電圧を採用することもできるが、フィードバック電圧は出力電圧に比例する。参照電圧は、出力電圧比較回路２１０内部にプリセットする。フィードバック電圧が参照電圧よりも低い場合は、出力電圧が製品の仕様で規定されたる設定電圧よりも低いことを意味し、出力電圧比較回路２１０は比較信号を第１のロジック状態にセットすることができる。その逆の場合には、出力電圧比較回路２１０は比較信号を第２のロジック状態にセットすることができる。従って、比較信号が出力電圧の状態に対応することが可能となる。

パルス発生回路２２０は上記比較信号を受け取り、所定期間内の比較信号のロジック状態変化回数を計算し、ロジック状態変化回数に基づいてパルス信号のイネーブル時間を決定する。他の視点では、他の実施例において、ロジック状態変化回数を予め設定することが可能であり、比較信号のロジック状態変化回数が予め設定した回数に達するのに要する時間を計算し、該時間をロジック状態変化時間として定義する。そして、ロジック状態変化時間に基づいてパルス信号のイネーブル時間を決定する。

当業者であれば、イネーブル時間は電力コンバータ２０２の出力電圧が安定状態に達するのに要する時間を決定すること、即ち、パルス周波数変調回路２０１のパルス信号のイネーブル時間が比較的長い場合には、電力コンバータ２０２は迅速に出力電圧を引き上げることができることを認識すべきである。しかしながら、エネルギー変換に際して、さらに電力が消費されることになり、現時点での出力電圧の状態によってはロジック状態変化周波数を増加させる可能性がある。逆に、イネーブル時間が比較的短い場合には、電力コンバータ２０２は長い時間をかけて出力電圧を引き上げなければならず、従って比較信号のロジック状態変化周波数は減少する。

比較信号が第１のロジック状態にセットされると、パルス発生回路２２０はパルス信号をスイッチ回路２３０に出力する。スイッチ回路２３０は比較信号とパルス信号とを受け取り、比較信号が第１のロジック状態になっている時には、パルス信号を電力コンバータ２０２に伝達する。そして、パルス信号のイネーブル時間に応じて、電力コンバータ２０２は、出力電圧が安定状態に達するのに要す時間を調整する。

上記したように、本実施例では、パルス発生回路２０２はロジック状態変化回数を計算して、計算して得た回数に従ってパルス信号のイネーブル時間を調整し、電力コンバータ２０２のエネルギー変換効率を向上させている。他の実施例において、パルス発生回路２２０は、ロジック状態変化時間に応じて、パルス信号のイネーブル時間を確実に調整することが可能となっている。従って、エネルギー変換の際にエネルギーが漏出することによりエネルギー変換効率が低下し、かつ製品の作動温度が上昇し、それによって余分な電力が消費されてしまう等の従来技術における問題が本発明により解決されよう。さらに、本実施例のパルス周波数変調回路２０１は、出力電圧の状態に応じて自動的にパルス信号のイネーブル時間を調整することが出来るので、製造業者は適切なイネーブル時間を探索するために人的資源および時間を費やす必要はない。従って、開発費用が大幅に節約される。

図４は、本発明の実施例に係る電力供給装置２００の詳細な回路図である。その接続関係については図４を参照し、その接続関係は詳細に説明しない。出力電圧比較回路２１０は、参照電圧発生器２１１と増幅器２１２とを含む。参照電圧発生器２１１は参照電圧Vｒｅｆを発生し、増幅器２１２の正の入力端子は参照電圧Ｖｒｅｆを受ける。電力コンバータ２０２はフィードバック電圧Ｖｆｂを発生し、増幅器２１２の負の入力端子はフィードバック電圧Ｖｆｂを受ける。そして、増幅器２１２は参照電圧Ｖｒｅｆとフィードバック電圧Ｖｆｂに応じて比較信号Ｖｃｏｍｐを発生するが、参照電圧Ｖｒｅｆがフィードバック電圧Ｖｆｂよりも高い場合は、電力コンバータ２０２の出力電圧Ｖｏｕｔが低すぎ、本実施例では比較信号はロジカルハイの第１のロジック状態に置かれることを意味する。逆の場合には、本実施例では比較信号がロジカルローの第２のロジック状態に置かれる。

パルス発生回路２２０は、計算回路２２１及びパルス発生器２２２を含む。出力電圧比較回路２１０は、比較信号Ｖｃｏｍｐを計算回路２２１の第１の入力端子及びパルス発生器２２２の第２の入力端子に伝送する。計算回路２２１は比較信号Ｖｃｏｍｐが予め設定した時間内にロジカルローからロジカルハイに変化する回数を計算し、比較信号の状態変化回数（即ち、ロジック状態変化回数）に応じてパルス幅比Ｖｃを発生する。そして、パルス幅比Ｖｃは、パルス発生器２２２の第１の入力端子に伝送される。次に、パルス発生器２２２は、パルス幅比Ｖｃに応じてパルス信号のイネーブル時間を調整する。

スイッチ回路２３０は、ＡＮＤゲート２３１とバッファ回路２３２とを含む。ＡＮＤゲート２３１の第１の入力端子は比較信号Ｖｃｏｍｐを受け取り、ＡＮＤゲート２３１の第２の入力端子はパルス信号を受け取り、ロジックＡＮＤ計算をし、計算結果をバッファ回路２３２に伝送する。バッファ回路２３２は、計算結果の駆動能力を増大させて、計算結果を電力コンバータ２０２に出力する。言い換えると、ＡＮＤゲート２３１は比較信号Ｖｃｏｍｐとパルス信号を受け取り、比較信号Ｖｃｏｍｐがロジカルハイである場合には、パルス信号をバッファ回路２３２に伝送する。逆に、比較信号Ｖｃｏｍｐがロジカルローの場合には、ＡＮＤゲート２３１はパルス発生器２２２からのパルス信号を無視する。

上記したように、計算回路２２１は予め設定した時間内における比較信号Ｖｃｏｍｐのロジック状態変化回数を計算する。ロジック状態変化回数が多過ぎる場合は、パルス信号のイネーブル時間が長すぎ、電力コンバータ２０２は安定な出力電圧Ｖｏｕｔを出力する状態に迅速に達することが可能だが、電力コンバータ２０２の余分な電力消費が深刻な問題となるであろうことを意味している。逆に、ロジック状態変化回数が少な過ぎる場合は、パルス信号のイネーブル時間が短すぎて、電力コンバータは安定な出力電圧Ｖｏｕｔ状態に達するのに長い時間かかることを意味している。本実施例では、計算回路２２１はパルス幅比Ｖｃを出力するために用いられており、パルス発生器２２２はパルス幅比Ｖｃに応じてパルス信号のイネーブル時間の調整を行い出力電圧Ｖｏｕｔの状態を制御することが可能となっている。

他の視点による本発明の他の実施例では、本質は同一であるが他の方法によって、パルス信号のイネーブル時間を調整することが可能となっている。例えば、計算回路２２１は比較信号Ｖｃｏｍｐのロジック状態変化時間を計算することを可能としてもよい。ここに、ロジック状態変化時間とは、比較信号Ｖｃｏｍｐのロジック状態変化回数が予め設定した回数に達するのに要する時間をいう。ロジック状態変化時間が短すぎる場合は、パルス信号のイネーブル時間が長すぎ、電力コンバータ２０２は安定な出力電圧Ｖｏｕｔを出力する状態に迅速に達することはできるが、電力コンバータ２０２の必要以上の電力消費が深刻な問題となるであろうことを意味している。逆に、ロジック状態変化時間が長すぎる場合は、パルス信号のイネーブル時間が短すぎて、電力コンバータ２０２は安定な出力電圧Ｖｏｕｔを出力する状態に達するのに長い時間かけなければならないことを意味する。本実施例では、計算回路２２１はパルス幅比Ｖｃを出力するために適用されているが、パルス発生器２２２はパルス幅比Ｖｃに応じてパルス信号のイネーブル時間を調整し、出力電圧Ｖｏｕｔの状態を制御することが可能となっている。

上記実施例では、出力電圧比較回路２１０のフィードバック電圧Ｖｆｂは電力コンバータ２０２の出力電圧Ｖｏｕｔに正比例していることに留意すべきであるが、このことは実際の実施例を限定することを意図しない。当業者であれば、フィードバック電圧Ｖｆｂはまた出力電圧Ｖｏｕｔに対して逆比とすることも可能であり、あるいはフィードバック電圧Ｖｆｂと出力電圧Ｖｏｕｔとは関数関係となっていても良いことを理解すべきである。フィードバック電圧Ｖｆｂと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を変化させれば、スイッチ回路２３０の構造も確実に変化することになろう。

例えば、フィードバック電圧Ｖｆｂを出力電圧Ｖｏｕｔに対して逆比となるように設定することはできるが、その場合にはフィードバック電圧Ｖｆｂを増幅器２１２の正の端子に印加し、参照電圧Ｖｒｅｆを増幅器２１２の負の端子に印加することによって、オリジナルの設計と同一の効果を達成することができる。従って、上記実施例は本発明の本質を説明するためのものであって、本発明を限定することを意図していない。

上記電力コンバータ２０２は、インダクタと、スイッチトランジスタと、一方向性導電性素子と、コンデンサと、フィードバック回路とを含む。電力コンバータの接続関係については図４を参照して、繰り返しその詳細な説明は行わない。フィードバック回路を有する電力コンバータ２０２は、出力電圧に応じたフィードバック電圧Ｖｆｂを発生する。本実施例では、本発明の本質を伝えるために、電力コンバータ２０２に対して例としてブーストコンバータを用いているが、これは実際の実施例を限定するものではない。当業者であれば、本発明の本質及び範囲を逸脱することなく、バック−ブストコンバータ、バックコンバータあるいはＣｕｋコンバータ等の他のタイプの電力コンバータも用いることができることを認識するべきである。

本発明の実施例に係る電圧安定化およびエネルギー変換効率向上のための方法を以下に示す。図５に言及すると、図５は本発明の一実施例に係る電圧安定化およびエネルギー変換効率向上のための方法のフローチャートである。

まず、工程Ｓ５１では、出力電圧のフィードバック電圧に応じて比較信号が発生する。フィードバック電圧が参照電圧より低い場合には、比較信号は第１のロジック状態にセットされ、逆の場合には、比較信号は第２のロジック状態にセットされる。比較信号のロジック状態変化回数は、出力電圧が安定状態に達するのに要する時間を示す（工程Ｓ５２）。

確かに、出力電圧が安定状態に達するのに要する時間が長すぎる場合は良くないが、出力電圧が安定状態に達するのに要する時間が短すぎる場合は、パルス信号のイネーブル時間が長すぎて、エネルギー変換の際に必要以上の電力が消費され、それに伴ってエネルギー変換効率が低下することを意味する。従って、本発明においては、比較信号のロジック状態変化回数は、所定時間内に計算され、パルス信号のイネーブル時間はロジック状態変化回数に基づいて調整される（工程Ｓ５３）。最後に、パルス信号のイネーブル時間に基づいて、出力電圧が安定状態に達するのに要する時間が調整される（工程Ｓ５４）。

別の視点では、電圧安定化およびエネルギー変換効率向上のための上記方法の工程Ｓ５３を、他の実施例では以下の工程により置換することも可能となっている。即ち、最初にロジック状態変化回数を予め設定する。次に、比較信号のロジック状態変化回数が予め設定した回数に達するのに要する時間を計算し、それをロジック状態変化時間として定義する。最後に、ロジック状態変化時間に応じて、パルス信号のイネーブル時間を調整する。

本発明の実施例では、当該技術における低電力変換効率による必要以上の電力消費の問題を、上記工程を適用することによって解決することが出来る。そして、イネーブル時間を自動的に調整することによって開発費が大幅に節約される。

適用可能なパルス周波数変調回路を上述したが、当業者であれば、製造業者が異なれば、パルス周波数変調回路のパルス信号の設計も異なることを理解すべきである。従って、本発明は上述した適用可能なパルス周波数変調回路に限定されるものではない。言い換えると、パルス周波数変調回路が出力電圧に基づいてパルス信号を調整する機能を有するのであれば、このようなものも本発明の本質に係るものと考えられる。

要するに、パルス信号のイネーブル時間を調整するために計算回路を用いているので、本発明は以下の利点を有する。

１．本発明では、エネルギー変換効率を向上しかつ必要以上の電力消費を回避することが出来るように、出力電圧が安定な状態に達するのに要する時間を自動的に調整することができる。

２．本発明では、パルス信号のイネーブル時間を自動的に調整することができる。従って、製造業者は製造の際に適切なイネーブル時間を探索するのに人的資源及び時間を費やす必要がない。ゆえに、多大な開発コストが節減される。

本発明の実施例では、以下の利点も示される。

１．負荷状態に応じて出力電圧が自動的に調整されるので、本発明は、電力供給装置を備え動荷重及び高いエネルギー変換を提供するプロセッサー、ランダムアクセスメモリー、ディスプレイ、携帯電話等の電子製品に対して、大きな商業価値を有する。

２．本発明の計算回路を具現化するために単純な計算手段を適用することができる。従って、余分なスペースも費用もほとんど必要とされない。

本発明の範囲および本質から逸脱することなく、本発明の構成に対して種々の変更及び変形を行うことができることは当該技術の技術者には明らかであろう。上記内容を考慮すると、特許請求項の範囲およびそれらの均等の範囲に入ることを条件として、本発明は本発明の変更及び変形をも包含することに留意すべきである。

従来の電力供給装置の回路図である。本発明の一実施例に係る電力供給装置の回路を示すブロック図である。本発明の実施例に係るパルス周波数変調回路２０１の回路を示す詳細なブロック図である。本発明の実施例に係る電力供給装置２００の詳細な回路図である。本発明の実施例に係る電圧を安定化しエネルギー効率を向上させる方法のフローチャートである。

符号の説明

２００・・・電力供給装置、２０１・・・パルス周波数変調回路、２０２・・・電力コンバータ、２１０・・・出力電圧比較回路、２１１・・・参照電圧発生器、２１２・・・増幅器、２２０・・・パルス発生回路、２２１・・・計算回路、２２２・・・パルス発生器、２３０・・・スイッチ回路、２３１・・・ＡＮＤゲート、２３２・・・バッファ回路、Ｖｏｕｔ・・・出力電圧、Ｖｒｅｆ・・・参照電圧、Ｖｆｂ・・・フィードバック電圧、Ｖｃｏｍｐ・・・比較信号、Ｖｃ・・・パルス幅比

Claims

電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路であって、該電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路は、
電力コンバータの出力に比例するフィードバック電圧を受け取り、該フィードバック電圧と参照電圧とを比較して比較信号を出力する出力電圧比較回路と、
該比較信号を受け取り、予め設定した時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算してパルス信号のイネーブル時間を決定し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を出力するパルス発生回路と、
該パルス発生回路と、該出力電圧比較回路と該電力コンバータとに接続され、比較信号が該第１のロジック状態にある場合にパルス発生回路からのパルス信号を電力コンバータへ伝送するスイッチ回路とを含み、
該電力コンバータは受け取ったパルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する、電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路。
前記出力電圧比較回路は増幅器を含み、該増幅器の正の端子は参照電圧を受け、その負の端子はフィードバック電圧を受け、その出力端子は前記比較信号を出力する、請求項１に記載のパルス周波数変調回路。
前記スイッチ回路はＡＮＤゲートを含み、該ＡＮＤゲートの第１の入力端子は比較信号を受け、その第２の端子はパルス信号を受け、第１の入力端子と第２の入力端子の信号に対してＡＮＤ計算を実施して計算結果を電力コンバータへ出力する、請求項１または２に記載のパルス周波数変調回路。
ＡＮＤゲートの出力端子と電力コンバータとの間に接続され、ＡＮＤゲートの出力端子からの信号の駆動アビリティを増大させるためのバッファ回路をさらに含む、請求項３に記載のパルス周波数変調回路。
パルス発生回路は、所定時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算し、計算して得た回数に応じてパルス幅比を発生する計算回路と、該計算回路に接続され、パルス幅比を受け取り、パルス信号を発生しかつ該パルス信号幅比に応じてイネーブル時間を調整するパルス発生器を含む、請求項1乃至４のいずれかに記載のパルス周波数変調装置。
パルス周波数変調回路と、該パルス周波数変調回路に接続された電力コンバータとを含み、出力電圧を出力する電力供給装置であって、
該パルス周波数変調回路は、該電力供給装置が出力する該出力電圧がプリセット電圧より低い場合に第１のロジック状態にある比較信号を提供し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を提供し、予め設定した時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算し、ロジック状態変化回数に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整するようになっており、
該電力コンバータはパルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する、出力電圧出力用電圧供給装置。
前記パルス周波数変調回路は電力コンバータの出力に比例するフィードバック電圧を受け取り、該フィードバック電圧と参照電圧とを比較して比較結果に基づいて比較信号を出力する出力電圧比較回路と、
該比較信号を受け取り、予め設定した時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算してパルス信号のイネーブル時間を決定し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を出力するパルス発生回路と、
該パルス発生回路と、該出力電圧比較回路と該電力コンバータとに接続され、比較信号が該第１のロジック状態にある場合にパルス発生回路からのパルス信号を電力コンバータへ伝送するスイッチ回路とを含む、請求項６記載の電力供給装置。
前記電力コンバータは前記スイッチ回路の出力パルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する、請求項７の電力供給装置。
前記出力電圧比較回路は増幅器を含み、該増幅器の正の端子は参照電圧を受け、その負の端子はフィードバック電圧を受け、その出力端子は前記比較信号を出力する、請求項７または８に記載の電力供給装置。
前記スイッチ回路はＡＮＤゲートを含み、該ＡＮＤゲートの第１の入力端子は比較信号を受け、その第２の端子はパルス信号を受け、第１の入力端子と第２の入力端子の信号に対してＡＮＤ計算を実施する、請求項７乃至９のいずれかに記載の電力供給装置。
ＡＮＤゲートの出力端子と電力コンバータとの間に接続され、ＡＮＤゲートの出力端子からの信号の駆動アビリティを増大させるためのバッファ回路をさらに含む、請求項１０に記載の電力供給装置。
パルス発生回路は所定時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算し、計算して得た回数に応じてパルス幅比を発生する計算回路と、
該計算回路に接続され、パルス幅比を受け取り、パルス信号を発生しかつ該パルス信号幅比に応じてイネーブル時間を調整するパルス発生器を含む、請求項７乃至１１のいずれかに記載の電力供給装置。
電力コンバータ回路としてブースト回路を含む、請求項７乃至１２のいずれかに記載の電力供給装置。
前記ブースト回路は、その第１の端子が入力電圧に接続されたインダクタと、
スイッチイングトランジスタであって、そのゲート端子は該スイッチ回路の第２の端子に接続され、その第１のソース／ドレインはインダクタの第２の端子に接続されかつその第２のソース／ドレインは共通電圧に接続されたスイッチイングトランジスタと、
第１の端子がインダクタの第２の端子に接続され、その第２の端子から出力電圧を出力する一方向性導電性素子と、
その第１の端子が該一方向性導電性素子の第２の端子に接続され、その第２の端子が共通電圧に接続されているコンデンサと、
該一方向性導電性素子の第２の端子に接続され、出力電圧に基づいてフィードバック電圧を発生するフィードバック回路とを含む、請求項１３に記載の電力供給装置。
比較信号を提供し、
電力供給装置が出力する出力電圧がプリセット電圧より低い場合に比較信号を第１のロジック状態に設定し、
該比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を提供し、
プリセット時間内における比較信号のロジック状態変化回数を計算し、
ロジック状態変化回数に基づいて該パルス信号のイネーブル時間を調整し、
パルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する工程からなる、電圧安定化方法。
電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路であって、該パルス周波数変調回路は、電力コンバータの出力に比例するフィードバック電圧を受け取り、該フィードバック電圧と参照電圧とを比較して比較信号を出力する出力電圧比較回路と、
該比較信号を受け取り、比較信号のロジック状態変化回数が予め設定した回数に達するのに要する時間を計算して、パルス信号のイネーブル時間を決定し、比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を出力するパルス発生回路と、
該パルス発生回路と、該出力電圧比較回路と該電力コンバータとに接続され、比較信号が該第１のロジック状態にある場合にパルス発生回路からのパルス信号を電力コンバータへ伝送するスイッチ回路とを含み、
該電力コンバータは受け取ったパルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する、電力コンバータ制御用パルス周波数変調回路。
比較信号を提供し、
電力供給装置が出力する出力電圧がプリセット電圧より低い場合に比較信号を第１のロジック状態に設定し、
該比較信号が第１のロジック状態にある場合にパルス信号を提供し、
比較信号が予め設定したロジック状態変化回数に達するのに要するロジック状態変化時間を計算し、
ロジック状態変化時間に基づいてパルス信号のイネーブル時間を調整し、
パルス信号のイネーブル時間に基づいて出力電圧を調整する工程からなる、電圧安定化方法。