直流变换器及其方法技术

本申请公开了一种直流变换器及其方法。所述直流变换器包括功率开关电路、比较电路和逻辑控制电路，所述比较电路响应表征输出电压的差分电压、参考电压以及表征输出电流的跌落电压经过低频滤波后的高通滤波信号，产生置位信号，并通过逻辑控制电路控制功率开关电路的导通和断开。所述直流变换器及其方法实现了直流跌落、改善了暂态响应、消除了负载跳变过程中的过冲现象。

DC converter and its method

The present disclosure discloses a DC converter and a method thereof. The DC converter includes the power switch circuit, the comparison circuit and the logic control circuit. The comparison circuit responds to the differential voltage of the output voltage, the reference voltage and the drop voltage representing the output current through the high pass filter signal after the low frequency filter, producing the position signal and controlling the work through the logic control circuit. The rate switch circuit is connected and disconnected. The DC converter and its method achieve DC drop, improve transient response and eliminate overshoot during load jump.

【技术实现步骤摘要】
直流变换器及其方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种直流变换器及其方法。
技术介绍
大多数电子产品如笔记本电脑、台式电脑、PDA等，需要直流(DC)电源向各个功能模块提供经过调节的功率。采用恒定导通时间控制(constantontime，COT)的直流变换器具有瞬态响应速度快、结构简单等优点，在上述领域得到了广泛的应用。COT直流变换器通常需要斜坡补偿，以稳定输出电压。在现有技术中，斜坡补偿信号具有固定的斜率。在COT直流变换器的主功率开关导通时，斜坡补偿信号被复位为零，随后以固定斜率上升；当输出电压降至斜坡补偿信号和参考电压之和时，斜坡信号被重新复位为零。如此周而复始地变化。然而，当负载跳变时，因输出电压的急剧下降，使得电路的反馈控制环在短时间内产生一系列开关脉冲。该一系列脉冲使电感电流IL急剧上升，从而当输出电压VO开始稳住该负载跳变时，输出电压VO被泵高，产生过冲现象。在某些情况下，甚至产生输出电压回振(ringback)。因此，有需要对此过冲和回振情况进行控制，从而改善负载暂态响应。此外，在某些应用中，要求输出电压随着输出电流的增大而减小，以减小负载变化过程中输出电压的峰峰值，提高稳定性，即还存在直流跌落(DCdroop)的需求。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的直流变换器及其方法。根据本专利技术的实施例，提出了一种直流变换器，包括：功率开关电路，周期性地被导通和断开以将输入电压转化为输出电压，为负载供电；比较电路，响应差分电压、参考电压以及跌落电压经过低频滤波后的高通滤波信号，产生置位信号，其中所述差分电压表征输出电压，跌落电压表征输出电流；逻辑控制电路，根据置位信号，产生开关控制信号，以控制功率开关电路。根据本专利技术的实施例，还提出了一种直流变换器，包括：功率开关电路，周期性地被导通和断开以将输入电压转化为输出电压，为负载供电；比较电路，响应跌落电压经过第一低通滤波后的第一滤波信号与参考电压两者之和、跌落电压经过第二低通滤波后的第二滤波信号与差分电压两者之和，产生置位信号，其中差分电压表征输出电压，跌落电压表征输出电流；逻辑控制电路，根据置位信号，产生开关控制信号，以控制功率开关电路。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于直流变换器的方法，所述直流变换器包括功率开关电路，接收输入电压、产生输出电压，以给负载供电，所述方法包括：提供表征输出电压的差分电压、表征输出电流的跌落电压；对跌落电压进行高通滤波，产生高通滤波信号；对高通滤波信号和参考电压两者之和与差分电压进行比较，或者对高通滤波信号和差分电压两者之和与参考电压进行比较，产生置位信号；响应置位信号，控制功率开关电路。根据本专利技术各方面的上述直流变换器及其方法，实现了直流跌落、改善了暂态响应、消除了系统暂态过程中输出电压的过冲，保证了系统的稳定性，同时满足了直流跌落的需求。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的直流变换器100的电路结构示意图；图2示出了图1所示直流变换器100的输出电流IO(即负载电流)和输出电压VO的时序波形图；图3示出了根据本专利技术实施例的直流变换器300的电路结构示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的直流变换器400的电路结构示意图；图5示出了根据本专利技术实施例的直流变换器500中比较电路102的电路结构示意图；图6示出了图5所示直流变换器500的输出电流IO(即负载电流)和输出电压VO的时序波形图；图7示出了根据本专利技术另一实施例的直流变换器700中比较电路102的电路结构示意图；图8示出了图7所示直流变换器700的输出电流IO(即负载电流)和输出电压VO的时序波形图；图9示出了根据本专利技术实施例的直流变换器900中高通滤波器104的电路结构示意图；图10示出了根据本专利技术实施例的直流变换器1000的电路结构示意图；图11示出了根据本专利技术实施例的直流变换器1100的电路结构示意图；图12示出了根据本专利技术实施例的直流变换器1200的电路结构示意图；图13示出了根据本专利技术实施例的直流变换器1300的电路结构示意图；图14示意性示出了根据本专利技术实施例的用于直流变换器的方法流程图1400。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1示出了根据本专利技术实施例的直流变换器100的电路结构示意图。在图1所示实施例中，所述直流变换器100包括：功率开关电路101，周期性地被导通和断开以将输入电压VIN转化为输出电压VO，为负载(如中央处理器CPU)供电；比较电路102，响应差分电压Vdiff、参考电压Vref以及跌落电压Vdroop经过低频滤波后的高通滤波信号HPF，产生置位信号S，其中差分电压Vdiff表征输出电压VO，跌落电压Vdroop表征输出电流；逻辑控制电路103，根据置位信号S，产生开关控制信号PWM，以控制功率开关电路101。在一些实施例中，所述比较电路102对高通滤波信号HPF与差分电压Vdiff两者之和与参考电压Vref进行比较，产生置位信号S。在其他一些实施例中，所述比较电路102对高通滤波信号HPF与参考电压Vref两者之和与差分电压Vdiff进行比较，产生置位信号S。当高通滤波信号HPF与差分电压Vdiff两者之和小于参考电压Vref，或者差分电压Vdiff小于高通滤波信号HPF与参考电压Vref两者之和时，所述功率开关电路101被导通。在一个实施例中，比较电路102可进一步接收斜坡补偿信号VSL(如图1虚线所示)，所述比较电路102根据高通滤波信号HPF、斜坡补偿信号VSL、差分电压Vdiff和参考电压Vref，产生所述置位信号S。在图1所示实施例中，所述功率开关电路101至少包括主功率开关1011。当主功率开关1011被导通时，流过功率开关电路101的电流增大；而当主功率开关1011被断开时，流过功率开关电路101的电流减小。功率开关电路101还可以进一步包含从功率开关(未示于图1)，被控制为与主功率开关1011互补导通。在一个实施例中，所述置位信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流变换器，包括：功率开关电路，周期性地被导通和断开以将输入电压转化为输出电压，为负载供电；比较电路，响应差分电压、参考电压以及跌落电压经过低频滤波后的高通滤波信号，产生置位信号，其中所述差分电压表征输出电压，跌落电压表征输出电流；逻辑控制电路，根据置位信号，产生开关控制信号，以控制功率开关电路。

【技术特征摘要】
1.一种直流变换器，包括：功率开关电路，周期性地被导通和断开以将输入电压转化为输出电压，为负载供电；比较电路，响应差分电压、参考电压以及跌落电压经过低频滤波后的高通滤波信号，产生置位信号，其中所述差分电压表征输出电压，跌落电压表征输出电流；逻辑控制电路，根据置位信号，产生开关控制信号，以控制功率开关电路。2.如权利要求1所述的直流变换器，其中比较电路对高通滤波信号与差分电压两者之和与参考电压进行比较，或者对高通滤波信号与参考电压两者之和与差分电压进行比较，产生置位信号；其中当高通滤波信号与差分电压两者之和小于参考电压，或者差分电压小于高通滤波信号与参考电压两者之和时，所述功率开关电路被导通。3.如权利要求1所述的直流变换器，还包括：高通滤波器，滤除跌落电压的低频成分，使跌落电压的高频成分通过，产生所述高通滤波信号。4.如权利要求1所述的直流变换器，其中比较电路还响应跌落电压，产生所述置位信号。5.如权利要求4所述的直流变换器，其中所述比较电路对参考电压与高通滤波信号两者之和与跌落电压与差分电压两者之和进行比较，或者对高通滤波信号、跌落电压与差分电压三者之和与参考电压进行比较，产生所述置位信号。6.如权利要求1所述的直流变换器，还包括：电阻器，所述电阻器上流经与流过功率开关电路的电流成镜像比例关系的电流，所述电阻器两...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼节，吴小康，许彬慈，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51