一种PWM/PFM的双模式控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种PWM/PFM的双模式控制电路，包括模式选择模块、PWM控制模块、PFM控制模块和振荡模块；所述模式选择模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述模式选择模块的输出端同时连接所述PWM控制模块的控制端和所述PFM控制模块的控制端；所述PWM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述PFM控制模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述PFM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述振荡模块的输出端与所述双模式控制电路的输出端连接，用于产生并输出振荡电压。能有效减小功能模块的损耗，提高系统全负载电流下的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种PWM/PFM的双模式控制电路
本专利技术涉及DC-DC转换器控制电路，尤其涉及一种PWM/PFM的双模式控制电路。
技术介绍
对于脉冲宽度调制(PWM)型的DC-DC转换器由于其输出纹波小、补偿结构简单、稳定性良好和噪声低等优点在电源管理芯片中得到普遍采纳，但是在实际应用中人们发现，随着负载逐渐减小，系统中导通损耗和开关损耗所占总功耗比例提高，即系统转换效率降低，于是单纯的PWM控制模式无法满足轻载条件系统所需的高效性。于是人们提出了脉冲频率调制方式(PFM)，这种方式能够降低轻载时的系统的开关频率，有效地提高了系统的轻载效率。关于PFM控制的具体实现方式有很多种，最早出现的有迟滞电压型PFM，其根据设定输出电压的上下限阈值来控制输出电压的稳定，但是电感电流大小却无法控制，于是人们又专利技术了迟滞电流型PFM控制模式，这种模式可以设定采样电流的上限阈值来限制电感电流峰值，确保系统不会处于过流状态。后来为了兼顾输出电压纹波和电感电流峰值的限制，人们提出了峰值电流限制型PFM，但针对这种模式一个最大的缺点在于所设定的电感采样电压最大值是固定的，于是就会导致输出纹波随着负载电流大小变化而变化，而大输出纹波就会导致转换效率下降。针对这个问题，自适应电流型限制型PFM和动态电感能量存储技术就应运而生，这两种技术能够通过自适应反馈电路获得电感电流的自适应调整，抑制过大的输出纹波，确保轻载下的系统的高效运行。于是为了获得全负载条件下的系统高效性，人们开始使用PWM/PFM双模式技术控制DC-DC环路系统，使得系统在重载工作在PWM模式，轻载时工作在PFM模式。一种传统的实例如图1所示，可以看出随着负载增加，系统主环路中误差运放输出电压Vin也跟随增加，于是可以根据Vin大小选择工作模式，但这种实例中PWM模式和PFM模式相互独立，系统存在三个比较器、两个RS触发器、一个振荡器和一个PWM/PFM控制电路，所以系统结构复杂，带来的静态损耗大。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种PWM/PFM的双模式控制电路，能有效减小功能模块的损耗，提高系统全负载电流下的效率。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种PWM/PFM的双模式控制电路，包括模式选择模块、PWM控制模块、PFM控制模块和振荡模块；所述模式选择模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述模式选择模块的输出端同时连接所述PWM控制模块的控制端和所述PFM控制模块的控制端；所述PWM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述PFM控制模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述PFM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述振荡模块的输出端与所述双模式控制电路的输出端连接，用于产生并输出振荡电压。作为上述方案的改进，还包括平方根模块，所述PFM控制模块的输入端通过所述平方根模块连接所述双模式控制电路的输入端；所述平方根模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述平方根模块的输出端连接所述PFM控制模块的输入端，用于输出与所述双模式控制电路的输入端电压的平方根成线性关系的平方根电流。作为上述方案的改进，所述模式选择模块包括第一比较器，所述第一比较器的同相端用于连接参考电压，所述第一比较器的反相端连接所述模式选择模块的输入端，所述第一比较器的输出端连接所述模式选择模块的输出端。作为上述方案的改进，PWM控制模块包括第一反相器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和电流源；所述第一反相器的输入端连接所述PWM控制模块的控制端，所述第一反相器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极；所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极连接所述PWM控制模块的输出端；所述第一PMOS管的栅极连接所述电流源的电流输入端，所述第一PMOS管的源极连接供电端；所述第二PMOS管的栅极和漏极均连接所述电流源的电流输入端，所述第二PMOS管的源极连接供电端；所述电流源的电流输出端与接地端连接。作为上述方案的改进，所述PFM控制模块包括第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和电流源；所述第二PMOS管的栅极和漏极均连接所述电流源的电流输入端，所述第二PMOS管的源极连接供电端；所述第二NMOS管的栅极连接所述PFM控制模块的控制端，所述第二NMOS管的源极连接所述PFM控制模块的输入端，所述第二NMOS管的漏极连接所述PFM控制模块的输出端；所述第三NMOS管的栅极连接所述第二NMOS管的栅极，所述第三NMOS管的源极连接所述第三PMOS管的漏极，所述第三NMOS管的漏极连接所述PFM控制模块的输出端；所述第三PMOS管的栅极连接所述电流源的电流输入端，所述第三PMOS管的源极连接供电端；所述电流源的电流输出端与接地端连接。作为上述方案的改进，所述振荡模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一传输门、第二传输门、第二比较器、第二反相器、第四NMOS管和电容；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻依次串联于接地端和供电端之间；所述第一传输门的输入端连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述第一传输门的输出端连接所述第二比较器的同相端，所述第二传输门的输入端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第二传输门的输出端连接所述第二比较器的反相端，所述第一传输门的正控制端和所述第二传输门的负控制端均与所述第二比较器的输出端连接，所述第一传输门的反控制端和所述第二传输门的反控制端均与所述第二反相器的输出端连接；所述第二比较器的输出端连接到所述振荡模块的输出端和所述第二反相器的输入端；所述第二反相器的输出端连接到所述第四NMOS管的栅极；所述第四NMOS管的源极连接所述振荡模块的控制端，所述第四NMOS管的漏极与接地端连接；所述电容的一端连接所述振荡模块的控制端，另一端与接地端连接。作为上述方案的改进，所述平方根模块包括第一放大器、第二放大器、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第四电阻和第五电阻；所述第一放大器的同相端连接所述平方根模块的输入端，所述第一放大器的反相端通过所述第四电阻与接地端连接，所述第一放大器的输出端连接所述第五NMOS管的栅极，所述第五NMOS管的源极连接所述第四PMOS管的漏极，所述第五NMOS管的漏极通过所述第四电阻与接地端连接；所述第四PMOS管的源极连接供电端，所述第四PMOS管的栅极与所述第四PMOS管的漏极及第五PMOS管的栅极连接；所述第五PMOS管的源极连接供电端，所述第五PMOS管的漏极连接所述第六NMOS管的源极和所述第六NMOS管的栅极；所述第六NMOS管的栅极连接所述第二放大器的同相端，所述第六NMOS管的漏极连接所述第七NMOS管的源极；所述第七NMOS管的栅极连接所述第二放大器的反相端和所述第二放大器的输出端，所述第七NMOS管的漏极与接地端连接；所述第六PMOS管的漏极与栅极均连接到所述第二放大器的输出端，所述第六PMOS管的源极连接供电端；所述第六PMOS管的漏极还连接到所述第七PMOS管的源极，所述第七PMOS管的栅极和漏极均通过所述第五电阻与接地端连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PWM/PFM的双模式控制电路，其特征在于，包括模式选择模块、PWM控制模块、PFM控制模块和振荡模块；所述模式选择模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述模式选择模块的输出端同时连接所述PWM控制模块的控制端和所述PFM控制模块的控制端；所述PWM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述PFM控制模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述PFM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述振荡模块的输出端与所述双模式控制电路的输出端连接，用于产生并输出振荡电压。

【技术特征摘要】
1.一种PWM/PFM的双模式控制电路，其特征在于，包括模式选择模块、PWM控制模块、PFM控制模块和振荡模块；所述模式选择模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述模式选择模块的输出端同时连接所述PWM控制模块的控制端和所述PFM控制模块的控制端；所述PWM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述PFM控制模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述PFM控制模块的输出端与所述振荡模块的控制端连接；所述振荡模块的输出端与所述双模式控制电路的输出端连接，用于产生并输出振荡电压。2.如权利要求1所述的双模式控制电路，其特征在于，还包括平方根模块，所述PFM控制模块的输入端通过所述平方根模块连接所述双模式控制电路的输入端；所述平方根模块的输入端连接所述双模式控制电路的输入端，所述平方根模块的输出端连接所述PFM控制模块的输入端，用于输出与所述双模式控制电路的输入端电压的平方根成线性关系的平方根电流。3.如权利要求1所述的双模式控制电路，其特征在于，所述模式选择模块包括第一比较器，所述第一比较器的同相端用于连接参考电压，所述第一比较器的反相端连接所述模式选择模块的输入端，所述第一比较器的输出端连接所述模式选择模块的输出端。4.如权利要求1所述的双模式控制电路，其特征在于，PWM控制模块包括第一反相器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和电流源；所述第一反相器的输入端连接所述PWM控制模块的控制端，所述第一反相器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极；所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的漏极连接所述PWM控制模块的输出端；所述第一PMOS管的栅极连接所述电流源的电流输入端，所述第一PMOS管的源极连接供电端；所述第二PMOS管的栅极和漏极均连接所述电流源的电流输入端，所述第二PMOS管的源极连接供电端；所述电流源的电流输出端与接地端连接。5.如权利要求1所述的双模式控制电路，其特征在于，所述PFM控制模块包括第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和电流源；所述第二PMOS管的栅极和漏极均连接所述电流源的电流输入端，所述第二PMOS管的源极连接供电端；所述第二NMOS管的栅极连接所述PFM控制模块的控制端，所述第二NMOS管的源极连接所述PFM控制模块的输入端，所述第二NMOS管的漏极连接所述PFM控制模块的输出端；所述第三NMOS管的栅极连接所述第二NMOS管的栅极，所述第三NMOS管的源极连接所述第三PMOS管的漏极，所述第三NMOS管的漏极连接所述PFM控制模块的输出端；所述第三PMOS管的栅极连接所述电流源的电流输入端，所述第三PMOS管的源极连接供电端；所述电流源的电流输出端与接地端连接。6.如权利要求4或5任一项所述的双模式控制电路，其特征在于，所述振荡模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一传输门、第二传输门、第二比较器、第二反相器、第四NMOS管和电容；所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻依次串联于接地端和供电端之间；所述第一传输门的输入端连接在所述第二电阻与所述第三电阻之间，所述第一传输门的输出端连接所述第二比较器的同相...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾衍瀚，王阳，李儒国，黄华杰，杨伟亮，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44