一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法，包括：对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1；计算Vout与Vout1的差值，并将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran；对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。本发明专利技术还同时公开了一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强系统。

Method and system for enhancing load transient response of Voltage Mode Buck Converter

The invention discloses a voltage mode buck converter load transient response enhancement method, including: Vout output voltage of the voltage mode buck converter with low pass filter, generates an average voltage of Vout1; difference calculation of Vout and Vout1, and the amplitude difference between the calculated wave shape to convert the current amplitude of Itran wave; the fluctuation of current Itran slope processing based on instantaneous ramp signal generation voltage mode buck converter the output voltage response Vout. The invention also discloses a load transient response enhancement system of a voltage mode buck converter.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路电子技术，尤其涉及一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法及系统。
技术介绍
随着各类电子产品市场的迅速发展，能够为电子产品提供稳定电压的电源芯片技术也在不断进步。电源芯片的负载多种多样，负载大小变化不可避免，负载瞬态响应时间和能力已经成为衡量电源芯片优良的关键技术指标。为了保证电源芯片输出电压的精度范围，需要电源芯片具有良好的负载瞬态响应能力。降压转换器主要用于输入电压比较高，而输出电压比较低的场景。通用的电压模降压转换器主要由振荡器、斜坡发生器、误差放大器、补偿网络、脉宽发生器、逻辑控制、驱动及功率开关、输出滤波、反馈网络以及一些保护模块组成。由振荡器产生固定频率，同步控制逻辑部分和功率管开关；斜坡发生器产生用于脉宽控制的斜坡信号；反馈网络、误差放大器和补偿网络组成转换器的控制核心，用来将输出电压变化放大；斜坡信号和误差放大器信号经过脉宽发生器比较，产生脉宽控制信号；脉宽控制信号结合振荡器信号通过逻辑及功率开关，产生占空比，占空比控制输出功率管开关，经过滤波网络后，输出稳定电压。传统的降压转换器能够输出稳定电压，可以满足负载变化不大或者比较慢的应用场景；对于负载变化比较快或者后级对电压稳定度要求很高时，传统结构很难满足设计要求，这就需要改变架构或者增加额外的电路来增强负载响应能力。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术实施例期望提供一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法及系统，能使电压模降压转换器的负载瞬态响应能力大大提高，有效改善负载变化造成的输出电压的精度问题。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法，所述方法包括：对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1；计算Vout与Vout1的差值，并将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran；对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。优选的是，对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout，包括：先对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，生成反馈齿状电压Vramp；再根据反馈齿状电压Vramp单位周期内的脉宽，调制生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。优选的是，所述方法还包括：预先设定第一输入阈值电压ΔV1和第二输入阈值电压ΔV2；所述将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran，包括：当Vout-Vout1大于ΔV1时，将Vout-Vout1-ΔV1的幅值波形转换为相应波形的波动电流Itran，所述得到的波动电流Itran为正向电流；当Vout-Vout1的差值大于零且小于ΔV1时，不产生波动电流Itran；当Vout1-Vout大于ΔV2时，将Vout1-Vout-ΔV2的幅值波形转换为相应波形的波动电流Itran，所述得到的波动电流Itran为反向电流；当Vout1-Vout的差值大于零且小于ΔV2时，不产生波动电流Itran。优选的是，所述生成反馈齿状电压Vramp包括：将所述波动电流Itran与预先设定的基准电流Iref叠加生成反馈电流Iramp，根据反馈电流Iramp的幅值生成反馈齿状电压Vramp。优选的是，所述方法还包括：根据反馈齿状电压Vramp与反馈电压Vcomp的差值生成用于调制的矩形波；其中，反馈电压Vcomp通过对基准电压Vref与经过分压的输出电压Vout的差值进行放大得到，反馈齿状电压Vramp大于反馈电压Vcomp的部分为矩形波的高电平部分。优选的是，所述第一输入阈值电压ΔV1和第二输入阈值电压ΔV2依次为第一电压比较运放和第二电压比较运放的失调电压；其中，所述失调电压为预先设定的固定值，所述失调电压由电压比较运放的跨导运算放大器的两个输出MOS管的输出级不对称产生。一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强系统，所述系统包括低通滤波器、电压比较运放、斜坡发生器和电压生成装置；其中，所述低通滤波器，用于对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1；所述电压比较运放，用于计算Vout与Vout1的差值，并将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran；所述斜坡发生器，用于对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理；所述电压生成装置，用于根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。优选的是，所述电压比较运放包括：第一电压比较运放和第二电压比较运放；其中，第一电压比较运放预先设定第一输入阈值电压ΔV1，第二电压比较运放预先设定第二输入阈值电压ΔV2；当Vout-Vout1-ΔV1大于零时，第一电压比较运放工作，第一电压比较运放根据Vout-Vout1-ΔV1的幅值输出正向波动电流Itran；当Vout1-Vout-ΔV2大于零时，第二电压比较运放工作，第二电压比较运放根据Vout1-Vout-ΔV2的幅值输出反向波动电流Itran。优选的是，所述斜坡发生器，具体用于将所述波动电流Itran与预先设定的基准电流Iref叠加生成反馈电流Iramp，根据反馈电流Iramp的幅值生成反馈齿状电压Vramp。优选的是，所述系统还包括误差放大器EA，用于根据基准电压Vref与经过分压的输出电压Vout生成反馈电压Vcomp；相应的，所述电压生成装置，用于根据反馈齿状电压Vramp与反馈电压Vcomp的差值生成脉宽信号，对所述脉宽信号进行调制生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。优选的是，所述系统还包括补偿网络compensation，所述反馈电压Vcomp为经过补偿网络compensation补偿的电压。优选的是，所述第一电压比较运放和第二电压比较运放均包括跨导运算放大器和镜像电流电路；所述跨导运算放大器的两个输出MOS管的输出级不对称产生失调电压；所述第一输入阈值电压ΔV1和第二输入阈值电压ΔV2依次为第一电压比较运放和第二电压比较运放的失调电压；所述镜像电流电路位于电压比较运放的输出端，且所述镜像电流电路的电流为单方向。本专利技术实施例提供的电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法及系统，通过对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1，对Vout和Vout1进行差值计算，并将计算得到的差值的幅值波形转换为波动电流；再通过对波动电流的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout，以实现对电压模降压转换器的输出电压Vout值的实时反馈调节；本专利技术实施例实现结构简单、响应快速，能使电压模降压转换器的负载瞬态响应能力大大提高，并能有效地改善电压模降压时负载瞬态响应差的问题，且能有效改善由于负载变化所造成的输出电压的精度问题。附图说明图1为本专利技术实施例电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法的处理流程示意图；图2为本专利技术实施例电压模降压转换器的负载瞬态响应增强系统的组成结构示意图；图3为本专利技术实施例的第一电压比较运放的结构示意图；图4为本专利技术实施例的第二电压比较运放的结构示意图；图5为本专利技术实施例的斜坡发生器ramp的结构示意图；图6为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法，其特征在于，所述方法包括：对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1；计算Vout与Vout1的差值，并将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran；对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。

【技术特征摘要】
1.一种电压模降压转换器的负载瞬态响应增强方法，其特征在于，所述方法包括：对电压模降压转换器的输出电压Vout进行低通滤波，产生平均电压Vout1；计算Vout与Vout1的差值，并将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran；对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，根据得到的斜坡信号生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout，包括：先对波动电流Itran的幅值进行斜坡处理，生成反馈齿状电压Vramp；再根据反馈齿状电压Vramp单位周期内的脉宽，调制生成电压模降压转换器的瞬态响应输出电压Vout。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：预先设定第一输入阈值电压ΔV1和第二输入阈值电压ΔV2；所述将计算得到的差值的幅值波形进行转换得到波动电流Itran，包括：当Vout-Vout1大于ΔV1时，将Vout-Vout1-ΔV1的幅值波形转换为相应波形的波动电流Itran，所述得到的波动电流Itran为正向电流；当Vout-Vout1的差值大于零且小于ΔV1时，不产生波动电流Itran；当Vout1-Vout大于ΔV2时，将Vout1-Vout-ΔV2的幅值波形转换为相应波形的波动电流Itran，所述得到的波动电流Itran为反向电流；当Vout1-Vout的差值大于零且小于ΔV2时，不产生波动电流Itran。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成反馈齿状电压Vramp包括：将所述波动电流Itran与预先设定的基准电流Iref叠加生成反馈电流Iramp，根据反馈电流Iramp的幅值生成反馈齿状电压Vramp。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据反馈齿状电压Vramp与反馈电压Vcomp的差值生成用于调制的矩形波；其中，反馈电压Vcomp通过对基准电压Vref与经过分压的输出电压Vout的差值进行放大得到，反馈齿状电压Vramp大于反馈电压Vcomp的部分为矩形波的高电平部分。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一输入阈值电压ΔV1和第二输入阈值电压ΔV2依次为第一电压比较运放和第二电压比较运放的失调电压；其中，所述失调电压为预先设定的固定值，所述失调电压由电压比较运放的跨导运算放大器的两个输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿玮生，
申请(专利权)人：深圳市中兴微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44