COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路制造技术

本发明专利技术提供一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，包括：一驱动控制模块、一第一PMOS管、一第一NMOS管、一电感、一电压输出端、一第一电阻、一第一电容、一第二电阻、一第一比较器、一第二比较器、一逻辑控制模块、一RS触发器模块和一定时器模块。本发明专利技术的一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，采用比较器产生控制信号并用简单的逻辑控制实现瞬态增强的功能，功耗小，所占面积小，并且结构简单易于实现。

Transient response enhancement circuit of cot controlled buck converter

【技术实现步骤摘要】
COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路
本专利技术涉及瞬态响应增强电路领域，尤其涉及一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路。
技术介绍
相比于线性稳压器，直流-直流(DC-DC)开关电源以其高转换效率的优点被深入研究，并且被广泛应用到很多电子产品中。而降压(Buck)转换器是目前市场上最广泛使用的一种类型。一般有电压控制、电流控制、迟滞控制进行控制，恒定导通时间(COT)控制是在迟滞控制的基础上发展起来的。它的结构简单，不需要误差放大器，系统响应速度快。随着电子技术的发展，许多电子产品都有低功耗的要求，因此会额外设计休眠模式以减小功耗。从休眠模式切换为工作模式时，输出电压会瞬间降低，通过一段时间后才能恢复稳定值，这个恢复时间反映了Buck转换器的瞬态响应性能。请参阅图1，现有的一种COT控制Buck转换器的基本结构，包括比较器模块Comp1、定时器模块1、RS触发器模块2、驱动控制模块DC、上功率PMOS管P1、下功率NMOS管N1等。输出电压Vout与参考电压Vin1通过比较器模块Comp1进行比较，当Vout低于Vin1时，比较器模块Comp1向RS触发器模块2的S端输出高电平，这时RS触发器模块2的反向输出端QB输出低电平信号PG，PG经过驱动控制模块DC产生驱动上功率PMOS管P1和下功率NMOS管N1的信号DRIVE_P和DRIVE_N，使上功率PMOS管P1导通、下功率NMOS管N1关断，开始充电。充电时间的长短由定时器模块1决定，当充电时间到达后，定时器模块1向RS触发器模块2的R端发送一个高电平的短脉冲，RS触发器模块2的反向输出端QB输出高电平信号PG，然后经过驱动控制模块DC产生驱动上功率PMOS管P1和下功率NMOS管N1的信号DRIVE_P和DRIVE_N，使上功率PMOS管P1关断、下功率NMOS管N1导通，开始放电。使Vout值降低，直至低于Vin1后进入下一个开关周期。请参阅图1和图2，RS触发器模块2的S端、R端、驱动信号DRIVE_P、输出电压Vout和输出电流I的负载瞬态响应波形图如图2所示，当Buck转换器从轻载切换到重载时，输出电压Vout会产生一个下冲，导致Vout＜Vin1，因此比较器模块Comp1向RS触发器模块2的S端送出高电平信号，此时RS触发器模块2的QB端输出低电平信号PG，通过驱动控制模块DC产生驱动信号DRIVE_P使上功率PMOS管P1导通，进入充电阶段，输出电压Vout逐渐上升。但是当充电时间达到后，定时器模块1触发RS触发器模块2，即QB端输出信号PG跳变为高电平，通过驱动控制模块DC产生驱动信号DRIVE_P使上功率PMOS管P1关断，进入放电阶段，输出电压Vout下降，会减缓输出电压恢复到稳定值的速度。从图2中可以看出，下冲电压为ΔV1，恢复时间为ΔT1。现有技术采用不同的方式来实现瞬态增强的功能。例如使用跨导放大器去检测输出电压的变化，然后跨导放大器的输出电流要进一步放大，通过电流对电容的充电来得到控制信号以增大上功率管导通时间，从而缩短输出电压的恢复时间,具体电路实现原理图见图3所示，这样的实现方式为了能够快速反映输出电压的变化，对放大器的要求高，高精度的放大器功耗比较大，造成负载切换时损耗增大，并且设计复杂繁琐；例如使用数字LDO与Buck转换器并联，在负载跳变时为负载提供单独的供电通路，以减小输出电压下冲及恢复时间。这样的方式虽然能够改善Buck转换器的负载瞬态响应，但是由于增加了LDO模块导致芯片面积增大；例如在Buck转换器内部使用额外的电压补偿电路来增加上功率管的导通时间以减小输出电压的下冲和恢复时间，这种方法增加了电路的复杂度和设计难度，实用性不强。可见，现有的技术存在功耗大、占用面积大，电路系统的复杂度和实现难度大等问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，采用比较器产生控制信号并用简单的逻辑控制实现瞬态增强的功能，功耗小，所占面积小，并且结构简单易于实现。为了实现上述目的，本专利技术提供一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，包括：一驱动控制模块；一第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一PMOS管的源极连接一电压输入端；一第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一NMOS管的源极连接一接地端，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极；一电感，所述电感的第一端连接所述第一PMOS管的漏极；一电压输出端，所述电压输出端连接所述电感的第二端；一第一电阻，一第一电容，所述第一电阻和所述第一电容串联于所述电压输出端与所述接地端之间；一第二电阻，所述第二电阻连接于所述电压输出端与所述接地端之间；一第一比较器，所述第一比较器的正相输入端连接一第一基准电压输入端，所述第一比较器的反相输入端连接所述电压输出端；一第二比较器，所述第二比较器的正相输入端连接一第二基准电压输入端，所述第二比较器的反相输入端连接所述电压输出端；一逻辑控制模块，所述逻辑控制模块的第一输入端连接所述第一比较器，所述逻辑控制模块的第二输入端连接所述第二比较器，所述逻辑控制模块的第三输入端连接一定时器模块；一RS触发器模块，所述RS触发器模块的S端连接所述逻辑控制模块的第一输出端，所述RS触发器模块的R端连接所述逻辑控制模块的第二输出端；所述RS触发器模块的反向输出端连接所述驱动控制模块；和所述定时器模块，所述定时器模块连接所述第一基准电压输入端、所述逻辑控制模块的第三输入端和所述RS触发器模块的反向输出端。优选地，所述第二比较器包括：一第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第二PMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的栅极；一第一电流源，所述第一电流源连接于所述第二PMOS管的漏极与所述接地端之间；一第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第三PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的栅极；一第二电容，所述第二电容连接于所述第三PMOS管漏极与所述接地端之间；一第四PMOS管，所述第四PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第四PMOS管的漏极连接所述第四PMOS管的栅极；一第二电流源，所述第二电流源连接于所述第四PMOS管的漏极与所述接地端之间；一第五PMOS管，所述第五PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述PMOS管的栅极连接所述第四PMOS管的栅极；一第六PMOS管，所述第六PMOS管的源极连接所述第五PMOS管的漏极，所述第六POS管的栅极连接所述第三PMOS管的漏极；一第七PMOS管，所述第七PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第七PMOS管的漏极连接所述第七PMOS管的栅极；一第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极连接所述第七PMOS管的漏极，所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，其特征在于，包括：/n一驱动控制模块；/n一第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一PMOS管的源极连接一电压输入端；/n一第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一NMOS管的源极连接一接地端，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极；/n一电感，所述电感的第一端连接所述第一PMOS管的漏极；/n一电压输出端，所述电压输出端连接所述电感的第二端；/n一第一电阻，/n一第一电容，所述第一电阻和所述第一电容串联于所述电压输出端与所述接地端之间；/n一第二电阻，所述第二电阻连接于所述电压输出端与所述接地端之间；/n一第一比较器，所述第一比较器的正相输入端连接一第一基准电压输入端，所述第一比较器的反相输入端连接所述电压输出端；/n一第二比较器，所述第二比较器的正相输入端连接一第二基准电压输入端，所述第二比较器的反相输入端连接所述电压输出端；/n一逻辑控制模块，所述逻辑控制模块的第一输入端连接所述第一比较器，所述逻辑控制模块的第二输入端连接所述第二比较器，所述逻辑控制模块的第三输入端连接一定时器模块；/n一RS触发器模块，所述RS触发器模块的S端连接所述逻辑控制模块的第一输出端，所述RS触发器模块的R端连接所述逻辑控制模块的第二输出端；所述RS触发器模块的反向输出端连接所述驱动控制模块；和/n所述定时器模块，所述定时器模块连接所述第一基准电压输入端、所述逻辑控制模块的第三输入端和所述RS触发器模块的反向输出端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，其特征在于，包括：
一驱动控制模块；
一第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一PMOS管的源极连接一电压输入端；
一第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极连接所述驱动控制模块，所述第一NMOS管的源极连接一接地端，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极；
一电感，所述电感的第一端连接所述第一PMOS管的漏极；
一电压输出端，所述电压输出端连接所述电感的第二端；
一第一电阻，
一第一电容，所述第一电阻和所述第一电容串联于所述电压输出端与所述接地端之间；
一第二电阻，所述第二电阻连接于所述电压输出端与所述接地端之间；
一第一比较器，所述第一比较器的正相输入端连接一第一基准电压输入端，所述第一比较器的反相输入端连接所述电压输出端；
一第二比较器，所述第二比较器的正相输入端连接一第二基准电压输入端，所述第二比较器的反相输入端连接所述电压输出端；
一逻辑控制模块，所述逻辑控制模块的第一输入端连接所述第一比较器，所述逻辑控制模块的第二输入端连接所述第二比较器，所述逻辑控制模块的第三输入端连接一定时器模块；
一RS触发器模块，所述RS触发器模块的S端连接所述逻辑控制模块的第一输出端，所述RS触发器模块的R端连接所述逻辑控制模块的第二输出端；所述RS触发器模块的反向输出端连接所述驱动控制模块；和
所述定时器模块，所述定时器模块连接所述第一基准电压输入端、所述逻辑控制模块的第三输入端和所述RS触发器模块的反向输出端。


2.根据权利要求1所述的COT控制Buck转换器瞬态响应增强电路，其特征在于，所述第二比较器包括：
一第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第二PMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的栅极；
一第一电流源，所述第一电流源连接于所述第二PMOS管的漏极与所述接地端之间；
一第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第三PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的栅极；
一第二电容，所述第二电容连接于所述第三PMOS管漏极与所述接地端之间；
一第四PMOS管，所述第四PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述第四PMOS管的漏极连接所述第四PMOS管的栅极；
一第二电流源，所述第二电流源连接于所述第四PMOS管的漏极与所述接地端之间；
一第五PMOS管，所述第五PMOS管的源极连接所述电压输入端，所述PMOS管的栅极连接所述第四PMOS管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海华，赵杰友，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31