TWI407671B - 降壓式變換電路 - Google Patents

降壓式變換電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI407671B
TWI407671B TW100100144A TW100100144A TWI407671B TW I407671 B TWI407671 B TW I407671B TW 100100144 A TW100100144 A TW 100100144A TW 100100144 A TW100100144 A TW 100100144A TW I407671 B TWI407671 B TW I407671B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
unit
input
sampling
control unit
Prior art date
Application number
TW100100144A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201230631A (en
Inventor
song-lin Tong
Qi-Yan Luo
Peng Chen
Original Assignee
Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hon Hai Prec Ind Co Ltd filed Critical Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority to TW100100144A priority Critical patent/TWI407671B/zh
Publication of TW201230631A publication Critical patent/TW201230631A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI407671B publication Critical patent/TWI407671B/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

降壓式變換電路
本發明涉及一種降壓式變換電路，尤其涉及一種應用於電腦主板的降壓式變換電路。
習知的電腦主板電源通常採用降壓式變換電路（Buck電路）。降壓式變換電路的開關頻率需要與電腦系統匹配才能獲得較高電源效率。獲得與電腦系統相匹配的降壓式變換電路的開關頻率，成為業界亟需解決的技術問題。
鑒於以上內容，有必要提供一種獲得最佳開關頻率的降壓式變換電路。
一種降壓式變換電路，該降壓式變換電路包括電壓輸入端、第一場效應管、第二場效應管、PWM驅動單元及電壓輸出端，第一場效應管的漏極連接電壓輸入端，第一場效應管的源極與第二場效應管的漏極連接，第二場效應管的漏極通過串聯的電感及電容接地，第二場效應管的源極接地，電壓輸出端連接至串聯的電感及電容之間以輸出一驅動電壓給負載， PWM驅動單元分別與第一場效應管的柵極及第二場效應管的柵極連接，PWM驅動單元使得第一場效應管與第二場效應管交替導通，還包括控制單元、電壓調節單元、輸入電壓採樣單元、輸入電流採樣單元、輸出電壓採樣單元及輸出電流採樣單元，控制單元與電壓調節單元連接，電壓調節單元與PWM驅動單元連接，控制單元控制電壓調節單元輸出閥值電壓給PWM驅動單元以控制PWM驅動單元的開關頻率，輸入電流採樣單元連接於電壓輸入端與第一場效應管的漏極之間以測量降壓式變換電路的輸入電流，輸入電壓採樣單元與電壓輸入端連接以測量降壓式變換電路的輸入電壓U_in，輸出電流採樣單元連接於電壓輸出端與電感之間以測量降壓式變換電路的輸出電流，輸出電壓採樣單元與電壓輸出端連接以測量降壓式變換電路的輸出電壓U_out。
上述的降壓式變換電路根據每一個預設的PWM驅動單元的開關頻率，分別計算得出相應的降壓式變換電路的輸出轉換效率，從中獲取最高輸出轉換效率所對應的開關頻率。
請參照圖1，本發明較佳實施方式提供降壓式變換電路，包括電壓輸入端Vin、PWM（pulse width modulation，脈寬調製）驅動單元11、第一場效應管Q1、第二場效應管Q2、緩衝單元18、輸入電流採樣單元13、輸入電壓採樣單元141、輸出電流採樣單元15、輸出電壓採樣單元142、控制單元12、輸入單元16、顯示單元17及電壓輸出端Vout。
電壓輸入端Vin通過輸入電流採樣單元13連接至第一場效應管Q1的漏極，以將外部電源輸入降壓式變換電路10中。第一場效應管Q1的源極連接至第二場效應管Q2的漏極。第二場效應管Q2的漏極通過串聯的電感L及第二電容C2接地。該電壓輸出端Vout連接至串聯的電感L及第二電容C2之間，以輸出一驅動電壓給負載。
第二場效應管Q2的源極接地，第二場效應管Q2的漏極與源極之間並聯一緩衝單元18。該緩衝單元18包括串聯的電阻R和第一電容C1，其中電阻R與第二場效應管Q2的漏極連接，第一電容C1接地。
PWM驅動單元11分別連接至第一場效應管Q1的柵極及第二場效應管Q2的柵極。PWM驅動單元11分別為第一場效應管Q1及第二場效應管Q2提供高通驅動信號及低通驅動信號，以分別控制第一場效應管Q1及第二場效應管Q2的截止與導通，使得第一場效應管Q1及第二場效應管Q2交替導通。
輸入電流採樣單元13包括第一採樣電阻131及第一電壓採樣單元132，第一採樣電阻131連接於電壓輸入端Vin與第一場效應管Q1的漏極之間，第一電壓採樣單元132與第一採樣電阻131連接以測量第一採樣電阻131的電壓U_1，第一電壓採樣單元132與控制單元12的引腳RA1連接以將電壓U_1傳送給控制單元12。在本實施方式中，第一採樣電阻131為錳銅絲電阻。
輸入電壓採樣單元141分別與電壓輸入端Vin和控制單元12的引腳RA2連接，輸入電壓採樣單元141採集降壓式變換電路的輸入電壓值U_in，並將輸入電壓值U_in傳遞給控制單元12。
輸出電流採樣單元15連接於電感L與電壓輸出端Vout之間。輸出電流採樣單元15包括第二採樣電阻151及第二電壓採樣單元152，第二採樣電阻151連接於電感L與電壓輸出端Vout之間，第二電壓採樣單元152與第二採樣電阻151連接以測量第二採樣電阻151的電壓U_2，第二電壓採樣單元152與控制單元12的引腳RA3連接以將電壓U_2傳送給控制單元12。在本實施方式中，第二採樣電阻151為錳銅絲電阻。
控制單元12預存第一採樣電阻131的阻值R_1及第二採樣電阻151的阻值R_2，控制單元12根據公式I_in=U_1/R_1以獲得降壓式變換電路的輸入電流I_in，根據公式I_out=U_2/R_2以獲得降壓式變換電路的輸出電流I_out，最終根據公式η=（U_in*I_in）/（U_out*I_out）計算降壓式變換電路的輸出效率η。
輸入單元16與控制單元12連接，通過輸入單元16向控制單元12輸入預設的PWM驅動單元11的開關頻率。在本實施方式中，輸入單元16為鍵盤。
電壓調節單元19分別與控制單元12和PWM驅動單元11連接，在本實施方式中，電壓調節單元19採用X9241晶片。控制單元12根據輸入單元16設定的開關頻率選定相應的閥值電壓，並控制電壓調節單元19輸出相應的閥值電壓值。電壓調節單元19的引腳RA5與PWM驅動單元11連接，電壓調節單元19的引腳RA5的電壓為PWM驅動單元11的閥值電壓，從而調節PWM驅動單元11的開關頻率。
控制單元12根據每一個預設的PWM驅動單元11的開關頻率，分別計算得出相應的降壓式變換電路的輸出轉換效率。 控制單元12與顯示單元17連接，顯示單元17顯示PWM驅動單元11的開關頻率及相應的降壓式變換電路的輸出轉換效率，故可從中獲取最高輸出轉換效率所對應的開關頻率，即為電腦主板電源選取與電腦系統相匹配的開關頻率，使得電腦主板電源的輸出效率最佳。
另外，本領域技術人員還可在本發明申請專利範圍第公開的範圍和精神內做其他形式和細節上的各種修改、添加和替換。當然，這些依據本發明精神所做的各種修改、添加和替換等變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
11‧‧‧PWM驅動單元
12‧‧‧控制單元
13‧‧‧輸入電流採樣單元
131‧‧‧第一採樣電阻
132‧‧‧第一電壓採樣單元
141‧‧‧輸入電壓採樣單元
142‧‧‧輸出電壓採樣單元
15‧‧‧輸出電流採樣單元
151‧‧‧第二採樣電阻
152‧‧‧第二電壓採樣單元
16‧‧‧輸入單元
17‧‧‧顯示單元
18‧‧‧緩衝單元
19‧‧‧電壓調節單元
RA1、RA2、RA3、RA4、RA5‧‧‧引腳
R‧‧‧電阻
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
Q1‧‧‧第一場效應管
Q2‧‧‧第二場效應管
L‧‧‧電感
Vin‧‧‧電壓輸入端
Vout‧‧‧電壓輸出端
圖1為本發明較佳實施方式的降壓式變換電路的電路圖。
11‧‧‧PWM驅動單元
12‧‧‧控制單元
13‧‧‧輸入電流採樣單元
131‧‧‧第一採樣電阻
132‧‧‧第一電壓採樣單元
141‧‧‧輸入電壓採樣單元
142‧‧‧輸出電壓採樣單元
15‧‧‧輸出電流採樣單元
151‧‧‧第二採樣電阻
152‧‧‧第二電壓採樣單元
16‧‧‧輸入單元
17‧‧‧顯示單元
18‧‧‧緩衝單元
19‧‧‧電壓調節單元
RA1、RA2、RA3、RA4、RA5‧‧‧引腳
R‧‧‧電阻
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
Q1‧‧‧第一場效應管
Q2‧‧‧第二場效應管
L‧‧‧電感
Vin‧‧‧電壓輸入端
Vout‧‧‧電壓輸出端

Claims (7)

  1. 一種降壓式變換電路，該降壓式變換電路包括電壓輸入端、第一場效應管、第二場效應管、PWM驅動單元及電壓輸出端，第一場效應管的漏極連接電壓輸入端，第一場效應管的源極與第二場效應管的漏極連接，第二場效應管的漏極通過串聯的電感及電容接地，第二場效應管的源極接地，電壓輸出端連接至串聯的電感及電容之間以輸出一驅動電壓給負載， PWM驅動單元分別與第一場效應管的柵極及第二場效應管的柵極連接，PWM驅動單元使得第一場效應管與第二場效應管交替導通，其改良在於：還包括控制單元、電壓調節單元、輸入電壓採樣單元、輸入電流採樣單元、輸出電壓採樣單元及輸出電流採樣單元，控制單元與電壓調節單元連接，電壓調節單元與PWM驅動單元連接，控制單元控制電壓調節單元輸出閥值電壓給PWM驅動單元以控制PWM驅動單元的開關頻率，輸入電流採樣單元連接於電壓輸入端與第一場效應管的漏極之間以測量降壓式變換電路的輸入電流I_in，輸入電壓採樣單元與電壓輸入端連接以測量降壓式變換電路的輸入電壓U_in，輸出電流採樣單元連接於電壓輸出端與電感之間以測量降壓式變換電路的輸出電流I_out，輸出電壓採樣單元與電壓輸出端連接以測量降壓式變換電路的輸出電壓U_out。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的降壓式變換電路，其中第二場效應管的漏極與源極之間並聯緩衝單元，該緩衝單元包括串聯的電阻和另一電容，電阻與第二場效應管的漏極連接，該另一電容接地。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的降壓式變換電路，其中輸入電流採樣單元包括第一採樣電阻及第一電壓採樣單元，第一採樣電阻連接於電壓輸入端與第一場效應管的漏極之間，第一電壓採樣單元與第一採樣電阻連接以測量第一採樣電阻的電壓U_1，第一電壓採樣單元與控制單元連接以將電壓U_1傳送給控制單元，控制單元預存第一採樣電阻的阻值R_1，控制單元根據公式I_in=U_1/R_1以獲得降壓式變換電路的輸入電流I_in。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的降壓式變換電路，其中輸出電流採樣單元包括第二採樣電阻及第二電壓採樣單元，第二採樣電阻連接於電感與電壓輸出端之間，第二電壓採樣單元與第二採樣電阻連接以測量第二採樣電阻的電壓U_2，第二電壓採樣單元與控制單元連接以將電壓U_2傳送給控制單元，控制單元預存第二採樣電阻的阻值R_2，控制單元根據公式I_out=U_2/R_2以獲得降壓式變換電路的輸出電流I_out。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的降壓式變換電路，其中控制單元根據公式η=（U_out*I_out）/（U_in*I_in）計算降壓式變換電路的輸出效率η。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的降壓式變換電路，其中還包括輸入單元，輸入單元與控制單元連接，通過輸入單元向控制單元輸入預設的PWM驅動單元的開關頻率，從而控制單元根據預設的PWM驅動單元的開關頻率控制電壓調節單元輸出相應的閥值電壓。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的降壓式變換電路，其中還包括顯示單元，該顯示單元顯示PWM驅動單元的開關頻率及相應的輸出效率η。
TW100100144A 2011-01-04 2011-01-04 降壓式變換電路 TWI407671B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100100144A TWI407671B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 降壓式變換電路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100100144A TWI407671B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 降壓式變換電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201230631A TW201230631A (en) 2012-07-16
TWI407671B true TWI407671B (zh) 2013-09-01

Family

ID=46934205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100100144A TWI407671B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 降壓式變換電路

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI407671B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080316195A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Gate driving circuit and power control circuit
TW200921351A (en) * 2007-11-15 2009-05-16 Inventec Corp Apparatus and method for adjusting wording frequency of VRD by detecting temperature
TW200923631A (en) * 2007-11-22 2009-06-01 Inventec Corp Apparatus and method for adjusting working frequency of VRD by detecting current
US20100013450A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Asustek Computer Inc. Power supply and over voltage protection apparatus and over voltage protection method
US20100117450A1 (en) * 2008-09-05 2010-05-13 Firas Azrai Integrated multiple output power conversion system
US20100325464A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-23 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. Computer system with delay circuit
TW201101659A (en) * 2009-06-19 2011-01-01 Univ Nat Taipei Technology Boost/buck converting device, boost/buck converter, and control module thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080316195A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-25 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Gate driving circuit and power control circuit
TW200921351A (en) * 2007-11-15 2009-05-16 Inventec Corp Apparatus and method for adjusting wording frequency of VRD by detecting temperature
TW200923631A (en) * 2007-11-22 2009-06-01 Inventec Corp Apparatus and method for adjusting working frequency of VRD by detecting current
US20100013450A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Asustek Computer Inc. Power supply and over voltage protection apparatus and over voltage protection method
US20100117450A1 (en) * 2008-09-05 2010-05-13 Firas Azrai Integrated multiple output power conversion system
TW201101659A (en) * 2009-06-19 2011-01-01 Univ Nat Taipei Technology Boost/buck converting device, boost/buck converter, and control module thereof
US20100325464A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-23 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. Computer system with delay circuit

Also Published As

Publication number Publication date
TW201230631A (en) 2012-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102541232B (zh) 降压式变换电路
TWI446820B (zh) 交直流兩用發光二極體驅動電路
EP2412205B1 (en) Supply circuit
CN101754541B (zh) 适用于多路并联led的直流母线电压跟随型控制电路
Lin et al. LED backlight driver circuit with dual-mode dimming control and current-balancing design
CN102097924B (zh) 一种并联同步整流管的驱动控制电路和开关电源
KR20160126769A (ko) Dc/dc 컨버터 및 그 구동 방법과 이를 적용하는 전원 공급 장치
US8446098B2 (en) LED driving circuit
TWI364014B (en) Method and device capable of controlling soft-start dymatically
JP2017521825A (ja) Ｌｅｄバックライト駆動回路及び液晶表示器
TWI479780B (zh) 降壓轉換器
US10284155B2 (en) Multi-level class D audio power amplifiers
JP6109351B2 (ja) 液晶表示器及びそのｌｅｄバックライト
TW200904247A (en) Led drive circuit
TWI414139B (zh) 高電壓增益電源轉換器
US20110133669A1 (en) Light emitting diode driving device
CN201781654U (zh) 适用于多路并联led的直流母线电压跟随型控制电路
TWI407671B (zh) 降壓式變換電路
JP2012257450A (ja) 電圧変換器
TWI441429B (zh) 無橋交錯式功率因數調整電路
TW201228452A (en) A novel current balance and channels extended solution for LED driver
CN105101572A (zh) 一种高功率因数led驱动集成电路
TW201427234A (zh) 太陽能供電裝置
TW201228206A (en) Series cascaded converter with single zero-voltage-transition auxiliary circuit
TWI404318B (zh) 諧振式電力轉換電路

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees