TWI450486B - 數位脈衝寬度調制控制器 - Google Patents

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TWI450486B
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Jen Fan Sun
Chen Hsiang Lin
Cheng I Lin
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control

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Description

數位脈衝寬度調制控制器
本發明涉及一種脈衝寬度調制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器，尤其涉及一種數位脈衝寬度調制控制器。
習知的直流轉直流(DC-DC)電源脈衝寬度調制電路大都由類比電路組成，該類比脈衝寬度調制電路依靠調整電流傳輸路徑中電阻、電容的數值來設定驅動開關的驅動電壓、切換頻率或相位等控制參數。惟，習知技術中，脈衝寬度調制電路中安裝了具有確定數值的電阻、電容後，控制參數就難以再次改變，從而無法隨負載的變化而作出相應的調整，影響電源的轉換效率。
鑒於以上情況，有必要提供一種可隨負載的變化而調整控制參數的數位脈衝寬度調制控制器。
一種數位脈衝寬度調制控制器，用於控制負載電壓，該數位脈衝寬度調制控制器包括一設置單元及一控制單元，該設置單元用於依據不同的負載電壓及不同的負載電流設置對應的控制參數，該控制單元用於偵測負載的即時電流或/和即時電壓，並將偵測到的負載的即時電流或/和即時電壓與設置單元設置的負載電壓及負載電流比對，進而輸出該負載電壓或/和負載電流對應的控制參數以控制負載的即時電壓。
上述的數位脈衝寬度調制控制器通過設置單元預先設定不同負載電壓及負載電流對應的控制參數，並通過控制單元將負載的即時電流值或/和即時電壓值與預設負載電壓及負載電流進行比對，以輸出對應的控制參數，以維持負載的即時電壓處於穩定狀態。該數位脈衝寬度調制控制器無須改變電路設計即可隨負載的即時電流或即時電壓變化而動態輸出控制參數，有效地提高供電電源的轉換效率。
100‧‧‧數位脈衝寬度調制控制器
10‧‧‧設置單元
30‧‧‧記憶單元
50‧‧‧控制單元
200‧‧‧驅動開關
300‧‧‧供電電源
400‧‧‧負載
圖1係本發明較佳實施方式的數位脈衝寬度調制控制器的功能模組圖。
請參閱圖1，本發明提供一種數位脈衝寬度調制控制器100，其通過控制一驅動開關200(如MOSFET)的導通或截止，以便一供電電源300通過該驅動開關200為一負載400提供工作電壓。
該數位脈衝寬度調制控制器100用於依據負載400即時電流或即時電壓的變化動態輸出一組控制參數，以控制驅動開關200，進而為負載400提供合適的工作電壓，藉此提升供電電源300的轉換效率。在本實施例中，該數位脈衝寬度調制控制器100輸出的控制參數可包括切換頻率、驅動電壓或/和相位等。
該數位脈衝寬度調制控制器100包括設置單元10、記憶單元30及控制單元50。在供電電源300的輸入電壓Vin與輸入電流Iin一定時，該設置單元10可依據不同規格的負載電壓Vo(如3.3V，5V或12V)與不同的負載電流Io計算出供電電源300的多個轉換效率n，即轉換效率n=。同時，該設置單元10還用在不同的負載電流 Io下，預先通過軟體界面建立數位脈衝寬度調制控制器100輸出的控制參數與該控制參數下供電電源300的轉換效率n之資訊表，如此不同規格的負載電壓Vo、不同的負載電流Io、數位脈衝寬度調制控制器100輸出的控制參數及供電電源300的轉換效率n即可建立多組對應的關係。例如，在電流取值為5A時，控制參數中的切換頻率為200KHz，對應的供電電源300的轉換效率n為60%，在電流取值為10A時，控制參數中的切換頻率為300KHz，對應的供電電源300的轉換效率n為65%。該設置單元10與記憶單元30電性連接，以將在不同負載電流下建立的控制參數與轉換效率n之資訊表傳送至記憶單元30中保存。
該控制單元50與記憶單元30電性連接，用以讀取記憶單元30存儲的資料。該控制單元50用以偵測負載400的即時電流，並將偵測到的負載400的即時電流與保存在記憶單元30的資訊表進行比對，以從記憶單元30中選擇與負載400的即時電流相等的電流所對應的控制參數向驅動開關200輸出。同時，該控制單元50用以偵測負載400的即時電壓，並將該負載400的即時電壓與保存在記憶單元30的不同規格的負載電壓Vo進行比對，以從記憶單元30中選擇與負載400的即時電壓接近的負載電壓Vo對應的控制參數向驅動開關200輸出。如此，當負載400的即時電壓發生變化時，該控制單元50可改變控制參數，以通過控制驅動開關200維持負載400的即時電壓處於穩定狀態。
可以理解，該控制單元50不局限於讀取記憶單元30存儲的資料，也可將偵測到的負載400的即時電流或/和即時電壓及對應輸出的控制參數寫入記憶單元30中備份，以便後續依據即時電流或/和 即時電壓直接輸出對應的控制參數。
下面舉例说明該數位脈衝寬度調制控制器100的工作原理，在本實施例中，以負載電壓Vo為3.3V、負載電流Io為5A、數位脈衝寬度調制控制器100輸出的控制參數中的切換頻率為200KHz，供電電源300的轉換效率n為60%作為其中一組資訊說明。當控制單元50偵測到負載400的即時電流為5A時，將該即時電流與保存在記憶單元30的資訊表進行比對，以從記憶單元30中選擇負載電流Io為5A所對應的控制參數。如此，該數位脈衝寬度調制控制器100即向驅動開關200輸出被選擇的控制參數，例如切換頻率為200KHz。此時，通過控制驅動開關200的導通或截止即可使負載400獲得相應規格的工作電壓。
其後，控制單元50繼續偵測負載400的即時電壓，並將該即時電壓與保存在記憶單元30的圖表資訊進行比對，以從記憶單元30中選擇與即時電壓接近的負載電壓Vo對應的控制參數。例如當即時電壓變為3.32V，控制單元50選擇負載電壓Vo為3.3V對應的轉換效率n及控制參數。隨後，該數位脈衝寬度調制控制器100向驅動開關200輸出被選擇的控制參數，以通過控制驅動開關200維持負載400的即時電壓處於穩定狀態。顯然，本發明的數位脈衝寬度調制控制器100可隨負載電壓Vo的改變而輸出不同的控制參數，以使負載400獲得穩定的工作電壓，進而提高供電電源300的轉換效率。
本發明的數位脈衝寬度調制控制器100通過設置單元10預先設定不同規格的負載電壓Vo、負載電流Io、數位脈衝寬度調制控制器100輸出的控制參數及供電電源300的轉換效率n之間的對應資訊 ，並通過控制單元50偵測負載400的即時電流或/和即時電壓，進而將負載400的即時電流值或/和即時電壓值與預設值進行比對，以輸出對應的控制參數，以維持負載400的即時電壓處於穩定。當負載400的即時電流或即時電壓發生變化時，該數位脈衝寬度調制控制器100無須改變電路設計，有效地提高供電電源300的轉換效率。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧數位脈衝寬度調制控制器
10‧‧‧設置單元
30‧‧‧記憶單元
50‧‧‧控制單元
200‧‧‧驅動開關
300‧‧‧供電電源
400‧‧‧負載

Claims (6)

  1. 一種數位脈衝寬度調制控制器，用於控制負載電壓，其改良在於：該數位脈衝寬度調制控制器包括一設置單元及一控制單元，該設置單元用於依據不同的負載電壓及不同的負載電流設置對應的控制參數，該控制單元用於偵測負載的即時電流或/和即時電壓，並將偵測到的負載的即時電流或/和即時電壓與該設置單元設置的負載電壓及負載電流比對，進而輸出該負載電壓或/和負載電流對應的控制參數以控制該負載的即時電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之數位脈衝寬度調制控制器，其中所述控制單元用於控制一驅動開關導通或截止，所述控制參數包括用於控制驅動開關的切換頻率、驅動電壓或/和相位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之數位脈衝寬度調制控制器，其中所述負載的即時電壓係由一供電電源提供，該設置單元用於建立不同負載電流下之控制參數與該供電電源轉換效率對應之資訊表。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之數位脈衝寬度調制控制器，其中所述數位脈衝寬度調制控制器還包括一記憶單元，該記憶單元與設置單元電性連接，該設置單元將所述控制參數與供電電源轉換效率對應之圖表傳送至記憶單元中保存。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之數位脈衝寬度調制控制器，其中所述控制單元與記憶單元電性連接，該控制單元用於讀取保存在記憶單元中的資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之數位脈衝寬度調制控制器，其中所述控制單元用於將偵測到的負載的即時電流或/和即時電壓及依據該即時電流或/和即時電壓對應輸出的控制參數寫入記憶單元中。
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