[发明专利]具有PWM频率控制的电源电路布局

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理电路布局，尤其涉及具有脉宽调制(PWM)控制的电源管理电路布局，其能够支持多种负载电平应用。

背景技术

当在开关电路(例如，升压/降压转换器)中选择一个电感时，所关注的包括感抗、DC额定电流和直流阻抗(DCR)值。DC额定电流是电感的一项基本特征，其表示允许流过该电感的最大电流。DC额定电流由感抗、电感尺寸及绕线长度及线径比例等确定。对于给定的电感尺寸，DCR值与感抗直接成正比，并且DC额定电流与感抗成反比。

对于DC/DC升压转换器，其效率在轻负载条件中同样与感抗直接成正比。为了提高其效率，有必要选择具有更高感抗的电感。然而，如上所述，感抗越高，则允许的DC额定电流会越低。经过电感的峰值电流等于该电感的均值电流(最大负载电流)和1/2峰对峰值脉动电流的总和。同样地，具有更高感抗的电感不会满足在重负载条件下使用的需要。这是因为经过电感的峰值电流在重负载条件中随着均值电流(最大负载电流)的增大而显著地增大，且经过该电感的电流会超过允许的DC额定电流极限。所以，具有更高感抗的电感对于高电流/重负载条件是不合适的。

在升压/降压DC/DC转换器中选择电感时存在至少两种需求。首先，该电感必须能够在高电流条件中工作(该电感的峰值电流应当在允许的DC额定电流极限范围内)。其次，该电感必须具有高感抗，以在低电流条件下获得高效率。由于DC额定电流与感抗成反比，所以难于选择满足上述两个需求的电感。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一个转换器包括一产生用于控制一电感的一脉宽调制信号的一发生器，以及耦合到该发生器的控制电路，该控制电路控制该脉宽调制信号的开关频率。在一个实施例中，当负载电流小于预定电流水平时，选择第一开关频率。在一个实施例中，当负载电流大于预定电流水平时，选择大于第一开关频率的第二开关频率。

附图说明

要求的实施例的特征和益处，将会随着下列详细描述的进行而变得清楚，且该详细描述结合了所附的附图，其中相同的附图标记表示相同的部分，在其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有脉宽调制频率控制的转换器的结构图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的具有脉宽调制频率控制的转换器的另一结构图。

图3示出了用于实现根据本发明的一个实施例的具有脉宽调制频率控制的转换器的方法的流程图。

图4A示出了表示根据本发明的一个实施例的在轻负载条件中流经电感的电流的波形。

图4B示出了表示根据本发明的一个实施例的在重负载条件中流经电感的电流的波形。

具体实施方式

现将对本发明的实施例进行详细的参考。当本发明与这些实施例一道进行描述时，将会理解这不是意图将本发明限制在这些实施例上。相反，本发明意图覆盖各种变化、修改以及等价物，这些都包含在由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内。

而且，在本发明的下列详细描述中，为了提供对本发明的彻底理解而阐明了大量特定的细节。但是，本领域的一个普通技术人员可以认识到，本发明可以不需要这些特定细节来实施。在其他实例中，为了不使本发明不必要地变得不清楚，众所周知的方法、程序、组件和电路不再进行详细描述。

在一个实施例中，本发明提供一种具有脉宽调制频率控制的电源管理电路布局。有利地，在一个实施例中，脉宽调制信号的频率能够根据不同的负载条件进行调节。上述电路布局允许使用具有更高感抗的电感，其能够在轻负载条件中获得高效率，且同样适合于重负载条件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有脉宽调制频率控制的转换器100的结构图。如图1中所示，转换器100包括发生器102(也被称为频率控制模块)，该发生器102用于产生一脉宽调制信号132以控制电感110，以及耦合到发生器102的控制电路108，该控制电路108用于控制脉宽调制信号132的开关频率。电感110耦合到输入172和输出170。

在本发明中的转换器100不仅支持单一输出通道，也支持多个输出通道。例如，在一个实施例中，负载140A和负载140B两者都耦合到输出端170。负载140A和负载140B可以包括但不限于发光二级管(LED)。在一个实施例中，流经负载140A的负载电流160A的电平与流经负载140B的负载电流160B的电平是不同的。例如，负载电流160A的电平(高电流吸收器)大于负载电流160B的电平(低电流吸收器)。