一种开关电源控制模式切换电路及开关电源芯片制造技术

技术编号:20627474 阅读:24 留言:0更新日期:2019-03-20 17:04
本申请提供一种开关电源控制模式切换电路及开关电源芯片,开关电源控制模式切换电路,用于产生驱动信号;包括模式切换阈值产生模块、负反馈环路控制模块和驱动信号产生模块;模式切换阈值产生模块包括:第一电流源、第一电阻、等效可变电流源和第一运算放大器;其中,等效可变电流源与第一电阻并联,且等效可变电流源的电流与开关电源的输入电压呈正相关关系。由于等效可变电流源能够从第一电阻上分流,且其电流值与开关电源的输入电压呈正相关关系,通过实时检测输入电压大小,并且使得开关电源控制模式切换电路的切换电流随着开关电源的输入电压的变化率减小,从而达到稳定控制模式切换阈值的目的。

A Switching Circuit for Switching Mode Control of Switching Power Supply and Switching Power Supply Chip

The application provides a switching mode control circuit and a switching power supply chip, a switching mode control circuit of a switching power supply, for generating driving signals, including a mode switching threshold generation module, a negative feedback loop control module and a driving signal generation module, and a mode switching threshold generation module comprising a first current source, a first resistance, an equivalent variable current source and a first generation. The equivalent variable current source is parallel to the first resistance, and the current of the equivalent variable current source is positively correlated with the input voltage of the switching power supply. Since the equivalent variable current source can shunt from the first resistance and its current value is positively correlated with the input voltage of the switching power supply, the switching current of the switching mode control circuit of the switching power supply decreases with the change rate of the input voltage of the switching power supply by real-time detection of the input voltage, thus achieving the goal of stabilizing the switching threshold of the control mode.

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源控制模式切换电路及开关电源芯片
本专利技术涉及集成电路
,尤其涉及一种高精度的开关电源控制模式切换电路及开关电源芯片。
技术介绍
在开关电源芯片中,BOOST(升压)类型的开关电源芯片有着极为重要的用途,它的特点是可以控制功率管的导通与关断,使输出电压高于输入电压。其拓扑结构如图1所示,功率管驱动信号DRVP为占空比为D的方波信号,用于控制功率管的导通和关断;当功率管驱动信号DRVP为高电平时,P型功率开关管MP01关闭,N型功率开关管MN01导通,SW端被拉至地电位,输入电源VIN在电感L1上产生对地的电流使得电感L1存储能量,此时通过C1向输出端VOUT供电;当功率管驱动信号DRVP为低电平时,P型功率开关管MP1导通,N型功率开关管MN01关断,因为电感L1上的电流不能突变,所以SW端电位被抬高,VSW>VOUT,通过P型功率开关管MP01向C1和VOUT供电。由能量守恒定律,当电路稳定工作时可得:VOUT=VIN/(1-D);其中,D为功率管驱动信号DRVP的占空比。而在BOOST电路中调制方式包括PWM(PulseWidthModulation,脉冲宽度调制)和PFM(Pulsefrequencymodulation,脉冲频率调制)。当输出负载电流比较小时,如果仍然采用PWM方式调制,会导致系统功耗较大,效率降低,因此,在现有设计中,通常会在输出负载电流较小时,也即轻载时将电路的控制方式由PWM转换为PFM,当负载电流变大时,也即重载时又切换回PWM模式。因此,在这种电路和应用中,就需要设计相应的模式检测和转换电路。如图2所示,图2为现有技术中PWM-PFM模式切换模块结构示意图;该模式切换模块,包括:用于检测流经图1中的电感L1的电流,也即负载电流的电感电流检测模块DECT、用于产生驱动信号的驱动信号产生模块Driver,以及PWM模块和PFM模块;其中,PWM模块通过基准参考电压VREF和反馈信号VFB产生占空比为D的方波信号,方波信号经过驱动信号产生模块Driver转换为功率管驱动信号DRVP;而根据电感电流检测模块DECT检测得到的负载电流iL的大小,可以判断采用哪种调制方式对驱动信号(也即脉冲信号)DRVP进行切换调制。但是现有技术中的开关电源模式切换电路中在轻载时的PFM控制方式与重载时的PWM控制方式之间切换时,存在切换阈值点不稳定的问题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供一种开关电源控制模式切换电路及开关电源芯片,以解决现有技术中开关电源模式切换电路中在轻载时的PFM控制方式与重载时的PWM控制方式之间切换时,存在切换阈值点不稳定的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种开关电源控制模式切换电路,用于产生控制所述开关电源中的功率驱动管的驱动信号;所述开关电源控制模式切换电路包括:模式切换阈值产生模块、负反馈环路控制模块和驱动信号产生模块;所述模式切换阈值产生模块与所述负反馈环路控制模块相连,所述负反馈环路控制模块与所述驱动信号产生模块相连;所述模式切换阈值产生模块用于产生模式切换阈值电压,并输入至所述负反馈环路控制模块中;所述负反馈环路控制模块用于在所述模式切换阈值产生模块的作用下产生脉冲宽度调制PMW方波信号;所述驱动信号产生模块接收所述PMW方波信号,并转换为所述驱动信号,用于控制所述开关电源中的功率驱动管的导通或关断;其中,所述模式切换阈值产生模块包括:第一电流源、第一电阻、等效可变电流源和第一运算放大器;所述第一电流源与所述第一电阻串联在外部电源电压和地之间,所述第一电流源的一端接外部电源电压,所述第一电阻的一端接地;所述第一电流源和所述第一电阻的公共端与所述第一运算放大器的正相输入端相连;所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端相连,所述第一运算放大器的输出端作为所述模式切换阈值产生模块的输出端,与所述负反馈环路控制模块相连;所述等效可变电流源与所述第一电阻并联,且所述等效可变电流源的电流与所述开关电源的输入电压呈正相关关系。优选地,所述等效可变电流源包括:第二电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管;所述第一开关管的控制端接所述开关电源的输入端电压;所述第一开关管的第一端与所述第四开关管的第一端相连;所述第一开关管的第二端与所述第二电阻的一端相连;所述第二电阻的另一端接地;所述第二开关管的控制端与所述第二开关管的第一端以及所述第三开关管的控制端相连;所述第二开关管的第二端、所述第三开关管的第二端相连,并接地;所述第三开关管的第一端作为所述等效可变电流源的一端与所述第一电阻和所述第一电流源的公共端相连;所述第四开关管的控制端与所述第四开关管的第一端以及所述第五开关管的控制端相连;所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第二端均接所述外部电源电压;所述第五开关管的第一端与所述第二开关管的第一端相连。优选地,所述等效可变电流源还包括:第二运算放大器;所述第二运算放大器的正相输入端接所述开关电源的输入电压;所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一开关管的第二端相连;所述第二运算放大器的输出端与所述第一开关管的控制端相连。优选地,所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管为NMOS管;所述第四开关管和所述第五开关管为PMOS管。优选地,所述控制端为栅极,所述第一端为漏极,所述第二端为源极。优选地,所述负反馈环路控制模块包括:误差放大器、比较器和电流采集及电压转换模块;所述误差放大器的正相输入端接基准参考电压;所述误差放大器的反相输入端接所述开关电源的输出端采样电压;所述误差放大器的输出端与所述比较器的反相输入端相连,并与所述模式切换阈值产生模块的输出端相连;所述电流采集及电压转换模块用于采集所述开关电源的负载电流,并将所述负载电流转换为电压;所述电流采集及电压转换模块的输出端与所述比较器的正相输入端相连;所述比较器的输出端作为所述负反馈环路控制模块的输出端与所述驱动信号产生模块相连。优选地,所述驱动信号产生模块包括:相连的驱动逻辑产生模块和驱动信号转换模块;所述驱动逻辑产生模块与所述负反馈环路控制模块输出端相连,用于接收所述PWM方波信号,并对所述PWM方波信号进行逻辑运算;所述驱动信号转换模块将所述PWM方波信号转换为驱动信号,并输出。本专利技术还提供一种开关电源芯片,包括:开关电源和上面任意一项所述的开关电源模式切换电路,所述开关电源至少包括功率驱动管,所述开关电源模式切换电路输出驱动信号,用于驱动所述功率驱动管。优选地,所述开关电源为BOOST电路、BUCK电路或BOOST-BUCK结合的电路。经由上述的技术方案可知,本专利技术提供的开关电源控制模式切换电路,用于产生控制所述开关电源中的功率驱动管的驱动信号;包括模式切换阈值产生模块、负反馈环路控制模块和驱动信号产生模块;所述模式切换阈值产生模块包括:第一电流源、第一电阻、等效可变电流源和第一运算放大器;其中,所述等效可变电流源与所述第一电阻并联,且所述等效可变电流源的电流与所述开关电源的输入电压呈正相关关系。由于等效可变电流源与第一电阻并联,能够从第一电阻上分流,且其电流值与开关电源的输入电压呈正相关关系,从而能够与第一电流源的电流做减法本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种开关电源控制模式切换电路,其特征在于,用于产生控制所述开关电源中的功率驱动管的驱动信号;所述开关电源控制模式切换电路包括:模式切换阈值产生模块、负反馈环路控制模块和驱动信号产生模块;所述模式切换阈值产生模块与所述负反馈环路控制模块相连,所述负反馈环路控制模块与所述驱动信号产生模块相连;所述模式切换阈值产生模块用于产生模式切换阈值电压,并输入至所述负反馈环路控制模块中;所述负反馈环路控制模块用于在所述模式切换阈值产生模块的作用下产生脉冲宽度调制PMW方波信号;所述驱动信号产生模块接收所述PMW方波信号,并转换为所述驱动信号,用于控制所述开关电源中的功率驱动管的导通或关断;其中,所述模式切换阈值产生模块包括:第一电流源、第一电阻、等效可变电流源和第一运算放大器;所述第一电流源与所述第一电阻串联在外部电源电压和地之间,所述第一电流源的一端接外部电源电压,所述第一电阻的一端接地;所述第一电流源和所述第一电阻的公共端与所述第一运算放大器的正相输入端相连;所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端相连,所述第一运算放大器的输出端作为所述模式切换阈值产生模块的输出端,与所述负反馈环路控制模块相连;所述等效可变电流源与所述第一电阻并联,且所述等效可变电流源的电流与所述开关电源的输入电压呈正相关关系。...

【技术特征摘要】
1.一种开关电源控制模式切换电路,其特征在于,用于产生控制所述开关电源中的功率驱动管的驱动信号;所述开关电源控制模式切换电路包括:模式切换阈值产生模块、负反馈环路控制模块和驱动信号产生模块;所述模式切换阈值产生模块与所述负反馈环路控制模块相连,所述负反馈环路控制模块与所述驱动信号产生模块相连;所述模式切换阈值产生模块用于产生模式切换阈值电压,并输入至所述负反馈环路控制模块中;所述负反馈环路控制模块用于在所述模式切换阈值产生模块的作用下产生脉冲宽度调制PMW方波信号;所述驱动信号产生模块接收所述PMW方波信号,并转换为所述驱动信号,用于控制所述开关电源中的功率驱动管的导通或关断;其中,所述模式切换阈值产生模块包括:第一电流源、第一电阻、等效可变电流源和第一运算放大器;所述第一电流源与所述第一电阻串联在外部电源电压和地之间,所述第一电流源的一端接外部电源电压,所述第一电阻的一端接地;所述第一电流源和所述第一电阻的公共端与所述第一运算放大器的正相输入端相连;所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端相连,所述第一运算放大器的输出端作为所述模式切换阈值产生模块的输出端,与所述负反馈环路控制模块相连;所述等效可变电流源与所述第一电阻并联,且所述等效可变电流源的电流与所述开关电源的输入电压呈正相关关系。2.根据权利要求1所述的开关电源控制模式切换电路,其特征在于,所述等效可变电流源包括:第二电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管;所述第一开关管的控制端接所述开关电源的输入端电压;所述第一开关管的第一端与所述第四开关管的第一端相连;所述第一开关管的第二端与所述第二电阻的一端相连;所述第二电阻的另一端接地;所述第二开关管的控制端与所述第二开关管的第一端以及所述第三开关管的控制端相连;所述第二开关管的第二端、所述第三开关管的第二端相连,并接地;所述第三开关管的第一端作为所述等效可变电流源的一端与所述第一电阻和所述第一电流源的公共端相连;所述第四开关管的控制端与所述第四开关管的第一端以及所述第五开关管的控制端相连;所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第二端均接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:董渊王云松程剑涛
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

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