專利名稱：數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換器，更明確地說(shuō)，涉及一種以變頻方式來(lái) 控制開關(guān)開啟與關(guān)閉的直流/直流轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參考圖1。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的直流/直流轉(zhuǎn)換器100的示意圖。如圖所 示，直流/直流轉(zhuǎn)換器100包含電感Ll、開關(guān)Q1、 二極管D1、電容C1、 二電 阻R1及R2與開關(guān)控制器110。直流/直流轉(zhuǎn)換器100輸入第一直流電源(電 壓為Vl)并轉(zhuǎn)換為第二直流電源輸出(電壓為V2)。電感U耦接于輸入端，用 以接收第一直流電源；開關(guān)Ql耦接于電感Ll與地端之間；二極管耦接于開 關(guān)Q1與電容C1之間；電容C1耦接于輸出端與該地端之間；電阻R1耦接于 輸出端與電阻R2之間；電阻R2耦接于電阻Rl與該地端之間；開關(guān)控制器 110耦接于開關(guān)Ql的控制端。
開關(guān)控制器110用以控制開關(guān)Q1的開啟與關(guān)閉當(dāng)開關(guān)Q1開啟時(shí)，電 流會(huì)存儲(chǔ)在電感U上，當(dāng)開關(guān)Q1關(guān)閉時(shí)，電感L1上的電流會(huì)經(jīng)過(guò)二極管 D1對(duì)電容C1充電，輸出電壓V2即為電容C1兩端的電壓差，而開關(guān)控制器 110在每個(gè)周期當(dāng)中控制Ql的開啟時(shí)間，即占空因數(shù)，可達(dá)到直流對(duì)直流的 電壓轉(zhuǎn)換。
電阻R1與R2作為電壓V2的分壓使用，并將分壓[R2/(R1+R2)]V2反饋 給開關(guān)控制器110以通知開關(guān)控制器110電壓V2的大小。
開關(guān)控制器110接收參考周期信號(hào)CLK1,并根據(jù)分壓[R2/(R1+R2)]V2的 大小，輸出一控制信號(hào)Sl給開關(guān)Ql。而控制信號(hào)Sl的頻率即是以參考周期 信號(hào)CLK1為準(zhǔn)，再根據(jù)分壓[R2/(R1+R2)]V2的大小，調(diào)整占空因數(shù)(duty cycle),來(lái)控制開關(guān)Ql開啟與關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制電壓V2的大小。也就 是說(shuō)，當(dāng)占空因數(shù)越大，則開關(guān)Ql開啟的時(shí)間越長(zhǎng)，電感L上的電流越多， 則電壓V2會(huì)慢慢上升；反之，當(dāng)占空因數(shù)越小，則開關(guān)Ql開啟的時(shí)間越短， 電感L上的電流越少，則電壓V2會(huì)慢慢下降。另外， 一般來(lái)說(shuō)參考周期信
號(hào)CLK1的頻率是12固Z。
而由于現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)控制器11 0所輸出的控制信號(hào)Sl是以基本頻率來(lái)
設(shè)定占空因數(shù)的方式來(lái)控制開關(guān)Ql,也就是說(shuō),控制信號(hào)Sl會(huì)有一個(gè)基頻(如 12MHz)。而這樣具有基頻的控制信號(hào)會(huì)產(chǎn)生該頻率的干擾源，在一般的便攜 式裝置中，會(huì)造成無(wú)線電波組件在特定頻率上的收信較差，甚至收不到信號(hào)， 如此，將會(huì)降低便攜式電子產(chǎn)品的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器。該直流/直流轉(zhuǎn)換器包含 轉(zhuǎn)換電路，其輸入端用來(lái)接收第一直流電源，其輸出端用來(lái)輸出第二直流電 源；變頻信號(hào)控制器，用來(lái)產(chǎn)生變頻控制信號(hào)；及開關(guān)，耦接于該轉(zhuǎn)換電路 及該變頻信號(hào)控制器，根據(jù)該變頻控制信號(hào)，控制開關(guān)的開啟與關(guān)閉時(shí)間， 達(dá)到直流電壓轉(zhuǎn)換的目的。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)的直流/直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖2是本發(fā)明的數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器的示意圖
附圖符號(hào)說(shuō)明
直流/直流轉(zhuǎn)換器 控制信號(hào) 周期信號(hào) 計(jì)數(shù)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
二極管 開關(guān)
開關(guān)控制器
變頻信號(hào)控制器
鎖相環(huán)
占空因數(shù)控制器
213 計(jì)數(shù)器
214 可編程分頻器
VI V2 電壓。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖2。圖2是本發(fā)明的數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器200的示意圖。 如圖所示，數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器200包含電感L1、開關(guān)Q1、 二極管 Dl、電容C1、 二電阻R1及R2與變頻信號(hào)控制器210。直流/直流轉(zhuǎn)換器200 用以接收第一直流電源(電壓為Vl)并轉(zhuǎn)換為第二直流電源輸出(電壓為V2)。 電感Ll耦接于輸入端用以接收第一直流電源；開關(guān)Ql耦接于電感Ll與一地 端之間；二極管耦接于開關(guān)Ql與電容C1之間；電容C1耦接于輸出端與該地 端之間；電阻R1耦接于輸出端與電阻R2之間；電阻R2耦接于電阻Rl與該 地端之間；變頻信號(hào)控制器210耦接于開關(guān)Ql的控制端。
變頻信號(hào)控制器210用以控制開關(guān)Q1的開關(guān)當(dāng)開關(guān)Q1開啟時(shí)，電流 會(huì)流到電感L中存儲(chǔ)，當(dāng)開關(guān)Q1關(guān)閉時(shí)，L中存儲(chǔ)的電流會(huì)經(jīng)過(guò)二極管Dl 對(duì)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(hào)控制器 210在每個(gè)周期中控制Ql的開啟時(shí)間，即占空因數(shù)，可達(dá)到直流對(duì)直流的電 壓轉(zhuǎn)換。
電阻R1與R2作為電壓V2的分壓使用，并將分壓[R2/(R1+R2)]V2反饋 給變頻信號(hào)控制器210以通知開關(guān)控制器110電壓V2的大小。
變頻信號(hào)控制器21Q接收一參考周期信號(hào)CLK1,并根據(jù)分壓 [R2/(R1+R2)]V2的大小,輸出一控制信號(hào)S2給開關(guān)Q1。而控制信號(hào)S2可經(jīng) 由調(diào)整占空因數(shù)，來(lái)控制開關(guān)Ql開啟與關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制電壓V2的大 小。也就是說(shuō)，當(dāng)占空因數(shù)越大，則開關(guān)Ql開啟的時(shí)間越長(zhǎng)，則電壓V2會(huì) 慢慢上升；反之，當(dāng)占空因數(shù)越小，則開關(guān)Ql開啟的時(shí)間越短，則電壓V2 會(huì)慢慢下降。
而變頻信號(hào)控制器210包含鎖相環(huán)(Phase Lock Loop, PLL)211、占空因 數(shù)控制器212、可編程分頻器213與計(jì)數(shù)器214。
鎖相環(huán)211接收參考周期信號(hào)CLK1,并將參考周期信號(hào)CLK1倍頻為 CLK2。舉例來(lái)說(shuō)參考周期信號(hào)CLK1為12MHz則周期信號(hào)CLK2是倍頻為72MHz。
可編程分頻器213用以接收周期信號(hào)CLK2并以一可變除數(shù)來(lái)對(duì)周期信號(hào)
6CLK2分頻，產(chǎn)生周期信號(hào)CLK3。舉例來(lái)說(shuō)可變除數(shù)可從3至9，也就是說(shuō)周 期信號(hào)CLK3的范圍為[(72/3)=24-(72/9)=8]MHz，意即24-8MHz的范圍。而 在本發(fā)明產(chǎn)生控制信號(hào)S2的過(guò)程中，可變除數(shù)一直變動(dòng)，使其平均的頻率設(shè) 在直流直流轉(zhuǎn)換器的工作頻率上。例如工作頻率為12MHz(72MHz/6)，我們將 除數(shù)持續(xù)的從3漸增至9，再?gòu)?漸減至3，反復(fù)周期性的增減。如此，中心 的工作頻率并沒有改變，但是周期信號(hào)CLK3的頻率將會(huì)有展頻的效果。而可 變除數(shù)變動(dòng)的方式，可以利用程序設(shè)定，端看使用者設(shè)計(jì)的需要。
計(jì)數(shù)器214是計(jì)數(shù)周期信號(hào)CLK3所經(jīng)過(guò)的周期數(shù)，然后再將計(jì)數(shù)值X傳 送給占空因數(shù)控制器212。舉例來(lái)說(shuō)，周期信號(hào)CLK3每經(jīng)過(guò)一個(gè)升緣(rising edge)，則計(jì)數(shù)值X就加1。另外，計(jì)數(shù)器214可在計(jì)數(shù)值X達(dá)一定大小后重 置一次，舉例來(lái)說(shuō)當(dāng)計(jì)數(shù)值X到達(dá)10時(shí)，則重置計(jì)數(shù)器214以將計(jì)數(shù)值X歸
文
占空因數(shù)控制器212會(huì)根據(jù)一預(yù)定值與計(jì)數(shù)值X的大小，輸出高電位或 低電位的控制信號(hào)S2。舉例來(lái)說(shuō)，若該默認(rèn)值為6,則當(dāng)計(jì)凝:值X大于6時(shí)， 占空因數(shù)控制器212會(huì)輸出低電位的控制信號(hào)S2;當(dāng)計(jì)數(shù)值X小于6時(shí)，占 空因數(shù)控制器212會(huì)輸出高電位的控制信號(hào)S2。而該默認(rèn)值的大小，是根據(jù) 分壓[R2/(R1+R2)]V2來(lái)決定。如此便可以改變控制信號(hào)S2的占空因數(shù)，進(jìn) 而控制開關(guān)Q1的開啟與關(guān)閉，便能控制電壓V2穩(wěn)定在所需的大小上。
而由于占空因數(shù)控制器212所接收的周期信號(hào)CLK3是具有變頻的特性， 因此，占空因數(shù)控制器212所輸出的控制信號(hào)S2,是以周期信號(hào)CLK3改變 占空因數(shù)的方式來(lái)控制開關(guān)Q1。因此，控制信號(hào)S2的頻率也是如同周期信 號(hào)CLK3的展頻般的具有變頻的特性，這樣的特性所產(chǎn)生的干擾源較小，而不 會(huì)影響便攜式裝置的無(wú)線信號(hào)的收發(fā)，提高了便攜式裝置的實(shí)用性。
另外，本發(fā)明所述的開關(guān)Q1，可以以一金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管 (Metal Oxide Semiconductor transistor, MOS trans is tor)或雙極結(jié)式晶 體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)來(lái)實(shí)施。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字變頻式直流/直流轉(zhuǎn)換器，包含:轉(zhuǎn)換電路，其輸入端用來(lái)接收第一直流電源，其輸出端用來(lái)輸出第二直流電源；變頻信號(hào)控制器，用來(lái)產(chǎn)生變頻控制信號(hào)；及開關(guān)，耦接于該轉(zhuǎn)換電路及該變頻信號(hào)控制器，用以根據(jù)該變頻控制信號(hào)，控制開關(guān)的開啟與關(guān)閉時(shí)間，達(dá)到直流電壓轉(zhuǎn)換的目的。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該變頻信號(hào)控制器包含 鎖相環(huán)，用來(lái)將第一周期信號(hào)倍頻以產(chǎn)生第二周期信號(hào)； 可編程分頻器，耦接于該鎖相環(huán)，用一可變除數(shù)來(lái)除該第二周期信號(hào)以產(chǎn)生第三周期信號(hào)；計(jì)數(shù)器，耦接于該可編程分頻器，用來(lái)計(jì)數(shù)該第三周期信號(hào)的周期數(shù)；及占空因數(shù)控制器，用來(lái)根據(jù)該計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)的數(shù)值，來(lái)產(chǎn)生該變頻控制信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)該第三周期信號(hào)產(chǎn)生上升緣時(shí), 增加該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
4. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中 時(shí)，重置該計(jì)數(shù)器。
5. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中
6. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中 序設(shè)定。
7. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中所計(jì)數(shù)的數(shù)值大于第一預(yù)定值時(shí)，輸出第二預(yù)定值。
8. 如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該占空因數(shù)控制器是當(dāng)該計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)的數(shù)值小于該第一預(yù)定值時(shí)，輸出第三預(yù)定值。
9. 如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該第一預(yù)定值是可程序設(shè)定。
10. 如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，另包含 第一電阻，耦接于該轉(zhuǎn)換電路的輸出端；及 第二電阻，耦接于該第 一電阻與接地端之間；,當(dāng)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于預(yù)定值，該可變除數(shù)可為周期性變化。 ，該可變除數(shù)的變化規(guī)則是可以程,該占空因數(shù)控制器是當(dāng)該計(jì)數(shù)器 其中，該占空因數(shù)控制器耦接于該第一電阻與該第二電阻之間，并根據(jù) 該第 一 電阻與該第二電阻所提供的分壓，控制該第 一 默認(rèn)值的大小。
11. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該轉(zhuǎn)換電路包含電感，耦接于該轉(zhuǎn)換電路的輸入端； 電容，耦接于該轉(zhuǎn)換電路的輸出端；及 二極管，耦接于該電感與該電容之間。
12. 如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該開關(guān)一端耦接于該電感與該 二極管，另一端耦接于接地端。
13、如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該開關(guān)可為金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管o
14.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中，該開關(guān)可為雙極結(jié)式晶體管。
全文摘要
直流/直流轉(zhuǎn)換器包含一轉(zhuǎn)換電路，其輸入端用來(lái)輸入第一直流電源，其輸出端用來(lái)輸出第二直流電源；一變頻信號(hào)控制器，用來(lái)產(chǎn)生變頻控制信號(hào)；及一開關(guān)，耦接于該轉(zhuǎn)換電路及該變頻信號(hào)控制器，根據(jù)該變頻控制信號(hào)，控制開關(guān)的開啟與關(guān)閉時(shí)間，達(dá)到直流電壓轉(zhuǎn)換的目的。
文檔編號(hào)H02M3/139GK101383556SQ20071014729
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者吳漢哲, 李名栓, 蔡嘉欣, 趙淳安, 平 陳 申請(qǐng)人:揚(yáng)智科技股份有限公司