一种DC-DC转换器的环路控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种DC‑DC转换器的环路控制系统及控制方法，该系统包括依次连接的分压反馈网络、误差放大器、PWM产生电路、逻辑控制电路和功率输出级，所述误差放大器的输出端和逻辑控制电路的输入端之间连接有振荡器控制电路，所述功率输出级的输出端连接分压反馈网络，所述逻辑控制电路的输入端还连接有轻载占空比控制模块。本环路控制系统有效解决了DC‑DC转换器在轻载下功率损耗高、效率低的问题，使CCM连续导通模式进入到DCM非连续导通模式的过程更加平滑，并且进入DCM后，系统的稳定性亦更好，有效减小了轻载的输出纹波。

【技术实现步骤摘要】
一种DC-DC转换器的环路控制系统及控制方法
本专利技术涉及DC-DC电压转换器，尤其涉及一种DC-DC转换器的环路控制系统及控制方法。
技术介绍
DC-DC转换器已经大规模的应用在各个领域，成为人们生活必不可少的一部分。其中，固定频率控制方式由于纹波小，稳定性好，广泛的应用在各类电子产品中，如电压模式和电流模式。电压模式和电流模式DC-DC转换器作为固定工作频率的一类产品，往往在重载下采用PWM(pulsewidthmodulation)控制方式，可以实现很好的稳定性和较高效率。但是随着负载变轻，PWM固定频率的控制方式会产生较大的功率损耗，导致轻负载电流的状况下效率很低。随着节能理念的不断进步，电子产品中对于整个负载范围的效率要求日益提高，轻负载下的效率问题逐渐凸显。于是，业界涌现不少关于改善轻负载电流状况下效率的控制方式，如PFM(pulsefrequencymodulation)模式就是固定工作频率的DC-DC转换器中常见的轻载控制方式。但是传统的PFM模式存在几个显著的问题，首先输入电压至输出电压不同转换比例时，系统由CCM连续导通模式进入到DCM非连续导通模式的负载电流点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC转换器的环路控制系统，其特征在于，包括：反馈网络，接收系统的输出电压信号VOUT，并产生电压信号FB给误差放大器；误差放大器，接收反馈网络的电压信号FB和另一内部基准电压信号VREF，并进行比较产生输出电压信号COMP提供给PWM产生电路和振荡器控制电路；振荡器控制电路，包括电压比较器和振荡器，接收误差放大器的输出电压信号COMP和另一基准电压信号VREF2，并进行比较输出PFM信号,以控制振荡器工作或者休眠，决定是否提供振荡频率信号OSC给逻辑控制电路；PWM产生电路，接收误差放大器的输出电压信号COMP，并产生PWM信号；轻载占空比控制模块，输出预设TON导通时间的高电平时钟...

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，包括：反馈网络，接收系统的输出电压信号VOUT，并产生电压信号FB给误差放大器；误差放大器，接收反馈网络的电压信号FB和另一内部基准电压信号VREF，并进行比较产生输出电压信号COMP提供给PWM产生电路和振荡器控制电路；振荡器控制电路，包括电压比较器和振荡器，接收误差放大器的输出电压信号COMP和另一基准电压信号VREF2，并进行比较输出PFM信号,以控制振荡器工作或者休眠，决定是否提供振荡频率信号OSC给逻辑控制电路；PWM产生电路，接收误差放大器的输出电压信号COMP，并产生PWM信号；轻载占空比控制模块，输出预设TON导通时间的高电平时钟信号FDUTY，使系统在轻载下，第一工作周期的占空比由轻载占空比控制产生决定；逻辑控制电路，在系统输出负载处于重载下，由PWM信号和振荡频率信号OSC共同作用并通过逻辑运算产生占空比信号,并输出控制信号DVR和DVR3；在系统输出负载处于轻载下，由PFM信号、振荡频率信号OSC以及高电平时钟信号FDUTY协同作用产生系统由休眠进入工作的第一个占空比信号,并输出控制信号DVR和DVR3；功率输出级，所述功率输出级包括驱动电路、上臂功率管、下臂功率管，以及由电感和电容组成的LC网络，所述驱动电路接收控制信号DVR，并产生驱动上臂功率管和下臂功率管的驱动信号给LC网络提供所需要的能量。2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，所述反馈网络为串联的电阻R1和R2，所述R2一端接地，另一端接所述误差放大器的反向输入端；所述R1的一端接R2，另一端接所述功率输出级的输出电压信号VOUT。3.根据权利要求1所述的DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，所述上臂功率管和下臂功率管分别为通过漏极连接的PMOS管和NMOS管，所述PMOS管和NMOS管的栅极分别连接所述驱动电路的输出端，所述PMOS管的源极连接电压VIN，所述NMOS管的源极接地，所述PMOS管和NMOS管的漏极输出电压信号SW，且通过电感L输出电压信号VOUT,在输出电压信号VOUT和地之间连接并联电感RL和电容C0。4.根据权利要求1所述的DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，所述轻载占空比控制模块包括依次连接的电流源模块、第三比较器和逻辑模块；所述电流源模块连接电压VIN，产生锯齿波信号VT输出到第三比较器的反向输入端，同时产生和VIN成线性关系的电流对电容CAP充放电，逻辑控制电路输出的控制信号DRV3控制电容CAP的充放电；所述第三比较器的正向输入端连接输出电压信号VOUT，并比较电压信号VOUT和锯齿波信号VT，输出逻辑电平信号DCON；所述逻辑模块的输入端连接振荡器的振荡频率信号OSC，并整合逻辑电平信号DCON和振荡频率信号OSC，产生高电平时钟信号FDUTY输入到所述逻辑控制电路的输入端。5.根据权利要求1所述的DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，所述逻辑控制电路包括二选一电路、缓冲器和触发器DFF，所述触发器DFF的RESET端连接PFM信号，当PFM信号为高电平时，RESET电平为触发器DFF的清零电位，二选一电路选通信号FDUTY至缓冲器，输出驱动信号DRV；当PFM为低电平时，RESET电平为触发器DFF的非清零电位，二选一电路选通PWM信号至缓冲器，输出驱动信号DRV。6.根据权利要求1所述的DC-DC转换器的环路控制系统，其特征在于，所述轻载占空比控制模块包括依次连接的电流采样模块、第三比较器和逻辑模块，所述电流采样模块连接输出电压信号SW，并产生三角波信号VS2输出到所述第三比较器的反向输入端；所述第三比较器的正向输入端连接基准电压信号VR3，并比较三角波信号VS2和基准电压信号VR3，输出逻辑电平信号DCON；所述逻辑模块的输入端连接所述振荡器的振荡频率信号OSC，并整合逻辑电平信号DCON和振荡频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，
申请(专利权)人：成都芯辰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51