专利名称：通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置和方法
技术领域：
本发明是有关于一种电源供电技术，且特别是有关于一种降低电源供电设备 的损耗的技术。
背景技术：
随着电子信息技术的发展，许多电路都要求将电池电压转换成供电电压，如 手机、手提式电脑等由电池供电的手持设备，都需要将电池电压转换成供电电压。 而VRD (voltage regulator down,降压转换电路)模块是被使用在一般的电源供 应器中作为基本的电压调节电路，因此越来越多的VRD模块被使用到各种电子产品 中。
在当前电脑中大部分都使用VRD作为对CPU (中央处理器)的电源供电设备。 但是，由于当前VRD模块都采用固定开关频率，因此，当其应用到电脑中去时，不 管CPU是否是在轻载状态或重载状态，VRD模块的频率都不变。这使VRD模块的开 关损耗都处于较大的水准，造成能源的浪费。
然而，在环保意识日益受到重视的绿色时代，有效利用有限的能源已经成为 人们的共识。目前发达国家对电器产品功耗方面的要求日益严格，并针对待机功耗 制定了很多标准规范。为了符合这些规范，很多新技术应运而生，主要思想是让开 关电源在负载很小或空载处于待机状态时能够以较低开关频率操作。
中国台湾专利号为TW00509832的专利揭示了电源转化单元的直流电输出是利 用P丽单元所产生的脉冲信号来控制， 一运算单元检测输出电流，并基于所测得的 电流值决定负载的运算模式，当输出电流微弱时， 一个较一般为小之值被读入周期 计录器中，P丽根据存于周期记录器与运算记录器产生一脉冲信号。
专利号为TW00509832的专利是用运算单元检测输出电流并决定负载的运算模 式，然后再调节该脉冲信号，解决了处理器功率消耗过大的问题。但是，并没有解 决为CPU提供电压的VRD模块功率消耗过大的问题。并且，上述系统需要运算单元、单片机等，其具有较高的成本，并且检测过程较复杂。
发明内容
本发明的目的之一在提供一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，以解决现有技术成本高、检测过程复杂的问题。
本发明的另一目的在提供一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的方 法，它可以在降压转换电路的输出处于轻载时减小降压转换电路的工作频率，或在 降压转换电路的输出处于重载时增加降压转换电路的工作频率。
本发明提出一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，包括电 流检测电路、可变模块以及控制器。电流检测电路用于通过检测流出降压转换电路 的电流的大小来判断出目前降压转换电路的输出负载状态，并根据此输出负载状态 来输出调整降压转换电路工作频率的控制信号。可变模块耦接至降压转换电路，用 于为降压转换电路提供外接电阻。控制器耦接至电流监测模块以及可变模块，用于 接收控制信号，并根据控制信号调整可变模块的阻值，以此调整降压转换电路的工 作频率。
依照本发明的较佳实施例所述通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，上述的电流检测电路包括电感、电容以及误差放大器。电感设置于降压转换 电路的稳压电路之内，且耦接至降压转换电路的输出端，用于当降压转换电路为中 央处理器提供电源时，流过测试电流。电容串联测流电阻后并联至电感，用于获得 与测试电流对应的测试电压。误差放大器具有第一输入端、第二输入端以及输出端， 第一输入端/第二输入端耦接至电容，用于放大测试电压。
依照本发明的较佳实施例所述通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，上述的可变模块包括第一振荡电阻以及第二振荡电阻，控制器为开关器件，开 关器件与第一振荡电阻串联，且开关器件与电流检测电路相连，用于根据控制信号 转换导通或截止状态，第二振荡电阻与第一振荡电阻及开关器件并联。
依照本发明的较佳实施例所述通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，上述的开关器件为晶体管，晶体管具有第一源/漏极、第二源/漏极以及栅极， 第一源/漏极耦接至第一振荡电阻，第二源/漏极耦接至接地电压，栅极耦接至电流 检测电路，用于根据控制信号转换导通或截止状态。依照本发明的较佳实施例所述通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，上述的降压转换电路的工作频率与第一振荡电阻以及第二振荡电阻构成的振荡 电阻的阻值具有一预定关系。振荡电阻的阻值为第二振荡电阻的阻值或第一振荡电 阻与第二振荡电阻并联后的阻值。
本发明提出一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其包括 电流检测电路以及可调阻值模块。电流检测电路用于通过检测流出降压转换电路的 电流的大小来判断出目前降压转换电路的输出负载状态，并根据输出负载状态来输 出调整降压转换电路工作频率的控制信号。可调阻值模块耦接至降压转换电路和电 流检测电路，用于根据控制信号调整本模块的阻值，以此调整降压转换电路的工作 频率。
依照本发明的较佳实施例所述通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装 置，上述的可调阻值模块为电位器。
本发明提出一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的方法，用于检测 中央处理器(CPU)处于重载或轻载状态，并当中央处理器处于轻载状态时，降低 为中央处理器提供电源的降压转换电路的工作频率，其步骤之一为提供耦接至降压 转换电路的可变模块。其另一步骤为检测流出降压转换电路的电流。其还包括步骤 通过检测到的电流判断出当前中央处理器所处的负载状态；以及根据中央处理器所 处的负载状态来调整可变模块的阻值，以此调整降压转换电路的工作频率。
本发明因采用通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置和方法，因此 可以通过检测为中央处理器提供电源的降压转换电路(VRD)流出的电流来判断中
央处理器所处的轻载或重载状态，从而根据中央处理器的负载状态来设置降压转换 电路的工作频率，达到控制降压转换电路功耗的目的，可以避免不必要的能源浪费。 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1绘示为本发明实施例的一种通过检测电流降压调整电路工作频率调整装 置的结构示意图。
图2绘示为本发明实施例的一种通过检测电流降压调整电路工作频率调整装置的具体的结构示意图。
图3绘示为本发明实施例的另一种通过检测电流降压调整电路工作频率调整 装置的具体的结构示意图。
图4绘示为振荡电阻阻值与频率的关系图。
图5绘示为本发明实施例的一种通过检测电流降压调整电路工作频率调整方 法的流程图。
具体实施例方式
本发明的特征之一是检测降压转换电路(VRD)输出电流，从而判断中央 处理器(CPU)处于重载或轻载状态，通过切换电阻以切换降压转换电路的工 作频率，达到控制降压转换电路功耗的目的。
参照图1，其绘示为本发明实施例的一种通过检测电流调整降压转换电路 工作频率的装置的结构示意图。本实施例的通过检测电流调整降压转换电路工 作频率的装置100，用于检测流出为中央处理器107供电的降压转换电路105 的电流的大小来检测中央处理器107的负载状态，并藉此来调整降压转换电路 105的工作频率，包括电流检测电路IOI、可变模块103以及控制器104。电 流检测电路101用于通过检测流出降压转换电路105的电流的大小来判断出目 前中央处理器107的负载状态，并根据负载状态来输出调整降压转换电路105 工作频率的控制信号。可变模块103耦接至降压转换电路105，用于为降压转 换电路105提供外接电阻。控制器104耦接至电流监测模块101以及可变模块 103，用于接收控制信号，并根据控制信号调整可变模块103的阻值，以此调 整降压转换电路105的工作频率。
参照图l及2，其绘示为本发明实施例的一种通过检测电流调整降压转换 电路工作频率的装置的具体的结构示意图。本实施例的通过检测电流调整降压
转换电路工作频率的装置100包括电流检测电路101以及可变模块103。电流 检测电路101用于通过检测流出降压转换电路105的电流的大小来判断出目前 中央处理器107的负载状态，并根据负载状态来输出调整降压转换电路105工 作频率的控制信号。电流检测电路101包括电感201、电容203以及误差放大 器205。其中，电感201设置于降压转换电路的稳压电路之内，且耦接至降压转换电路的输出端，用于当降压转换电路为中央处理器提供电源时，流过测试
电流。电容203串联测流电阻207后并联至电感201，用于获得与测试电流对 应的测试电压。误差放大器205具有第一输入端、第二输入端以及输出端，第 一输入端/第二输入端耦接至电容203，用于放大测试电压。上述误差放大器 205通过设定一个特定值(放大倍数)即可将上述测试电压放大到所需要的值。
可变模块103耦接至降压转换电路105，用于为降压转换电路105提供外 接电阻。控制器104耦接至电流监测模块101以及可变模块103，用于接收控 制信号，并根据控制信号调整可变模块103的阻值，以此调整降压转换电路105 的工作频率。可变模块103包括第一振荡电阻211以及第二振荡电阻213，控 制器104为晶体管209。晶体管209具有第一源/漏极、第二源/漏极以及栅极， 第一源/漏极耦接至第一振荡电阻211，第二源/漏极耦接至接地电压，栅极耦 接至电流检测电路101中误差放大器205的输出端。第一振荡电阻211与晶体 管209串联，第二振荡电阻213与第一振荡电阻211及晶体管209并联。此晶 体管209用于接收电流检测电路IOI输出的放大后的测试电压，并根据上述放 大后的测试电压与其第一源/漏极之间的电压差，调整其所在线路的导通与截 止状态，也即根据电流检测电路101监测到的电流的大小来判断CPU的当前状 态后控制是否将第一振荡电阻211与第二振荡电阻213并联。
请参见图3，其绘示为本发明实施例的另一种通过检测电流调整降压转换 电路工作频率的装置的具体的结构示意图。其包括电流检测电路101以及可 调阻值模块301。电流检测电路101用于通过检测流出降压转换电路105的电 流的大小来判断出目前中央处理器107的负载状态，并根据负载状态来输出调 整降压转换电路105工作频率的控制信号。可调阻值模块301耦接至降压转换 电路105和电流检测电路101，用于根据控制信号调整本模块的阻值，以此调 整降压转换电路105的工作频率。电流检测电路101与图2中的电流检测电路 相同，此处不再赘述。可调阻值模块301为电位器。
请参见图4，其绘示为振荡电阻阻值与频率的关系图。由图中可知，当上 述电流检测电路101的误差放大器205的输出的测试电压足以使晶体管导通 时，晶体管209所在的线路导通，第一振荡电阻211与第二振荡电阻213并联， 振荡电阻的阻值为第一振荡电阻211与第二振荡电阻213并联后的阻值。而当上述电流检测电路101的误差放大器205的输出的测试电压不足以导通晶体管 209 (即晶体管处于截止状态)时，晶体管209所在的线路断开，振荡电阻的 阻值为第二振荡电阻213的阻值。而并联后的振荡电阻的阻值小于未并联的振 荡电阻的阻值。由图中可知，当振荡电阻的阻值较小时，频率较大，而随着振 荡电阻的阻值的增大，频率逐渐减小。根据频率与VRD的损耗成正比的关系， 因此可以通过调节振荡电阻的阻值来控制VRD的损耗。当CPU处于轻载状态下， 采用第二振荡电阻，振荡电阻的阻值增大，频率减小，因此损耗得到减小。
值得注意的是，在VRD部分，选用输出电感电容与频率(开关频率)有一 定关系，因此在设定轻载工作频率时，需要注意在同一电感电容应用下工作频 率的低限值，并且电压纹波需要满足CPU的核电压。
参照图5，其绘示为本发明实施例的一种通过检测电流调整降压转换电路 工作频率的方法的流程图。本发明的方法用于检测流出为中央处理器(CPU) 供电的降压转换电路(VRD)的电流的大小来检测中央处理器的负载状态，并 藉此来调整降压转换电路的工作频率，包括以下步骤
S510:提供耦接至降压转换电路的可变模块。
S520:检测流出降压转换电路的电流。其具体为检测降压转换电路中稳压 电路的电感上流过的电流。
S530:通过检测到的电流判断出当前中央处理器所处的负载状态。具体为
通过与上述电感并联的电容将电流转换为电压，将电压与预设的电压阈值范围 做比较，根据比较的结果判断中央处理器当前所处状态。
S540:根据中央处理器所处的负载状态来调整可变模块的阻值，以此调整 降压转换电路的工作频率。具体为上述包括可变模块第一振荡电阻以及第二
振荡电阻，控制器为晶体管，将第一振荡电阻串联晶体管，并通过转换晶体管 的导通/截止状态控制是否在第二振荡电阻上并联第一振荡电阻。
综上所述，在本发明的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置通
过设置VRD的外接电阻，来调整CPU不同的负载状态下VRD的工作频率，使VRD 在CPU为较小负载时也具有较小的工作频率，减小VRD在CPU为轻载时的损耗。 另外，本发明运用电流检测电路通过检测VRD流出的电流对CPU的当前负载状 态进行检测，检测结果精确，结构简单，操作方便。 。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用于限定本发明，任何熟 习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此 本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1. 一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，包括一电流检测电路，用于通过检测流出该降压转换电路的电流的大小来判断出目前该降压转换电路的输出负载状态，并根据输出负载状态来输出调整该降压转换电路工作频率的一控制信号；一可变模块耦接至该降压转换电路，用于为该降压转换电路提供一外接电阻；以及一控制器耦接至该电流检测模块以及该可变模块，用于接收该控制信号，并根据该控制信号调整该可变模块的阻值，以此调整该降压转换电路的工作频率。
2. 如权利要求1所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该电流检测电路包括一电感，设置于该降压转换电路的一稳压电路之内，且耦接至该降压转换电 路的输出端，用于当该降压转换电路为该中央处理器提供电源时，测量获得流经该 输出端的一测试电流；一测流电阻；一电容，串联该测流电阻后并联至该电感，用于获得与该测试电流对应的一 测试电压；以及一误差放大器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，第一输入端/第二 输入端耦接至该电容，用于放大该测试电压，形成该控制信号。
3. 如权利要求1所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该可变模块包括一第一振荡电阻以及一第二振荡电阻，该控制器为一开 关器件，该开关器件与该第一振荡电阻串联，且该开关器件与该电流检测电路相连， 用于根据该控制信号转换导通或截止状态，该第二振荡电阻与该第一振荡电阻及该 开关器件并联。
4. 如权利要求3所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该开关器件为一晶体管，该晶体管具有第一源/漏极、第二源/漏极以及 栅极，第一源/漏极耦接至该第一振荡电阻，第二源/漏极耦接至一接地电压，栅极 耦接至该电流检测电路，用于根据该控制信号转换导通或截止状态。
5. 如权利要求3所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该降压转换电路的工作频率与该第一振荡电阻以及该第二振荡电阻构成 的 一振荡电阻的阻值具有一预定关系。
6. 如权利要求5所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该振荡电阻的阻值为该第二振荡电阻的阻值或该第一振荡电阻与该第二 振荡电阻并联后的阻值。
7. —种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其包括一电流检测电路，用于通过检测流出该降压转换电路的电流的大小来判断出 目前该降压转换电路的输出负载状态，并根据输出负载状态来输出调整该降压转换 电路工作频率的一控制信号；以及一可调阻值模块，耦接至该降压转换电路和该电流检测电路，用于根据该控 制信号调整本模块的阻值，以此调整该降压转换电路的工作频率。
8. 如权利要求7所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其 特征在于，该可调阻值模块为一电位器。
9. 如权利要求7所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置，其特征在于，该电流检测电路包括一电感，设置于该降压转换电路的一稳压电路之内，且耦接至该降压转换电 路的输出端，用于当该降压转换电路为该中央处理器提供电源时，测量获得流经该 输出端的一测试电流；一测流电阻；一电容，串联该测流电阻后并联至该电感，用于获得与该测试电流对应的一 测试电压；以及—误差放大器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，第一输入端/第二 输入端耦接至该电容，用于放大该测试电压，形成该控制信号。
10. —种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的方法，包括 提供耦接至该降压转换电路的一可变模块； 检测流出该降压转换电路的一电流；通过检测到的该电流判断出当前该降压转换电路所处的输出负载状态；以及根据该降压转换电路所处的输出负载状态来调整该可变模块的阻值，以此调 整该降压转换电路的工作频率。
11. 如权利要求10所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的方法， 其特征在于，该可变模块包括有并联后耦接至该降压转换电路的一第一振荡电阻和 一第二振荡电阻，调整该可变模块的阻值的步骤包括-提供串接在该第一振荡电阻的一开关器件；以及根据该降压转换电路所处的输出负载状态来导通或截止该开关器件。
12. 如权利要求11所述的通过检测电流调整降压转换电路工作频率的方法， 其特征在于，该方法其中，调整该可变模块的阻值的步骤还包括检测流出该降压转换电路的该电流，将该电流转换为一电压，将该电压与预 设的电压阈值范围做比较；若超过阈值则发出降低该降压转换电路工作频率的一,制信号；以及 接收到该控制信号后，截止该开关器件。
全文摘要
本发明提出一种通过检测电流调整降压转换电路工作频率的装置和方法，包括电流检测电路、可变模块以及控制器。电流检测电路用于通过检测流出降压转换电路的电流的大小来判断出目前降压转换电路的输出负载状态，并根据此负载状态来输出调整降压转换电路工作频率的控制信号。可变模块耦接至降压转换电路，用于为降压转换电路提供外接电阻。控制器耦接至电流监测模块以及可变模块，用于接收控制信号，并根据控制信号调整可变模块的阻值，以此调整降压转换电路的工作频率。本发明可以减小降压转换电路的损耗。
文档编号H02M3/10GK101453163SQ200710196700
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者刘士豪, 理 曾 申请人:英业达股份有限公司