為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法，所述電流模式升壓電路有一電感耦接一開關，所述開關受一脈沖寬度調(diào)變信號控制切換，以控制所述電感所導通的電感電流，當所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比達到設定的最大值時，若所述電感電流仍未上升到設定的峰值，則立刻關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，并在下一周期加快所述脈沖寬度調(diào)變信號的切換頻率。本發(fā)明專利技術(shù)藉由如此自動調(diào)整切換頻率，可以避免所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比太大而導致所述電感的磁芯損耗大幅增加。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電流模式升壓電路，特別是關于一種應用于音響裝置中的電流模式升壓電路的控制方法，該控制方法可降低磁芯損耗。
技術(shù)介紹
參照圖1A和圖1B，一種應用在音響裝置中的電流模式升壓電路包含了電感L、開關SW以及電容C，開關SW受脈寬調(diào)變PWM(PulseWidthModulation；PWM)信號控制而切換，以控制電感L所導通的電感電流iL。脈寬調(diào)變信號PWM的脈沖是由時鐘信號clk所觸發(fā)，從而將開關SW切換至接點A，此后電感L被充電，電感電流iL上升；當電感電流iL上升至一設定的峰值PEAK時，關閉脈寬調(diào)變信號PWM的脈沖，從而將開關SW切換至接點B，電感電流iL對電容C充電。藉由反復上述操作而周期性的切換開關SW，可將輸入電壓Vin升壓成為受調(diào)節(jié)的(regulated)輸出電壓Vo，供應給負載R。然而，圖1A和圖1B所示的電流模式升壓電路在實際應用上有一些問題。當遭遇重載瞬時(heavyloadtransient)時，由于脈寬調(diào)變信號PWM的占空比(dutycycle)是藉由比較電感電流iL與設定的峰值PEAK所得到的結(jié)果，因此占空比可能會變到非常大，甚至接近或超過極限值1。未受限的占空比引發(fā)控制回路的正反饋，最糟糕的情況，甚至引發(fā)電感L的磁芯損耗(coreloss)等效電阻Rc所造成的磁芯損耗呈指數(shù)性增長。參照圖2所示的特性曲線，在電感L的電感值為固定值的情況下，電感L的磁芯損耗大小與脈寬調(diào)變信號PWM的占空比大小有關。在占空比較大時，隨著占空比的增加，磁芯損耗出現(xiàn)指數(shù)性增加。磁芯損耗也是正反饋項目，如果圖1A和圖1B中的負載R維持在重載狀態(tài)直到電感L達到磁通密度飽和(magneticfluxdensitysaturation)，則會導致電路故障。目前已知處理此磁芯損耗問題的方法是為占空比設定一最大值，以終止正反饋以及磁芯損耗指數(shù)性增加。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的之一，在于提供一種為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法，以解決上述一項或多項缺失。更具體來說，本專利技術(shù)提供一種為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法，音響裝置中的所述電流模式升壓電路有一電感耦接一開關，所述開關受一脈沖寬度調(diào)變信號控制切換，以控制所述電感所導通的電感電流，所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖由一時鐘信號觸發(fā)而開啟，并在所述電感電流上升到一設定的峰值時觸發(fā)一結(jié)束信號關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，本專利技術(shù)的特點是在所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比達到一設定的最大值，但所述電感電流仍未上升到所述設定的峰值時，立刻關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，并在下一周期加快所述開關的切換頻率，以降低所述電感的磁芯損耗。較佳者，在加快所述開關的切換頻率后，若所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比下降到小于所述設定的最大值，則在下一周期減慢所述開關的切換頻率。較佳者，藉由改變所述時鐘信號的頻率來改變所述開關的切換頻率。較佳者，所述設定的最大值是可調(diào)整的，并在改變所述開關的切換頻率時一并調(diào)整所述設定的最大值。較佳者，從所述脈沖寬度調(diào)變信號或所述電感電流檢知所述占空比的值。較佳者，若所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比已達到一設定的最大值，但所述電感電流仍未上升到所述設定的峰值，則觸發(fā)另一結(jié)束信號關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖。較佳者，在開啟所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖后開始計算所述脈沖維持的時間，若計算的時間達到所述設定的最大值所決定的時間長度時，所述電感電流仍未上升到所述設定的峰值，則觸發(fā)所述另一結(jié)束信號。較佳者，從所述脈沖寬度調(diào)變信號或所述電感電流檢知所述脈沖維持的時間。較佳者，利用所述時鐘信號觸發(fā)一負脈沖，其寬度等于所述設定的最大值所決定的時間長度，所述負脈沖和所述脈沖寬度調(diào)變信號經(jīng)與門運算產(chǎn)生所述另一結(jié)束信號。本專利技術(shù)依據(jù)占空比是否達到設定的最大值，來控制電流模式升壓電路中的開關的切換頻率。本專利技術(shù)藉由自動調(diào)整切換頻率，可以避免所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比太大而導致所述電感的磁芯損耗大幅增加。本專利技術(shù)將改良現(xiàn)有控制方法，使得電流模式升壓電路在重載時能更有效率的終止正反饋。附圖說明圖1A和圖1B顯示一現(xiàn)有的電流模式升壓電路的簡化電路圖及其操作原理的示意圖；圖2顯示電流模式升壓電路中的電感的磁芯損耗與脈寬調(diào)變信號的占空比之間的關系曲線；圖3顯示使用本專利技術(shù)實施例來控制電流模式升壓電路的示意圖；圖4顯示圖3中的時鐘信號clk及脈寬調(diào)變信號PWM的波形圖；圖5顯示圖3中的開關SW在不同切換頻率時，電感L的磁芯損耗與磁通密度變化量ΔB之間的關系曲線；以及圖6顯示本專利技術(shù)實施例產(chǎn)生結(jié)束信號的OFF2的示意圖。符號說明：10電流檢測器12脈寬調(diào)變產(chǎn)生器14或門16比較器18控制回路20反饋電路22比較器或誤差放大器24時鐘信號的波形26脈寬調(diào)變信號的波形28磁芯損耗與磁通密度變化量的曲線30磁芯損耗與磁通密度變化量的曲線32單擊電路34與門具體實施方式為了具體且清楚地說明本專利技術(shù)的特點，以下將引用圖1A和圖1B所示的電流模式升壓電路來說明本專利技術(shù)如何控制電流模式升壓電路中的開關。參照圖3，如同一般的電流模式升壓電路所使用的，用來控制開關SW切換的脈寬調(diào)變信號PWM是由PWM產(chǎn)生器12(例如使用正反器)提供，時鐘信號clk用來觸發(fā)PWM產(chǎn)生器12開啟脈寬調(diào)變信號PWM的脈沖，然后PWM產(chǎn)生器12響應結(jié)束信號OFF而關閉脈沖寬度調(diào)變信號PWM的脈沖。如同大家已知的，時鐘信號clk的頻率決定了脈寬調(diào)變信號PWM的切換頻率，從而控制了開關SW的切換頻率。電流檢測器10檢測電感電流iL產(chǎn)生電流檢測信號iLs，比較器16比較電流檢測信號iLs與設定的峰值PEAK，當電流檢測信號iLs上升到峰值PEAK時，比較器16會觸發(fā)結(jié)束信號OFF1。在已知的裝置中，結(jié)束信號OFF就是結(jié)束信號OFF1。另一方面，反饋電路20檢測輸出電壓Vo產(chǎn)生反饋信號err，提供給控制回路18。反饋信號err可以用來決定峰值PEAK的大小。反饋電路20可以使用比較器或誤差放大器22來實現(xiàn)。時鐘信號clk由控制回路18提供，因此，控制回路18可以藉由改變時鐘信號clk的頻率來改變脈寬調(diào)變信號PWM(或開關SW)的切換頻率。參照圖3及圖4，如圖4中的波形24及26所示，在時間t1時，時鐘信號clk由低電平轉(zhuǎn)為高電平，觸發(fā)了脈寬調(diào)變信號PWM的脈沖，使得開關SW切換至接點A，從而導致電感L被充電，造成電感電流iL上升；在開關SW連接在接點A的期間，電流檢測器10檢測電感電流iL而產(chǎn)生電流檢測信號iLs，當電流檢測信號iLs上升到峰值PEAK時，表示電感電流iL達到設定的峰值，觸發(fā)結(jié)束信號OFF1，結(jié)束信號OFF1經(jīng)過或門14傳送到PWM產(chǎn)生器12的重設輸入端，因此脈沖寬度調(diào)變信號PWM的脈沖被關閉，如圖4中的波形26在時間t2時所示，從而開關SW被切換至接點B，于是電感電流iL對電容C充電并逐漸下降。重復上述操作，周期性的切換開關SW，電流模式升壓電路會將輸入電壓Vin升壓成為輸出電壓Vo。在一般的情況下，電感電流iL在脈寬調(diào)變信號PWM的占空比達到設定的最大值以前，就會上升到設定的峰值PEAK，使得比較器16觸發(fā)結(jié)束信號OFF1，因而關閉脈寬調(diào)變信號PWM的脈沖。參照圖3，控制回路18還本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法，所述電流模式升壓電路有一電感耦接一開關，所述開關受一脈沖寬度調(diào)變信號控制切換，以控制所述電感所導通的電感電流，所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖由一時鐘信號觸發(fā)而開啟，并在所述電感電流上升到一設定的峰值時觸發(fā)一結(jié)束信號關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，其特征在于，若所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比達到一設定的最大值，但所述電感電流仍未上升到所述設定的峰值，則關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，并在下一周期加快所述開關的切換頻率，以降低所述電感的磁芯損耗。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種為音響裝置的電流模式升壓電路降低磁芯損耗的控制方法，所述電流模式升壓電路有一電感耦接一開關，所述開關受一脈沖寬度調(diào)變信號控制切換，以控制所述電感所導通的電感電流，所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖由一時鐘信號觸發(fā)而開啟，并在所述電感電流上升到一設定的峰值時觸發(fā)一結(jié)束信號關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，其特征在于，若所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比達到一設定的最大值，但所述電感電流仍未上升到所述設定的峰值，則關閉所述脈沖寬度調(diào)變信號的脈沖，并在下一周期加快所述開關的切換頻率，以降低所述電感的磁芯損耗。2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在加快所述開關的切換頻率后，若所述脈沖寬度調(diào)變信號的占空比下降到小于所述設定的最大值，則在下一周期減慢所述開關的切換頻率。3.如權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，藉由改變所述時鐘信號的頻率以改變所述開關的切換頻率。4.如權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述設定的最大值是可調(diào)整的，并在改變...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡國勢，蔡家豪，
申請(專利權(quán))人：立锜科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：中國臺灣;71