數字變頻式直流/直流轉換器的製作方法
2023-06-03 11:59:56 2
專利名稱：數字變頻式直流/直流轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直流/直流轉換器，更明確地說，涉及一種以變頻方式來 控制開關開啟與關閉的直流/直流轉換器。
背景技術：
請參考圖1。圖1是現有技術的直流/直流轉換器100的示意圖。如圖所 示，直流/直流轉換器100包含電感Ll、開關Q1、 二極體D1、電容C1、 二電 阻R1及R2與開關控制器110。直流/直流轉換器100輸入第一直流電源(電 壓為Vl)並轉換為第二直流電源輸出(電壓為V2)。電感U耦接於輸入端，用 以接收第一直流電源；開關Ql耦接於電感Ll與地端之間；二極體耦接於開 關Q1與電容C1之間；電容C1耦接於輸出端與該地端之間；電阻R1耦接於 輸出端與電阻R2之間；電阻R2耦接於電阻Rl與該地端之間；開關控制器 110耦接於開關Ql的控制端。
開關控制器110用以控制開關Q1的開啟與關閉當開關Q1開啟時，電 流會存儲在電感U上，當開關Q1關閉時，電感L1上的電流會經過二極體 D1對電容C1充電，輸出電壓V2即為電容C1兩端的電壓差，而開關控制器 110在每個周期當中控制Ql的開啟時間，即佔空因數，可達到直流對直流的 電壓轉換。
電阻R1與R2作為電壓V2的分壓使用，並將分壓[R2/(R1+R2)]V2反饋 給開關控制器110以通知開關控制器110電壓V2的大小。
開關控制器110接收參考周期信號CLK1,並根據分壓[R2/(R1+R2)]V2的 大小，輸出一控制信號Sl給開關Ql。而控制信號Sl的頻率即是以參考周期 信號CLK1為準，再根據分壓[R2/(R1+R2)]V2的大小，調整佔空因數(duty cycle),來控制開關Ql開啟與關閉的時間，進而控制電壓V2的大小。也就 是說，當佔空因數越大，則開關Ql開啟的時間越長，電感L上的電流越多， 則電壓V2會慢慢上升；反之，當佔空因數越小，則開關Ql開啟的時間越短， 電感L上的電流越少，則電壓V2會慢慢下降。另外， 一般來說參考周期信
號CLK1的頻率是12固Z。
而由於現有技術的開關控制器11 0所輸出的控制信號Sl是以基本頻率來
設定佔空因數的方式來控制開關Ql,也就是說,控制信號Sl會有一個基頻(如 12MHz)。而這樣具有基頻的控制信號會產生該頻率的幹擾源，在一般的便攜 式裝置中，會造成無線電波組件在特定頻率上的收信較差，甚至收不到信號， 如此，將會降低可攜式電子產品的實用性。
發明內容
本發明提供一種數字變頻式直流/直流轉換器。該直流/直流轉換器包含 轉換電路，其輸入端用來接收第一直流電源，其輸出端用來輸出第二直流電 源；變頻信號控制器，用來產生變頻控制信號；及開關，耦接於該轉換電路 及該變頻信號控制器，根據該變頻控制信號，控制開關的開啟與關閉時間， 達到直流電壓轉換的目的。
圖l是現有技術的直流/直流轉換器的示意圖。
圖2是本發明的數字變頻式直流/直流轉換器的示意圖
附圖符號說明
直流/直流轉換器 控制信號 周期信號 計數值 電容 電阻 電感
100 200 Sl S2
CLK1 CLK2 CLK3 X
Cl
Rl R2 Ll Dl
Qi 110
210
211
212
二極體 開關
開關控制器
變頻信號控制器
鎖相環
佔空因數控制器
213 計數器
214 可編程分頻器
VI V2 電壓。
具體實施例方式
請參考圖2。圖2是本發明的數字變頻式直流/直流轉換器200的示意圖。 如圖所示，數字變頻式直流/直流轉換器200包含電感L1、開關Q1、 二極體 Dl、電容C1、 二電阻R1及R2與變頻信號控制器210。直流/直流轉換器200 用以接收第一直流電源(電壓為Vl)並轉換為第二直流電源輸出(電壓為V2)。 電感Ll耦接於輸入端用以接收第一直流電源；開關Ql耦接於電感Ll與一地 端之間；二極體耦接於開關Ql與電容C1之間；電容C1耦接於輸出端與該地 端之間；電阻R1耦接於輸出端與電阻R2之間；電阻R2耦接於電阻Rl與該 地端之間；變頻信號控制器210耦接於開關Ql的控制端。
變頻信號控制器210用以控制開關Q1的開關當開關Q1開啟時，電流 會流到電感L中存儲，當開關Q1關閉時，L中存儲的電流會經過二極體Dl 對電容C1充電，輸出電壓V2即為電容C1兩端的電壓差，而變頻信號控制器 210在每個周期中控制Ql的開啟時間，即佔空因數，可達到直流對直流的電 壓轉換。
電阻R1與R2作為電壓V2的分壓使用，並將分壓[R2/(R1+R2)]V2反饋 給變頻信號控制器210以通知開關控制器110電壓V2的大小。
變頻信號控制器21Q接收一參考周期信號CLK1,並根據分壓 [R2/(R1+R2)]V2的大小,輸出一控制信號S2給開關Q1。而控制信號S2可經 由調整佔空因數，來控制開關Ql開啟與關閉的時間，進而控制電壓V2的大 小。也就是說，當佔空因數越大，則開關Ql開啟的時間越長，則電壓V2會 慢慢上升；反之，當佔空因數越小，則開關Ql開啟的時間越短，則電壓V2 會慢慢下降。
而變頻信號控制器210包含鎖相環(Phase Lock Loop, PLL)211、佔空因 數控制器212、可編程分頻器213與計數器214。
鎖相環211接收參考周期信號CLK1,並將參考周期信號CLK1倍頻為 CLK2。舉例來說參考周期信號CLK1為12MHz則周期信號CLK2是倍頻為72MHz。
可編程分頻器213用以接收周期信號CLK2並以一可變除數來對周期信號
6CLK2分頻，產生周期信號CLK3。舉例來說可變除數可從3至9，也就是說周 期信號CLK3的範圍為[(72/3)=24-(72/9)=8]MHz，意即24-8MHz的範圍。而 在本發明產生控制信號S2的過程中，可變除數一直變動，使其平均的頻率設 在直流直流轉換器的工作頻率上。例如工作頻率為12MHz(72MHz/6)，我們將 除數持續的從3漸增至9，再從9漸減至3，反覆周期性的增減。如此，中心 的工作頻率並沒有改變，但是周期信號CLK3的頻率將會有展頻的效果。而可 變除數變動的方式，可以利用程序設定，端看使用者設計的需要。
計數器214是計數周期信號CLK3所經過的周期數，然後再將計數值X傳 送給佔空因數控制器212。舉例來說，周期信號CLK3每經過一個升緣(rising edge)，則計數值X就加1。另外，計數器214可在計數值X達一定大小後重 置一次，舉例來說當計數值X到達10時，則重置計數器214以將計數值X歸
文
佔空因數控制器212會根據一預定值與計數值X的大小，輸出高電位或 低電位的控制信號S2。舉例來說，若該默認值為6,則當計凝:值X大於6時， 佔空因數控制器212會輸出低電位的控制信號S2;當計數值X小於6時，佔 空因數控制器212會輸出高電位的控制信號S2。而該默認值的大小，是根據 分壓[R2/(R1+R2)]V2來決定。如此便可以改變控制信號S2的佔空因數，進 而控制開關Q1的開啟與關閉，便能控制電壓V2穩定在所需的大小上。
而由於佔空因數控制器212所接收的周期信號CLK3是具有變頻的特性， 因此，佔空因數控制器212所輸出的控制信號S2,是以周期信號CLK3改變 佔空因數的方式來控制開關Q1。因此，控制信號S2的頻率也是如同周期信 號CLK3的展頻般的具有變頻的特性，這樣的特性所產生的幹擾源較小，而不 會影響可攜式裝置的無線信號的收發，提高了可攜式裝置的實用性。
另外，本發明所述的開關Q1，可以以一金屬氧化物半導體導體電晶體 (Metal Oxide Semiconductor transistor, MOS trans is tor)或雙極結式晶 體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)來實施。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1. 一種數字變頻式直流/直流轉換器，包含:轉換電路，其輸入端用來接收第一直流電源，其輸出端用來輸出第二直流電源；變頻信號控制器，用來產生變頻控制信號；及開關，耦接於該轉換電路及該變頻信號控制器，用以根據該變頻控制信號，控制開關的開啟與關閉時間，達到直流電壓轉換的目的。
2. 如權利要求1所述的轉換器，其中，該變頻信號控制器包含 鎖相環，用來將第一周期信號倍頻以產生第二周期信號； 可編程分頻器，耦接於該鎖相環，用一可變除數來除該第二周期信號以產生第三周期信號；計數器，耦接於該可編程分頻器，用來計數該第三周期信號的周期數；及佔空因數控制器，用來根據該計數器所計數的數值，來產生該變頻控制信號。
3. 如權利要求2所述的轉換器，其中，當該第三周期信號產生上升緣時, 增加該計數器的計數值。
4. 如權利要求2所述的轉換器，其中 時，重置該計數器。
5. 如權利要求2所述的轉換器，其中
6. 如權利要求2所述的轉換器，其中 序設定。
7. 如權利要求2所述的轉換器，其中所計數的數值大於第一預定值時，輸出第二預定值。
8. 如權利要求7所述的轉換器，其中，該佔空因數控制器是當該計數器所計數的數值小於該第一預定值時，輸出第三預定值。
9. 如權利要求7所述的轉換器，其中，該第一預定值是可程序設定。
10. 如權利要求7所述的轉換器，另包含 第一電阻，耦接於該轉換電路的輸出端；及 第二電阻，耦接於該第 一電阻與接地端之間；,當該計數器的計數值等於預定值，該可變除數可為周期性變化。 ，該可變除數的變化規則是可以程,該佔空因數控制器是當該計數器 其中，該佔空因數控制器耦接於該第一電阻與該第二電阻之間，並根據 該第 一 電阻與該第二電阻所提供的分壓，控制該第 一 默認值的大小。
11. 如權利要求1所述的轉換器，其中，該轉換電路包含電感，耦接於該轉換電路的輸入端； 電容，耦接於該轉換電路的輸出端；及 二極體，耦接於該電感與該電容之間。
12. 如權利要求11所述的轉換器，其中，該開關一端耦接於該電感與該 二極體，另一端耦接於接地端。
13、如權利要求1所述的轉換器，其中，該開關可為金屬氧化物半導體導體電晶體o
14.如權利要求1所述的轉換器，其中，該開關可為雙極結式電晶體。
全文摘要
直流/直流轉換器包含一轉換電路，其輸入端用來輸入第一直流電源，其輸出端用來輸出第二直流電源；一變頻信號控制器，用來產生變頻控制信號；及一開關，耦接於該轉換電路及該變頻信號控制器，根據該變頻控制信號，控制開關的開啟與關閉時間，達到直流電壓轉換的目的。
文檔編號H02M3/139GK101383556SQ20071014729
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月6日 優先權日2007年9月6日
發明者吳漢哲, 李名栓, 蔡嘉欣, 趙淳安, 平 陳 申請人:揚智科技股份有限公司