直流電壓/直流電壓轉換器的輸出電壓控制設備的製作方法

2023-04-25 20:26:26

專利名稱：直流電壓/直流電壓轉換器的輸出電壓控制設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及直流電壓/直流電壓(以下簡稱DC/DC)轉換器的輸出電壓控制設備，更為詳細地對說就是涉及到從負荷直流電源中輸入適當電壓的一種DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備。
背景技術：
下面對依據現有技術的DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備進行詳細的說明。
圖1是依據現有技術的電源迴路的電源流程結構圖，圖2是隨著電源迴路的負荷電流的變化而發生的電壓變化示意圖。
接通迴路內電源，通過DC/DC轉換器10輸出DC電源。輸出的DC電壓無負荷時為3.3V。上述3.3V的電壓通過安裝在電源軌90上的電阻進行減壓，將輸出電壓降低到3.1V。然後將3.1V電壓加到晶片組80上。
如圖2所示，接通迴路內電源後，電壓狀態隨著負荷電流的變化而發生變化。即，DC/DC轉換器的輸入端的電壓如圖所示總以3.3V輸出。但是實際上，加到晶片組上的電壓是逐漸從3.3V減弱到3.1V的。這是因為從DC/DC轉換器中輸出的電壓加到晶片組之前，在負荷上存在著電阻成份的緣固。由於負荷上存在電阻成份，隨著負荷電流(A)的加大電壓逐漸降低。如圖2所示，負荷電流(A)越來越大，DC/DC轉換器上的輸出電壓(3.3V)逐漸減弱到3.1V。
下面在對依據現有技術的DC/DC轉換器進行詳細的說明。
圖3是依據現有技術的電源迴路上安裝的DC/DC轉換器示意圖。如圖3所示，電源加到DC/DC轉換器10上後，通過開關20加到線圈(L1)上，加上的電源在電容(C2)中充電。如果超過上述電容的充電容量，則將通過第1電阻(R1)的電流加到增益器50的負極(-)。另一方面在增益器的正極(+)加上第1基準電壓60。然後增益器50對第1基準電壓60和加上的電壓進行比較，將得到的值輸入到第1比較器30的比較端子(-)。第1比較器30的非反相端子(+)與振動器40相連接，通過振動器40輸出的值加到非反相端子(+)上。然後，第1比較器30對加在反相端子的電壓值和加在非反相端子上的值進行比較，將輸出值傳遞到開關元件20上。即，如果加在第1比較器30的反相端子的電壓超過加在非反相端子的電壓時，向開關元件20傳遞高信號。然後，開關元件20執行打開操作，電流流入。
但是，在依據現有技術的DC/DC轉換器內與負荷增加或減少無關，輸出的電壓總保持在3.3V。即，DC/DC轉換器內與電流的增加和減少無關，總是輸出固定的電壓。例如DC/DC轉換器的設置輸出電壓為3.3V，則雖然DC/DC轉換器內部的負荷變低，可以輸出3.1V的電壓，但是仍然輸出3.3V的電壓。
因此雖然DC/DC轉換器可以輸出3.1V的電壓，但輸出的電壓是3.3V，所以即使通過電源降低了電壓，加到晶片級上的電壓也是高電壓(3.1V以上)。
設置DC/DC轉換器的輸出電壓為3.1V後，將3.1V的輸出電壓通過電源軌進行減壓，輸入到晶片組上。如果晶片組輸入的電壓比3.1V低，則由於低於輸入電壓的範圍，操作會出現問題。
而且，上述DC/DC轉換器存在著如下問題。
依據現有技術的DC/DC轉換器，無論直流電源轉換器輸出的電壓負荷是多少，都輸出固定的電壓，所以如果負荷(load)小的時候，電源的晶片組(負荷)上實際輸入的電壓會超過需要的高電壓，造成電量消耗過多。
即，大負荷(load)狀態下輸入電壓小，小負荷(light load)狀態下，輸入電壓高，所以晶片組(負荷)的電量消耗變多。

發明內容
本發明正是為解決上述問題而提出的，本發明的目的是提供一種根據負荷量對電源迴路的DC/DC轉換器的輸出電壓進行可變控制的DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備。
為了實現上述目的，依據本發明的DC/DC轉換器輸出電壓控制設備由以下幾個部分構成如果接上電源，對負荷電流進行測定的電流感知部；感知從電流感知部輸出的電壓感知部；調節從電流感知部輸出的電壓補償部；對電壓感知部和電壓補償部輸出的電壓值進行比較，將電壓增益到輸出電壓值以上的增益部；將比較電壓以錐形波的形式輸出的振動部；對輸入到振動部和增益部的輸出值進行比較的比較部；調節有無電流流動的開關；以比較部傳遞的信號為基礎和對開關操作進行控制的開關控制部等。
本發明的特徵在於，如果對輸入的值進行比較後，再提高通過非反相端子輸入的值的話，電壓補償部的輸出值也將增加。
為了實現上述目的，依據本發明的DC/DC轉換器輸出電壓控制設備由以下幾個部分構成對電流進行開-關控制的開關元件；與開關元件相連接，隨著負荷的增加或減小使負荷電流變化的負荷電阻；從負荷電阻輸出輸入端接收電壓值，對電壓進行調整的輸出電壓控制部；與負荷輸出端相連接，將第4電阻及第5電阻的分配電阻值輸入到反相端子，將輸出電壓控制部輸入的電壓輸入到非反相端子時對輸入的值進行增益的增益器；將增益器輸出的信號輸入到反相端子，將振動機輸出的錐形波輸入到非反相端子時對兩個信號進行比較後，輸出開關控制信號的比較器等。
本發明的效果本發明的DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備對於直流電壓變換器電源來說，將輸出電壓設置為最低電壓，通過輸出電壓對負荷的增加時，由於電阻的存在而造成的電壓的降低進行補償，保證向晶片組輸入最低電壓，從而減少晶片組中消耗的電力，提高系統電源的工作效率。
為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發明進行詳細的描述。


圖1是依據現有技術的電源迴路的電源流程結構圖；圖2是隨著電源迴路的負荷電流的變化而發生的電壓變化示意圖；圖3是依據現有技術的電源迴路上安裝的DC/DC轉換器示意圖；圖4是依據本發明的電源迴路上安裝的DC/DC轉換器示意圖；圖5是本發明的隨著電源迴路的負荷電流的變化而發生的電壓變化示意圖；圖6是本發明的電源迴路的實施例的流程圖。
附圖中主要部分的符號說明100DC/DC轉換器110開關元件120基準電壓值 130比較器140振動器 150增益器160輸出電壓控制部 200DC/DC轉換器210開關部
220開關控制部230比較器部240電流感知部250電壓補償部260電壓感知部270比較部280振動器具體實施方式
下面參照附圖對本發明的DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備進行說明。
本發明的DC/DC轉換器的輸出可以隨著負荷的變化而變化，只輸入負荷(晶片)需要的最低電壓，從而使本發明的晶片組的電量消耗達到最低。
晶片組輸入的電壓是通過直流電壓轉換器的輸出端和晶片之間的負荷電阻(Io)降低(drop)了電壓水平的電壓，所以需要將降低(drop)了的電壓補償回來，向晶片組輸入固定的最低電壓。
例如，如果使用3.3V電源的晶片組的最低電壓是3.1V，則在初始階段將輸出電壓設置為3.1V，當負荷增加，電壓降低時，對電壓進行補償，增加輸出電壓，保證總是向晶片組提供最低電壓。
圖4是依據本發明的電源迴路上安裝的DC/DC轉換器示意圖。首先對圖4的控制元件的連接情況進行說明，在DC/DC轉換器上安裝有開關元件110，開關元件110與線圈串聯連接。線圈11與第3電阻(R3)串聯連接，線圈(L1)的另一側與輸出端子相連接。這是第3電阻(R3)感知負荷電流(Io)。而且在開關元件110與線圈(L1)之間連接有二極體(D1)的陰極，二極體(D1)的陽極接地。而且線圈(L1)和第3電阻(負荷電阻)(R3)之間與第1電容(C1)的一側相連接，第1電容(C1)的另一側接地。
而且，開關元件110的基座端與比較器130的輸出端相連接，比較器130的反相端子(-)與增益器150的輸出端相連接。比較器130的非反相端子(+)與振動器140相連接。振動器140輸出錐形波。
另一方面，在輸出基準電壓的另一個電源上串聯連接有第1電阻(R1)和第2電阻(R2)，第1電阻(R1)和第2電阻(R2)的分配電阻與增益器150的非反相端(-)和輸出電壓控制部160的輸出端相連接。第2電阻(R2)的另一側接地。
增益器150的反相端子(-)與第3電阻(R3)之間形成第4電阻(R4)和第5電阻(R5)，第5電阻(R5)電阻的另一側接地。第4電阻(R4)和第5電阻(R5)之間的分配電阻輸入到增益器150的反相端子(+)上。
增益器150的非反相端子(+)與輸出電壓控制部160的輸出端相連接。輸出電壓控制部160內的反相端子(-)輸入到負荷電阻的輸入端，非反相端子(+)輸入到負荷電阻的輸出端。
如果在DC/DC轉換器100上加上交流電，電流加到DC/DC轉換器100內的開關元件110上，通過與開關元件110連接的線圈(L1)傳遞到第3電阻(R3)。第3電阻(R3)執行感知負荷電流的功能。
下面對控制迴路的電壓及電流的流動進行說明。
本發明的DC/DC轉換器100在無負荷時，將初始時第1電阻(R1)和第2電阻(R2)的電壓設置為最低電壓，隨著負荷的增加，電壓降低，為了對降低的電壓進行補償，通過第3電阻(R3)對負荷電流進行檢測。
檢測出的負荷電流輸入到輸出電壓控制部160的非反相端子(+)，然後對通過非反相端子(+)將輸入的值通過輸出電壓控制部160的反相端子(-)輸入的值進行比較，輸出數據。例如，加上負荷電流後，感知負荷電流的第3電阻(R3)兩端的電壓上升，如果在第3電阻(R3)中感知的電壓值上升，輸出電壓控制部160的輸出也上升。
輸出電壓控制部160輸出的值通過第1電阻(R1)和第2電阻(R2)的分配電阻，輸入到增益器150的非反相端子(+)。另一方面，增益器150的反相端子(-)輸入通過第4電阻(R4)和第5電阻(R5)感知的分配電阻。然後增益器150對輸入的值進行比較，對輸出值進行調整。這時增益器150非反相端子(+)上輸入的電壓值通過輸出電壓控制部160進行變更。所以，增益器150輸出端輸出的電壓值是可以變更的。例如輸出電壓控制部160的輸出上升，則通過增益器150輸出的值的水平也上升。
通過增益器150輸出的值輸入到比較器130的反相端子(-)。比較器130的非反相端子(+)輸入從振動器140輸出的錐形波。比較器130對通過反相端子(-)輸入的值和通過振動機140非反相端子(+)輸入的錐形波進行比較，然後定下開關元件110的開關時間。
圖5是本發明的隨著電源迴路的負荷電流的變化而發生的電壓變化示意圖。
本發明中隨著負荷的變化輸出電壓增加的情況如下。如圖所示隨著負荷的變化輸出的電壓為最大負荷時輸出電壓(V2)-無負荷是輸出電壓(V1)Io(Io為負荷電流(A))本發明中將輸出電壓控制部160和第1電阻(R1)及第2電阻(R2)設定為公式中的值。
即，隨著負荷的增加，由於存在電阻引起的電壓下降，為了補償上降低的電壓的值(負荷電流(Io)×電阻值)提高輸出電壓。這樣DC/DC轉換器100的實際輸出電壓，例如在3.1V-3.2V之間變化，晶片實際輸入電壓固定在3.1V上，向負荷提供固定的最低電壓。
DC/DC轉換器100輸出端的電壓隨著負荷進行變化。例如負荷輸入的電壓由於DC/DC轉換器100電阻的負荷電流(Io)會下降。所以為了補償回由於負荷電流(Io)引起的電壓的下降，提高輸出，保證向晶片組提供恆定的最低電壓。例如，使用3.3V電源的晶片組的最低電壓為3.1V，則在初始階段將輸出電壓設置為3.1V，當負荷增加電壓下降時，提高輸出電壓，補償下降的部分，上升到3.1V。為此，DC/DC轉換器100通過迴路內的開關設備110隨著負荷的變化變更電壓，並輸出出來。這樣，如果負荷增加，則負荷電流(Io)增加，並提高輸出電壓；如果負荷減小，則負荷電流(Io)減小，並降低輸出電壓。然後向晶片組提供恆定的設置好的最低電壓(3.1V以上)。
圖6是本發明的電源迴路的實施例的流程圖。
為了保證晶片中輸入的電壓值，對DC/DC轉換器進行如下操作。
在電源輸入端將電源與DC/DC轉換器200連接，將DC/DC轉換器200中輸出的電壓值傳遞給負荷400。在DC/DC轉換器200內有與電源輸入端相連接的開關部210，開關部210向電流感知部240傳送電流。電流感知部240的輸出端與負荷400相連接。
另一方面，電流感知部240與電壓補償部250相連接，電流感知部240的輸出端與電壓感知部260相連接。電壓感知部260將電壓補償部250輸出的值傳送到增益部270。
增益部270與比較部230相連接。產生錐形波的振動部280與比較部230相連接。比較部230的輸出端與開關控制部220相連接。開關控制部220的輸出端與開關210相連接。
下面對DC/DC轉換器內部的操作控制過程進行說明。
如DC/DC轉換器200內部操作流程圖所示，電流輸入到DC/DC轉換器200內部後，通過開關210傳送到電流感知部240。
電流感知部240對加上的電流進行測定，將測定值傳送到電壓補償部250。另一方面，電壓感知部260與電流感知部240的輸出端相連接，通過電流感知部240感知輸出的電壓值。
然後，將從電流感知部240和電壓感知部260輸出的值輸入到增益部270。增益部270對輸入的值進行增益，輸出到比較器230上。另一方面，產生錐形波的振動部280與比較部230相連接。比較部230對增益部270輸入的值和振動部280輸入的錐形波進行比較，將輸出信號傳送到開關控制部220。
另一方面，開關210延長開關的關閉時間，降低DC/DC轉換器200輸出的輸出電壓。
如上所述，本發明的基本思想是隨著負荷的增加或減少對DC/DC轉換器內的開關的開閉進行控制，從而對輸出電壓進行調節。
通過上述的說明，本領域熟練的技術人員可以進行多樣的變更、修改、替換或附加。但是，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種直流電壓/直流電壓轉換器的輸出電壓控制設備，其特徵在於，由以下幾個部分構成接上電源，對負荷電流進行測定的電流感知部；感知從所述電流感知部輸出的電壓感知部；調節從所述電流感知部輸出的電壓補償部；對所述電壓感知部和電壓補償部輸出的電壓值進行比較，將電壓增益到輸出電壓值以上的增益部；將所述比較電壓以錐形波的形式輸出的振動部；對輸入到所述振動部和增益部的輸出值進行比較的比較部；調節有無電流流動的開關；以所述比較部傳遞的信號為基礎和對所述開關操作進行控制的開關控制部。
2.如權利要求1所述的直流電壓/直流電壓轉換器輸出電壓控制設備，其特徵在於如果對輸入的值進行比較後，再提高通過非反相端子輸入的值的話，所述電壓補償部的輸出值也將增加。
3.一種直流電壓/直流電壓轉換器的輸出電壓控制設備，其特徵在於，由以下幾個部分構成對電流進行開-關控制的開關元件；與開關元件相連接，隨著負荷的增加或減小使負荷電流變化的負荷電阻(R3)；從負荷電阻(R3)輸出輸入端接收電壓值，對電壓進行調整的輸出電壓控制部；與負荷輸出端相連接，將第4電阻(R4)及第5電阻(R5)的分配電阻值輸入到反相端子，將所述輸出電壓控制部輸入的電壓輸入到非反相端子時對輸入的值進行增益的增益器；將所述增益器輸出的信號輸入到反相端子，將振動機輸出的錐形波輸入到非反相端子時對兩個信號進行比較後，輸出開關控制信號的比較器。
全文摘要
一種直流電壓/直流電壓(DC/DC)轉換器的輸出電壓控制設備，就是涉及到從負荷直流電源中輸入適當電壓的DC/DC轉換器的輸出電壓控制設備，包括對負荷電流進行測定的電流感知部；感知從電流感知部輸出的電壓感知部；調節電流感知部輸出的電壓補償部；將電壓增益到輸出電壓值以上的增益部；輸出錐形波電壓的振動部；對輸入到振動部和增益部的輸出值進行比較的比較部；調節有無電流流動的開關；對開關操作進行控制的開關控制部。本發明對開關元件的開－關周期進行控制，對隨負荷電流的增加或減少發生變化的輸出電壓進行調整，將輸出電壓設置為最低電壓，保證向晶片組輸入最低電壓，從而減少晶片組中消耗的電力，提高系統電源的工作效率。
文檔編號G05F1/10GK101064470SQ20061002600
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者黃範英 申請人:樂金電子(崑山)電腦有限公司