一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种应用于电路系统中的含有主辅结构的降压型直流电压转换电路，用于将所述电路系统的输入电压降压为特定的电压并输出到负载，其包括：输出电流到负载的主结构——开关电源模块、辅结构——低压差线性稳压模块，还有用于产生预设电压值的基准电压的电压基准模块以及用于提供时钟信号的时钟模块，其辅结构——低压差线性稳压模块在高负载模式下与主结构——开关电源模块同时向负载输出电流，在预设的瞬态模式下输出与负载突变趋势有相同趋势的瞬间电流，能使电路系统达到快速稳态。

【技术实现步骤摘要】
一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路
本技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路。
技术介绍
随着智能手表、智能手机等便携式设备的普及，对能够高效提供大负载电流的DC-DC变换器等高性能电源管理变换器提出了迫切的需求。电流型DC-DC变换器以其补偿简单、带宽相对较高、内部电流保护等优点，越来越受到人们的青睐。然而，由于低带宽和大补偿电容，瞬态响应受到限制。另外，由于能耗固定不变，DC-DC变换器轻载时的效率总是不如高载时，现有的典型的快速瞬变方法是在瞬变期间提高环路增益或放大器的转换速率。但是现有技术中，当出现不稳定响应时，暂态电压变化大，DC-DC变换器稳定性低。
技术实现思路
基于此，本技术提供了一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路，具有快速稳态的优点。第一方面，本技术实施例提供了一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路，应用于电路系统中，用于将所述电路系统的输入电压降压为特定的电压并输出到负载，其特征在于，包括：开关电源模块、低压差线性稳压模块、电压基准模块以及时钟模块；所述开关电源模块，与负载连接，用于为负载提供负载电流；所述低压差线性稳压模块，其输出端与所述开关电源模块连接，其输出端在预设的常规模式下不输出电流，在预设的高负载模式下输出负载电流中高于第一预设阈值部分的电流，在预设的瞬态模式下输出与负载突变趋势有相同趋势的瞬间电流，在预设的低负载模式下输出全部的负载电流；所述电压基准模块，其输出端分别与所述低压差线性稳压模块的基准电压输入端以及所述电压基准模块的基准电压输入端连接，其用于产生预设电压值的基准电压VREF；所述时钟模块，其输出端分别与所述低压差线性稳压模块的时钟信号输入端以及所述电压基准模块的时钟信号输入端连接，其用于分别为所述低压差线性稳压模块以及所述电压基准模块提供各自所需的时钟信号CLK。相对于现有技术，本技术实施例的有益效果如下：应用于电路系统中的所述降压型直流电压转换电路，用于将所述电路系统的输入电压降压为特定的电压并输出到负载，其包括：输出电流到负载的主结构——开关电源模块、辅结构——低压差线性稳压模块，还有用于产生预设电压值的基准电压VREF的电压基准模块以及用于分别为所述低压差线性稳压模块以及所述开关电源模块提供各自所需的时钟信号CLK的时钟模块，其辅结构——低压差线性稳压模块在高负载模式下与主结构——开关电源模块同时向负载输出电流，在预设的瞬态模式下输出与负载突变趋势有相同趋势的瞬间电流，能使电路系统达到快速稳态，在预设的低负载模式下输出全部的负载电流，可以避免主结构在低负载模式下向负载输出电流时有部分电流流入地，造成功率浪费，使用了主辅结构的降压型直流电压转换电路，不需要增加外部器件，面积成本低。作为上述方案的改进，所述开关电源模块，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容COUT、等效串联电阻ESR、第一电感L0、功率管M1、功率管M2、第一电源、第一运算放大器、RC串联电路、第一比较器、第三电阻RSEN、第一SR锁存器、第一与门、死区产生以及驱动电路、斜坡补偿电路以及电流感应电路；所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第一电阻R1的第二端、所述第一电容COUT的第一端、所述第一电感L0的第一端共同连接所述负载的输入端，所述第一电容COUT的第二端与所述等效串联电阻ESR的第一端连接，所述等效串联电阻ESR的第二端接地，所述第一电感L0的第二端、M1的源极以及M2的漏极共同连接，M2的源极接地，M1的漏极与所述第一电源连接，所述第一运算放大器的同相输入端通过所述开关电源模块的基准电压输入端输入所述基准电压VREF，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一比较器的反相输入端以及所述RC串联电路的第一端连接，所述RC串联电路的第二端接地，所述第一比较器的同相输入端与所述第三电阻RSEN的第一端连接，所述第三电阻RSEN的第二端接地，所述第一比较器的输出端与所述第一SR锁存器的R端连接，所述第一SR锁存器的S端通过所述开关电源模块的时钟信号输入端输入时钟信号CLK，所述第一SR锁存器的Q端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端输入第一信号LightLoad取反后的信号，所述第一与门的输出端与所述死区产生以及驱动电路的输入端连接，所述死区产生以及驱动电路的第一输出端与M1的栅极连接，所述死区产生以及驱动电路的第二输出端与M2的栅极连接，所述斜坡补偿电路的输入端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述斜坡补偿电路的输出端与所述电流感应电路的输出端共同连接于所述第三电阻RSEN的第一端，所述电流感应电路的输入端与M2的漏极连接；其中，所述第一信号LightLoad，由所述低压差线性稳压模块产生，其在所述电路系统处于所述低负载模式时置为高。作为上述方案的改进，所述低压差线性稳压模块的输出端、所述第一电阻R1的第二端以及所述负载的输入端连接，所述低压差线性稳压模块的反馈电压输入端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述低压差线性稳压模块的开关节点VSW与M2的漏极连接。作为上述方案的改进，所述低压差线性稳压模块，包括开关阵列以及协同感应电路；所述开关阵列，包括32个电流单元，所述开关阵列的信号输入端与所述协同感应电路的信号输出端连接，其输出端为所述低压差线性稳压模块的输出端；所述协同感应电路，其反馈电压输入端为所述低压差线性稳压模块的反馈电压输入端，其开关节点VSW为所述低压差线性稳压模块的开关节点VSW，其用于检测和锁存所述电路系统的运行模式，并根据检测结果，向所述开关阵列输出对应的信号；其中所述运行模式，包括：所述常规模式、所述高负载模式、所述瞬态模式以及所述低负载模式。作为上述方案的改进，所述协同感应电路，包括：若干个比较器、第二SR锁存器、第三SR锁存器、第四SR锁存器、第五SR锁存器、第六SR锁存器、D锁存器以及移位寄存器；所述若干个比较器的输出端，与所述第二SR锁存器、第三SR锁存器、第四SR锁存器、第五SR锁存器、第六SR锁存器以及D锁存器连接，所述若干个比较器用于根据所述反馈电压输入端接收到的信号以及所述开关节点VSW接收到的信号，通过输出端输出对应的信号，包括当所述低压差线性稳压模块的输出电压小于预设的下阈值基准电压时对应的第二信号Under_VL、当所述低压差线性稳压模块的输出电压大于预设的上阈值基准电压时对应的第三信号Over_VH、当所述负载电流大于所述第一预设阈值时对应的第四信号Over_EN以及当所述负载电流小于第二预设阈值时对应的第五信号Light_EN；所述第二SR锁存器，用于锁存所述低压差线性稳压模块的输出状态，并向所述移位寄存器输出对应的信号；所述第三SR锁存器与所述第四SR锁存器，用于锁存所述电路系统是否进入所述低负载模式，并向所述移位寄存器输出对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路，应用于电路系统中，用于将所述电路系统的输入电压降压为特定的电压并输出到负载，其特征在于，包括：开关电源模块、低压差线性稳压模块、电压基准模块以及时钟模块；/n所述开关电源模块，与负载连接，用于为负载提供负载电流；/n所述低压差线性稳压模块，其输出端与所述开关电源模块连接，其输出端在预设的常规模式下不输出电流，在预设的高负载模式下输出负载电流中高于第一预设阈值部分的电流，在预设的瞬态模式下输出与负载突变趋势有相同趋势的瞬间电流，在预设的低负载模式下输出全部的负载电流；/n所述电压基准模块，其输出端分别与所述低压差线性稳压模块的基准电压输入端以及所述电压基准模块的基准电压输入端连接，其用于产生预设电压值的基准电压V

【技术特征摘要】
1.一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路，应用于电路系统中，用于将所述电路系统的输入电压降压为特定的电压并输出到负载，其特征在于，包括：开关电源模块、低压差线性稳压模块、电压基准模块以及时钟模块；
所述开关电源模块，与负载连接，用于为负载提供负载电流；
所述低压差线性稳压模块，其输出端与所述开关电源模块连接，其输出端在预设的常规模式下不输出电流，在预设的高负载模式下输出负载电流中高于第一预设阈值部分的电流，在预设的瞬态模式下输出与负载突变趋势有相同趋势的瞬间电流，在预设的低负载模式下输出全部的负载电流；
所述电压基准模块，其输出端分别与所述低压差线性稳压模块的基准电压输入端以及所述电压基准模块的基准电压输入端连接，其用于产生预设电压值的基准电压VREF；
所述时钟模块，其输出端分别与所述低压差线性稳压模块的时钟信号输入端以及所述电压基准模块的时钟信号输入端连接，其用于分别为所述低压差线性稳压模块以及所述电压基准模块提供各自所需的时钟信号CLK。


2.根据权利要求1所述的降压型直流电压转换电路，其特征在于，所述开关电源模块，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容COUT、等效串联电阻ESR、第一电感L0、功率管M1、功率管M2、第一电源、第一运算放大器、RC串联电路、第一比较器、第三电阻RSEN、第一SR锁存器、第一与门、死区产生以及驱动电路、斜坡补偿电路以及电流感应电路；
所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第一电阻R1的第二端、所述第一电容COUT的第一端、所述第一电感L0的第一端共同连接所述负载的输入端，所述第一电容COUT的第二端与所述等效串联电阻ESR的第一端连接，所述等效串联电阻ESR的第二端接地，所述第一电感L0的第二端、M1的源极以及M2的漏极共同连接，M2的源极接地，M1的漏极与所述第一电源连接，所述第一运算放大器的同相输入端通过所述开关电源模块的基准电压输入端输入所述基准电压VREF，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一比较器的反相输入端以及所述RC串联电路的第一端连接，所述RC串联电路的第二端接地，所述第一比较器的同相输入端与所述第三电阻RSEN的第一端连接，所述第三电阻RSEN的第二端接地，所述第一比较器的输出端与所述第一SR锁存器的R端连接，所述第一SR锁存器的S端通过所述开关电源模块的时钟信号输入端输入时钟信号CLK，所述第一SR锁存器的Q端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端输入第一信号LightLoad取反后的信号，所述第一与门的输出端与所述死区产生以及驱动电路的输入端连接，所述死区产生以及驱动电路的第一输出端与M1的栅极连接，所述死区产生以及驱动电路的第二输出端与M2的栅极连接，所述斜坡补偿电路的输入端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述斜坡补偿电路的输出端与所述电流感应电路的输出端共同连接于所述第三电阻RSEN的第一端，所述电流感应电路的输入端与M2的漏极连接；其中，所述第一信号LightLoad，由所述低压差线性稳压模块产生，其在所述电路系统处于所述低负载模式时置为高。


3.根据权利要求2所述的降压型直流电压转换电路，其特征在于，所述低压差线性稳压模块的输出端、所述第一电阻R1的第二端以及所述负载的输入端连接，所述低压差线性稳压模块的反馈电压输入端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述低压差线性稳压模块的开关节点VSW与M2的漏极连接。


4.根据权利要求3所述的降压型直流电压转换电路，其特征在于，所述低压差线性稳压模块，包括开关阵列以及协同感应电路；
所述开关阵列，包括32个电流单元，所述开关阵列的信号输入端与所述协同感应电路的信号输出端连接，其输出端为所述低压差线性稳压模块的输出端；
所述协同感应电路，其反馈电压输入端为所述低压差线性稳压模块的反馈电压输入端，其开关节点VSW为所述低压差线性稳压模块的开关节点VSW，其用于检测和锁存所述电路系统的运行模式，并根据检测结果，向所述开关阵列输出对应的信号；其中所述运行模式，包括：所述常规模式、所述高负载模式、所述瞬态模式以及所述低负载模式。


5.根据权利要求4所述的降压型直流电压转换电路，其特征在于，所述协同感应电路，包括：若干个比较器、第二SR锁存器、第三SR锁存器、第四SR锁存器、第五SR锁存器、第六SR锁存器、D锁存器以及移位寄存器；
所述若干个比较器的输出端，与所述第二SR锁存器、第三SR锁存器、第四SR锁存器、第五SR锁存器、第六SR锁存器以及D锁存器连接，所述若干个比较器用于根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾衍瀚，植浩昌，周威，杨敬慈，林奕涵，李锦韬，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：新型
国别省市：广东;44