电压型PWM比较器及DC/DC变换器制造技术

本发明专利技术提供的电压型PWM比较器及DC/DC变换器，通过设置第一级开关管电路的电压输出端的钳位电路，对第一级开关管电路的电压输出端的电压进行钳位，使得电压被钳位在电压阈值与翻转阈值之间，电压阈值小于电压源电压。相比传统电压型PWM比较器的第一级开关管电路的电压输出端电压由电压源电压降低到翻转阈值所用的时间，本方案中第一级开关管电路的电压输出端电压由电压阈值降低翻转阈值所用的时间较少，减小了小信号延时时间，进而减小了电感电流IL上升的最小时间Ton_min，使得DC/DC变换器的最小占空比降低，扩大了DC/DC变换器的应用范围。

Voltage-type PWM comparator and DC/DC converter

The voltage type PWM comparator and DC/DC converter provided by the invention clamps the voltage output terminal of the first stage switch circuit by setting the clamping circuit of the voltage output terminal of the first stage switch circuit, so that the voltage is clamped between the voltage threshold and the flip threshold, and the voltage threshold is less than the voltage source voltage. Compared with the time taken by the traditional voltage-source PWM comparator to reduce the output voltage of the first stage switch circuit from the voltage source voltage to the flip threshold, it takes less time for the output voltage of the first stage switch circuit to reduce the flip threshold from the voltage threshold, reduces the small signal delay time, and then reduces the minimum time for the inductance current IL to rise to Ton_min. The minimum duty cycle of DC/DC converter is reduced, and the application range of DC/DC converter is expanded.

【技术实现步骤摘要】
电压型PWM比较器及DC/DC变换器
本专利技术涉及电气
，更具体地说，涉及电压型PWM比较器及DC/DC变换器。
技术介绍
DC/DC变换器就是一种直流电压转换为另外一种直流电压的装置。峰值电流模式控制方式以瞬态响应快，补偿简单的优势在DC/DC变换器中被广泛应用。峰值电流模式控制方式为反馈信息是电流信息的定频控制方式。由于DC/DC变换器中的电压型PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)比较器延时，功率管驱动延时，以及电流采样电路建立延时都限制了DC/DC变换器的最小占空比。占空比是高电平维持时间占整个周期的时间比例。图1为采用峰值电流模式控制的降压型变换器。采样电流Isense和斜坡补偿电流Islope通过电阻转化为电压信号Vramp，然后Vramp和Vc通过PWM比较器进行比较。图2为图1中降压型变换器的稳态工作波形图。电感电流IL上升时间Ton为最小值Ton_min时，占空比最小；Ton_min由如下三部分限制：(1)电感电流采样建立时间，即电压信号Vramp的产生时间；(2)电压型PWM比较器延时时间；(3)PWM信号作用到功率管的传输延时时间。DC/DC变换器的最小占空比D＝Ton_min/Ts，Ts为降压型变换器的开关周期。DC/DC变换器的最小占空比限制了DC/DC变换器的应用范围。例如，DC/DC变换器的最小占空比为20％，那么如果将该DC/DC变换器应用在占空比小于20％的场景中，则输出电压就无法维持稳定输出，导致输出电压飘高。由于Vramp和Vc是两个电压信号，在比较过程中有较大的延时时间，导致电压型PWM比较器延时时间，在上述三个延时时间中的比重较大。因此，现在亟需一种降低电压型PWM比较器延时时间的方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出电压型PWM比较器及DC/DC变换器，欲实现降低延时时间，扩大DC/DC变换器应用范围的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种电压型PWM比较器，包括：第一级开关管电路、第二级开关管电路、信号输出电路和钳位电路；所述第一级开关管电路包括两个电压输入端，用于输入待比较电压；所述第一级开关管电路的电压输出端与所述第二级开关管电路的电压驱动端连接；所述第二级开关管电路的电压输出端与所述信号输出电路连接；所述钳位电路与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，用于将所述第一级开关管电路的电压输出端的电压钳位在电压阈值与翻转阈值之间，所述电压阈值小于电压源电压。可选的，所述钳位电路包括：第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的控制端和电流输出端均与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第一开关管的电流输入端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第二开关管的控制端与电流源连接，所述第二开关管的电流输入端与所述第一开关管的电流输出端连接，所述第二开关管的电流输出端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第一开关管是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第二开关管是在控制端为高电平时导通的开关管。可选的，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管。可选的，所述钳位电路包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第三开关管的控制端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第三开关管的电流输入端与电压源连接，所述第三开关管的电流输出端与第四开关管的电流输入端连接；所述第四开关管的控制端与电流源连接，所述第四开关管的电流输出端接地；所述第五开关管的控制端与所述第三开关管的电流输出端连接，所述第五开关管的电流输入端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第五开关管的电流输出端与所述第六开关管的电流输入端连接；所述第六开关管的控制端与所述电流源连接，所述第六开关管的电流输出端接地；所述第三开关管和所述第五开关管均是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第四开关管和所述第六开关管均是在控制端为高电平时导通的开关管。可选的，所述第三开关管和所述第五开关管均为PMOS管，所述第四开关管和第六开关管均为NMOS管。一种峰值电流模式控制的DC/DC变换器，包括电压型PWM比较器，所述电压型PWM比较器包括：第一级开关管电路、第二级开关管电路、信号输出电路和钳位电路；所述第一级开关管电路包括两个电压输入端，用于输入待比较电压；所述第一级开关管电路的电压输出端与所述第二级开关管电路的电压驱动端连接；所述第二级开关管电路的电压输出端与所述信号输出电路连接；所述钳位电路与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，用于将所述第一级开关管电路的电压输出端的电压钳位在电压阈值与翻转阈值之间，所述电压阈值小于电压源电压。可选的，所述钳位电路包括：第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的控制端和电流输出端均与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第一开关管的电流输入端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第二开关管的控制端与电流源连接，所述第二开关管的电流输入端与所述第一开关管的电流输出端连接，所述第二开关管的电流输出端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第一开关管是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第二开关管是在控制端为高电平时导通的开关管。可选的，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管。可选的，所述钳位电路包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第三开关管的控制端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第三开关管的电流输入端与电压源连接，所述第三开关管的电流输出端与第四开关管的电流输入端连接；所述第四开关管的控制端与电流源连接，所述第四开关管的电流输出端接地；所述第五开关管的控制端与所述第三开关管的电流输出端连接，所述第五开关管的电流输入端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第五开关管的电流输出端与所述第六开关管的电流输入端连接；所述第六开关管的控制端与所述电流源连接，所述第六开关管的电流输出端接地；所述第三开关管和所述第五开关管均是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第四开关管和所述第六开关管均是在控制端为高电平时导通的开关管。可选的，所述第三开关管和所述第五开关管均为PMOS管，所述第四开关管和第六开关管均为NMOS管。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的电压型PWM比较器及DC/DC变换器，通过设置第一级开关管电路的电压输出端的钳位电路，对第一级开关管电路的电压输出端的电压进行钳位，使得电压被钳位在电压阈值与翻转阈值之间，电压阈值小于电压源电压。相比传统电压型PWM比较器的第一级开关管电路的电压输出端电压由电压源电压降低到翻转阈值所用的时间，本方案中第一级开关管电路的电压输出端电压由电压阈值降低翻转阈值所用的时间较少，减小了小信号延时时间，进而减小了电感电流IL上升的最小时间Ton_min，使得DC/DC变换器的最小占空比降低，扩大了DC/DC变换器的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压型PWM比较器，其特征在于，包括：第一级开关管电路、第二级开关管电路、信号输出电路和钳位电路；所述第一级开关管电路包括两个电压输入端，用于输入待比较电压；所述第一级开关管电路的电压输出端与所述第二级开关管电路的电压驱动端连接；所述第二级开关管电路的电压输出端与所述信号输出电路连接；所述钳位电路与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，用于将所述第一级开关管电路的电压输出端的电压钳位在电压阈值与翻转阈值之间，所述电压阈值小于电压源电压。

【技术特征摘要】
1.一种电压型PWM比较器，其特征在于，包括：第一级开关管电路、第二级开关管电路、信号输出电路和钳位电路；所述第一级开关管电路包括两个电压输入端，用于输入待比较电压；所述第一级开关管电路的电压输出端与所述第二级开关管电路的电压驱动端连接；所述第二级开关管电路的电压输出端与所述信号输出电路连接；所述钳位电路与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，用于将所述第一级开关管电路的电压输出端的电压钳位在电压阈值与翻转阈值之间，所述电压阈值小于电压源电压。2.根据权利要求1所述的电压型PWM比较器，其特征在于，所述钳位电路包括：第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的控制端和电流输出端均与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第一开关管的电流输入端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第二开关管的控制端与电流源连接，所述第二开关管的电流输入端与所述第一开关管的电流输出端连接，所述第二开关管的电流输出端与所述第二级开关管电路的电压输出端连接；所述第一开关管是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第二开关管是在控制端为高电平时导通的开关管。3.根据权利要求2所述的电压型PWM比较器，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管。4.根据权利要求1所述的电压型PWM比较器，其特征在于，所述钳位电路包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第三开关管的控制端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第三开关管的电流输入端与电压源连接，所述第三开关管的电流输出端与第四开关管的电流输入端连接；所述第四开关管的控制端与电流源连接，所述第四开关管的电流输出端接地；所述第五开关管的控制端与所述第三开关管的电流输出端连接，所述第五开关管的电流输入端与所述第一级开关管电路的电压输出端连接，所述第五开关管的电流输出端与所述第六开关管的电流输入端连接；所述第六开关管的控制端与所述电流源连接，所述第六开关管的电流输出端接地；所述第三开关管和所述第五开关管均是在控制端为低电平时导通的开关管，所述第四开关管和所述第六开关管均是在控制端为高电平时导通的开关管。5.根据权利要求4所述的电压型PWM比较器，其特征在于，所述第三开关管和所述第五开关管均为PMOS管，所述第四开关管和第六开关管均为NMOS管。6.一种峰值电流模式控制的D...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建刚，程剑涛，王云松，吴传奎，董渊，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31