[发明专利]用以在开关模式电力供应源中于脉冲宽度调制与脉冲频率调制之间转变的系统、方法及设备

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案请求对斯科特迪尔伯恩(Scott Dearborn)的在2009年7月8日提出申请标题为“用以在开关模式电力供应源中于脉冲宽度调制与脉冲频率调制之间转变的系统、方法及设备(System，Method and Apparatus To Transition Between Pulse-Width Modulation and Pulse-Frequency Modulation in a Switch Mode Power Supply)”的第61/223,994号共同拥有美国临时专利申请案的优先权，且所述申请案出于所有目的以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及开关模式电力供应源，且更特定来说涉及通过依据负载而在脉冲宽度调制(PWM)与脉冲频率调制(PFM)控制之间转变来改善开关模式电力供应源(SMPS)的效率。

背景技术

开关模式电力供应源(SMPS)可通过使用对电力切换晶体管的脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM)控制而操作。SMPS的PWM操作在较高负载条件期间高效，但在轻负载条件下在有效操作方面下降。PFM控制在轻负载条件期间产生SMPS的较高的效率，但在较高负载条件下产生较低的效率。高效率在SMPS中很重要，尤其当用于电池供电的应用中时。图12展示当使用PFM或PWM控制时在输出负载电流范围上的SMPS的典型效率的曲线图。

发明内容

因此，期望通过依据负载电流可靠地在PFM与PWM之间转变以控制SMPS而在从无负载到全负载的其整个操作范围上优化SMPS效率。PFM与PWM操作模式之间的准确、平滑且无缝转变可在工厂设定的负载电流下发生。PFM操作改善轻负载条件期间的效率，且PWM在较高负载电流下具有更好的效率。此为电池供电的应用中的高度期望的特征，且致使在较长时间之后才有必要进行电池更换或再充电。SMPS可为(举例来说但不限于)采用电压模式、峰值电流模式或平均电流模式控制的降压、升压、降压-升压、回扫转换器等。

根据本发明的特定实例性实施例，一种使用脉冲频率调制(PFM)控制或脉冲宽度调制(PWM)控制的开关模式电力供应源(SMPS)包含：开关模式电力供应源(SMPS)转换器；及负载确定电路，其用于检测负载电流何时达到转变电流值，其中如果所述负载电流小于所述转变电流值，那么脉冲频率调制(PFM)信号控制所述SMPS转换器，且如果所述负载电流等于或大于所述转变电流值，那么脉冲宽度调制(PWM)信号控制所述SMPS转换器。

根据本发明的另一特定实例性实施例，一种用于使用脉冲频率调制(PFM)控制或脉冲宽度调制(PWM)控制来控制开关模式电力供应源(SMPS)的方法包含：确定开关模式电力供应源(SMPS)转换器的负载电流；将所述负载电流与转变电流值进行比较；当所述负载电流小于所述转变电流值时，用脉冲频率调制(PFM)信号来控制所述SMPS转换器；及当所述负载电流等于或大于所述转变电流值时，用脉冲宽度调制(PWM)信号来控制所述SMPS转换器。

根据本发明的又一特定实例性实施例，一种用于使用脉冲频率调制(PFM)控制或脉冲宽度调制(PWM)控制来控制开关模式电力供应源(SMPS)的方法包含以下步骤：a)停用开关模式电力供应源(SMPS)转换器的操作；b)确定来自所述SMPS转换器的输出电压是否低于参考电压，其中b1)如果所述输出电压不低于所述参考电压，那么返回到步骤a)，且b2)如果所述输出电压低于所述参考电压，那么启用所述SMPS转换器的操作；c)将能量存储于电感器中；d)确定是否满足控制需求，其中d1)如果不满足所述控制需求，那么返回到步骤c)，且d2)如果满足所述控制需求，那么将所述电感器中所存储的所述能量传送到输出电容器；e)确定来自所述SMPS转换器的所述输出电压是否低于所述参考电压，其中e1)如果所述输出电压不低于所述参考电压，那么返回到步骤a)，且e2)如果所述输出电压低于所述参考电压，那么返回到步骤c。

附图说明

结合附图参照以下说明可更全面地理解本发明的揭示内容，在附图中：

图1图解说明基本调节器系统的示意性框图；

图2图解说明图1中所示的一般调功器的更详细示意性框图；

图3图解说明根据本发明的教示的控制电路的示意性框图；

图4图解说明根据本发明的教示由图3中所示的控制电路控制的电力切换调节器电路的示意图；