[发明专利]一种精确快速响应的降压型开关电源开关频率调整器

说明书

本发明公开一种精确快速响应的降压型开关电源开关频率调整器，包括调频判断器、N位频率调整器、振荡器，该调频判断器的输出连接N位频率调整器，该N位频率调整器的输出连接振荡器，该振荡器的输出连接于调频判断器，形成闭环的控制回路。调频判断器对输入电压，输出电压，最小开启时间，最小关断时间进行处理分析，以及振荡器输出频率反馈到调频判断器进行实时判断，输出判断信号，该判断信号携带了振荡器输出频率是否满足正常工作要求的判断结果，再输入到N位频率调整器，Ｎ位频率调整器又根据调频判断器的输出进行实时调整，直到振荡器的输出频率稳定在正好合适的频率上。

技术领域

本发明涉及电路领域技术，尤其是指一种精确快速响应的降压型开关电源开关频率调整器。

背景技术

降压型开关电源作为一种高效率的电压调整器在各类电子设备中有十分广泛的应用。

例如，近年来，伴随汽车产品对能效的要求越来越高，超高效率的开关电源成为车载电源的首选。降压型开电源将大约12V的汽车电池电压换成车载电子设备需要的低电压（常见为5V或3.3V），为这些低电压电子设备提供电源。

降压型开关电源作为一种开关型电压调整器，在实现高效率的同时也存在幅射干扰较大的问题，传统开关电源500KHz左右的开关频率与调辐广播信号频率相近，容易对调辐广播信号的接收带来干扰。于是最新的开关电压调整器开始使用2.1MHz的开关频率以避开调辐广播信号的工作频段。但由于开关电源工作的最小开启与最小关断时间有限，对于相同的最小开启与最小关断时间，2.1MHz的开关频率对比500KHz的开关频率意味着更窄的占空比范围，这对输入输出电压比率产生更多的限制。当工作的输入输出电压比率过小或过大时，需要降低开关频率来取得合适的占空比，以保证开关电源的正常工作。因此，开关频率调整装置成为此类降压型开电源必不可少的组成部分。

以往的频率调整装置由于比较粗略，仅根据输入电压的变化做出大致的调整，为了达到充分的降频的目的，往往进行过大的调整，造成调整后的工作性能下降，输出纹波增大，对输出有大幅扰动等问题。

降压型开关电源需要性能更好的开关频率调整装置，主要包括以下部分:

1. 它需要精确的频率调整，保证降频充分且不过分，即足够充分的前提下尽可能保持高的开关频率。以保持输出的纹波的最小化以及内部补偿电路的有效。

2. 它需要能快速响应以应对汽车电池可能出现的快速电压变化。

3. 它需要频率调整动作平顺柔和，对输出尽可能小的扰动。

这些要求以往简单的开关频率调整装置难以实现，需要新的开关频率调整电路设计来满足。

下面，通过计算分析降压型开关电源需要调频的原理:输出频率，输入电压，输出电压及最小开启与最小关断时间的关系。

VIN=VOUT/D=VOUT/(TON*F) <公式一>

F:振荡器输出频率F=1/T

T: 振荡器输出周期

VIN:输入电压

VOUT：输出电压

D：占空比

TON:开启时间

D=TON*F

根据<公式一>，当输入电压上升时，开启时间就必须下降以保证公式成立，但最小的开启时间是有限的，当开启时间下降到最小开启时间时，就需要降低输出频率以保证公式继续成立。

与之相反，当输入电压下降时，开启时间就必须上升（即关断时间下降）以保证公式成立，最小的关断时间也是有限的，当关断时间下降到最小关断时间时，也需要降低输出频率以保证公式继续成立。