專(zhuān)利名稱：一種用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種穩(wěn)壓電源控制電路，尤其是指可改變開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部時(shí)鐘 頻率的外部控制電路。
背景技術(shù)：
由成本合理的穩(wěn)壓電源為各種產(chǎn)品提供干凈和穩(wěn)定的電源是非常重要的。穩(wěn)壓 電源是對(duì)不穩(wěn)定的電源進(jìn)行穩(wěn)壓處理。開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率是由內(nèi)部的振蕩器電路決定 的，通常具有一個(gè)固定頻率。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率提高時(shí)，會(huì)使得開(kāi)關(guān)電路中的濾波電感的感量，以及輸 出電容的容量下降。對(duì)一個(gè)一定的電感值，較高的電源開(kāi)關(guān)頻率可以減少輸出電壓的紋 波。對(duì)一定的輸出電壓紋波值，較高的開(kāi)關(guān)頻率可以減小電感的數(shù)值和體積。因此， 提高開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)開(kāi)關(guān)電源的小型化是有好處的，開(kāi)關(guān)電源可以設(shè)計(jì)的體積更 小，效率更高。但是，伴隨開(kāi)關(guān)頻率的提高，同時(shí)也會(huì)增加開(kāi)關(guān)電源的損耗；因?yàn)楫?dāng)電 源的開(kāi)關(guān)頻率提高時(shí)，電源的帶寬也隨之提高，電源的瞬間反應(yīng)速度也會(huì)加快。隨著以電池為電源的電子產(chǎn)品(比如手機(jī)，MP3和MP4等)越來(lái)越流行，對(duì)具 有高效率，小體積電源的需求越來(lái)越增加。但是在保證高效率、小體積的前提下，如何 使得該開(kāi)關(guān)電源的損耗降低到最低，是目前仍有待改善的。目前傳統(tǒng)所使用的產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率的電路一般包括振蕩電路和為該振 蕩電路提供參考電流的參考電流生成電路。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)所廣泛應(yīng)用的參考 電流生成電路。其包含運(yùn)算放大器1’，NMOS源極跟蹤器2’和定值電阻3’。該運(yùn) 算放大器1’的正相輸入端連接參考電壓Vref，其反相輸入端與NMOS源極跟蹤器2’的 源極端連接，其輸出端與NMOS源極跟蹤器2’的柵極端連接；該定值電阻3’連接在 NMOS源極跟蹤器2’的源極端和接地端之間。由于該電路圖中運(yùn)算放大器1’的正相輸入端和反相輸入端的電壓值是相同的， 所以施加在定值電阻3’上的電壓也是Vref，由此可得，通過(guò)定值電阻3’的參考電流 為Iref = Vref/R ；其中，R為定值電阻3’的電阻值。由該參考電流生成電路生成的參考電流Iref向振蕩電路提供工作電流，并生成相 應(yīng)的振蕩頻率，也就是開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率。由上述可知，因參考電流Iref是固定不變 的，所以開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率也是固定不變的。有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種簡(jiǎn)單易行的，可以從外部改變開(kāi)關(guān)電源的內(nèi) 部頻率的控制電路，從而讓制造商可以有針對(duì)性的更優(yōu)化的設(shè)計(jì)電源，節(jié)省成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其通過(guò)增加外部電路有限的電子元器件和連接線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的頻率可調(diào)，能有針對(duì)性的優(yōu)化 電源設(shè)計(jì)，降低成本，并實(shí)現(xiàn)在保證高效率、小體積的前提下，使得該開(kāi)關(guān)電源的損耗 有效降低，延長(zhǎng)其使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種可改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其 包含為開(kāi)關(guān)電源提供時(shí)鐘頻率信號(hào)的振蕩電路和為該振蕩電路提供參考電流的參考電 流生成電路；所述的參考電流生成電路包含運(yùn)算放大器，NMOS源極跟蹤器和外部可變電 阻；其中，該運(yùn)算放大器的正相輸入端連接參考電壓，其反相輸入端與NMOS源極跟蹤 器的源極端連接，其輸出端與NMOS源極跟蹤器的柵極端連接；該外部可變電阻連接在 NMOS源極跟蹤器的源極端和接地端之間。進(jìn)一步，所述的參考電流生成電路還包含一個(gè)內(nèi)部定值電阻，其與外部可變電 阻并聯(lián)連接。所述的振蕩電路包含通過(guò)電路連接的振蕩充放電電路和閾值電壓選擇電路。其中，所述的振蕩充放電電路包含由電流鏡充電電流源和充電控制開(kāi)關(guān)串聯(lián) 后再與振蕩電容串聯(lián)構(gòu)成的振蕩充電電路，其中該振蕩電容的另一端接地；由電流鏡放 電電流源和放電控制開(kāi)關(guān)串聯(lián)后再與振蕩電容并聯(lián)構(gòu)成的振蕩放電電路。所述的閾值電壓選擇電路包含閾值電壓邏輯選擇器和閾值電壓比較器；其中， 該閾值電壓比較器的一個(gè)輸入端連接閾值電壓邏輯選擇器的輸出端；該閾值電壓比較器 的另一輸入端連接振蕩電容的非接地端；該閾值電壓比較器的輸出端分別反饋連接充電 控制開(kāi)關(guān)、放電控制開(kāi)關(guān)和閾值電壓邏輯選擇器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)增加外部電路有限的電子元器 件和連接線路，有針對(duì)性的優(yōu)化電源設(shè)計(jì)，降低成本，并且廣泛適用于高效率和小體積 電源。通過(guò)實(shí)際調(diào)整開(kāi)關(guān)電源的頻率，可以實(shí)現(xiàn)在保證高效率、小體積的前提下，使得 該開(kāi)關(guān)電源的損耗有效降低，延長(zhǎng)其使用壽命。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中參考電流生成電路的電路圖；圖2是本實(shí)用新型中參考電流生成電路的一種實(shí)施例的電路圖；圖3是本實(shí)用新型中參考電流生成電路的另一種實(shí)施例的電路圖；圖4是本實(shí)用新型中振蕩電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖2至圖4，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例。本實(shí)用新型提供一種可改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其包含振蕩電路和為 該振蕩電路提供參考電流的參考電流生成電路。如圖2所示，為本實(shí)用新型中的參考電流生成電路101的電路圖，其包含運(yùn)算放 大器1，NMOS源極跟蹤器2和外部可變電阻3。該運(yùn)算放大器的正相輸入端連接參考電 壓Vref，其反相輸入端與NMOS源極跟蹤器2的源極端連接，其輸出端與NMOS源極跟 蹤器2的柵極端連接；該外部可變電阻3連接在NMOS源極跟蹤器2的源極端和接地端之間。由于該電路圖中運(yùn)算放大器1的正相輸入端和反相輸入端的電壓值是相同的， 所以施加在外部可變電阻3上的電壓也是Vref,由此可得，通過(guò)可變電阻3的參考電流 為Iref = Vref/Rext ；其中，Rext為可變電阻3的當(dāng)前電阻值。因此，在本實(shí)用新型中，當(dāng)調(diào)節(jié)外部可變電阻3的阻值Rext時(shí)，所生成的參考電 流Iref的值也會(huì)相應(yīng)改變。本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例還提供另外一種參考電流生成電路102，其具體電路圖 請(qǐng)參見(jiàn)圖3。該參考電流生成電路102與前述參考電流生成電路101相比，唯一不同點(diǎn) 在于，該參考電流生成電路102還包含一個(gè)內(nèi)部定值電阻4，其與外部可變電阻3并聯(lián)連 接。由此可得，該電路所生成的參考電流為Iref= Vref/R 并；R并=RextZVRmt;其中，Rmt為內(nèi)部定值電阻4的電阻值；為外部可變電阻3與內(nèi)部定值電阻4 并聯(lián)后的電阻值。因此，在本實(shí)用新型中，當(dāng)調(diào)節(jié)外部可變電阻3的阻值Rext時(shí)，所生成的參考電 流Iref的值也會(huì)相應(yīng)改變。當(dāng)該參考電流生成電路12沒(méi)有連接外部可變電阻3時(shí)，內(nèi)部 定值電阻4的阻值即決定了最低參考電流Iref。而當(dāng)通過(guò)調(diào)節(jié)增大外部可變電阻3的當(dāng)前 阻值，使得其和內(nèi)部定值電阻4并聯(lián)時(shí)，因并聯(lián)后的總電阻值會(huì)較Rmt減小，則參考 電流Iref也會(huì)隨之增加。如圖4所示，為本實(shí)用新型中振蕩電路的示意圖，該振蕩電路為開(kāi)關(guān)電源提供 時(shí)鐘頻率信號(hào)。其包含通過(guò)電路連接的振蕩充放電電路和閾值電壓選擇電路。其中，所述的振蕩充放電電路包含由電流鏡充電電流源5和充電控制開(kāi)關(guān)8串 聯(lián)后再與振蕩電容7串聯(lián)構(gòu)成的振蕩充電電路，其中該振蕩電容7的另一端接地；由電流 鏡放電電流源6和放電控制開(kāi)關(guān)9串聯(lián)后再與振蕩電容7并聯(lián)構(gòu)成的振蕩放電電路。所述的閾值電壓選擇電路包含閾值電壓邏輯選擇器10(本實(shí)施例中，可采用一 個(gè)邏輯選擇開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn))和閾值電壓比較器11 ；該閾值電壓邏輯選擇器10具有2個(gè)預(yù)先 設(shè)定的閾值電壓值Vreilmg和Vb。tt。m，其輸出端連接閾值電壓比較器11的其中一個(gè)輸入端； 該閾值電壓比較器11的另一輸入端連接振蕩電容7的非接地端，該該閾值電壓比較器11 的輸出端分別反饋連接充電控制開(kāi)關(guān)8、放電控制開(kāi)關(guān)9和閾值電壓邏輯選擇器10。由前述的參考電流生成電路生成的參考電流Iref通過(guò)電流鏡(currentmirror)的方 法，分別由電流鏡充電電流源5和電流鏡放電電流源6產(chǎn)生電流Iup和Id_。此處所述的電 流鏡是一種常用的、由參考電流產(chǎn)生和參考電流具有一定比例關(guān)系電流的方法，因此， Iup和U 是會(huì)根據(jù)參考電流Iref的改變而改變的。其中，電流Iup是用來(lái)給振蕩電容7充 電的，而電流是用來(lái)給振蕩電容7放電的。當(dāng)充電控制開(kāi)關(guān)8閉合時(shí)，由電流鏡充電電流源5根據(jù)參考電流Iref生成的電流 Iup給振蕩電容7充電，從而使得施加在該振蕩電容7兩端的電壓升高。當(dāng)放電控制開(kāi)關(guān) 9閉合時(shí)，由電流鏡放電電流源6根據(jù)參考電流Iref生成的電流Idmvn給振蕩電容7放電，從而使得施加在該振蕩電容7兩端的電壓降低。Id_/Iup之間的比例決定了開(kāi)關(guān)電源的時(shí) 鐘占空比。閾值電壓比較器11用來(lái)確定振蕩電容7上的實(shí)際電壓和閾值電壓的交叉值。 閾值電壓比較器11有兩個(gè)閾值電壓Vralmg和Vb。ttom。閾值電壓邏輯選擇器10用來(lái)為閾 值電壓比較器11選擇閾值電壓。當(dāng)充電控制開(kāi)關(guān)8閉合給振蕩電容7充電時(shí)，閾值電壓邏輯選擇器10選擇Veeilmg 作為電壓比較器11的閾值，此時(shí)該振蕩電容7兩端的電壓將增加，當(dāng)該電壓值超過(guò)Vralmg 時(shí)，電壓比較器11的反饋輸出端將控制充電控制開(kāi)關(guān)8打開(kāi)，并閉合放電控制開(kāi)關(guān)9，由 此結(jié)束充電過(guò)程，并開(kāi)始放電過(guò)程；與此同時(shí)，該電壓比較器11的反饋輸出端還將控制 閾值電壓邏輯選擇器10選擇Vb。tt。m作為放電過(guò)程中的電壓比較器11的閾值。在放電過(guò) 程中，振蕩電容7兩端的電壓將降低，直至其電壓值小于Vb。tt。m時(shí)，電壓比較器11的反 饋輸出端將控制放電控制開(kāi)關(guān)9打開(kāi)，并閉合充電控制開(kāi)關(guān)8，由此結(jié)束放電過(guò)程，并再 次循環(huán)開(kāi)始充電過(guò)程。由此，開(kāi)關(guān)電源的時(shí)鐘充電時(shí)間為T(mén)。n = CoscX (Vceilmg-Vbottom)/Iup ；而開(kāi)關(guān)電 源的時(shí)鐘放電時(shí)間為Τ。
ff Cosc X (Vceiiing Vbottom) down
其中，C。s。為振蕩電容7的電容 值。從而可得，該開(kāi)關(guān)電源的時(shí)鐘周期是由Tra^PTtjfr相加所得，相應(yīng)的，該開(kāi)關(guān)電源的 開(kāi)關(guān)頻率為l/T^+Ti。所以，如果相應(yīng)的調(diào)節(jié)電流Iup和Id。wn，那么開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率 也會(huì)隨之改變。從上述的描述中不難發(fā)現(xiàn)，由于在參考電流生成電路中設(shè)置了外部可變電阻3， 通過(guò)調(diào)節(jié)其阻值，可以改變參考電流Iref的值。又因?yàn)橥ㄟ^(guò)電流鏡生成的充電和放電電流 Iup和Id_是與參考電流Iref成比例改變的，最終，將使得開(kāi)關(guān)電源的時(shí)鐘充電和放電時(shí)間 隨之改變，從而使得開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)可調(diào)。具體地，當(dāng)增加外部可變電阻3的 阻值時(shí)，參考電流Iref將增加，與此同時(shí)，充電和放電電流Iup和Id_也將成比例增加， 從而使得開(kāi)關(guān)電源的時(shí)鐘充電和放電時(shí)間1； 和Ttjfr降低，并最終提高開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻 率。反之，當(dāng)減小外部可變電阻3的阻值時(shí)，同理可以降低開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率。綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種可從外部改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，通 過(guò)增加有限的電子元器件和連接線路，有針對(duì)性的優(yōu)化電源設(shè)計(jì)，降低成本，并且廣泛 適用于高效率和小體積電源。通過(guò)實(shí)際調(diào)整開(kāi)關(guān)電源的頻率，可以實(shí)現(xiàn)在保證高效率、 小體積的前提下，使得該開(kāi)關(guān)電源的損耗有效降低，延長(zhǎng)其使用壽命。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到 上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后， 對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng) 由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，包含為開(kāi)關(guān)電源提供時(shí)鐘頻率信號(hào)的 振蕩電路和為該振蕩電路提供參考電流的參考電流生成電路；其特征在于，所述的參考電流生成電路包含運(yùn)算放大器(1)，NMOS源極跟蹤器(2)和外部可變電 阻(3)；其中，該運(yùn)算放大器(1)的正相輸入端連接參考電壓，其反相輸入端與NMOS源極跟蹤器 (2)的源極端連接，其輸出端與NMOS源極跟蹤器(2)的柵極端連接；該外部可變電阻(3)連接在NMOS源極跟蹤器(2)的源極端和接地端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其特征在于，所述的參考 電流生成電路還包含一個(gè)內(nèi)部定值電阻(4)，其與外部可變電阻(3)并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其特征在于，所述的 振蕩電路包含通過(guò)電路連接的振蕩充放電電路和閾值電壓選擇電路。
4.如權(quán)利要求3所述的用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其特征在于，所述的振蕩 充放電電路包含由電流鏡充電電流源(5)和充電控制開(kāi)關(guān)⑶串聯(lián)后再與振蕩電容(7)串聯(lián)構(gòu)成的振 蕩充電電路，其中該振蕩電容(7)的另一端接地；由電流鏡放電電流源(6)和放電控制開(kāi)關(guān)(9)串聯(lián)后再與振蕩電容(7)并聯(lián)構(gòu)成的振 蕩放電電路。
5.如權(quán)利要求4所述的用于改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其特征在于，所述的閾值 電壓選擇電路包含閾值電壓邏輯選擇器(10)和閾值電壓比較器(11)；其中，該閾值電壓比較器(11)的一個(gè)輸入端連接閾值電壓邏輯選擇器(10)的輸出端；該閾值電壓比較器(11)的另一輸入端連接振蕩電容(7)的非接地端；該閾值電壓比較器(11)的輸出端分別反饋連接充電控制開(kāi)關(guān)(8)、放電控制開(kāi)關(guān)(9) 和閾值電壓邏輯選擇器(10)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種可改變開(kāi)關(guān)電源頻率的控制電路，其包含為開(kāi)關(guān)電源提供時(shí)鐘頻率信號(hào)的振蕩電路和為該振蕩電路提供參考電流的參考電流生成電路；所述的參考電流生成電路包含運(yùn)算放大器，NMOS源極跟蹤器和外部可變電阻；其中，該外部可變電阻連接在NMOS源極跟蹤器的源極端和接地端之間。本實(shí)用新型通過(guò)增加外部電路有限的電子元器件和連接線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的頻率可調(diào)，能有針對(duì)性的優(yōu)化電源設(shè)計(jì)，降低成本，并實(shí)現(xiàn)在保證高效率、小體積的前提下，使得該開(kāi)關(guān)電源的損耗有效降低，延長(zhǎng)其使用壽命。
文檔編號(hào)H02M1/08GK201805351SQ20102028896
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者張洪, 楊清, 范仁永 申請(qǐng)人:美凌微電子(上海)有限公司