用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于开关电容DC‑DC转换器的自适应功率管宽度调制电路，包括分频模块、比较模块、逻辑单元模块和开关模块，其中，所述分频模块连接所述比较模块，用于接收脉冲信号，将所述脉冲信号进行分频处理并输出；所述比较模块连接所述逻辑单元模块，用于比较分频信号与参考信号的频率；所述逻辑单元模块连接所述开关模块，用于根据所述比较模块的比较结果调节所述开关模块的等效栅宽。本发明专利技术的自适应功率管宽度调制电路能够根据输入信号频率的大小调节开关电容DC‑DC转换器中的开关的等效栅宽，从而大幅度提升开关电容DC‑DC转换器的整体转换效率。

【技术实现步骤摘要】
用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路
本专利技术属于DC-DC转换器
，具体涉及一种用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路。
技术介绍
如今，各种移动终端复杂程度的提升使得其对电源管理的要求越来越高，高性能的设备往往要求电源管理电路具有高效率、低功耗以及小的芯片面积。各种移动或便携式电子器件通过在低电压(例如3.0V、1.5V等)下操作来减少功耗，其经常使用直流到直流转换器(DC-DC转换器)来把从电源得到的电压“逐步减低”到较低的电压。DC-DC转换器包括开关电容DC-DC转换器和开关电感DC-DC转换器。开关电容DC-DC转换器相比于开关电感DC-DC转换器易于集成，同时电感的省去也减小电磁串扰对电路带来的影响，但与开关电感DC-DC转换器不同的是，开关电容DC-DC转换器只在离散的变压比处转换效率较高，这限制了这种转换器的电压范围。因此全集成式开关电容DC-DC转换器主要应用于中低供电需求的电子设备。开关电容DC-DC转换器的上述缺点可以通过增加变压比来优化，但这势必会在开关电容阵列中引入更多的功率管，众多功率管将使得开关的栅驱动损耗成为功耗的主要因素，降低了转换效率。
技术实现思路
为了降低开关电容DC-DC转换器的栅驱动损耗，本专利技术提供了一种用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路。具体地，本专利技术的一个实施例提供了一种用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路，包括分频模块、比较模块、逻辑单元模块和开关模块，其中，所述分频模块连接所述比较模块，用于接收脉冲信号，将所述脉冲信号进行分频处理，并输出；所述比较模块连接所述逻辑单元模块，用于比较所述脉冲信号的分频信号与参考信号的频率；所述逻辑单元模块连接所述开关模块，用于根据所述比较模块的比较结果调节所述开关模块的等效栅宽。在本专利技术的一个实施例中，所述分频模块包括N个D触发器，所述比较单元包括N+1个频率比较器，所述逻辑单元模块包括N+1个与门，并且所述开关模块包括N+2个功率管，其中，N为自然数。在本专利技术的一个实施例中，所述分频模块包括第一D触发器、第二D触发器和第三D触发器，其中，所述第一D触发器的时钟输入端输入脉冲信号，端连接所述第一D触发器的D端，Q端连接所述第二D触发器的时钟输入端和所述比较模块的正输入端；所述第二D触发器的端连接所述第二D触发器的D端，Q端连接所述第三D触发器的时钟输入端和所述比较模块的正输入端；所述第三D触发器的端连接所述第三D触发器的D端，Q端连接所述比较模块的正输入端。在本专利技术的一个实施例中，所述比较模块包括第一频率比较器、第二频率比较器、第三频率比较器和第四频率比较器，其中，所述第一频率比较器的正输入端输入脉冲信号，所述第二频率比较器的正输入端连接所述第一D触发器的Q端，所述第三频率比较器的正输入端连接所述第二D触发器的Q端，所述第四频率比较器的正输入端连接所述第三D触发器的Q端；所述第一频率比较器、所述第二频率比较器、所述第三频率比较器和所述第四频率比较器的负输入端均输入参考信号，输出端均连接所述逻辑单元模块。在本专利技术的一个实施例中，所述第一频率比较器、所述第二频率比较器、所述第三频率比较器和所述第四频率比较器均包括第一计数器、第二计数器、第一与非门、第二与非门、与门和RS触发器，其中，所述第一计数器的时钟输入端作为所述频率比较器的正输入端，输出端连接所述第一与非门的输入端；所述第二计数器的时钟输入端作为所述频率比较器的负输入端，输出端连接所述第二与非门的输入端；所述第一计数器的使能端连接所述第二计数器的使能端；所述第一与非门的输出端连接所述与门的第一输入端，所述第二与非门的输出端连接所述与门的第二输入端；所述与门的输出端连接所述第一计数器的使能端或所述第二计数器的使能；所述RS触发器的S端连接所述第一与非门的输出端，R端连接所述第二与非门的输出端，所述RS触发器的输出端作为所述频率比较器的输出端。在本专利技术的一个实施例中，所述第一计数器和所述第二计数器均为四位计数器，所述第一与非门和第二与非门均为四输入与非门。在本专利技术的一个实施例中，所述逻辑单元模块包括第一与门、第二与门、第三与门和第四与门，其中，所述第一与门、所述第二与门、所述第三与门和所述第四与门的一个输入端均输入脉冲信号，另一个输入端分别连接所述第一频率比较器、所述第二频率比较器、所述第三频率比较器和所述第四频率比较器的输出端，输出端均连接所述开关模块。在本专利技术的一个实施例中，所述开关模块包括第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管以及第五功率管，其中，所述第一功率管的源极、所述第二功率管的源极、所述第三功率管的源极、所述第四功率管的源极以及所述第五功率管的源极共同作为所述开关模块的第一端接入所述开关电容DC-DC转换器；所述第一功率管的漏极、所述第二功率管的漏极、所述第三功率管的漏极、所述第四功率管的漏极以及所述第五功率管的漏极共同作为所述开关模块的第二端接入所述开关电容DC-DC转换器；所述第一功率管的栅极输入脉冲信号，所述第二功率管的栅极连接所述第一与门的输出端，所述第三功率管的栅极连接所述第二与门的输出端，所述第四功率管的栅极连接所述第三与门的输出端，所述第五功率管的栅极均连接所述第四与门的输出端。本专利技术的一个实施例提供了一种开关电容DC-DC转换器，所述开关电容DC-DC转换器包括上述任一实施例所述的自适应功率管宽度调制电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的自适应功率管宽度调制电路能够根据输入信号频率的大小调节开关管的等效栅宽，从而减小开关电容DC-DC转换器在低频情况下的损耗，大幅度提升整体转换效率。2、在转换效率的要求相同的情况下，采用本专利技术自适应功率管宽度调制电路的开关电容DC-DC转换器能够实现更多的转换比。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种自适应功率管宽度调制电路的逻辑结构图；图2是本专利技术实施例提供的一种分频模块和比较模块连接关系的电路结构图；图3是本专利技术实施例提供的一种频率比较器的电路结构图；图4是本专利技术实施例提供的一种自适应功率管宽度调制电路的电路结构图；图5是本专利技术实施例提供的一种开关电容DC-DC转换器的电路结构图；图6是开关电容DC-DC转换器在有无自适应宽度调制电路情况下的转换效率对比图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种自适应功率管宽度调制电路的逻辑结构图。如图所示，本实施例的自适应功率管宽度调制电路包括分频模块101、比较模块102、逻辑单元模块103和开关模块104。分频模块101连接比较模块102，用于接收脉冲信号CLK，将脉冲信号CLK进行分频处理并输出。比较模块102连接逻辑单元模块103，用于比较分频信号与参考信号CLK_REF的频率。逻辑单元模块103连接开关模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关电容DC‑DC转换器的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，包括分频模块(101)、比较模块(102)、逻辑单元模块(103)和开关模块(104)，其中，所述分频模块(101)连接所述比较模块(102)，用于接收脉冲信号(CLK)，将所述脉冲信号(CLK)进行分频处理并输出；所述比较模块(102)连接所述逻辑单元模块(103)，用于比较所述脉冲信号(CLK)的分频信号与参考信号(CLK_REF)的频率；所述逻辑单元模块(103)连接所述开关模块(104)，用于根据所述比较模块(102)的比较结果调节所述开关模块(104)的等效栅宽。

【技术特征摘要】
1.一种用于开关电容DC-DC转换器的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，包括分频模块(101)、比较模块(102)、逻辑单元模块(103)和开关模块(104)，其中，所述分频模块(101)连接所述比较模块(102)，用于接收脉冲信号(CLK)，将所述脉冲信号(CLK)进行分频处理并输出；所述比较模块(102)连接所述逻辑单元模块(103)，用于比较所述脉冲信号(CLK)的分频信号与参考信号(CLK_REF)的频率；所述逻辑单元模块(103)连接所述开关模块(104)，用于根据所述比较模块(102)的比较结果调节所述开关模块(104)的等效栅宽。2.根据权利要求1所述的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，所述分频模块(101)包括N个D触发器，所述比较单元(102)包括N+1个频率比较器，所述逻辑单元模块(103)包括N+1个与门，并且所述开关模块(104)包括N+2个功率管，其中，N为自然数。3.根据权利要求2所述的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，所述分频模块(101)包括第一D触发器(I1)、第二D触发器(I2)和第三D触发器(I3)，其中，所述第一D触发器(I1)的时钟输入端(C1)输入脉冲信号(CLK)，端连接所述第一D触发器(I1)的D端(D1)，Q端(Q1)连接所述第二D触发器(I2)的时钟输入端(C2)和所述比较模块(102)的正输入端；所述第二D触发器(I2)的端连接所述第二D触发器(I2)的D端(D2)，Q端(Q2)连接所述第三D触发器(I3)的时钟输入端(C3)和所述比较模块(102)的正输入端；所述第三D触发器(I3)的端连接所述第三D触发器(I3)的D端(D3)，Q端(Q3)连接所述比较模块(102)的正输入端。4.根据权利要求3所述的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，所述比较模块(102)包括第一频率比较器(FC1)、第二频率比较器(FC2)、第三频率比较器(FC3)和第四频率比较器(FC4)，其中，所述第一频率比较器(FC1)的正输入端输入脉冲信号(CLK)，所述第二频率比较器(FC2)的正输入端连接所述第一D触发器(I1)的Q端(Q1)，所述第三频率比较器(FC3)的正输入端连接所述第二D触发器(I2)的Q端(Q2)，所述第四频率比较器(FC4)的正输入端连接所述第三D触发器(I3)的Q端(Q3)；所述第一频率比较器(FC1)、所述第二频率比较器(FC2)、所述第三频率比较器(FC3)和所述第四频率比较器(FC4)的负输入端均输入参考信号(CLK_REF)，输出端均连接所述逻辑单元模块(103)。5.根据权利要求4所述的自适应功率管宽度调制电路，其特征在于，所述第一频率比较器(FC1)、所述第二频率比较器(FC2)、所述第三频率比较器(FC3)和所述第四频率比较器(FC4)均包括第一计数器(COUNTER1)、第二计数器(COUNTER2)、第一与非门(NAND1)、第二与非门(NAND2)、与门(AND)和RS触发器(RS)，其中，所述第一计数器(COUNTER1)的时钟输入端作为所述频率比较器(FC1、FC2、FC3、FC4)的正输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，华天源，陈浩，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61