一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置的製作方法
2024-03-07 23:14:15
專利名稱：一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種開關電源，尤其涉及該開關電源的控制晶片的頻率調節裝置。
背景技術：
UC284X/UC384X系列晶片是ー種高性能的電流模式控制器，在很多時候應用於離線和DC-DC轉換器中，為設計人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。其內部具有可微調的振蕩器、能進行精確的佔空比控制、溫度補償的參考、高增益誤差放大器。如此ー來，很多開關電源均採用UC284X/UC384X系列晶片來產生功率器件工作所需的開關頻率。以UC284X系列晶片為例，其藉由晶片放電接腳電性連接至一電阻和ー電容，該電·阻的另一端連接至晶片內部的參考電壓，電流通過電阻向電容充電，當充電至電容電壓達到充放電的臨界電壓值時，電容開始放電，因而生成一固定的開關頻率。然而，在應用這些晶片的開關電源中，其開關頻率一旦設定，就無法輕易更改。例如，當開關電源的輸入電壓的輸入範圍較寬時(從100V到300V)，由於開關頻率保持不變，這將會導致開關組件在高壓條件和低壓條件下的熱應カ差距很大。此外，在輸入電壓較高和輸入電壓較低吋，固定不變的開關頻率還會使開關組件的損耗分布得不到合理的優化，從而會縮短產品的使用壽命，增加使用成本。有鑑於此，如何設計ー種新型的開關電源控制晶片的頻率調節裝置，使其開關頻率可根據輸入電壓的高低來自動進行調整，以優化開關組件的損耗分布，並減小開關組件在高壓和低壓條件下的熱應カ差距，是業內相關技術人員亟待解決的ー項課題。
實用新型內容針對現有技術中的開關電源控制晶片的開關頻率固定不變時所導致的上述缺陷，本實用新型提供了ー種新型的開關電源控制晶片的頻率調節裝置。依據本實用新型的ー個方面，提供了一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置，包括—阻抗網絡，由一第二參考電壓供電，用於接收ー控制電壓，並且產生隨著所述控制電壓變化的不同電阻值；以及ー電容，其一端電性連接至所述阻抗網絡的一端以及所述開關電源控制晶片的ー輸入端ロ，其另一端電性連接至一接地電壓；其中，所述第二參考電壓經由所述阻抗網絡對所述電容進行充電，當所述電容的電壓達到一放電電壓閾值時，與所述開關電源控制晶片的輸入端ロ相連接的放電電路執行放電操作，以產生一開關頻率，並且所述開關頻率隨著所述控制電壓的變化而變化。優選地，所述阻抗網絡包括至少ー固定電阻和至少一可變電阻，所述固定電阻和所述可變電阻串聯連接。更優選地，所述阻抗網絡還包括一比較單元，用於將所述控制電壓和ー預設電壓進行比較，以輸出ー比較信號；以及一電晶體，具有一第一端、一第二端和一第三端，所述第一端電性連接至所述比較単元的輸出端以接收所述比較信號，所述第二端、所述第三端與所述可變電阻兩端並聯，其中，所述比較信號用於控制所述電晶體的開通和關斷。優選地，該開關電源控制晶片適用於ー DC/DC轉換器。優選地，該頻率調節裝置還包括ー電壓檢測單元，具有一輸入端和ー輸出端，其輸入端電性連接至一輸入電源，其輸出端電性連接至所述阻抗網絡，用於輸出與所述輸入電源相對應的所述控制電壓。更優選地，該電壓檢測單元為ー比例降壓電路，其輸出的所述控制電壓的電壓值與所述輸入電源的電壓值呈預設比例縮小的關係。依據本實用新型的又ー個方面，提供了一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置，包括—電壓檢測單兀,具有一輸入端和ー輸出端，其輸入端電性連接至一輸入電源，其輸出端輸出跟隨所述輸入電源變化的ー控制電壓；ー電阻，其一端電性連接至所述控制電壓；以及ー電容，其一端電性連接至所述電阻的另一端以及所述開關電源控制晶片的ー輸入端ロ，其另一端電性連接至一接地電壓；其中，所述控制電壓經由所述電阻對所述電容進行充電，當所述電容的電壓達到一放電電壓閾值時，與所述開關電源控制晶片的輸入端ロ相連接的放電電路執行放電操作，以產生一開關頻率，並且所述開關頻率隨著所述輸入電源的變化而變化。優選地，該電壓檢測單元為ー比例降壓電路，其輸出的所述控制電壓的電壓值與所述輸入電源的電壓值呈預設比例縮小的關係。更優選地，所述比例降壓電路還包括一分壓電路，具有串聯連接的一第一分壓電阻和一第二分壓電阻；以及ー電壓跟隨電路，具有一第一端、一第二端和一第三端，所述第一端電性連接至所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻的共同節點，所述第二端電性連接至所述第三端，以及所述第三端用於輸出所述控制電壓。優選地，電壓跟隨電路為ー運算放大器。更優選地，該運算放大器由一參考電源供電。該參考電源為所述開關電源控制晶片的ー內部基準電壓。優選地，該開關電源控制晶片適用於ー DC/DC轉換器。採用本實用新型的開關電源控制晶片的頻率調節裝置，通過電壓檢測單元所輸出的控制電壓來選擇不同的電阻作為充電電阻，藉由改變充電電阻的大小來改變電容的充電速率進而改變開關頻率，或者根據該控制電壓的變化來直接改變電容的充電速率進而改變開關頻率，均可實現開關頻率根據輸入電壓的變化而變化。此外，當開關電源控制晶片的開關頻率可變時，不僅能夠優化開關組件的損耗分布，還可減小開關組件在輸入電壓較高和輸入電壓較低時的熱應カ差距。此外，採用可變開關頻率的開關電源控制晶片，可極大地延長使用壽命，節省使用成本。
讀者在參照附圖閱讀了本實用新型的具體實施方式
以後，將會更清楚地了解本實 用新型的各個方面。其中，[0023]圖I示出依據本實用新型的ー個方面的開關電源控制晶片的頻率調節裝置的結構框圖；圖2示出圖I的頻率調節裝置根據開關組件的開關狀態從阻抗網絡輸出相應的充電電阻的電路示意圖；圖3(a)示出圖2的阻抗網絡中的可變電阻部分的一優選實施例的電路結構圖；圖3(b)示出圖2的阻抗網絡中的可變電阻部分的另ー優選實施例的電路結構圖；圖4示出依據本實用新型的又ー個方面的開關電源控制晶片的頻率調節裝置的結構框圖；圖5示出圖4的頻率調節裝置的電壓檢測單元的電路結構圖；以及圖6示出採用圖I或圖4的開關電源控制晶片所產生的可變開關頻率的波形示意圖。
具體實施方式
為了使本申請所掲示的技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本實用新型的下述各種具體實施例，附圖中相同的標記代表相同或相似的組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例並非用來限制本實用新型所涵蓋的範圍。此外，附圖僅僅用於示意性地加以說明，並未依照其原尺寸進行繪製。下面參照附圖，對本實用新型各個方面的具體實施方式
作進ー步的詳細描述。圖I示出依據本實用新型的ー個方面的開關電源控制晶片的頻率調節裝置的結構框圖。參照圖1，該頻率調節裝置包括一阻抗網絡13和ー電容C。其中，阻抗網絡13由一第二參考電壓Vref2供電，用於接收ー控制電壓Vx，並且產生隨著控制電壓Vx變化的不同電阻值R。電容C的一端電性連接至阻抗網絡13的一端以及開關電源控制晶片15的一輸入端ロ INl，其另一端電性連接至一接地電壓。在一具體實施例中，該頻率調節裝置還包括一電壓檢測單元11，該電壓檢測單元具有兩個輸入端和ー個輸出端，其中的一輸入端電性連接至輸入電源Vin,另ー輸入端電性連接至來自開關電源控制晶片15的參考電壓Vrefl，其輸出端輸出ー控制電壓Vx。較佳地，該電壓檢測單元11為ー比例降壓電路，其輸出的控制電壓Vx可設置為與所輸入的電源Vin呈線性關係，用數學表達式可表示為Vx等於Kl X Vin，其中，Kl為常數，且Kl < I。此時，阻抗網絡13電性連接至電壓檢測單元11。本領域的技術人員應當理解，在該具體實施例中，該頻率調節裝置包括電壓檢測單元，通過該電壓檢測單元來輸出該控制電壓Vx，然而，本發明並不只局限於此。例如，在其他的具體實施例中，該頻率調節裝置可直接通過阻抗網絡13接收該控制電壓Vx，並藉由該阻抗網絡13來產生隨著控制電壓Vx變化的不同電阻值，而無需在阻抗網絡13之前專門設計ー電壓檢測単元。需要特別指出的是，第二參考電壓Vref 2經由電阻R對電容C進行充電，當電容C的電壓達到一放電電壓閾值時，與開關電源控制晶片15的輸入端ロ INl相連接的內部放電電路執行放電操作，以產生一開關頻率，並且，該開關電源控制晶片15輸出的開關頻率隨著控制電壓Vx的變化而變化。優選地，該第二參考電壓Vref2可直接採用晶片內部的參考電壓Vrefl。[0035]以開關電源控制晶片15為UC284X系列晶片作為示例，其開關頻率f可表示為計算公式⑴
權利要求1.一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置，其特徵在於，該頻率調節裝置包括 一阻抗網絡，由一第二參考電壓供電，用於接收ー控制電壓，並且產生隨著所述控制電壓變化的不同電阻值；以及 ー電容，其一端電性連接至所述阻抗網絡的一端以及所述開關電源控制晶片的ー輸入端ロ，其另一端電性連接至一接地電壓； 其中，所述第二參考電壓經由所述阻抗網絡對所述電容進行充電，當所述電容的電壓達到ー放電電壓閾值時，與所述開關電源控制晶片的輸入端ロ相連接的放電電路執行放電操作，以產生一開關頻率，並且所述開關頻率隨著所述控制電壓的變化而變化。
2.根據權利要求I所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述阻抗網絡包括至少ー固定電阻和至少一可變電阻，所述固定電阻和所述可變電阻串聯連接。
3.根據權利要求2所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述阻抗網絡還包括 一比較單元，用於將所述控制電壓和一預設電壓進行比較，以輸出ー比較信號；以及一電晶體，具有一第一端、一第二端和一第三端，所述第一端電性連接至所述比較単元的輸出端以接收所述比較信號，所述第二端、所述第三端與所述可變電阻兩端並聯； 其中，所述比較信號用於控制所述電晶體的開通和關斷。
4.根據權利要求I所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述頻率調節裝置還包括ー電壓檢測單兀，具有一輸入端和ー輸出端，其輸入端電性連接至一輸入電源，其輸出端電性連接至所述阻抗網絡，用於輸出與所述輸入電源相對應的所述控制電壓。
5.根據權利要求4所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述電壓檢測單元為ー比例降壓電路，其輸出的所述控制電壓的電壓值與所述輸入電源的電壓值呈預設比例縮小的關係。
6.一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置，其特徵在於，該頻率調節裝置包括 ー電壓檢測單兀，具有一輸入端和ー輸出端，其輸入端電性連接至一輸入電源，其輸出端輸出跟隨所述輸入電源變化的ー控制電壓； ー電阻，其一端電性連接至所述控制電壓；以及 ー電容，其一端電性連接至所述電阻的另一端以及所述開關電源控制晶片的ー輸入端ロ，其另一端電性連接至一接地電壓； 其中，所述控制電壓經由所述電阻對所述電容進行充電，當所述電容的電壓達到一放電電壓閾值時，與所述開關電源控制晶片的輸入端ロ相連接的放電電路執行放電操作，以產生ー開關頻率，並且，所述開關頻率隨著所述輸入電源的變化而變化。
7.根據權利要求6所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述電壓檢測單元為ー比例降壓電路，其輸出的所述控制電壓的電壓值與所述輸入電源的電壓值呈預設比例縮小的關係。
8.根據權利要求7所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述比例降壓電路包括 一分壓電路，具有串聯連接的一第一分壓電阻和一第二分壓電阻；以及 一電壓跟隨電路，具有一第一端、一第二端和一第三端，所述第一端電性連接至所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻的共同節點，所述第二端電性連接至所述第三端，以及所述第三端用於輸出所述控制電壓。
9.根據權利要求8所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述電壓跟隨電路為ー運算放大器。
10.根據權利要求9所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述運算放大器由一參考電源供電。
11.根據權利要求10所述的頻率調節裝置，其特徵在於，所述參考電源為所述開關電源控制晶片的一內部基準電壓。
專利摘要本實用新型提供了一種開關電源控制晶片的頻率調節裝置，包括阻抗網絡，由一第二參考電壓供電，用於接收一控制電壓並根據該控制電壓來輸出不同電阻值；以及電容，其一端電性連接至阻抗網絡的一端以及開關電源控制晶片的一輸入埠，其另一端電性連接至一接地電壓。該第二參考電壓經由電阻對電容進行充電，當電容的電壓達到一放電電壓閾值時，與開關電源控制晶片的輸入埠相連接的放電電路執行放電操作，以產生一開關頻率，其隨著控制電壓的變化而變化。採用本實用新型，通過控制電壓來確定相應的充電電阻，藉由改變充電電阻的大小來改變電容的充電速率進而改變開關頻率，從而優化開關組件的損耗分布，減小開關組件在高低壓時的熱應力差距。
文檔編號H02M1/08GK202435254SQ20112046391
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者常增亮, 李春生, 榮海榮 申請人:中達光電工業(吳江)有限公司, 臺達電子企業管理(上海)有限公司