單電感雙輸出轉換器、控制方法及開關控制電路的製作方法
2023-05-18 16:37:01 1
單電感雙輸出轉換器、控制方法及開關控制電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種開關控制電路，包含：一個信號產生器；一個處理器，根據一個輸入電壓值、一個第一輸出電壓值、一個第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間比；處理器預存一個輸出電流值，及一個電感值，且根據輸出電流值、電感值、輸入電壓值、第一輸出電壓值、第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間加總值及一個操作頻率值；處理器根據導通時間加總值與該導通時間比進行運算以得到一個升壓模式的導通時間值與一個降升壓模式的導通時間值；處理器根據操作頻率值、升壓模式的導通時間值及降升壓模式的導通時間值，來控制信號產生器以切換一個輸出電路的第一及第二開關。
【專利說明】單電感雙輸出轉換器、控制方法及開關控制電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種轉換器、控制方法及控制電路，特別是指一種單電感雙輸出轉換器、單電感雙輸出控制方法及開關控制電路。
【背景技術】
[0002]在目前的液晶顯示器(Liquid Crystal Display,簡稱「LCD」)領域中，由於大熒幕和高清晰度的需求日益增長，如何驅動數目不斷增多的像素也逐漸受到重視，再加上市場上對於微型化裝置的需求，電路的面積也不斷受到縮減，因此提出單電感雙輸出(single-1nductor-dual-output,簡稱 「SID0」)轉換器。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種可利用數位運算控制以找出操作頻率及導通時間的開關控制電路。
[0004]本發明開關控制電路，適用於一個在一個升壓模式及一個降升壓模式間切換的單電感雙輸出轉換器，該單電感雙輸出轉換器接收一個輸入電壓，輸出一個第一輸出電壓及一個第二輸出電壓，並包括一個電感、一個受一個第一控制信號控制於導通與不導通之間切換的第一開關，及一個受一個第二控制信號控制於導通與不導通之間切換的第二開關，該開關控制電路包含一個信號產生器。
[0005]該信號產生器受控制以分別產生該第一控制信號及該第二控制信號。
[0006]該開關控制電路還包含一個處理器。
[0007]該處理器電連接於該信號產生器，並根據一個相關於該輸入電壓的輸入電壓值、一個相關於該第一輸出電壓的第一輸出電壓值、一個相關於該第二輸出電壓的第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間比，該導通時間比是相關於一個升壓模式的導通時間與一個降升壓模式的導通時間。
[0008]該處理器預存一個輸出電流值，及一個電感值，且根據該輸出電流值、該電感值、該輸入電壓值、該第一輸出電壓值、該第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間加總值及一個對應該導通時間加總值的操作頻率值，該導通時間加總值實質上等同於該升壓模式的導通時間與該降升壓模式的導通時間的和。
[0009]該處理器根據該導通時間加總值與該導通時間比進行運算以得到一個升壓模式的導通時間值與一個降升壓模式的導通時間值。
[0010]該處理器根據該操作頻率值、該升壓模式的導通時間值及該降升壓模式的導通時間值，來控制該信號產生器，使該第一控制信號的頻率、責任導通比分別相關於該操作頻率值、該升壓模式的導通時間值，使該第二控制信號的頻率、責任導通比分別相關於該操作頻率值、該降升壓模式的導通時間值。
[0011]當操作於該升壓模式時，該處理器將該信號產生器的第二控制信號設定成一個去能信號使該第二開關不導通；當操作於降升壓模式時，該處理器將該信號產生器的第一控制信號設定成一個去能信號使該第一開關不導通。
[0012]該導通時間比如下所示:
[0013]
【權利要求】
1.一種單電感雙輸出轉換器，於一個升壓模式及一個降升壓模式間切換，並包含:一個輸出電路及一個開關控制電路； 所述輸出電路包括一個輸出一個第一輸出電壓的第一輸出端、一個輸出一個第二輸出電壓的第二輸出端、一個電連接所述第一輸出端及所述第二輸出端的電感、一個電連接所述第一輸出端的第一開關，及一個電連接所述第二輸出端並接收一個輸入電壓的第二開關，所述第一開關受一個第一控制信號控制於導通與不導通之間切換，所述第二開關受一個第二控制信號控制於 導通與不導通之間切換； 所述開關控制電路包括一個信號產生器； 所述信號產生器受控制以分別產生所述第一控制信號及所述第二控制信號； 其特徵在於: 所述開關控制電路還包括一個處理器； 所述處理器電連接於所述信號產生器及所述輸出電路，用於檢測所述輸入電壓、所述第一輸出電壓、所述第二輸出電壓，來得到所述相關於所述輸入電壓的輸入電壓值、所述相關於所述第一輸出電壓的第一輸出電壓值、所述相關於所述第二輸出電壓的第二輸出電壓值； 所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間比，所述導通時間比是相關於一個升壓模式的導通時間與一個降升壓模式的導通時間； 所述處理器預存一個輸出電流值，及一個電感值，且根據所述輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間加總值及一個對應所述導通時間加總值的操作頻率值，所述導通時間加總值實質上等同於所述升壓模式的導通時間與所述降升壓模式的導通時間的和； 所述處理器根據所述導通時間加總值與所述導通時間比進行運算以得到一個升壓模式的導通時間值與一個降升壓模式的導通時間值； 所述處理器根據所述操作頻率值、所述升壓模式的導通時間值及所述降升壓模式的導通時間值，來控制所述信號產生器，使所述第一控制信號的頻率、責任導通比分別相關於所述操作頻率值、所述升壓模式的導通時間值，使所述第二控制信號的頻率、責任導通比分別相關於所述操作頻率值、所述降升壓模式的導通時間值。
2.如權利要求1所述的單電感雙輸出轉換器，其特徵在於: 當操作於所述升壓模式時，所述處理器將所述信號產生器的第二控制信號設定成一個去能信號使所述第二開關不導通； 當操作於降升壓模式時，所述處理器將所述信號產生器的第一控制信號設定成一個去能信號使所述第一開關不導通。
3.如權利要求2所述的單電感雙輸出轉換器，其特徵在於: 所述導通時間比如下所示:
4.如權利要求3所述的單電感雙輸出轉換器，其特徵在於:所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值進行運算以得到一個周期時間比例，所述周期時間比例是相關於一個升壓模式的周期時間與一個降升壓模式的周期時間。
5.如權利要求4所述的單電感雙輸出轉換器，其特徵在於:所述周期時間比例如下所示:
6.如權利要求5所述的單電感雙輸出轉換器,其特徵在於:所述輸出電流值包含一個升壓模式的最大輸出電流值及一個降升壓模式的最大輸出電流值； 所述處理器根據所述升壓模式的最大輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式下限方程式； 所述處理器根據所述降升壓模式的最大輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式下限方程式； 所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式上限方程式； 所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式上限方程式； 所述處理器預存一個導通時間上限值，並根據所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式，及所述導通時間上限值所界定範圍中的多個數值組合，使用一個轉換功率演算法計算轉換功率，並進行比較以選取一個具有最大轉換功率的數值組合作為所述導通時間加總值及所述操作頻率值，其中，所述導通時間上限值相關於所述電感的電流飽和限制。
7.如權利要求6所述的單電感雙輸出轉換器，其特徵在於:所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式分別如下所示:
8.一種開關控制電路，適用於一個在一個升壓模式及一個降升壓模式間切換的單電感雙輸出轉換器，所述單電感雙輸出轉換器接收一個輸入電壓，輸出一個第一輸出電壓及一個第二輸出電壓，並包括一個電感、一個受一個第一控制信號控制於導通與不導通之間切換的第一開關，及一個受一個第二控制信號控制於導通與不導通之間切換的第二開關，所述開關控制電路包含一個信號產生器； 所述信號產生器受控制以分別產生所述第一控制信號及所述第二控制信號； 其特徵在於: 所述開關控制電路還包含一個處理器； 所述處理器電連接於所述信號產生器，並根據一個相關於所述輸入電壓的輸入電壓值、一個相關於所述第一輸出電壓的第一輸出電壓值、一個相關於所述第二輸出電壓的第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間比，所述導通時間比是相關於一個升壓模式的導通時間與一個降升壓模式的導通時間； 所述處理器預存一個輸出電流值，及一個電感值，且根據所述輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間加總值及一個對應所述導通時間加總值的操作頻率值，所述導通時間加總值實質上等同於所述升壓模式的導通時間與所述降升壓模式的導通時間的和； 所述處理器根據所述導通時間加總值與所述導通時間比進行運算以得到一個升壓模式的導通時間值與一個降升壓模式的導通時間值； 所述處理器根據所述操作頻率值、所述升壓模式的導通時間值及所述降升壓模式的導通時間值，來控制所述信號產生器，使所述第一控制信號的頻率、責任導通比分別相關於所述操作頻率值、所述升壓模式的導通時間值，使所述第二控制信號的頻率、責任導通比分別相關於所述操作頻率值、所述降升壓模式的導通時間值。
9.如權利要求8所述的開關控制電路，其特徵在於: 當操作於所述升壓模式時，所述處理器將所述信號產生器的第二控制信號設定成一個去能信號使所述第二開關不導通； 當操作於降升壓模式時，所述處理器將所述信號產生器的第一控制信號設定成一個去能信號使所述第一開關不導通。
10.如權利要求9所述的開關控制電路，其特徵在於:所述導通時間比如下所示:
11.如權利要求10所述的開關控制電路，其特徵在於:所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值進行運算以得到一個周期時間比例，所述周期時間比例是相關於一個升壓模式的周期時間與一個降升壓模式的周期時間。
12.如權利要求11所述的開關控制電路，其特徵在於:所述周期時間比例如下所示:
13.如權利要求12所述的開關控制電路，其特徵在於:所述輸出電流值包含一個升壓模式的最大輸出電流值及一個降升壓模式的最大輸出電流值； 所述處理器根據所述升壓模式的最大輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式下限方程式； 所述處理器根據所述降升壓模式的最大輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式下限方程式； 所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式上限方程式； 所述處理器根據所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式上限方程式； 所述處理器預存一個導通時間上限值，並根據所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式，及所述導通時間上限值所界定範圍中的多個數值組合，使用一個轉換功率演算法計算轉換功率，並進行比較以選取一個具有最大轉換功率的數值組合作為所述導通時間加總值及所述操作頻率值，其中，所述導通時間上限值相關於所述電感的電流飽和限制。
14.如權利要求13所述的開關控制電路，其特徵在於:所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式分別如下所示:
15.如權利要求8所述的開關控制電路，其特徵在於:所述處理器檢測所述輸入電壓、所述第一輸出電壓、所述第二輸出電壓，來得到所述相關於所述輸入電壓的輸入電壓值、所述相關於所述第一輸出電壓的第一輸出電壓值、所述相關於所述第二輸出電壓的第二輸出電壓值。
16.一種單電感雙輸出控制方法，其特徵在於:所述方法包含下列步驟: (A)根據一個輸入電壓值、一個第一輸出電壓值、一個第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間比，所述導通時間比是相關於一個升壓模式的導通時間與一個降升壓模式的導通時間； (B)預存一個輸出電流值及一個電感值，且根據所述輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述第二輸出電壓值進行運算以得到一個導通時間加總值及一個對應所述導通時間加總值的操作頻率值，所述導通時間加總值實質上等同於所述升壓模式的導通時間與所述降升壓模式的導通時間的和；及 (C)根據所述導通時間加總值與所述導通時間比進行運算以得到一個升壓模式的導通時間值與一個降升壓模式的導通時間值。
17.如權利要求16所述的單電感雙輸出控制方法，其特徵在於:步驟(A)中，所述導通時間比如下所示:
18.如權利要求17所述的單電感雙輸出控制方法，其特徵在於:步驟(A)中，根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值進行運算以得到一個周期時間比例，所述周期時間比例是相關於一個升壓模式的周期時間與一個降升壓模式的周期時間，所述周期時間比例如下所示:
19.如權利要求18所述的單電感雙輸出控制方法，其特徵在於:所述輸出電流值包含一個升壓模式的最大輸出電流值及一個降升壓模式的最大輸出電流值，且步驟(B)包括以下子步驟: (BI)根據所述升壓模式的最大輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式下限方程式； (B2)根據所述降升壓模式的最大 輸出電流值、所述電感值、所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式下限方程式； (B3)根據所述輸入電壓值、所述第一輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的升壓模式上限方程式； (B4)根據所述輸入電壓值、所述第二輸出電壓值、所述升壓周期時間比進行運算以得到一個操作頻率值追隨導通時間變化的降升壓模式上限方程式； (B5)預存一個導通時間上限值，並根據所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式，及所述導通時間上限值所界定範圍中的多個數值組合，使用一個轉換功率演算法計算轉換功率，並進行比較以選取一個具有最大轉換功率的數值組合作為所述導通時間加總值及所述操作頻率值，其中，所述導通時間上限值相關於所述電感的電流飽和限制。
20.如權利要求19所述的單電感雙輸出控制方法，其特徵在於:所述升壓模式下限方程式、降升壓模式下限方程式、所述升壓模式上限方程式、所述降升壓模式上限方程式分別如下所示:
【文檔編號】G09G3/36GK104008737SQ201310062292
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優先權日:2013年2月27日
【發明者】劉文坤, 簡銘宏, 姜勝祥 申請人:奕力科技股份有限公司