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      一種基于pfm脈沖計(jì)數(shù)的dc-dc轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置制造方法

      文檔序號(hào):6043445閱讀:170來(lái)源:國(guó)知局
      一種基于pfm脈沖計(jì)數(shù)的dc-dc轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置制造方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,包括PFM控制模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊,PFM控制模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊和檢測(cè)處理模塊依次相連,時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊依次相連,PFM控制模塊用于設(shè)置PFM工作模式,脈沖計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)PFM控制模塊輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時(shí),脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出第一高電平信號(hào),否則輸出低電平信號(hào),時(shí)鐘源模塊用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),計(jì)時(shí)模塊用于依據(jù)時(shí)鐘源模塊的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第二高電平信號(hào),檢測(cè)處理模塊用于在收到第二高電平信號(hào)時(shí)根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào)輸出相應(yīng)的空載指示信號(hào)。
      【專利說(shuō)明】一種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及電信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換 器空載檢測(cè)裝置。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 近些年來(lái),以手機(jī)、平板和MP3為代表的便攜式電子產(chǎn)品得到了廣泛的普及。便攜 式電子產(chǎn)品通常采用鋰電池供電,更強(qiáng)悍的性能、更智能的體驗(yàn)增加了電量的消耗,于是要 求更大容量的電池以維持產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間。但是,鋰電池技術(shù)的發(fā)展比較緩慢,無(wú)法滿足便 攜式電子產(chǎn)品高速發(fā)展的要求。為了緩解這一矛盾,移動(dòng)電源應(yīng)運(yùn)而生。
      [0003] 移動(dòng)電源通常是由一定容量的鋰電池及其控制管理電路組成。其基本的功能是升 壓、充電和電量顯示。升壓通常是由DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn),輸出5V用于給便攜式電子產(chǎn)品充 電。充電功能是用外部電源給移動(dòng)電源自身鋰電池充電。電量顯示用于指示移動(dòng)電源剩余 電量信息。
      [0004] 為了提高電量管理效率,減小移動(dòng)電源自身的能量損耗,在外部產(chǎn)品充電結(jié)束或 者斷開連接時(shí),DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)該自動(dòng)關(guān)閉,使移動(dòng)電源進(jìn)入休眠模式,這就要求對(duì)DC-DC 轉(zhuǎn)換器的空載狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。常見的空載檢測(cè)方法是在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率通路上串 接一個(gè)高精度的檢流電阻,通過檢測(cè)檢流電阻兩端的壓差來(lái)判斷空載的發(fā)生與否。考慮到 功率通路的能量損耗,檢流電阻的阻值不能太大,通常是ΙΟπιΩ到ΙΟΟπιΩ的范圍,這種檢測(cè) 方法的檢測(cè)精度相當(dāng)?shù)?,空載門限一般在30mA以上,有甚者還高達(dá)100mA,也就是DC-DC轉(zhuǎn) 換器的負(fù)載電流低于IOOmA就認(rèn)為空載,因此無(wú)法給一些充電電流較小的便攜式電子產(chǎn)品 充電,如智能手表等。此外,還存在其他的一些缺陷,如BOM成本增加、PCB走線困難、電路 設(shè)計(jì)難度增大等。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種基于PFM脈沖計(jì) 數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,克服現(xiàn)有技術(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)方法檢測(cè)精度低、 空載門限高的缺陷。
      [0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
      [0007] -種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,包括PFM控制模塊、脈沖計(jì) 數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊,所述PFM控制模塊、所述脈沖計(jì)數(shù)模塊和 所述檢測(cè)處理模塊依次相連,所述時(shí)鐘源模塊、所述計(jì)時(shí)模塊和所述檢測(cè)處理模塊依次相 連,所述PFM控制模塊用于設(shè)置PFM工作模式,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)所述PFM控制模塊 輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時(shí),所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出第一高電平信號(hào), 否則輸出低電平信號(hào),所述時(shí)鐘源模塊用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),所述計(jì)時(shí)模塊用于依據(jù)所述時(shí) 鐘源模塊的所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第二高電平信號(hào),所 述檢測(cè)處理模塊用于在收到第二高電平信號(hào)時(shí)根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào)輸出相應(yīng) 的空載指示信號(hào)。
      [0008] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述時(shí)鐘信號(hào)周期跟所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸入 電壓的差值成反比。
      [0009] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述檢測(cè)處理模塊包括濾波單元,所述濾波單元用于對(duì)所 述空載指示信號(hào)進(jìn)行濾波處理。
      [0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      [0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述計(jì)時(shí)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      [0012] -種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,包括PFM控制模塊、脈沖計(jì) 數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊,所述PFM控制模塊、所述脈沖計(jì)數(shù)模塊和 所述檢測(cè)處理模塊依次相連,所述時(shí)鐘源模塊、所述計(jì)時(shí)模塊和所述檢測(cè)處理模塊依次相 連,所述PFM控制模塊用于設(shè)置PFM工作模式,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)所述PFM控制模塊 輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時(shí),所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出第一低電平信號(hào), 否則輸出高電平信號(hào),所述時(shí)鐘源模塊用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),所述計(jì)時(shí)模塊用于依據(jù)所述時(shí) 鐘源模塊的所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第二低電平信號(hào),所 述檢測(cè)處理模塊用于在收到第二低電平信號(hào)時(shí)根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào)輸出相應(yīng) 的空載指示信號(hào)。
      [0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述時(shí)鐘信號(hào)周期跟所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸入 電壓的差值成反比。
      [0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述檢測(cè)處理模塊包括濾波單元,所述濾波單元用于對(duì)所 述空載指示信號(hào)進(jìn)行濾波處理。
      [0015] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      [0016] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所述計(jì)時(shí)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      [0017] 實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案,具有以下有益效果:本發(fā)明為移動(dòng)電源提供了一種簡(jiǎn)單 而有效的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,提高了檢測(cè)精度和能量效率,本發(fā)明還可以應(yīng)用于 涉及DC-DC轉(zhuǎn)換器輕載檢測(cè)的其他領(lǐng)域。

      【專利附圖】

      【附圖說(shuō)明】
      [0018] 下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì) 更加明顯,其中附圖所示內(nèi)容僅用于對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明,而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何意義 上的限制,在附圖中:
      [0019] 圖1為本發(fā)明電流檢測(cè)裝置模塊圖;
      [0020] 圖2為本發(fā)明PFM控制模塊優(yōu)選實(shí)施例電路圖;
      [0021] 圖3為本發(fā)明PFM控制模塊信號(hào)波形圖;
      [0022] 圖4為本發(fā)明時(shí)鐘源模塊優(yōu)選實(shí)施例電路圖;
      [0023] 圖5為本發(fā)明脈沖計(jì)數(shù)模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊優(yōu)選實(shí)施例電路圖。

      【具體實(shí)施方式】
      [0024] 如圖2和圖3所示,本發(fā)明的理論依據(jù)是DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)入PFM工作模式后,兩個(gè) 功率管會(huì)輪流導(dǎo)通,而功率管每一次輪流導(dǎo)通給輸出端注入的電荷量是個(gè)定值,該定值跟 夕卜置電感感值、輸出和輸入電壓差值相關(guān),而跟負(fù)載電流的大小無(wú)關(guān)。因此,在一段時(shí)間內(nèi), 功率管導(dǎo)通的次數(shù)直接跟負(fù)載電流的大小成正比。負(fù)載越大,導(dǎo)通的次數(shù)則越多;反之,導(dǎo) 通的次數(shù)則越少。于是,通過統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)PFM脈沖的數(shù)目,再針對(duì)輸出和輸入電壓差值 的變化進(jìn)行修正,可以得到DC-DC轉(zhuǎn)換器負(fù)載大小的信息。
      [0025] 如圖1所示,本發(fā)明包括PFM控制模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢 測(cè)處理模塊。PFM控制模塊控制DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)入PFM工作模式,以提高DC-DC轉(zhuǎn)換器輕載 工作的能量轉(zhuǎn)換效率。此模塊在絕大部分DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路中已經(jīng)配備,不需要因 空載檢測(cè)而額外添加。脈沖計(jì)數(shù)模塊用于統(tǒng)計(jì)PFM控制模塊送出來(lái)的脈沖信號(hào)pulse的個(gè) 數(shù),達(dá)到設(shè)定數(shù)目后輸出c〇unt_〇ut為1。時(shí)鐘源模塊,產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)clock,其周期跟輸出 和輸入電壓的差值成反比,用于修正前述電荷量定值跟輸出和輸入電壓差值的負(fù)相關(guān)性。 計(jì)時(shí)模塊以clock為參考時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)時(shí),達(dá)到設(shè)定時(shí)間段后輸出time_〇ut為1。可以知道 該時(shí)間段的長(zhǎng)度會(huì)跟輸出和輸入電壓的差值成反比。檢測(cè)處理模塊,會(huì)在time_〇ut由0變 為1的時(shí)刻,檢測(cè)C〇unt_〇ut是否為0,再經(jīng)過對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行濾波等處理后,判斷DC-DC轉(zhuǎn) 換器的負(fù)載電流是否小于某個(gè)門限。
      [0026] 如圖2和圖3所示,PFM控制模塊包含遲滯比較器、脈沖周期控制電路和峰值限流 控制電路。其中,遲滯比較器把輸出電壓vout和參考電壓vref進(jìn)行比較,從而判斷何時(shí)開 啟和關(guān)閉PFM脈沖序列,比較器的遲滯量ΛV決定PFM模式下輸出電壓的紋波。脈沖周期 控制電路用于設(shè)定每?jī)蓚€(gè)PFM脈沖之間的時(shí)間間隔Τ。峰值限流控制電路,設(shè)定每個(gè)PFM脈 沖中電感電流的上限為Ilimit,一旦電感電流達(dá)到上限,則關(guān)閉N功率管,打開P功率管。在 P功率管導(dǎo)通時(shí)間Λt內(nèi),電感電流從Iliniit降到0,該時(shí)間內(nèi)的平均電流為Iliniit/2。于是, 根據(jù)公式

      【權(quán)利要求】
      1. 一種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在于:包括PFM控制 模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊,所述PFM控制模塊、所述脈沖 計(jì)數(shù)模塊和所述檢測(cè)處理模塊依次相連,所述時(shí)鐘源模塊、所述計(jì)時(shí)模塊和所述檢測(cè)處理 模塊依次相連,所述PFM控制模塊用于設(shè)置PFM工作模式,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)所述 PFM控制模塊輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時(shí),所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出第一 高電平信號(hào),否則輸出低電平信號(hào),所述時(shí)鐘源模塊用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),所述計(jì)時(shí)模塊用于 依據(jù)所述時(shí)鐘源模塊的所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第二高電 平信號(hào),所述檢測(cè)處理模塊用于在收到第二高電平信號(hào)時(shí)根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào) 輸出相應(yīng)的空載指示信號(hào)。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述時(shí)鐘信號(hào)周期跟所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸入電壓的差值成反比。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述檢測(cè)處理模塊包括濾波單元,所述濾波單元用于對(duì)所述空載指示信號(hào)進(jìn)行濾波處 理。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述脈沖計(jì)數(shù)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述計(jì)時(shí)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      6. -種基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在于:包括PFM控制 模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊、時(shí)鐘源模塊、計(jì)時(shí)模塊和檢測(cè)處理模塊,所述PFM控制模塊、所述脈沖 計(jì)數(shù)模塊和所述檢測(cè)處理模塊依次相連,所述時(shí)鐘源模塊、所述計(jì)時(shí)模塊和所述檢測(cè)處理 模塊依次相連,所述PFM控制模塊用于設(shè)置PFM工作模式,所述脈沖計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)所述 PFM控制模塊輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時(shí),所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出第一 低電平信號(hào),否則輸出高電平信號(hào),所述時(shí)鐘源模塊用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),所述計(jì)時(shí)模塊用于 依據(jù)所述時(shí)鐘源模塊的所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí),當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第二低電 平信號(hào),所述檢測(cè)處理模塊用于在收到第二低電平信號(hào)時(shí)根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出信號(hào) 輸出相應(yīng)的空載指示信號(hào)。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述時(shí)鐘信號(hào)周期跟所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸入電壓的差值成反比。
      8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述檢測(cè)處理模塊包括濾波單元,所述濾波單元用于對(duì)所述空載指示信號(hào)進(jìn)行濾波處 理。
      9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述脈沖計(jì)數(shù)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PFM脈沖計(jì)數(shù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器空載檢測(cè)裝置,其特征在 于:所述計(jì)時(shí)模塊設(shè)為有D觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。
      【文檔編號(hào)】G01R23/10GK104483580SQ201410828835
      【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
      【發(fā)明者】梁源超, 陳越 申請(qǐng)人:珠海全志科技股份有限公司
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