專利名稱：一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法和開關(guān)電源的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法和開關(guān)電源的控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電源控制設(shè)計(jì)中，開關(guān)電源的工作頻率的變換有以下幾種方式1.以開關(guān)電源的輸出電感輸出三角波電流為例當(dāng)負(fù)載電流很輕時(shí)，例如，開關(guān)電源的IC控制電路偵測到輸出電感上的電流最小值低于某個(gè)預(yù)定值(如0)時(shí)，將開關(guān)電源的工作頻率切換到一個(gè)很低的值，使得電源工作在跳頻模式(Skip-mode)；反之，當(dāng)輸出電感上的電流最小值高于上述預(yù)定值時(shí)，則控制開關(guān)電源工作在某個(gè)固定的工作頻率(各種電源轉(zhuǎn)換器控制方式不同時(shí)，該固定的工作頻率可能會(huì)在小范圍內(nèi)波動(dòng))。2.當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載電流大于上述預(yù)定值時(shí)，開關(guān)電源工作在非跳頻模式下，開關(guān)電源的工作頻率只能固定在一個(gè)固定頻率下工作。為了在已選定的被動(dòng)元件下，保證開關(guān)電源在重載時(shí)輸出的電源質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)通常會(huì)為開關(guān)電源設(shè)計(jì)一個(gè)較高的工作頻率。在用戶正常使用期間，實(shí)際負(fù)載是一直波動(dòng)的，而且大部分時(shí)間負(fù)載會(huì)低于最大負(fù)載設(shè)計(jì)值。在這種情況下開關(guān)電源不需要很高的頻率就可以滿足輸出電源的質(zhì)量。根據(jù)對筆記本電腦的中央處理器(CPU)的開關(guān)電源的能量損耗與工作頻率的測試數(shù)據(jù)的分析，電源的能量損耗與其工作頻率成正比，即，電源的工作頻率越大，電源的能量損耗也就越大，因此，開關(guān)電源持續(xù)工作在較高頻率將增加很多不必要的能量損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法和開關(guān)電源的控制裝置，提升電源效率，節(jié)約電源能耗。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供方案如下為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供方案如下一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法，包括獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值；確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間；根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率；調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。優(yōu)選地，上述的調(diào)整方法中，在所述獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后，還包括
判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值若是，則控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；否則，進(jìn)入所述確定所述第一負(fù)載電流值所屬的第一電流區(qū)間的步驟。優(yōu)選地，上述的調(diào)整方法中，所述獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值包括在所述開關(guān)電源工作在非跳頻模式下時(shí)，采集所述開關(guān)電源的負(fù)載電流在預(yù)定阻抗值的元件上所產(chǎn)生的壓降；根據(jù)所述壓降和所述預(yù)定阻抗值，計(jì)算得到所述第一負(fù)載電流值。優(yōu)選地，上述的調(diào)整方法中，在調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率之后，還包括在所述開關(guān)電源工作在所述第一頻率下時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM方式控制所述開關(guān)電源的輸出電壓。優(yōu)選地，上述的調(diào)整方法中，所述對應(yīng)關(guān)系的確定包括將從所述電流門限值到所述開關(guān)電源的最大負(fù)載電流值的電流范圍，劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間；測試在每個(gè)所述電流區(qū)間的負(fù)載下，所述開關(guān)電源在滿足預(yù)定的輸出電壓質(zhì)量要求時(shí)的最小工作頻率，得到每個(gè)所述電流區(qū)間對應(yīng)的頻率。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種開關(guān)電源的控制裝置，包括電流獲取單元，用于獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值；區(qū)間確定單元，用于確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間；頻率確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率；頻率控制單元，用于調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。優(yōu)選地，上述的控制裝置中，還包括判斷單元，用于在所述電流獲取單元獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后， 判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值；第一處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值小于所述電流門限值時(shí)，控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；第二處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值不小于所述電流門限值時(shí)，啟動(dòng)所述區(qū)間確定單元。優(yōu)選地，上述的控制裝置中，所述第一獲取單元包括壓降采集單元，用于在所述開關(guān)電源工作在非跳頻模式下時(shí)，采集所述開關(guān)電源的負(fù)載電流在預(yù)定阻抗值的元件上所產(chǎn)生的壓降；計(jì)算單元，用于根據(jù)所述壓降和所述預(yù)定阻抗值，計(jì)算得到所述第一負(fù)載電流值。
優(yōu)選地，上述的控制裝置中，還包括調(diào)制單元，用于在所述開關(guān)電源工作在所述第一頻率下時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM 方式控制所述開關(guān)電源的輸出電壓。優(yōu)選地，上述的控制裝置中，還包括對應(yīng)關(guān)系確定單元，用于將從所述電流門限值到所述開關(guān)電源的最大負(fù)載電流值的電流范圍，劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間；測試在每個(gè)所述電流區(qū)間的負(fù)載下，所述開關(guān)電源在滿足預(yù)定的輸出電壓質(zhì)量要求時(shí)的最小工作頻率，得到每個(gè)所述電流區(qū)間對應(yīng)的頻率。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種便攜設(shè)備，包括一用于供電的開關(guān)電源，還包括電流獲取單元，用于獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值；區(qū)間確定單元，用于確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間；頻率確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率；頻率控制單元，用于調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。優(yōu)選地，上述的便攜設(shè)備中，還包括判斷單元，用于在所述電流獲取單元獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后， 判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值；第一處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值小于所述電流門限值時(shí)，控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；第二處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值不小于所述電流門限值時(shí)，啟動(dòng)所述區(qū)間確定單元。從以上所述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法和開關(guān)電源的控制裝置，通過將開關(guān)電源的負(fù)載電流劃分為不同的區(qū)間，對于電流值較大的區(qū)間，選擇較大的工作頻率；反之，則選擇較小的工作頻率，使得工作頻率能夠跟隨負(fù)載電流進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，避免了開關(guān)電源總是工作在較高頻率下所產(chǎn)生的能量損耗，從而提升了電源效率，節(jié)約了電源能耗。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法的流程圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例所述開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述開關(guān)電源的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例針對現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問題，提出一種頻率智能控制方案，根據(jù)負(fù)載電流的變化，自動(dòng)改變開關(guān)電源的工作頻率，從而提升了電源效率，節(jié)約了電源能耗。以下將結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。<實(shí)施例1>
請參照圖1，本發(fā)明實(shí)施例所述的開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法，包括以下步驟步驟11，獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值。本實(shí)施例中，優(yōu)選地在所述開關(guān)電源工作在非跳頻模式下時(shí)，獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值。非跳頻模式是指所述開關(guān)電源的負(fù)載電流大于所述開關(guān)電源在跳頻模式下的最大負(fù)載電流值。獲取所述開關(guān)電源的負(fù)載電流的方法可以采用壓降法，即，在開關(guān)電源的輸出電路上設(shè)置一個(gè)具有預(yù)定阻抗值的元件，采集述開關(guān)電源的負(fù)載電流在該元件上所產(chǎn)生的壓降，即測量該元件兩端的電壓差值；然后，將上述壓降除以上述預(yù)定阻抗值， 即可得到所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值。上述元件具體可以利用開關(guān)電源的電路中的已有元件，例如開關(guān)電源的輸出電感或者開關(guān)電源的開關(guān)管；也可以是在開關(guān)電源輸出電路上設(shè)置一個(gè)額外的電阻值很小的精密電阻。步驟12，確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間。步驟13，根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系中至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率。本實(shí)施例預(yù)先將開關(guān)電源支持的負(fù)載電流范圍劃分為至少兩個(gè)電流區(qū)間，并且任意兩個(gè)電流區(qū)間之間都互不重疊。例如，可以將第一電流值到第二電流值的負(fù)載電流范圍，劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間，這里，所述第一電流值大于所述開關(guān)電源在跳頻模式(Skip mode)下的最大負(fù)載電流值，所述第二電流值是所述開關(guān)電源能夠提供的最大負(fù)載電流值， 從而將所述開關(guān)電源在非跳頻模式下的負(fù)載電流范圍劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間。本實(shí)施例中還預(yù)先設(shè)定電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，在該對應(yīng)關(guān)系中，如果電流區(qū)間a的下限電流值大于電流區(qū)間b的上限電流值，則電流區(qū)間a所對應(yīng)的頻率A，大于電流區(qū)間b所對應(yīng)的頻率B。舉例說明，假定開關(guān)電源支持的最大負(fù)載電流能力為Id，IO是一個(gè)大于所述開關(guān)電源在跳頻模式(Skip mode)下的最大負(fù)載電流值的電流值(即當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載電流為IO時(shí)該開關(guān)電源工作在非跳頻模式下)，將IO Id的電流范圍劃分為5個(gè)電流區(qū)間， 如下表1所示。同時(shí)，將開關(guān)電源的工作頻率分成5個(gè)等級，例如從小到大分別為ΙΟΟΚΗζ、 200KHz、300KHz、400KHz和500KHz，然后建立如下表1所示的對應(yīng)關(guān)系，表1中每行的電流區(qū)間和該行的頻率相對應(yīng)
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法，其特征在于，包括 獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值；確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間；根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率； 調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于，在所述獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后，還包括 判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值若是，則控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；否則，進(jìn)入所述確定所述第一負(fù)載電流值所屬的第一電流區(qū)間的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于， 所述獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值包括在所述開關(guān)電源工作在非跳頻模式下時(shí)，采集所述開關(guān)電源的負(fù)載電流在預(yù)定阻抗值的元件上所產(chǎn)生的壓降；根據(jù)所述壓降和所述預(yù)定阻抗值，計(jì)算得到所述第一負(fù)載電流值。
4.如權(quán)利要求3所述的調(diào)整方法，其特征在于，在調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率之后，還包括在所述開關(guān)電源工作在所述第一頻率下時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM方式控制所述開關(guān)電源的輸出電壓。
5.如權(quán)利要求2所述的調(diào)整方法，其特征在于， 所述對應(yīng)關(guān)系的確定包括將從所述電流門限值到所述開關(guān)電源的最大負(fù)載電流值的電流范圍，劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間；測試在每個(gè)所述電流區(qū)間的負(fù)載下，所述開關(guān)電源在滿足預(yù)定的輸出電壓質(zhì)量要求時(shí)的最小工作頻率，得到每個(gè)所述電流區(qū)間對應(yīng)的頻率。
6.一種開關(guān)電源的控制裝置，其特征在于，包括電流獲取單元，用于獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值； 區(qū)間確定單元，用于確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間； 頻率確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率； 頻率控制單元，用于調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，還包括判斷單元，用于在所述電流獲取單元獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后，判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值；第一處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值小于所述電流門限值時(shí)，控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；第二處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值不小于所述電流門限值時(shí)，啟動(dòng)所述區(qū)間確定單元。
8.如權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述第一獲取單元包括壓降采集單元，用于在所述開關(guān)電源工作在非跳頻模式下時(shí)，采集所述開關(guān)電源的負(fù)載電流在預(yù)定阻抗值的元件上所產(chǎn)生的壓降；計(jì)算單元，用于根據(jù)所述壓降和所述預(yù)定阻抗值，計(jì)算得到所述第一負(fù)載電流值。
9.如權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，還包括調(diào)制單元，用于在所述開關(guān)電源工作在所述第一頻率下時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM方式控制所述開關(guān)電源的輸出電壓。
10.如權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，還包括對應(yīng)關(guān)系確定單元，用于將從所述電流門限值到所述開關(guān)電源的最大負(fù)載電流值的電流范圍，劃分成至少兩個(gè)電流區(qū)間；測試在每個(gè)所述電流區(qū)間的負(fù)載下，所述開關(guān)電源在滿足預(yù)定的輸出電壓質(zhì)量要求時(shí)的最小工作頻率，得到每個(gè)所述電流區(qū)間對應(yīng)的頻率。
11.一種便攜設(shè)備，包括一用于供電的開關(guān)電源，其特征在于，還包括 電流獲取單元，用于獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值；區(qū)間確定單元，用于確定所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間； 頻率確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的電流區(qū)間與頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，確定與所述第一負(fù)載電流值所屬的電流區(qū)間對應(yīng)的第一頻率，其中，所述對應(yīng)關(guān)系至少包括互不重疊的第一電流區(qū)間和第二電流區(qū)間，其中，在所述第一電流區(qū)間的電流下限值大于所述第二電流區(qū)間的電流上限值時(shí)，所述第一電流區(qū)間對應(yīng)的頻率大于所述第二電流區(qū)間對應(yīng)的頻率； 頻率控制單元，用于調(diào)整所述開關(guān)電源的工作頻率為所述第一頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的便攜設(shè)備，其特征在于，還包括判斷單元，用于在所述電流獲取單元獲取所述開關(guān)電源的第一負(fù)載電流值之后，判斷所述第一負(fù)載電流值是否小于一預(yù)定的電流門限值；第一處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值小于所述電流門限值時(shí)，控制所述開關(guān)電源工作在跳頻模式，采用脈沖頻率調(diào)制PFM模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的工作頻率；第二處理單元，用于在所述第一負(fù)載電流值不小于所述電流門限值時(shí)，啟動(dòng)所述區(qū)間確定單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源的頻率的調(diào)整方法和開關(guān)電源的控制裝置。本發(fā)明通過將開關(guān)電源的負(fù)載電流劃分為不同的區(qū)間，對于電流值較大的區(qū)間，選擇較大的工作頻率；反之，則選擇較小的工作頻率，使得工作頻率能夠跟隨負(fù)載電流進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，避免了開關(guān)電源總是工作在較高頻率下所產(chǎn)生的能量損耗，從而提升了電源效率，節(jié)約了電源能耗。
文檔編號H02M3/335GK102195484SQ20101012928
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者趙雙成, 郭金娥 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司