基于分頻振蕩器實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開(kāi)關(guān)電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電子設(shè)備使用的電源大致有線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類，線性穩(wěn)壓電源，是其調(diào)整管工作在放大區(qū)，這種穩(wěn)壓電源不會(huì)引入額外的干擾，但是體積較大，功率主要取決于變壓器和功率管，且變換效率低；開(kāi)關(guān)電源與線性穩(wěn)壓電源相比，具有功耗小、體積小、穩(wěn)壓范圍寬等特點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電源利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓，脈沖頻率調(diào)制方式通常被應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源來(lái)提高輕負(fù)載效率，工作在節(jié)電模式下的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載電流條件下使用脈沖頻率調(diào)制模式，在較重負(fù)載電流條件下使用脈沖寬度調(diào)制模式。然而，由于脈沖頻率調(diào)制方式控制方法不太容易，因而在開(kāi)關(guān)電源電路中不如脈沖寬度調(diào)制應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了提高輕負(fù)載或待機(jī)條件下電路效率，設(shè)置了一種低功耗模式，也稱:跳周期控制模式(Skip Cycle Mode),當(dāng)電路處于輕載或待機(jī)條件時(shí)，控制PWM控制器間歇式地發(fā)出脈沖信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)恒定頻率下通過(guò)減小開(kāi)關(guān)次數(shù)，增大占空比來(lái)提高輕載和待機(jī)的效率，跳周期控制模式的脈沖調(diào)制信號(hào)PFMl的波形圖如圖1所示，然而這種方法會(huì)造成輸出紋波較高，控制方法并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于分頻振蕩器實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)電源，解決以上技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]基于分頻振蕩器實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)電源，其中，包括:
[0006]一開(kāi)關(guān)器件組，于一脈沖調(diào)制信號(hào)作用下交替導(dǎo)通或關(guān)斷；
[0007]—設(shè)置有儲(chǔ)能元件的工作電路，在所述開(kāi)關(guān)器件組的作用下于充電模式和放電模式之間切換；
[0008]—控制電路，用以根據(jù)一參考電壓、一電壓反饋信號(hào)、一電流檢測(cè)信號(hào)和一時(shí)鐘信號(hào)生成脈沖調(diào)制信號(hào)；
[0009]所述控制電路包括，
[0010]一誤差放大器，用于對(duì)所述參考電壓與所述電壓反饋信號(hào)進(jìn)行比較，得到一誤差放大信號(hào)；
[0011]—時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器，于所述誤差放大信號(hào)的作用下調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)；所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器包括，
[0012]時(shí)鐘分頻單元，于一參考時(shí)鐘源的作用下產(chǎn)生多個(gè)具有不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)；
[0013]選擇單元，于所述誤差放大信號(hào)的作用下從多個(gè)所述時(shí)鐘信號(hào)中選擇其中一個(gè)連接并輸出至所述控制電路。
[0014]優(yōu)選地，所述選擇單元包括多個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)支路，每一開(kāi)關(guān)支路連接所述時(shí)鐘分頻單元輸出的一個(gè)設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；多個(gè)所述開(kāi)關(guān)支路中的一路于所述誤差放大信號(hào)的作用下于設(shè)定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通。
[0015]優(yōu)選地，所述選擇單元包括一緩沖器，被選中的所述時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)所述緩沖器與所述控制電路連接。
[0016]優(yōu)選地，每一開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)一開(kāi)關(guān)，所述誤差放大信號(hào)通過(guò)一模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后連接至所述開(kāi)關(guān)的控制端，用以在所述誤差放大信號(hào)發(fā)生變化時(shí)使不同的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
[0017]優(yōu)選地，所述時(shí)鐘分頻單元包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，每一所述D觸發(fā)器的QN端連接下一個(gè)所述D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端，每一所述D觸發(fā)器的QN端還反饋至同一所述D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端，第一個(gè)所述D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端連接所述參考時(shí)鐘源，最后一個(gè)所述D觸發(fā)器的QN端僅反饋至同一所述D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端；每一所述D觸發(fā)器的Q端用于輸出經(jīng)分頻后的時(shí)鐘信號(hào)。
[0018]優(yōu)選地，所述時(shí)鐘分頻單元包括三個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，分別為第一 D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器和第三D觸發(fā)器，所述選擇單元包括第一開(kāi)關(guān)支路、第二開(kāi)關(guān)支路、第三開(kāi)關(guān)支路，所述第一 D觸發(fā)器的第一輸出端輸出第一設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；所述第二 D觸發(fā)器的第一輸出端輸出第二設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；所述第三D觸發(fā)器的第一輸出端輸出第三設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；在誤差放大信號(hào)的作用下所述第一開(kāi)關(guān)支路、第二開(kāi)關(guān)支路、第三開(kāi)關(guān)支路中的一路導(dǎo)通，向所述控制電路提供一路設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)。
[0019]優(yōu)選地，所述控制電路還包括，
[0020]一第一比較器，用于對(duì)所述誤差放大信號(hào)與所述電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生一比較信號(hào)；
[0021]一 PffM控制器，依據(jù)所述比較信號(hào)和所述時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號(hào)。
[0022]優(yōu)選地，所述工作電路包括:
[0023]—充電控制支路，連接于一輸入電壓端與一第一交匯結(jié)點(diǎn)之間；
[0024]—充放電支路，連接于所述第一交匯結(jié)點(diǎn)與一輸出電壓端之間；
[0025]一放電控制支路，連接于所述第一交匯結(jié)點(diǎn)與一接地端之間，所述儲(chǔ)能元件串聯(lián)于所述充放電支路上；
[0026]所述工作電路于充電模式時(shí)，所述開(kāi)關(guān)器件組控制所述充電控制支路及所述充放電支路導(dǎo)通，并控制所述放電控制支路斷開(kāi)，使所述輸入端輸入的電流對(duì)所述儲(chǔ)能元件充電；
[0027]所述工作電路于放電模式時(shí)，所述開(kāi)關(guān)器件組控制所述放電控制支路及所述充放電支路導(dǎo)通，并控制所述充電控制支路斷開(kāi)，使所述儲(chǔ)能元件對(duì)所述輸出端放電。
[0028]優(yōu)選地，所述控制電路還包括，
[0029]一反饋網(wǎng)絡(luò)，連接于所述輸出電壓端與所述接地端之間，用以產(chǎn)生所述電壓反饋信號(hào);
[0030]一電流檢測(cè)電路，可控制的并聯(lián)于所述輸入電壓端與所述第一交匯結(jié)點(diǎn)之間，用以根據(jù)脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生所述電流檢測(cè)信號(hào)。
[0031]優(yōu)選地，所述電流檢測(cè)電路包括:
[0032]一檢測(cè)電阻，串聯(lián)于所述電流檢測(cè)電路上；
[0033]一檢測(cè)補(bǔ)償單元，連接所述檢測(cè)電阻的兩端，用以檢測(cè)流過(guò)所述檢測(cè)電阻的電流；
[0034]一受脈沖調(diào)制信號(hào)控制通斷的檢測(cè)控制開(kāi)關(guān)，連接于所述電流檢測(cè)電路上。
[0035]有益效果:由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)分頻振蕩器產(chǎn)生多個(gè)設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，并通過(guò)誤差放大信號(hào)于設(shè)定時(shí)間內(nèi)選擇一路設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)輸出至控制電路，使得周期穩(wěn)定，減小輸出電壓的紋波。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的脈沖調(diào)制信號(hào)PFMl的波形圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器的電路示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明的脈沖調(diào)制信號(hào)PFM2的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0042]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0043]參照?qǐng)D2、圖3，基于分頻振蕩器實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)電源，其中，包括:
[0044]—開(kāi)關(guān)器件組，于一脈沖調(diào)制信號(hào)作用下交替導(dǎo)通或關(guān)斷；
[0045]一設(shè)置有儲(chǔ)能元件的工作電路，在開(kāi)關(guān)器件組的作用下于充電模式和放電模式之間切換；
[0046]—控制電路，用以根據(jù)一參考電壓Vref1、一電壓反饋信號(hào)Vfb、一電流檢測(cè)信號(hào)和一時(shí)鐘信號(hào)生成脈沖調(diào)制信號(hào)；
[0047]控制電路包括
[0048]一誤差放大器1，用于對(duì)參考電壓Vrefl與電壓反饋信號(hào)Vfb進(jìn)行比較，得到一誤差放大/[目號(hào)EAout ；
[0049]一時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器2，于誤差放大信號(hào)EAout的作用下調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器2，包括，
[0050]時(shí)鐘分頻單元221，于一參考時(shí)鐘源2211的作用下產(chǎn)生多個(gè)具有不同頻率的時(shí)鐘信號(hào);
[0051]選擇單元222，于誤差放大信號(hào)EAout的作用下從多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)中選擇其中一個(gè)連接并輸出至控制電路。
[0052]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例，選擇單元222包括多個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)支路，每一開(kāi)關(guān)支路連接時(shí)鐘分頻單元221輸出的一個(gè)設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；多個(gè)開(kāi)關(guān)支路中的一路于誤差放大信號(hào)EAout的作用下于設(shè)定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通。
[0053]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例，選擇單元222包括一緩沖器22，被選中的所述時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)緩沖器22與控制電路連接。
[0054]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例，每一開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)一開(kāi)關(guān)，誤差放大信號(hào)EAout通過(guò)一模數(shù)轉(zhuǎn)換器21轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后連接至開(kāi)關(guān)的控制端。用以在所述誤差放大信號(hào)發(fā)生變化時(shí)使不同的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)可以采用P溝道MOSFET或N溝道MOSFET。
[0055]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例，時(shí)鐘分頻單元221包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，每一 D觸發(fā)器包括信號(hào)輸入端D、時(shí)鐘脈沖輸入端CK和Q端、QN端,一 D觸發(fā)器的QN端連接下一個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端CK，每一 D觸發(fā)器的QN端的信號(hào)反饋至同一 D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端D,其中第一個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端CK連接參考時(shí)鐘源2211。最后一個(gè)D觸發(fā)器的QN端僅反饋至同一 D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端D ;每一 D觸發(fā)器的Q端用于輸出經(jīng)分頻后的時(shí)鐘信號(hào)。
[0056]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施例，時(shí)鐘分頻單元221包括三個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，分別為第一 D觸發(fā)器DFFl、第二 D觸發(fā)器DFF2和第三D觸發(fā)器DFF3，選擇單元222包括第一開(kāi)關(guān)支路、第二開(kāi)關(guān)支路、第三開(kāi)關(guān)支路，第一開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第一開(kāi)關(guān)S3，第二開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第二開(kāi)關(guān)S4，第三開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第三開(kāi)關(guān)S5，第一 D觸發(fā)器的Q端輸出第一設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；第二 D觸發(fā)器的Q端輸出第二設(shè)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；第三D觸發(fā)器的第一輸出端輸