一种BUCK变换器制造技术

本发明专利技术属于电子技术领域，涉及一种BUCK变换器。本发明专利技术的电路在中等负载及重负载情况下，系统工作于PWM模式；在轻载情况下，系统工作在DCM模式；在超轻载情况下，系统自动切换到休眠模式，在休眠模式下，系统关闭芯片不必要的模拟电路，将静态功耗降低到最低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于电子
，涉及一种具有低功耗特性的BUCK变换器。本专利技术的电路在中等负载及重负载情况下，系统工作于PWM模式；在轻载情况下，系统工作在DCM模式；在超轻载情况下，系统自动切换到休眠模式，在休眠模式下，系统关闭芯片不必要的模拟电路，将静态功耗降低到最低。【专利说明】-种具有低功耗特性的BUCK变换器
本专利技术属于电子
，设及一种具有低功耗特性的BUCK变换器。
技术介绍
近年来，随着中国经济的发展和电子行业的兴起，消费类电子产品，特别是便携式 电子设备的快速普及，电源管理半导体产品市场近期呈现快速增长趋势，BUCK变换器在计 算机、通信、工业自动化、电子或电工仪器等领域应用更加广泛，低功耗、高效率、小尺寸的 功率转换系统需求量越来越大，便携式电子产品功能越来越多样化，如移动电话已经集成 了照相机，摄像机，多媒体播放器、视频通话等诸多功能。随着运些功能的提高，其对功耗的 要求也在不断提高，节约功耗越来越重要。运些要求已经集中体现在电源设计上，最终归结 为系统的工作电流和待机电流。众所周知，在便携式电子产品正常运行时，许多功能都处于 关闭和待机状态，而如何实现在待机状态下的低功耗，延长电池使用时间和寿命，成为电源 系统设计者的严峻挑战。
技术实现思路
本专利技术所要解决的，就是针对上述问题，提出一种适用于Buck变换器的节约系统 功耗电路，在较轻载情况下，系统自动切换到休眠模式，在休眠模式下，系统关闭忍片不必 要的模拟电路，将静态功耗降低到最低，提高效率。 本专利技术的技术方案是：如图1所示，一种具有低功耗特性的BUCK变换器，包括驱动 模块、PMOS功率管、醒OS功率管、采样电路、误差放大器、P丽比较器、过零检测电路、睡眠模 式检测电路、第一逻辑运算模块和第二逻辑运算模块;PMOS功率管的源极接电源，醒OS功率 管的漏极接PMOS功率管的漏极，醒OS功率管的源极接地;PMOS功率管漏极和NMOS功率管漏 极的连接点为BUCK变换器输出端，PMOS功率管栅极和醒OS功率管栅极接驱动模块的输出 端;采样电路接BUCK变换器输出端，误差放大器的反相输入端接采样电路的输出端，误差放 大器的同相输入端接第一基准电压，误差放大器的输出端接睡眠模式检测电路的输入端； 过零检测电路的输入端接BUCK变换器的输出端，过零检测电路的输出端接第一逻辑运算模 块的一个输入端，第一逻辑运算模块的另一个输入端接睡眠模式检测电路的输出端，第一 逻辑运算模块的输出端接第二逻辑运算模块的一个输入端，第二逻辑运算模块的另一个输 入端接PWM比较器的输出端;PWM比较器的反相输入端接加法器的输出端，PWM比较器的同相 输入端接第二基准电压;加法器的一个输入端接采样电路输出端，加法器的另一个输入端 接睡眠模式检测电路的输出端;所述睡眠模式检测电路在误差放大器输出信号的控制下输 出睡眠信号，睡眠信号用于控制系统是否进入休眠模式;所述第一逻辑运算模块用于在过 零检测电路输出有效信号的条件下输出睡眠信号;所述第二逻辑模块用于在睡眠信号有效 的情况下输出数据信号到驱动模块，在睡眠信号无效的情况下输出PWM信号到驱动模块。 本专利技术的有益效果为，在中等负载及重负载情况下，系统工作于Pmi模式;在轻载 情况下，系统工作在DCM模式;在超轻载情况下，系统自动切换到休眠模式，在休眠模式下， 系统关闭忍片不必要的模拟电路，将静态功耗降低到最低。【附图说明】 图1为本专利技术的系统架构图； 图2为DCM模式下系统的输出波形图； 图3为超轻载判断实际电路图； 图4为数字逻辑处理模块；图5为休眠模式下系统的输出波形图。【具体实施方式】下面结合附图，详细描述本专利技术的技术方案：[001^ 本专利技术的Buck变换器系统架构如图1所示，包括驱动模块、PMOS功率管、醒OS功率 管、采样电路、误差放大器、PWM比较器、过零检测电路、睡眠模式检测电路、第一逻辑运算模 块和第二逻辑运算模块;PMOS功率管的源极接电源，醒OS功率管的漏极接PMOS功率管的漏 极，醒OS功率管的源极接地;PMOS功率管漏极和醒OS功率管漏极的连接点为BUCK变换器输 出端，PMOS功率管栅极和醒OS功率管栅极接驱动模块的输出端;采样电路接BUCK变换器输 出端，误差放大器的反相输入端接采样电路的输出端，误差放大器的同相输入端接第一基 准电压，误差放大器的输出端接睡眠模式检测电路的输入端；过零检测电路的输入端接 BUCK变换器的输出端，过零检测电路的输出端接第一逻辑运算模块的一个输入端，第一逻 辑运算模块的另一个输入端接睡眠模式检测电路的输出端，第一逻辑运算模块的输出端接 第二逻辑运算模块的一个输入端，第二逻辑运算模块的另一个输入端接PWM比较器的输出 端;PWM比较器的反相输入端接加法器的输出端，PWM比较器的同相输入端接第二基准电压； 加法器的一个输入端接采样电路输出端，加法器的另一个输入端接睡眠模式检测电路的输 出端;所述睡眠模式检测电路在误差放大器输出信号的控制下输出睡眠信号，睡眠信号用 于控制系统是否进入休眠模式;所述第一逻辑运算模块用于在过零检测电路输出有效信号 的条件下输出睡眠信号;所述第二逻辑模块用于在睡眠信号有效的情况下输出数据信号到 驱动模块，在睡眠信号无效的情况下输出PWM信号到驱动模块。 本专利技术的工作原理是： 首先是Vout经过电阻分压产生VFB，EA模块是误差放大器，用来比较FB与REFl的电 压大小，在中等负载及重负载情况下，系统工作于PWM模式，睡眠模式信号一直为是低电平， 系统不会进入睡眠模式;在轻载情况下，系统工作在DCM模式，系统的输出波形如图2所示， 睡眠模式信号也是一直为低电平，系统不会进入睡眠模式;在超轻载情况下，误差放大器的 输出会发生翻转，进而导致睡眠检测模块翻转，由于在轻载下会触发过零，过零检测信号也 会翻转，最终睡眠模式信号就会翻转，系统进入睡眠模式，在睡眠模式下，系统关闭忍片不 必要的模拟电路W及主开关管和同步整流管W降低静态功耗与开关损耗。 判断系统是否进入超轻载模式的实际电路图如图3所示，对于Buck变换器，当负载 变轻时，输出电压的纹波会变大，就会使误差放大器输出低电平，即A处电压为低电平，MPl 开启，恒定电流源I 1对电容Cl充电，B处电压慢慢上升，充电一段时间后，B处电压达到施密 特触发器Smitl的阔值电压，就会使误差放大器输出翻转，误差放大器输出变为高电平。可 W求出使施密特触发器翻转所需要的时间，则有：[001引根据上述分析，在超轻载模式下，误差放大器输出低电平，如果VFB在t时间段内都 是大于VREFl的，也就是说误差放大器输出在t时间段都是低电平，误差放大器输出就会翻 转为高电平。误差放大器输出变为高电平就会使系统进入休眠模式，系统关闭忍片大部分 的模拟电路，除了误差放大器和PWM比较器还工作，将静态功耗降低到最低，其逻辑控制模 块如图4所示，Ctrl 1在系统正常工作时为高电平，Ctrl2为低时开上功率管，为高时开下功 率管，由于在超轻载模式下，会发生过零，过零检测信号会变高，反相器Invl输出为高，一旦 误差放大器输出变为高电平就会使睡眠模式信号变为高电平，系统进入睡眠模式，进入休 眠模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有低功耗特性的BUCK变换器，包括驱动模块、PMOS功率管、NMOS功率管、采样电路、误差放大器、PWM比较器、过零检测电路、睡眠模式检测电路、第一逻辑运算模块和第二逻辑运算模块；PMOS功率管的源极接电源，NMOS功率管的漏极接PMOS功率管的漏极，NMOS功率管的源极接地；PMOS功率管漏极和NMOS功率管漏极的连接点为BUCK变换器输出端，PMOS功率管栅极和NMOS功率管栅极接驱动模块的输出端；采样电路接BUCK变换器输出端，误差放大器的反相输入端接采样电路的输出端，误差放大器的同相输入端接第一基准电压，误差放大器的输出端接睡眠模式检测电路的输入端；过零检测电路的输入端接BUCK变换器的输出端，过零检测电路的输出端接第一逻辑运算模块的一个输入端，第一逻辑运算模块的另一个输入端接睡眠模式检测电路的输出端，第一逻辑运算模块的输出端接第二逻辑运算模块的一个输入端，第二逻辑运算模块的另一个输入端接PWM比较器的输出端；PWM比较器的反相输入端接加法器的输出端，PWM比较器的同相输入端接第二基准电压；加法器的一个输入端接采样电路输出端，加法器的另一个输入端接睡眠模式检测电路的输出端；所述睡眠模式检测电路在误差放大器输出信号的控制下输出睡眠信号，睡眠信号用于控制系统是否进入休眠模式；所述第一逻辑运算模块用于在过零检测电路输出有效信号的条件下输出睡眠信号；所述第二逻辑模块用于在睡眠信号有效的情况下输出数据信号到驱动模块，在睡眠信号无效的情况下输出PWM信号到驱动模块。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：明鑫，李要，何烨，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51