一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC‑DC转换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC‑DC转换器，包括转换电路和控制电路，控制电路包括输出电压采样电路、PWM控制模块、控制逻辑模块和驱动模块，驱动模块的输出端接主开关管和续流开关管的控制端，PWM控制模块包括误差放大器、比较器、振荡器和锯齿波产生电路，误差放大器的第一输入端接输出电压采样电路的输出端，第二端接基准电压；比较器的第一输入端接误差放大器的输出端，第二输入端接锯齿波产生电路的输出端；比较器的输出端接控制逻辑模块的第一输入端，振荡器的输出端接控制逻辑模块的第二输入端；控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。综上所述，本实用新型专利技术利用比较器的延迟来决定切换点，结构简单、占用芯片面积小。

【技术实现步骤摘要】
一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器[
]本技术涉及DC-DC转换器，尤其涉及一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器。[
技术介绍
]DC-DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC-DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。东南大学杜斐的硕士学位论文《PWM/PFM切换降压DC-DC转换器的分析与设计》介绍了降压型DC-DC转换器的基本电路结构及其工作原理以及脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)和脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation，PFM)两种控制模式，然后对DC-DC系统进行系统建模并分析了DC-DC系统的瞬态响应特性及系统的稳定性，提出了根据负载变化实现PWM/PFM自动切换的控制结构。目前常用的PWM/PFM双模式降压型DC-DC转换器的结构如图1所示，包含电流检测模块、PWM/PFM模式检测模块、PWM控制模块、PFM控制模块、控制逻辑电路、驱动级和缓冲级电路。电流检测模块探测电感的电流，并转成电压Vsense和设计的阈值Vdesire比较。当，Vsense>Vdesire，即电感电流大于设定的PWM/PFM模式转折电流时，选择PWM模式，由VPWM信号通过控制逻辑控制主开关管周期性的导通与关闭；反之，选择PFM模式，由VPFM信号通过控制逻辑控制主开关管的导通与关闭。传统的PWM/PFM双模式降压型DC-DC转换器采用的模式切换电路结构复杂，通常涉及复杂的电流检测电路、PWM/PFM模式检测电路以及两种模式的控制电路和模式选择电路，目前PWM/PFM双模式降压型DC-DC转换器存在电路复杂度高，占用芯片面积大的缺点。[
技术实现思路
]本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、占用芯片面积小的PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是，一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器，包括转换电路和控制电路，转换电路包括主开关管、续流开关管、储能电感和输出滤波电容；控制电路包括输出电压采样电路、PWM控制模块、控制逻辑模块和驱动模块，驱动模块的两个输出端分别接主开关管的控制端和续流开关管的控制端，PWM控制模块包括误差放大器、比较器、振荡器和锯齿波产生电路，误差放大器的第一输入端接输出电压采样电路的输出端，第二端接基准电压；比较器的第一输入端接误差放大器的输出端，第二输入端接锯齿波产生电路的输出端；比较器的输出端接控制逻辑模块的第一输入端，振荡器的输出端接控制逻辑模块的第二输入端；控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。以上所述的降压型DC-DC转换器，控制逻辑模块包括与非门基本RS触发器、与非门、或非门和两个非门；振荡器的输出端接与非门的第一输入端，通过第一非门接或非门的第一输入端，通过第二非门接与非门的第二输入端；或非门的第二输入端接比较器的输出端，或非门的输出端接与非门基本RS触发器的第一输入端，与非门的输出端接与非门基本RS触发器的第二输入端，与非门基本RS触发器的输出端作为控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。以上所述的降压型DC-DC转换器，主开关管的第一端接电源正极、第二端接续流开关管的第一端，续流开关管的第二端接地；储能电感的第一端接主开关管的第二端，储能电感的第二端接输出滤波电容的第一端，输出滤波电容的第二端接地；储能电感的第二端作为降压型DC-DC转换器的正极输出端接输出电压采样电路。本技术的PWM/PFM双模式的降压型DC-DC转换器利用PWM控制模块中的比较器的传播延迟来实现PWM/PFM双模式自动切换，当电感电流大于预设的PWM/PFM模式转折电流，DC-DC转换器工作于PWM模式，反之则工作于PFM模式。与传统的降压型DC-DC转换器相比，没有复杂的电流检测、PWM/PFM模式检测、模式控制、模式选择等电路，而是利用比较器的传播延迟来决定PWM/PFM模式切换点，通过简单的控制逻辑电路实现PWM/PFM模式的无缝自动切换，结构简单、占用芯片面积小。[附图说明]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是现有技术PWM/PFM模式降压型DC-DC转换器的原理框图。图2是本技术实施例PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器的原理框图。图3是本技术实施例PWM控制模块的原理框图。图4是本技术实施例的控制逻辑电路的原理图。图5是本技术实施例降压型DC-DC转换器重载下的控制信号波形图。图6是本技术实施例降压型DC-DC转换器轻载下的控制信号波形图。图7是本技术实施例降压型DC-DC转换器在PFM模式下IL、VO、VFB波形图。图8是本技术实施例降压型DC-DC转换器在不同负载电流下对应的电感电流波形的对比图。[具体实施方式]本技术实施例PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器的结构如图2至图4所示，包括转换电路和控制电路，转换电路包括主开关管(主MOS管)MP、续流开关管MN、储能电感L、输出滤波电容C和电阻RESR。控制电路包括由电阻R1和电阻R2串联组成的输出电压采样电路、PWM控制模块、控制逻辑模块和驱动模块(驱动电路)。主开关管MP的第一端接电源正极VIN、第二端接续流开关管MN的第一端，续流开关管MN的第二端接地VSS。储能电感L的第一端接主开关管MP的第二端LX，储能电感L的第二端通过电阻RESR接输出滤波电容C的第一端，输出滤波电容C的第二端接地。储能电感L的第二端作为降压型DC-DC转换器的正极输出端接负荷电阻RL，同时接输出电压采样电路的输入端VO。PWM控制模块包括带隙基准、误差放大器、比较器、振荡器和锯齿波产生电路。误差放大器的第一输入端接输出电压采样电路的输出端VFB，第二端接基准电压VREF。比较器的第一输入端接误差放大器的输出端，第二输入端接锯齿波产生电路的输出端。比较器的输出端接控制逻辑模块的第一输入端，振荡器的输出端接控制逻辑模块的第二输入端。控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。控制逻辑模块包括与非门基本RS触发器、与非门、或非门和两个非门；振荡器的输出端接与非门的第一输入端，通过第一非门接或非门的第一输入端，通过第二非门接与非门的第二输入端；或非门的第二输入端接比较器的输出端，或非门的输出端接与非门基本RS触发器的第一输入端，与非门的输出端接与非门基本RS触发器的第二输入端，与非门基本RS触发器的输出端作为控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。其中，第二非门和与非门构成振荡器输出信号的上升沿检测电路。驱动模块的两个输出端分别接主开关管MP的控制端和续流开关管MN的控制端。如图4所示，控制逻辑模块置位信号S为“0”时，置位信号有效，无论复位信号R为何值，RS触发器都将输出信号VDRIVE置为“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC‑DC转换器，包括转换电路和控制电路，转换电路包括主开关管、续流开关管、储能电感和输出滤波电容；控制电路包括输出电压采样电路、PWM控制模块、控制逻辑模块和驱动模块，驱动模块的两个输出端分别接主开关管的控制端和续流开关管的控制端，其特征在于，PWM控制模块包括误差放大器、比较器、振荡器和锯齿波产生电路，误差放大器的第一输入端接输出电压采样电路的输出端，第二端接基准电压；比较器的第一输入端接误差放大器的输出端，第二输入端接锯齿波产生电路的输出端；比较器的输出端接控制逻辑模块的第一输入端，振荡器的输出端接控制逻辑模块的第二输入端；控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种PWM/PFM双模式自动切换的降压型DC-DC转换器，包括转换电路和控制电路，转换电路包括主开关管、续流开关管、储能电感和输出滤波电容；控制电路包括输出电压采样电路、PWM控制模块、控制逻辑模块和驱动模块，驱动模块的两个输出端分别接主开关管的控制端和续流开关管的控制端，其特征在于，PWM控制模块包括误差放大器、比较器、振荡器和锯齿波产生电路，误差放大器的第一输入端接输出电压采样电路的输出端，第二端接基准电压；比较器的第一输入端接误差放大器的输出端，第二输入端接锯齿波产生电路的输出端；比较器的输出端接控制逻辑模块的第一输入端，振荡器的输出端接控制逻辑模块的第二输入端；控制逻辑模块的输出端接驱动模块的输入端。2.根据权利要求1所述的降压型DC-DC转换器，其特征在于，控制逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，郭艳，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：广东,44