一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路和切换方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路和切换方法，该切换电路中的阈值电路包括：参考电流源、信号发生器的信号电流端、第一比例电路、第二比例电路、加和器和基准电阻，第一比例电路输入端与参考电流源连接，输出端与加和器第一输入端连接；第二比例器输入端与信号发生器的信号电流端连接，输出端与加和器第二输入端连接；基准电阻一端与加和器输出端连接，另一端为接地端；第二比例电路的放大倍数由信号发生器的输出电阻和阈值电路的基准电阻的比值决定。通过在阈值电路中加入信号电流成分，且第二比例电路的放大倍数由信号发生器的输出电阻和阈值电路的基准电阻的比值决定，使得不同模式负载切换电流与工艺参数无关。

Switching circuit and switching method for pulse wave modulation and pulse skip cycle modulation

The embodiment of the invention discloses a pulse wave modulation and pulse switching circuit and switching method of skip cycle modulation, threshold circuit of the switching circuit includes: signal current reference current source, signal generator circuit, second terminal, the first ratio proportion circuit, and the reference resistor and the first circuit connected with the input end of the proportion of. With the reference current source, and the output end is connected with the input end of the first and second signal; current proportional to an input end of the signal generator is connected with the output end and the device, and a second input end and the reference resistor connection; and the other end is connected to the output end for grounding end; magnification ratio of second circuit the decision by the ratio of the output resistance and reference resistance threshold of the signal generator circuit. The threshold value added in the circuit and signal current components, and the amplification ratio of second circuit by ratio of the output resistance and reference resistance threshold signal generator circuit of the decision, that different models and parameters independent of load switching current.

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路和切换方法
本专利技术实施例涉及直流转换器调制方式切换领域，尤其涉及一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路和切换方法。
技术介绍
直流-直流(DirectCurrent/DirectCurrent，DC/DC)转换器是常用的将一个范围内的直流调制为另一个可变的或者固定值的直流电压的稳压装置。DC/DC转换器的调制方式有脉冲宽度调制模式(PulseWidthModulation，PWM)、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation，PFM)和脉冲跳周期调制模式(PulseSkipModulation，PSM)。这三种调制方式均是通过负反馈控制环路来实现稳定功率变换器的输出电压的目的。其中，PWM稳压的实现方式为，如果输入电压或者负载的变化引起输出电压发生变化，采样电路对输出电压进行采样，将其与基准电压进行比较，进而根据输出电压的变化调节PWM输出信号的占空比(输出信号的频率不变)，PWM输出信号的占空比会影响功率管的导通时间，进而达到稳定输出电压的目的；PSM稳压的实现方式为：如果输入电压或者负载的变化引起输出电压发生变化，采样电路对输出电压进行采样，并将其与基准电压进行比较，进而根据比较结果确定是否需要跳过几个时钟周期(输出信号的占空比和频率均不变)，以达到稳定输出电压的目的；PFM稳压的实现方式为，如果输入电压或者负载的变化引起输出电压发生变化，采样电路对输出电压进行采样，将其与基准电压进行比较，进而根据输出电压的变化调节PFM输出信号的频率(输出信号的占空比不变)，进而达到稳定输出电压的目的。上述三种调制方式中，PSM调制模式的响应速度较快，在系统轻负载的情况下调制效率高；而PWM调制模式在系统重负载的情况下调制效率高。因此，现有技术在DC/DC转换器中同时采用PWM和PSM两种调制方式，通过将预设的基准电压与负载电压的采样值进行比较，从而判定是否需要在两种调制模式之间进行切换。图1为现有技术提供的一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路的电路图。如图1所示，该切换电路包括采样电路1、EA1运算放大器2、PWM比较器3、信号发生器4、阈值电路5、PSM比较器6、PSM逻辑电路7、触发器8、驱动器9和CLK时钟信号10。其中，采样电路1包括电流采样电路1A和电压采样电路1B，其中，电压采样电路1B对负载电压Vout进行采样，采样电压Vsense为负载电压Vout在电阻R2上的分压，采样电流Isense为按照电流采样电路11的电流采样比例K1对电感电流IL进行采样。EA1运算放大器2的同相输入端(图1中EA1运算放大器2的“+”端)为参考电压Vref，反相输入端(图1中EA1运算放大器2的“-”端)为采样电压Vsense，EA1运算放大器2对Vref和Vsense求差，并将差值进行放大得到运放电压Vc。驱动器9的输入端为触发器8输出的逻辑信号Q，输出端为占空比变换但频率不变的方波信号(即为上边管M1的栅极控制信号Vhgate)，该方波信号用以控制采样电路中的并联连接的晶体管M1(又称为上边管M1)和晶体管M2(又称为下边管M2)的工作状态。优选的，上边管M1为P-MOS晶体管，上边管M2为N-MOS晶体管。信号发生器4为斜坡补偿电路，信号电流Iramp为斜坡电流。信号发生器4受上边管M1的栅极控制信号Vhgate的控制，当上边管M1的栅极控制信号Vhgate为上升沿时，信号发生器4的信号电流Iramp按一定斜率增大，当上边管M1的栅极控制信号Vhgate状态发生变化时，控制信号电流Iramp变为零值，并在下一个上边管M1的栅极控制信号Vhgate上升沿到来时，信号电流Iramp继续从零值按相同斜率增大，并依次循环，形成斜坡形式的Iramp电流信号。信号电流Iramp与采样电流Isense加和，并经过信号电阻Rramp形成信号电压Vramp。优选的，信号发生器为斜坡补偿电路，产生的信号电流Iramp为斜坡电流。PWM比较器3的同相输入端(图1中PWM比较器3的“+”端)为信号电压Vramp，反相输入端(图1中PWM比较器3的“-”端)为EA1运算放大器2的运放电压Vc，PWM比较器3将Vramp与Vc进行比较，输出占空比变换但频率不变的方波信号Vpw。PSM比较器6的反相输入端(图1中PSM比较器6的“-”端)为基准电压Vr，同相输入端(图1中PSM比较器6的“+”端)为EA1运算放大器2的输出的运放电压Vc，PSM比较器6将Vr与Vc进行比较，输出逻辑信号Vps控制PSM逻辑电路7是否工作。如图1所示，触发器8为RS触发器，触发器的R端(复位端)为PWM比较器3输出的方波信号Vpw，S端(置位端)为PSM逻辑电路7输出的PSM逻辑信号。优选的，该RS触发器8还包括过流保护端OCP和过压保护端OVP，其中，过流保护端OCP与过流保护电路11连接，且过流保护电路11与电流采样电路1A连接，用以在采样电流异常的情况下，RS触发器不工作，保护切换电路中的晶体管M1和M2不受损坏；过压保护端OVP与过压保护电路12连接，用以在切换电路中电压异常时，RS触发器不工作，保护切换电路中的晶体管M1和M2不受损坏。现对上述DC/DC转换器在PWM模式(负载为重载)下实现输出电压的调节的过程进行说明。现以输出电压Vout升高，需要通过PWM模式将输出电压Vout降低为例进行说明。EA1运算放大器2将采样电压Vsense与参考电压Vref作差并放大输出，得到运放电压Vc，并将该运放电压Vc信号输出至PWM比较器3的反相输入端。图2为现有技术提供的切换电路中的信号发生器产生信号电压Vramp的波形图。其中，最上方为受上边管M1的栅极控制信号Vhgate控制的信号电流Iramp的波形图；中间为采样电流Isense的波形图；最下方为信号电压Vramp的波形图。参照图2可的波形图可知，信号发生器将产生的信号电流Iramp与采样电流Isense加和并通过一信号电阻Rramp后得到信号电压Vramp。信号发生器4将产生的信号电压Vramp输出至PWM比较器3的同相输入端，PWM比较器3将信号电压Vramp与运放电压Vc比较，在CLK时钟上升沿来临时(此时刻记为t1)，控制RS触发器的置位端S，打开上边管M1，通过电感L和电容Cout构成的滤波器，实现对电容Cout的充电，同时由于信号发生器的信号电流Iramp受到上边管M1的栅极控制信号Vhgate上升沿的控制，因此，从t1时刻起，Iramp开始上升，Vramp电压随Iramp的上升而上升，从小于运放电压Vc的方向向运放电压Vc靠近，当信号电压Vramp从等于运放电压Vc到大于运放电压Vc(将信号电压Vramp从等于运放电压Vc至大于运放电压Vc的过程称之为信号电压Vramp穿越远方电压Vc)时(临界点为Vramp＝Vc，此时刻记为t2),PWM比较器输出逻辑上升沿至RS触发器的复位端，此时刻关闭上边管M1，停止从电源Vin(由电容Cin提供)到Vout的电流输出，t2-t1即为在一个时钟周期内用于对Cout充电储能的时间。在实际的输出电压Vout比目标输出电压略偏高的情况下，连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路，所述切换电路包括采样电路、EA1运算放大器、PWM比较器、信号发生器、阈值电路、PSM比较器、PSM逻辑电路、触发器、驱动器和CLK时钟信号，其特征在于，所述阈值电路包括：参考电流源、信号发生器的信号电流端、第一比例电路、第二比例电路、加和器和基准电阻，其中，所述第一比例电路的输入端与参考电流源连接，输出端与加和器的第一输入端连接；所述第二比例电路的输入端与信号发生器的信号电流端连接，输出端与加和器的第二输入端连接；所述基准电阻的一端与所述加和器的输出端连接，另一端为接地端；其中，第一比例电路和第二比例电路分别对各自的输入端电流进行放大；所述第二比例电路的放大倍数由信号发生器的信号电阻和阈值电路的基准电阻的比值决定。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路，所述切换电路包括采样电路、EA1运算放大器、PWM比较器、信号发生器、阈值电路、PSM比较器、PSM逻辑电路、触发器、驱动器和CLK时钟信号，其特征在于，所述阈值电路包括：参考电流源、信号发生器的信号电流端、第一比例电路、第二比例电路、加和器和基准电阻，其中，所述第一比例电路的输入端与参考电流源连接，输出端与加和器的第一输入端连接；所述第二比例电路的输入端与信号发生器的信号电流端连接，输出端与加和器的第二输入端连接；所述基准电阻的一端与所述加和器的输出端连接，另一端为接地端；其中，第一比例电路和第二比例电路分别对各自的输入端电流进行放大；所述第二比例电路的放大倍数由信号发生器的信号电阻和阈值电路的基准电阻的比值决定。2.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述信号发生器包括：偏置电流源、电流源负载、电容、EA2运算放大器、晶体管、信号电阻、负载电阻、第一器件、第二器件、加和器和第三比例电路；其中，偏置电流源通过第一器件与电容的第一端连接，EA2运算放大器的同相输入端与电容的第一端连接，电容的第二端为接地端，且电容的两端并联连接有第二器件；所述负载电阻的一端分别与EA2运算放大器的反相输入端和晶体管的输出端连接，另一端为接地端；所述晶体管的第一输入端与EA2运算放大器的输出端连接，晶体管的第二输入端与电流源负载连接；所述电流源负载的电流通过第三比例电路连接至加和器的第一输入端，采样电流连接至加和器的第二输入端；所述信号电阻的一端连接至加和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，大唐半导体设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31