專利名稱：利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字dc－dc轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，并且更具體地，涉及這樣一種利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，它利用一階增量-求和(delta-sigma)調(diào)制實(shí)現(xiàn)，而不是A/D轉(zhuǎn)換，因而在數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的全部電路中減少了模擬電路的比例，而增加了數(shù)字電路的比例，因此簡(jiǎn)化了數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，同時(shí)易于設(shè)計(jì)該電路，從而提高該數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率。
背景技術(shù)：
為了正常地操作，大多數(shù)現(xiàn)代電子設(shè)備需要恒壓源。數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器通常用于向諸如超大規(guī)模集成電路(VLSI)或者芯片上系統(tǒng)電路的電路供應(yīng)恒定的DC電壓。
數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器將通過(guò)輸出端子輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出電壓，并隨之將該數(shù)字輸出電壓與預(yù)設(shè)參考電壓相比較，以將該輸出電壓調(diào)整至希望的電平。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器通常使用圖1所示的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器。
圖1是常規(guī)數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖。
圖1所示的常規(guī)數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器是PWM數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，它包括電源開(kāi)關(guān)110、整流器120、A/D轉(zhuǎn)換器130、占空比升/降測(cè)定儀140以及PWM占空比控制器150。開(kāi)關(guān)110根據(jù)輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)導(dǎo)通/斷開(kāi)輸入電壓Vin，而整流器120對(duì)從電源開(kāi)關(guān)110輸出的電壓進(jìn)行整流。A/D轉(zhuǎn)換器130將整流器120的模擬輸出電壓Vout轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而占空比升/降測(cè)定儀140根據(jù)來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器130的數(shù)字信號(hào)來(lái)確定占空比的升/降。PWM占空比控制器150根據(jù)來(lái)自占空比升/降測(cè)定儀140的占空比升/降確定信號(hào)來(lái)控制電源開(kāi)關(guān)110的開(kāi)關(guān)，以進(jìn)行占空比控制。
常規(guī)DC-DC轉(zhuǎn)換器通常采用利用快閃A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字方案，并且通過(guò)將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較來(lái)調(diào)整輸出電壓Vout。
由于DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout是模擬的(信號(hào))，因而DC-DC轉(zhuǎn)換器使用A/D轉(zhuǎn)換器130與諸如升/降測(cè)定儀140和PWM占空比控制器150的數(shù)字元器件部分接口。快閃A/D轉(zhuǎn)換器通常用作A/D轉(zhuǎn)換器130。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于快閃A/D轉(zhuǎn)換器需要復(fù)雜的模擬電路，因而常規(guī)DC-DC轉(zhuǎn)換器的整體電路復(fù)雜，這使得設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)其電路變得困難，并且導(dǎo)致高功率損耗。
因此，本發(fā)明已經(jīng)考慮到上面的問(wèn)題，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，它利用一階增量-求和(delta-sigma)調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是A/D轉(zhuǎn)換，因而在數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的總體電路中減少了模擬電路的比例，而增加了數(shù)字電路的比例，因此簡(jiǎn)化了數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，同時(shí)易于設(shè)計(jì)該電路，從而提高了該數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率。
根據(jù)本發(fā)明，可通過(guò)提供利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述和其它目標(biāo)，該轉(zhuǎn)換器包括用于根據(jù)輸入PWM信號(hào)將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓的PWM發(fā)生器；用于將從PWM發(fā)生器輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的電壓的轉(zhuǎn)換部分；用于根據(jù)預(yù)設(shè)參考電壓將與該轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓相對(duì)應(yīng)的反饋電壓Vfd轉(zhuǎn)換為1比特?cái)?shù)字電壓的增量-求和調(diào)制器；用于在預(yù)定比特單位的基礎(chǔ)上對(duì)于在從增量-求和調(diào)制器輸出的1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)中所包括的邏輯1進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器；以及延遲控制器，用于根據(jù)該計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的邏輯1的數(shù)量來(lái)控制高電平延遲時(shí)間，并且向PWM發(fā)生器傳送具有受控高電平延遲時(shí)間的PWM信號(hào)。
該數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器利用一階增量-求和(delta-sigma)調(diào)制而不是A/D轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而在數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的總體電路中減少了模擬電路的比例，而增加了數(shù)字電路的比例，因此簡(jiǎn)化了數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，同時(shí)易于設(shè)計(jì)該電路，從而提高了該數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率。


通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖，可以更加清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征以及其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是常規(guī)數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖；圖3是圖2所示的一階增量-求和調(diào)制器的電路；圖4是表示具有兩個(gè)相位的第一和第二非交迭時(shí)鐘信號(hào)的波形的示意圖；圖5是當(dāng)參考電壓Vref固定時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout的特性圖；以及圖6a和6b是當(dāng)參考電壓Vref突變時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout的特性圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器包括PWM發(fā)生器210、轉(zhuǎn)換器220、增量-求和調(diào)制器230、計(jì)數(shù)器240以及延遲控制器250。PWM發(fā)生器210根據(jù)輸入的PWM信號(hào)將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓。轉(zhuǎn)換器220將從PWM發(fā)生器210輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的電壓。增量-求和調(diào)制器230根據(jù)預(yù)設(shè)參考電壓Vref將對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換器220的輸出電壓Vout的反饋電壓Vfd轉(zhuǎn)換為1比特?cái)?shù)字電壓Vo。計(jì)數(shù)器240在預(yù)定比特單位的基礎(chǔ)上，對(duì)在從增量-求和調(diào)制器230輸出的1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)Vo中所包括的邏輯1進(jìn)行計(jì)數(shù)。延遲控制器250根據(jù)由計(jì)數(shù)器240計(jì)數(shù)的邏輯1的數(shù)量來(lái)控制高電平延遲時(shí)間，并且向PWM發(fā)生器210傳送具有受控高電平延遲時(shí)間的PWM信號(hào)。
圖3是圖2所示一階增量-求和調(diào)制器230的電路圖。
如圖3所示，增量-求和調(diào)制器230包括開(kāi)關(guān)電容器部分231、積分器232、比較器233以及D/A轉(zhuǎn)換器234。開(kāi)關(guān)電容器部分231根據(jù)具有兩個(gè)相位的第一和第二非交迭時(shí)鐘信號(hào)SC1和SC2進(jìn)行開(kāi)關(guān)，以對(duì)反饋電壓Vfd和D/A轉(zhuǎn)換器234的輸出電壓VA的每一個(gè)進(jìn)行采樣。積分器232對(duì)于由開(kāi)關(guān)電容器部分231采樣的每一電壓進(jìn)行積分。比較器233比較從積分器232輸出的電壓和預(yù)設(shè)參考電壓Vref，并且輸出具有邏輯狀態(tài)“1”或“0”的1比特?cái)?shù)字電壓Vo。D/A轉(zhuǎn)換器234根據(jù)數(shù)字電壓Vo的邏輯狀態(tài)將從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)模擬電壓VA，并將模擬電壓VA傳送給開(kāi)關(guān)電容器部分231。
增量-求和調(diào)制器230以一階增量-求和調(diào)制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其輸出1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)“1”或“0”，并且在用于將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓時(shí)與常規(guī)1比特A/D轉(zhuǎn)換器具有相同的功能。
圖4表示具有兩個(gè)相位的第一與第二非交迭時(shí)鐘信號(hào)SC1和SC2的波形。第一時(shí)鐘信號(hào)SC1由占空比小于50％的脈沖構(gòu)成，而第二時(shí)鐘信號(hào)SC2也由占空比小于50％的脈沖構(gòu)成。當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)SC1處于低電平時(shí)第二時(shí)鐘信號(hào)SC2處于高電平，因此第一和第二時(shí)鐘信號(hào)SC1和SC2并不交迭。
如圖3所示，開(kāi)關(guān)電容器部分231包括電容器C1、第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2、第三開(kāi)關(guān)SW3以及第四開(kāi)關(guān)SW4。第一開(kāi)關(guān)SW1根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)SC1導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將電容器C1與開(kāi)關(guān)電容器部分231的輸入端相連接，通過(guò)該輸入端接收反饋電壓Vfd。通過(guò)電容器C1與第一開(kāi)關(guān)SW1連接的第二開(kāi)關(guān)SW2根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)SC1導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將電容器C1與參考電壓Vref相連接。第三開(kāi)關(guān)SW3根據(jù)第二時(shí)鐘信號(hào)SC2導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將第一開(kāi)關(guān)SW1和電容器C1之間的連接點(diǎn)與D/A轉(zhuǎn)換器234的輸出端相連接。第四開(kāi)關(guān)SW4根據(jù)第二時(shí)鐘開(kāi)關(guān)SC2導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將電容器C1與開(kāi)關(guān)電容器部分231的輸出端相連，該輸出端與積分器232相連。
如果從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo具有邏輯狀態(tài)“1”，那么D/A轉(zhuǎn)換器234將輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的負(fù)極性模擬電壓-VA，并且將其傳送至開(kāi)關(guān)電容器部分231。如果從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo具有邏輯狀態(tài)“0”，那么D/A轉(zhuǎn)換器234將輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的正極性模擬電壓+VA，并且將其傳送至開(kāi)關(guān)電容器部分231。
下面將參考附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的操作與優(yōu)點(diǎn)。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器中的PWM發(fā)生器210，其根據(jù)輸入的PWM信號(hào)將輸入的DC電壓Vin轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓。具體地，PWM發(fā)生器210中的內(nèi)部電源開(kāi)關(guān)根據(jù)PWM信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)，并且根據(jù)該內(nèi)部電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)/關(guān)操作將輸入的DC電壓Vin轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器220將從PWM發(fā)生器210輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的電壓。例如，轉(zhuǎn)換器220可以降壓(buck)變換器或者升壓變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果轉(zhuǎn)換器220是降壓變換器，那么它使從PWM發(fā)生器210輸出的DC電壓逐步遞減至預(yù)設(shè)電平的電壓。另一方面，如果轉(zhuǎn)換器220是升壓變換器，那么它使從PWM發(fā)生器210輸出的DC電壓逐步遞增至預(yù)設(shè)電平的電壓。
根據(jù)本發(fā)明的增量-求和調(diào)制器230，其根據(jù)預(yù)設(shè)參考電壓Vref將與轉(zhuǎn)換器220的輸出電壓Vout相對(duì)應(yīng)的反饋電壓Vfd轉(zhuǎn)換為1比特?cái)?shù)字電壓Vo，下面將參考圖3和4詳細(xì)說(shuō)明。
如圖3和4所示，在增量-求和調(diào)制器230中的開(kāi)關(guān)電容器部分231根據(jù)具有兩個(gè)相位的第一和第二非交迭時(shí)鐘信號(hào)SC1和SC2進(jìn)行開(kāi)關(guān)，以對(duì)于反饋信號(hào)Vfd和D/A轉(zhuǎn)換器234的輸出電壓VA的每一個(gè)進(jìn)行采樣，并且然后將每一采樣后的電壓傳送至積分器232。
下面更加詳細(xì)地說(shuō)明開(kāi)關(guān)電容器部分231。
如圖4所示，第一和第二時(shí)鐘信號(hào)SC1和SC2的每一個(gè)具有兩個(gè)相位，即高和低電平。第一和第二時(shí)鐘信號(hào)的高電平部分并不交迭，并且它們的低電平部分也不交迭。
第一和第二開(kāi)關(guān)SW1和SW2根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)SC1導(dǎo)通，因此開(kāi)關(guān)電容器部分231以采樣模式操作，在該模式中開(kāi)關(guān)電容器部分對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣。第三和第四開(kāi)關(guān)SW3和SW4根據(jù)第二時(shí)鐘信號(hào)SC2導(dǎo)通，因此開(kāi)關(guān)電容器部分231以積分模式操作，在該模式中開(kāi)關(guān)電容器部分將采樣后的電壓傳送至積分器232，使得采樣后的電壓在積分器232中進(jìn)行積分。
首先，當(dāng)?shù)谝缓偷诙_(kāi)關(guān)SW1和SW2根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)SC1導(dǎo)通時(shí)，第三和第四開(kāi)關(guān)SW3和SW4斷開(kāi)。在這種狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)電容器部分231以采樣模式操作，其中積分器232的電容器C2處于保持狀態(tài)，反饋電壓Vfd通過(guò)電容器C1施加至積分器232。
接下來(lái)，當(dāng)?shù)谌偷谒拈_(kāi)關(guān)SW3和SW4根據(jù)第二時(shí)鐘信號(hào)SC2導(dǎo)通時(shí)，第一和第二開(kāi)關(guān)SW1和SW2斷開(kāi)。在這種狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)電容器部分231以積分模式操作，其中在電容器C1中存儲(chǔ)的電荷流向積分器232的電容器C2。
積分器232對(duì)由開(kāi)關(guān)電容器部分231采樣的電壓進(jìn)行積分，并且將積分后的電壓輸出至比較器233。
比較器233可以以1比特比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該比較器將從積分器232輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓。具體地，如果積分器232的輸出電壓高于預(yù)設(shè)參考電壓Vref，那么比較器233輸出邏輯狀態(tài)“1”，并且如果它低于該參考電壓，那么比較器233輸出邏輯狀態(tài)“0”。也就是，比較器233根據(jù)積分器232的輸出電壓輸出具有邏輯狀態(tài)“1”或者“0”的1比特?cái)?shù)字電壓Vo。
D/A轉(zhuǎn)換器234根據(jù)數(shù)字電壓Vo的邏輯狀態(tài)，將從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)模擬電壓VA，并且將該模擬電壓VA傳送至開(kāi)關(guān)電容器部分231。
具體地，如果從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo具有邏輯狀態(tài)“1”，那么D/A轉(zhuǎn)換器234將該輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的負(fù)極性模擬電壓-VA，并將其傳送至開(kāi)關(guān)電容器部分231。如果從比較器233輸出的數(shù)字電壓Vo具有邏輯狀態(tài)“0”，那么D/A轉(zhuǎn)換器234將該輸出的數(shù)字電壓Vo轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的正極性模擬電壓+VA，并將其傳送至開(kāi)關(guān)電容器部分231。
在圖2中，根據(jù)本發(fā)明的計(jì)數(shù)器240在預(yù)定比特單位基礎(chǔ)上對(duì)在從增量-求和調(diào)制器230輸出的1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)中所包括的邏輯1進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，如果增量-求和調(diào)制器230輸出8比特序列“1，0，1，0，1，0，1，0”，那么在對(duì)應(yīng)于邏輯“1”的電壓是“3V”、而對(duì)應(yīng)于邏輯“0”的電壓是“0V”的假設(shè)下，由式1給出對(duì)應(yīng)于增量-求和調(diào)制器230輸出的模擬電壓。
此外，如果增量-求和調(diào)制器230的輸出具有8比特值“1，0，0，0，1，0，1，0”，那么對(duì)應(yīng)于增量-求和調(diào)制器230的輸出的模擬電壓由式2給出。
如果增量-求和調(diào)制器230的輸入電壓接近參考電壓Vref，那么它的輸出電壓信號(hào)Vo具有重復(fù)的比特位組合“1，0，1，0...”。如果增量-求和調(diào)制器230的輸入電壓高于參考電壓Vref，那么它的輸出電壓信號(hào)Vo在該比特位組合中具有大量的邏輯1，而如果增量-求和調(diào)制器230的輸入電壓低于參考電壓Vref，那么它的輸出電壓信號(hào)Vo在該比特位組合中具有更少數(shù)量的邏輯1。
根據(jù)本發(fā)明的延遲控制器250，其根據(jù)由計(jì)數(shù)器240計(jì)數(shù)的邏輯1的數(shù)量來(lái)控制高電平的延遲時(shí)間，并且向PWM發(fā)生器210傳送具有該受控高電平延遲時(shí)間的PWM信號(hào)。
圖5是當(dāng)參考電壓Vref固定時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的特性圖。
此圖表示當(dāng)參考電壓Vref固定為0.5V時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的仿真結(jié)果。從圖5可以看出，與常規(guī)數(shù)字轉(zhuǎn)換器相比，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout在短時(shí)間內(nèi)幾乎沒(méi)有過(guò)沖(overshoot)地穩(wěn)定至“0.5V”。
圖6b是當(dāng)參考電壓Vref根據(jù)圖6a所示變化時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的特性圖。
圖6a和6b表示根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的仿真結(jié)果，進(jìn)行該仿真以檢查當(dāng)參考電壓Vref突變時(shí)，數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器如何穩(wěn)定地響應(yīng)于該參考電壓Vref。從圖6b可以看出，即使當(dāng)參考電壓Vref如圖6a所示從1.0V→1.5V→1.2V突然(不連續(xù)地)變化時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout也非常穩(wěn)定地跟隨著參考電壓Vref。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，如果輸出電壓Vout高于參考電壓Vref，那么增量-求和調(diào)制器230輸出具有更多數(shù)量邏輯1的數(shù)字電壓信號(hào)，因此計(jì)數(shù)器240計(jì)數(shù)更多數(shù)量的邏輯1。相反，如果輸出電壓Vout低于參考電壓Vref，那么增量-求和調(diào)制器230輸出具有更多數(shù)量邏輯0的數(shù)字電壓信號(hào)，因此計(jì)數(shù)器240計(jì)數(shù)更少數(shù)量的邏輯1。數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器重復(fù)此操作，使得輸出電壓Vout變得等于參考電壓Vref，這允許向系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定的電壓。
從上述說(shuō)明可以看出，本發(fā)明提供了利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，它利用一階增量-求和調(diào)制實(shí)現(xiàn)，而不是A/D轉(zhuǎn)換，因而在數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的整體電路中減少了模擬電路的比例，而增加了數(shù)字電路的比例，因此簡(jiǎn)化了數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路，同時(shí)易于設(shè)計(jì)該電路，從而提高了該數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率。
盡管出于解釋的目的公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，在不脫離所附權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的保護(hù)范圍與精神的情況下，可以有各種修改、添加以及替代。
權(quán)利要求
1.一種利用數(shù)字調(diào)制的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括PWM發(fā)生器，用于根據(jù)輸入PWM信號(hào)將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓；轉(zhuǎn)換部分，用于將從所述PWM發(fā)生器輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的電壓；增量-求和調(diào)制器，用于根據(jù)預(yù)設(shè)參考電壓將與所述轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓相對(duì)應(yīng)的反饋電壓Vfd轉(zhuǎn)換為1比特?cái)?shù)字電壓；計(jì)數(shù)器，用于在預(yù)定比特單位的基礎(chǔ)上，對(duì)于在從所述增量-求和調(diào)制器輸出的1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)中所包括的邏輯1進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及延遲控制器，用于根據(jù)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的邏輯1的數(shù)量來(lái)控制高電平的延遲時(shí)間，并且向所述PWM發(fā)生器傳送具有該受控高電平延遲時(shí)間的PWM信號(hào)。
2.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述增量-求和調(diào)制器包括開(kāi)關(guān)電容器部分，根據(jù)具有兩個(gè)相位的第一和第二非交迭時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)，以對(duì)反饋電壓和D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的每一個(gè)進(jìn)行采樣；積分器，對(duì)由所述開(kāi)關(guān)電容器部分采樣的每一電壓進(jìn)行積分；比較器，將從所述積分器輸出的電壓與所述預(yù)設(shè)參考電壓進(jìn)行比較，并且輸出具有邏輯狀態(tài)“1”或“0”的1比特?cái)?shù)字電壓；以及D/A轉(zhuǎn)換器，根據(jù)從所述比較器輸出的數(shù)字電壓的邏輯狀態(tài)將從所述比較器輸出的數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)模擬電壓，并且將所述預(yù)設(shè)模擬電壓傳送至所述開(kāi)關(guān)電容器部分。
3.權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述開(kāi)關(guān)電容器部分包括第一開(kāi)關(guān)，根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將所述電容器與所述開(kāi)關(guān)電容器部分的輸入端連接，通過(guò)該輸入端接收反饋電壓；第二開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述電容器與所述第一開(kāi)關(guān)連接，所述第二開(kāi)關(guān)根據(jù)所述第一時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將所述電容器與所述參考電壓相連；第三開(kāi)關(guān)，根據(jù)所述第二時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將所述第一開(kāi)關(guān)和所述電容器之間的連接點(diǎn)與所述D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端相連；以及第四開(kāi)關(guān)，根據(jù)所述第二時(shí)鐘開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/斷開(kāi)，以選擇性地將所述電容器與所述開(kāi)關(guān)電容器部分的輸出端連接，該輸出端與所述積分器相連。
4.權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中如果從所述比較器輸出的數(shù)字電壓具有邏輯狀態(tài)“1”，那么所述D/A轉(zhuǎn)換器將該輸出的數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的負(fù)極性模擬電壓，并且將該預(yù)設(shè)的負(fù)極性模擬電壓傳送至所述開(kāi)關(guān)電容器部分；如果從所述比較器輸出的數(shù)字電壓具有邏輯狀態(tài)“0”，那么所述D/A轉(zhuǎn)換器將該輸出的數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的正極性模擬電壓，并且將該預(yù)設(shè)的正極性模擬電壓傳送至所述開(kāi)關(guān)電容器部分。
全文摘要
利用一階增量－求和調(diào)制，而不是A/D轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字DC－DC轉(zhuǎn)換器。在該DC－DC轉(zhuǎn)換器中，PWM發(fā)生器210根據(jù)輸入PWM信號(hào)將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的DC電壓。轉(zhuǎn)換器220將來(lái)自PWM發(fā)生器210的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)電平的電壓。增量－求和調(diào)制器230根據(jù)預(yù)設(shè)參考電壓Vref，將對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換器220輸出電壓Vout的反饋電壓Vfd轉(zhuǎn)換為1比特?cái)?shù)字電壓Vo。計(jì)數(shù)器240通過(guò)增量－求和調(diào)制器230對(duì)1比特?cái)?shù)字電壓信號(hào)Vo中的邏輯1進(jìn)行計(jì)數(shù)。延遲控制器250根據(jù)由計(jì)數(shù)器240計(jì)數(shù)的邏輯1的數(shù)量來(lái)控制高電平延遲時(shí)間，并且向PWM發(fā)生器210傳送具有該受控高電平延遲時(shí)間的PWM信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/157GK1965465SQ200580007451
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者盧正真, 樸成鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:漢陽(yáng)大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)