專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流穩(wěn)壓器電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器電路。

背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，一種叫做自適應(yīng)電壓定位(AVP)的控制被廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓器中。自適應(yīng)電壓定位控制的基本數(shù)學(xué)關(guān)系可參看圖1。如圖1所示，其縱坐標(biāo)為穩(wěn)壓器輸出電壓VO，橫坐標(biāo)為穩(wěn)壓器輸出電流IO，并且穩(wěn)壓器輸出電壓VO與輸出電流IO呈函數(shù)關(guān)系 VO＝VSET-R*IO(1) 其中R為其變化斜率，VSET、R均為定值。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載電流急劇增大(如t1時(shí)刻系統(tǒng)從相對(duì)輕載跳至相對(duì)重載，即輸出電流IO增大)，則根據(jù)等式(1)，輸出電壓VO變小，如圖2所示，輸出電壓從接近VMAX降至接近VMIN；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載電流急劇減小(如t2時(shí)刻系統(tǒng)從相對(duì)重載跳至相對(duì)輕載，即輸出電流IO減小)，根據(jù)等式(1)，輸出電壓VO變大，如圖2所示，輸出電壓從接近VMIN升至接近VMAX?？梢钥吹?，此時(shí)輸出電壓VO的變化范圍為(VMAX-VMIN)。而如圖2中間部分所示，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有自適應(yīng)電壓定位控制時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載在t1時(shí)刻出現(xiàn)電流急劇增大，其輸出電壓VO從V減小至接近VMIN，而后又迅速回到V；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載在t2時(shí)刻出現(xiàn)電流急劇減小，其輸出電壓VO從V增大至接近VMAX，而后又迅速回到V?？梢钥吹剑瑹o(wú)自適應(yīng)電壓定位控制的系統(tǒng)，其輸出電壓VO的變化范圍為0.5*(VMAX-VMIN)。其中VMAX和VMIN分別為系統(tǒng)輸出電壓VO可被允許的正負(fù)波動(dòng)值。可以看到，自適應(yīng)電壓定位控制的系統(tǒng)，其輸出電壓可波動(dòng)范圍比無(wú)自適應(yīng)電壓定位控制的系統(tǒng)大一倍。同時(shí)，自適應(yīng)電壓定位控制的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載電流增大時(shí)，其輸出電壓相應(yīng)減小，相應(yīng)減小了損耗。
現(xiàn)有自適應(yīng)電壓定位控制技術(shù)如圖3所示。如圖3所示，電路50包括由開(kāi)關(guān)管S1、S2，電感L，電容CO，負(fù)載RL組成的傳統(tǒng)buck電路，其為電路50的直流變換主電路。電路50的直流變換控制電路包括連接在電感L和電容CO之間的電流采樣電阻RS，并聯(lián)在負(fù)載RL兩端的反饋電阻R1和R2，比較器U0、跨導(dǎo)放大器U1、電流源A、PWM產(chǎn)生器以及驅(qū)動(dòng)電路。其中電流采樣電阻RS兩端電壓被送至跨導(dǎo)放大器U1的兩端，并被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電流ISENCE被送至PWM產(chǎn)生器的第一輸入端。反饋電阻R1和R2構(gòu)成分壓器，反饋系統(tǒng)輸出電壓。反饋電壓經(jīng)由電阻R3連接至比較器U0的反相輸入端，比較器U0的同相輸入端接收一參考電平VREF。另外輸出電流為I＝K*ISENCE的電流源A的輸出端連接至比較器U0的反相輸入端和電阻R3的一端。其中K為一常系數(shù)，ISENCE即跨導(dǎo)放大器U1的輸出電流。比較器U0的輸出端連接一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Zf，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Zf的另一端接地；比較器的輸出端還連接至PWM產(chǎn)生器的第二輸入端。PWM產(chǎn)生器的第三輸入端接收一時(shí)鐘信號(hào)CLK，其輸出端連接至驅(qū)動(dòng)電路的輸入端。驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)輸出端分別連接至開(kāi)關(guān)管S1、S2的門(mén)極。
電路50直流變換主電路的運(yùn)行情況即為傳統(tǒng)buck電路運(yùn)行情況，這里不再闡述其原理。以下闡述其直流變換控制電路的工作情況由于比較器U0呈高阻狀態(tài)，電流源A的輸出電流I流向電阻R3。而根據(jù)比較器U0的“虛短”特性，其反相輸入端的電壓等于其正相輸入端的電壓VREF，即 可以推出 而I＝K*ISENCE， 所以 而ISENCE由系統(tǒng)輸出電流IO決定，因此上述等式(2)即等式(1)所表現(xiàn)的輸出電壓與輸出電流IO的函數(shù)關(guān)系。
因此現(xiàn)有技術(shù)電路50實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制。即，當(dāng)電路50的負(fù)載電流急劇增大，即從相對(duì)輕載跳至相對(duì)重載，采樣電阻RS兩端電壓增大，增大的電壓經(jīng)過(guò)跨導(dǎo)放大器U1后其電流ISENCE增大，使得電流源A的輸出電流I增大，而根據(jù)等式(2)，電路50的輸出電壓將減小。反之，當(dāng)電路50的負(fù)載電流出現(xiàn)急劇減小，即從相對(duì)重載跳至相對(duì)輕載，采樣電阻RS兩端電壓減小，減小的電壓經(jīng)過(guò)跨導(dǎo)放大器U1后其電流ISENCE減小，使得電流源A的輸出電流I減小，而根據(jù)等式(2)，電路50的輸出電壓將增大。于是，電路50實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制技術(shù)輸出電壓可波動(dòng)范圍大，損耗小的優(yōu)點(diǎn)。
然而，現(xiàn)有技術(shù)電路50通過(guò)跨導(dǎo)放大器U1接收采樣電阻RS反饋的系統(tǒng)輸出電流，這需要芯片提供兩個(gè)額外的引腳接收電阻RS兩端信號(hào)差，而且電阻RS本身將造成一定損耗，降低了效率；同時(shí)電路50需要反映輸出電流的電流源A，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
于是有必要提供一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外接引腳不多并且可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)電壓定位控制的比較簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓器電路。


發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供了一種改進(jìn)的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，該直流穩(wěn)壓器具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需芯片提供額外引腳等優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，包括一直流變換主電路和一直流變換控制電路，其特征在于，所述直流變換控制電路包括一采樣部分，一反饋部分，一比較部分，一PWM產(chǎn)生器部分，一驅(qū)動(dòng)電路部分；所述采樣部分的輸入端采樣直流變換主電路的輸出電流，其輸出端連接至所述反饋部分的輸入端；所述反饋部分的輸出端連接至所述比較部分的第一輸入端；所述比較部分的第二輸入端接收一參考電平，所述比較部分的輸出端連接至所述PWM產(chǎn)生器部分的第一輸入端，所述PWM產(chǎn)生器部分的第二輸入端接收一時(shí)鐘信號(hào)，所述PWM產(chǎn)生器的輸出端連接至所述驅(qū)動(dòng)電路部分的輸入端；所述驅(qū)動(dòng)電路部分的輸出端連接至直流變換主電路各開(kāi)關(guān)管的門(mén)極控制端。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述直流變換主電路為buck電路。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述直流變換主電路為隔離直流變換電路，如半橋、全橋、正激。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述反饋部分為一分壓器。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述分壓器由串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻組成，其中兩個(gè)電阻的串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述反饋部分的輸出端，第一電阻的另一端作為所述反饋部分的輸入端，第二電阻的另一端接地。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述比較部分包括一比較器和一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述比較器的輸入端為所述比較部分的輸入端，所述比較器的輸出端為所述比較部分的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的一端連接于所述比較器的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的另一端接地。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述PWM產(chǎn)生器部分還包括第三輸入端，所述第三輸入端接收直流變換主電路一開(kāi)關(guān)管電流或電感電流。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述采樣部分包括一電阻和一電容，所述電阻和電容串聯(lián)連接，兩者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容并聯(lián)，兩者并聯(lián)后再與一電阻串聯(lián)，三者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容串聯(lián)，所述串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端；所述其中另一個(gè)電阻與所述直流變換主電路的電感串聯(lián)，兩者串聯(lián)后再與所述串聯(lián)連接的電阻與電容相并聯(lián)。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其中所述采樣部分為一電阻，所述電阻與直流變換主電路的電感串聯(lián)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，包括在采樣部分采樣直流變換主電路的輸出電流，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓信號(hào)；在反饋部分反饋所述電壓信號(hào)得到反饋信號(hào)；在比較部分將所述反饋信號(hào)與一預(yù)定值進(jìn)行比較得到比較信號(hào)；將所述比較信號(hào)輸入PWM產(chǎn)生器部分得到PWM信號(hào)；將所述PWM信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路部分得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入所述直流變換主電路，用以控制所述直流變換主電路各開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述反饋部分為一分壓器。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述分壓器由串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻組成，其中兩個(gè)電阻的串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述反饋部分的輸出端，所述第一電阻的另一端作為所述反饋部分的輸入端，所述第二電阻的另一端接地。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述比較部分包括一比較器和一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述比較器的輸入端為所述比較部分的輸入端，所述比較器的輸出端為所述比較部分的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的一端連接于所述比較器的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的另一端接地；所述預(yù)定值為一參考電平。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述采樣部分包括一電阻和一電容，所述電阻和電容串聯(lián)連接，兩者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容并聯(lián)，兩者并聯(lián)后再與一電阻串聯(lián)，三者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容串聯(lián)，所述串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端；所述其中另一個(gè)電阻與所述直流變換主電路的電感串聯(lián)，兩者串聯(lián)后再與所述串聯(lián)連接的電阻與電容相并聯(lián)。
如本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其中所述采樣部分為一電阻，所述電阻與直流變換主電路的電感串聯(lián)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提供的直流穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制，并且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外部所需引腳少。



圖1為自適應(yīng)電壓定位控制的基本數(shù)學(xué)關(guān)系圖。
圖2為當(dāng)系統(tǒng)輸出電流跳變時(shí)，具有和不具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路輸出電壓變化的比較。
圖3為現(xiàn)有具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路50。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路100。
圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路200。
圖6為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路300。
圖7為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路400。
圖8為根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路500。
圖9為根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路600。
圖10為根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路700。
圖11為根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路800。

具體實(shí)施例方式 如圖4所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路100，其為本發(fā)明的第一實(shí)施例。其與背景技術(shù)電路50相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。如圖所示，電路100包括由開(kāi)關(guān)管S1、S2，電感L，電容CO，負(fù)載RL組成的傳統(tǒng)buck電路，其為電路100的直流變換主電路。即輸入VIN一端連接至開(kāi)關(guān)管S1的一端，開(kāi)關(guān)管S1的另一端連接至開(kāi)關(guān)管S2的一端和電感L的一端，電感L的另一端連接至輸出電容CO的一端和負(fù)載RL的一端；輸入VIN的另一端、開(kāi)關(guān)管S2的另一端、輸出電容CO的另一端和負(fù)載RL的另一端均接地。電阻DCR為電感L的直流電阻，其與電感L相串聯(lián)，連接于電感L和輸出電容CO之間。電路100還包括一直流變換控制電路。所述直流變換控制電路包括一采樣部分、一反饋部分、一比較部分、一PWM產(chǎn)生器部分、一驅(qū)動(dòng)電路部分。其中采樣部分包括電阻RS、電容CS，電阻RS與電容CS串聯(lián)連接，兩者的共同連接點(diǎn)作為采樣部分的輸出端連接至反饋部分的輸入端。電阻RS的另一端連接至開(kāi)關(guān)管S1、開(kāi)關(guān)管S2以及電感L的共同連接點(diǎn)；電容CS的另一端連接至電感L的直流電阻DCR、輸出電容CO以及負(fù)載RL的共同連接點(diǎn)，從而采樣直流變換主電路的輸出電流，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓信號(hào)。反饋部分為串聯(lián)連接的第一電阻R1和第二電阻R2構(gòu)成的分壓器，第一電阻R1和第二電阻R2的共同連接點(diǎn)作為反饋部分的輸出端連接至比較部分的第一輸入端。第一電阻R1的另一端作為反饋部分的輸入端，連接至采樣部分的輸出端；第二電阻R2的另一端接地。在本實(shí)施例中，比較部分包括比較器U0和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Zf，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Zf的一端連接在比較器U0的輸出端，起補(bǔ)償作用，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Zf的另一端接地。比較器U0的反相輸入端作為比較部分的第一輸入端，連接至反饋部分的輸出端；比較器U0的同相輸入端作為比較部分的第二輸入端，接收一預(yù)定值。在本實(shí)施例中，所述預(yù)定值為一參考電平VREF；比較器U0的輸出端作為比較部分的輸出端，連接至PWM產(chǎn)生器部分的第一輸入端。PWM產(chǎn)生器部分的第二輸入端接收時(shí)鐘信號(hào)CLK(時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器圖中未示出)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)采用電流模式控制時(shí)，PWM產(chǎn)生器部分還包括第三輸入端，所述第三輸入端接收直流變換主電路開(kāi)關(guān)管S1的采樣電流IHS或電感電流，如圖中虛線(xiàn)所示。(采樣電路圖中未示出)。PWM產(chǎn)生器部分的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)電路部分的輸入端。驅(qū)動(dòng)電路部分的兩個(gè)輸出端分別連接至直流變換主電路中開(kāi)關(guān)管S1和S2的門(mén)極控制端，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)管S1和S2的開(kāi)通與關(guān)斷。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到PWM產(chǎn)生器部分和驅(qū)動(dòng)電路部分可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任意可實(shí)現(xiàn)形式。
電路100的直流變換主電路為傳統(tǒng)buck電路，其工作原理是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，這里不再闡述，以下簡(jiǎn)要闡述電路100的怎樣實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)電壓定位 根據(jù)比較器U0的“虛短”特性，其同相輸入端和反相輸入端的電位相等，而其反相輸入端電位為

其中VO為電路100的輸出電壓，VCS為電容CS兩端的電壓，即

將其進(jìn)行變換，得 另外，根據(jù)電路并聯(lián)特性，電阻RS兩端電壓加上電容CS兩端電壓等于電感L兩端電壓加上直流電阻DCR兩端電壓。把其放在S域中計(jì)算，則電容CS兩端電壓VCS為 其中IL為電感L的電流。對(duì)等式(4)進(jìn)行變換，得 當(dāng)電容CS和電阻RS的取值滿(mǎn)足一定關(guān)系 則等式(5)變成VCS＝DCR*IL (7) 等式(7)結(jié)合等式(3)，得 而電感電流IL由輸出電流IO決定，當(dāng)電阻R1、R2、參考電平VREF、電感L的直流電阻DCR取定后，上述等式(8)即等式(1)所表現(xiàn)的輸出電壓VO與輸出電流IO的函數(shù)關(guān)系。
進(jìn)一步地，電路100的直流變換控制電路根據(jù)VO與IO的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)PWM產(chǎn)生器部分以及驅(qū)動(dòng)電路部分，用傳統(tǒng)直流變換電路的調(diào)節(jié)方式控制直流變換主電路中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的控制。
如圖5所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路200，其為本發(fā)明的第二實(shí)施例。其與第一實(shí)施例電路100相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖4的電路100不同之處在于，電路200在直流變換控制電路中添加了一個(gè)與電感L及其直流電阻DCR相串聯(lián)、與電阻RS和電容CS相并聯(lián)的電阻RX。即本實(shí)施例中，采樣部分包括兩個(gè)電阻和一個(gè)電容，所述其中一個(gè)電阻RS與所述電容CS串聯(lián)，兩者的串聯(lián)連接點(diǎn)作為采樣部分的輸出端連接至反饋部分的輸入端；所述其中另一個(gè)電阻RX與直流變換主電路的電感L串聯(lián)，兩者串聯(lián)后與所述串聯(lián)連接的電阻RS和電容CS相并聯(lián)。這是因?yàn)殡姼蠰的直流電阻DCR的阻抗值有可能偏小，使得電容CS和電阻RS在滿(mǎn)足等式(6)的前提下取值時(shí)不能同時(shí)滿(mǎn)足工程要求。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，電路200的工作原理與電路100的工作原理相同，這里不再另行闡述。
如圖6所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路300，其為本發(fā)明的第三實(shí)施例。其與第一實(shí)施例電路100相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖4的電路100不同之處在于，電路300在直流變換控制電路中添加了一個(gè)與電容CS相并聯(lián)的電阻RS2。即在本實(shí)施例中，采樣部分包括兩個(gè)電阻RS、RS2與一個(gè)電容CS，所述其中一個(gè)電阻RS2與所述電容CS并聯(lián)，兩者并聯(lián)后再與其中另一個(gè)電阻RS相串聯(lián)，三者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端連接至反饋部分的輸入端。這是因?yàn)殡姼蠰的直流電阻DCR的阻抗值有可能偏大，使得電容CS和電阻RS在滿(mǎn)足等式(6)的前提下取值時(shí)不能同時(shí)滿(mǎn)足工程要求。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，電路300的工作原理與電路100的工作原理相同，這里不再另行闡述。
如圖7所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路400，其為本發(fā)明的第四實(shí)施例。其與第一實(shí)施例電路100相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖4的電路100不同之處在于，電路400在直流變換控制電路部分將其采樣部分由串聯(lián)連接的電阻RS和電容CS改成一個(gè)與電感L串聯(lián)的電阻RS，電感L的阻抗DCR忽略。即在本實(shí)施例中，采樣部分包括一個(gè)電阻RS，電阻RS與直流變換主電路的電感L串聯(lián)。電阻RS在電感L端的一端作為該采樣部分的輸出端，連接至反饋部分的輸入端。則同樣由比較器U0的“虛短”特性，可得 對(duì)等式(9)進(jìn)行等式轉(zhuǎn)換，得 而電感電流IL由輸出電流IO決定，當(dāng)電阻R1、R2以及參考電平VREF取定后，上述等式(8)即等式(1)所表現(xiàn)的輸出電壓VO與輸出電流IO的函數(shù)關(guān)系。即電路400實(shí)現(xiàn)了如電路100的自適應(yīng)電壓定位控制。
進(jìn)一步地，電路400的直流變換控制電路部分根據(jù)VO與IO的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)PWM產(chǎn)生器部分以及驅(qū)動(dòng)電路部分，用傳統(tǒng)直流變換電路的調(diào)節(jié)方式控制直流變換主電路兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的控制。
如圖8所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路500，其為本發(fā)明的第五實(shí)施例。其與第一實(shí)施例電路100相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖4的電路100不同之處在于，電路500的輸入不直接接入buck電路，而是先經(jīng)由帶變壓器T的隔離電路10，然后再連接至buck電路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，信號(hào)從隔離電路10出來(lái)后，電路500的后續(xù)部分電路工作原理與電路100的工作原理相同，這里不再另行闡述。同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隔離電路10的拓?fù)淇梢允前霕?、全橋和正激等隔離拓?fù)?，而且隔離電路10的工作原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，這里不再另行闡述。
如圖9所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路600，其為本發(fā)明的第六實(shí)施例。其與第二實(shí)施例電路200相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖5的電路200不同之處在于，電路500的輸入不直接接入buck電路，而是先經(jīng)由帶變壓器T的隔離電路20，然后再連接至buck電路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，信號(hào)從隔離電路20出來(lái)后，電路600的后續(xù)部分電路工作原理與電路200的工作原理相同，這里不再另行闡述。同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隔離電路20的拓?fù)淇梢允前霕?、全橋和正激等隔離拓?fù)?，而且隔離電路20的工作原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，這里不再另行闡述。
如圖10所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路700，其為本發(fā)明的第七實(shí)施例。其與第三實(shí)施例電路300相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖6的電路300不同之處在于，電路700的輸入不直接接入buck電路，而是先經(jīng)由帶變壓器T的隔離電路30，然后再連接至buck電路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，信號(hào)從隔離電路30出來(lái)后，電路700的后續(xù)部分電路工作原理與電路300的工作原理相同，這里不再另行闡述。同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隔離電路30的拓?fù)淇梢允前霕?、全橋和正激等隔離拓?fù)洌腋綦x電路30的工作原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，這里不再另行闡述。
如圖11所示，為根據(jù)本發(fā)明的一種具有自適應(yīng)電壓定位控制的電路800，其為本發(fā)明的第八實(shí)施例。其與第四實(shí)施例電路400相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記。與圖7的電路400不同之處在于，電路800的輸入不直接接入buck電路，而是先經(jīng)由帶變壓器T的隔離電路40，然后再連接至buck電路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看到，信號(hào)從隔離電路40出來(lái)后，電路800的后續(xù)部分電路工作原理與電路400的工作原理相同，這里不再另行闡述。同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，隔離電路40的拓?fù)淇梢允前霕?、全橋和正激等隔離拓?fù)洌腋綦x電路40的工作原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，這里不再另行闡述。
本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，包括在采樣部分采樣直流變換主電路的輸出電流，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓信號(hào)；在反饋部分反饋所述電壓信號(hào)得到反饋信號(hào)；在比較部分將所述反饋信號(hào)與一預(yù)定值進(jìn)行比較得到比較信號(hào)；將所述比較信號(hào)輸入PWM產(chǎn)生器部分得到PWM信號(hào)；將所述PWM信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路部分得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入所述直流變換主電路，用以控制所述直流變換主電路各開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷。其中一預(yù)定值為一參考電平。
因此本發(fā)明提供的電路100、200、300、400、500、600、700、800實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制。即，當(dāng)其負(fù)載電流出現(xiàn)急劇增大，即從相對(duì)輕載跳至相對(duì)重載，電感電流IL增大，而參考電平VREF保持不變，則根據(jù)等式(3)或等式(10)，其輸出電壓VO減小。反之，當(dāng)其負(fù)載電流出現(xiàn)急劇減小，即從相對(duì)重載跳至相對(duì)輕載，電感電流IL減小，而參考電平VREF保持不變，使得根據(jù)等式(3)或等式(10)，其輸出電壓增大。于是，本發(fā)明提供的電路100、200、300、300、400、500、600、700、800實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制技術(shù)輸出電壓可波動(dòng)范圍大，損耗小的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)的電路50相比較，本發(fā)明提供的電路100、200、300、400、500、600、700、800無(wú)需采用跨導(dǎo)放大器接收采樣電阻的采樣值來(lái)反饋系統(tǒng)輸出電流，這就不需要芯片提供兩個(gè)額外的引腳；同時(shí)本發(fā)明提供的電路100、200、300、400、500、600、700、800不需要其他額外部件，如電路50中用于反映輸出電流的電流源A，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，包括一直流變換主電路和一直流變換控制電路，其特征在于，所述直流變換控制電路包括
一采樣部分，一反饋部分，一比較部分，一PWM產(chǎn)生器部分，一驅(qū)動(dòng)電路部分；
所述采樣部分的輸入端采樣直流變換主電路的輸出電流，其輸出端連接至所述反饋部分的輸入端；所述反饋部分的輸出端連接至所述比較部分的第一輸入端；所述比較部分的第二輸入端接收一參考電平，所述比較部分的輸出端連接至所述PWM產(chǎn)生器部分的第一輸入端，所述PWM產(chǎn)生器部分的第二輸入端接收一時(shí)鐘信號(hào)，所述PWM產(chǎn)生器部分的輸出端連接至所述驅(qū)動(dòng)電路部分的輸入端；所述驅(qū)動(dòng)電路部分的輸出端連接至直流變換主電路各開(kāi)關(guān)管的門(mén)極控制端。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述直流變換主電路為buck電路。
3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述直流變換主電路為隔離直流變換電路，如半橋、全橋、正激。
4.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述反饋部分為一分壓器。
5.如權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述分壓器由串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻組成，其中兩個(gè)電阻的串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述反饋部分的輸出端，第一電阻的另一端作為所述反饋部分的輸入端，第二電阻的另一端接地。
6.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述比較部分包括一比較器和一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述比較器的輸入端為所述比較部分的輸入端，所述比較器的輸出端為所述比較部分的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的一端連接于所述比較器的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的另一端接地。
7.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述PWM產(chǎn)生器部分還包括第三輸入端，所述第三輸入端接收直流變換主電路一開(kāi)關(guān)管電流或電感電流。
8.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述采樣部分包括一電阻和一電容，所述電阻和電容串聯(lián)連接，兩者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
9.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容并聯(lián)，兩者并聯(lián)后再與一電阻串聯(lián)，三者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
10.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容串聯(lián)，所述串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端；所述其中另一個(gè)電阻與所述直流變換主電路的電感串聯(lián)，兩者串聯(lián)后再與所述串聯(lián)連接的電阻與電容相并聯(lián)。
11.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，其特征在于，所述采樣部分為一電阻，所述電阻與直流變換主電路的電感串聯(lián)。
12.一種自適應(yīng)電壓定位的控制方法，包括
在采樣部分采樣直流變換主電路的輸出電流，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓信號(hào)；
在反饋部分反饋所述電壓信號(hào)得到反饋信號(hào)；
在比較部分將所述反饋信號(hào)與一預(yù)定值進(jìn)行比較得到比較信號(hào)；
將所述比較信號(hào)輸入PWM產(chǎn)生器部分得到PWM信號(hào)；
將所述PWM信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路部分得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入所述直流變換主電路，用以控制所述直流變換主電路各開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷。
13.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述反饋部分為一分壓器。
14.如權(quán)利要求13所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述分壓器由串聯(lián)連接的第一電阻和第二電阻組成，其中兩個(gè)電阻的串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述反饋部分的輸出端，所述第一電阻的另一端作為所述反饋部分的輸入端，所述第二電阻的另一端接地。
15.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述比較部分包括一比較器和一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所述比較器的輸入端為所述比較部分的輸入端，所述比較器的輸出端為所述比較部分的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的一端連接于所述比較器的輸出端，所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的另一端接地；所述預(yù)定值為一參考電平。
16.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述采樣部分包括一電阻和一電容，所述電阻和電容串聯(lián)連接，兩者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
17.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容并聯(lián)，兩者并聯(lián)后再與一電阻串聯(lián)，三者的共同連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端。
18.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述采樣部分包括兩個(gè)電阻與一電容，所述其中一個(gè)電阻與所述電容串聯(lián)，所述串聯(lián)連接點(diǎn)作為所述采樣部分的輸出端；所述其中另一個(gè)電阻與所述直流變換主電路的電感串聯(lián)，兩者串聯(lián)后再與所述串聯(lián)連接的電阻與電容相并聯(lián)。
19.如權(quán)利要求12所述的自適應(yīng)電壓定位的控制方法，其特征在于，所述采樣部分為一電阻，所述電阻與直流變換主電路的電感串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)電壓定位直流穩(wěn)壓器，包括一直流變換主電路和一直流變換控制電路。其中所述直流變換控制電路包括一采樣部分，一反饋部分，一比較部分，一PWM產(chǎn)生器部分以及一驅(qū)動(dòng)電路部分。該直流穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)電壓定位控制，并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部所需引腳少。
文檔編號(hào)G05F1/46GK101685314SQ20081004612
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者歐陽(yáng)茜 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司