增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器、控制方法及设备技术

本申请提供了一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器、控制方法及设备，所述变换器用于将输入电能变换成负载所需的电压或电流可控的电能，包括补偿单元，输入单元，处理单元和比较单元，其特征在于，所述补偿单元和所述处理单元分别与所述输入单元和比较单元连接。相比于现有电感电流采样的斜坡补偿的技术方案，本发明专利技术利用MOS管工作在线性电阻区的特性，替代传统的RC电阻，使其在稳态和瞬态条件下产生不同的斜坡补偿特性，即实现了变换器在稳态下的稳定性，又在瞬态时利用反馈控制改变MOS的线性阻值，提高斜坡补偿能力，改善了迟滞控制变换器的瞬态特性，而且本发明专利技术电路结构简单，技术操作容易，成本更低。

【技术实现步骤摘要】
增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器、控制方法及设备
本申请涉及集成电路领域，特别是一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器、控制方法及设备。
技术介绍
Buck变换器(降压型开关变换器)应用较为广泛的有电压控制模式、峰值电流控制模式和迟滞控制模式。由于迟滞控制模式相比于电压控制模式和峰值电流控制模式，具有不需要补偿网络和误差放大器，环路结构简单并自震荡，同时瞬态响应速度较快、功耗较低，因而广泛得到应用。迟滞控制模式的变换器需要采样输出纹波做反馈控制，在超低反馈基准电压的发展趋势下，迟滞控制模式越来越难以实现更好的瞬态特性，因此通常迟滞控制模式会加入斜坡补偿电路来增强变换器的瞬态特性，现有的带有斜坡补偿电路的迟滞控制模式变换器结构如图1、2所示，现有的斜坡补偿方案虽然能够保证系统的稳定，但是其补偿采用静态补偿，系统瞬态响应不能达到最佳。为此，相比于静态斜坡补偿，为了进一步提高变换器的瞬态特性，带有自适应的斜坡补偿方案的迟滞控制模式变换器也被广泛的应用。现自适应迟滞控制变换器主要有两种：一种通过采用动态可变补偿电容来改变带宽，从而增强瞬态特性，但该技术需要保证电容的精确设计以及提供电容倍增效应所需要的外部动态偏置电路，对技术实现要求较高；另一种主要采用自适应斜坡产生电路来产生代表电感电流的斜坡信号，采用动态调整方式的上下阈值电压的迟滞模式，从而使变换器获得良好的瞬态响应特性，但电路实现较为复杂，实现成本较高。
技术实现思路
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器、控制方法及设备，包括：一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器，所述变换器用于将输入电能变换成负载所需的电压或电流可控的电能，包括补偿单元，输入单元，处理单元和比较单元，所述补偿单元和所述处理单元分别与所述输入单元和比较单元连接；其中，所述补偿单元包括，MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、运算放大器OP3、电容C2、电容C3、电感L和电阻R1；所述MOS管M3漏端及栅端分别与输入单元连接，所述MOS管M3的栅端分别与所述MOS管M4的栅端、所述运算放大器OP3的输出端和所述运算放大器OP3的正向输入端连接，所述MOS管M3的源端分别与所述MOS管M5的栅端及漏端、所述MOS管M4的漏端、所述电感L的一端和所述输入单元连接，所述MOS管M4的源端分别与所述电容C2的一端和所述电容C3的一端连接，所述MOS管M5的源端与所述电容C2另一端、所述电感L的另一端、所述电阻R1的一端连接，所述运算放大器OP3的反向输入端分别与所述电容C3的另一端、所述电阻R1的另一端和所述比较单元连接。进一步地，所述输入单元包括二极管D1、MOS管M1、MOS管M2、电容C1和缓冲器Buffer；所述缓冲器Buffer分别与所述MOS管M1的栅端和漏端、所述MOS管M2的栅端、所述处理单元、所述二极管D1的输入端和输入电源的正极连接；所述MOS管M1的漏端与所述二极管D1的输入端连接；所述MOS管M1的源端分别与所述MOS管M2的漏端、所述电容C1的另一端、所述电感L的一端连接；所述二极管D1的输出端分别与所述MOS管M3的漏端和栅端以及所述电容C1的一端连接；所述MOS管M2的源端接地。进一步地，所述比较单元包括比较器COMP1和比较器COMP2；所述比较器COMP1的输出端与所述处理单元连接；所述比较器COMP1的正向输入端与所述电阻R1的另一端连接；所述比较器COMP1的反向输入端与比较电压VFBH的输入端连接；所述比较器COMP2的输出端与所述处理单元连接；所述比较器COMP1的反向输入端与所述电阻R1的另一端连接；所述比较器COMP2的正向输入端与比较电压VFBL的输入端连接。进一步地，所述MOS管M3、所述MOS管M4和所述MOS管M5以构成钳位两管分裂串联的方式连接，其中，所述MOS管M5为钳位MOS管。进一步地，所述MOS管M4的线性阻值处于VDS4＜VGS3-VTH3的线性电阻区；其中，VGS3为MOS管M3栅源间的电压；VDS4为MOS管M4漏源间的电压；VTH3为MOS管M3栅端的阈值电压。进一步地，所述MOS管M5的源端还通过输出电容Cout接地。进一步地，所述运算放大器OP3的反向输入端通过电阻R2接地。一种的增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器的控制方法，当负载稳定时，保持所述MOS管M4的线性阻值不变。进一步地，当负载从轻载转重载时，降低所述MOS管M4的线性阻值。一种设备，包括如上述实施例任意一项所述的增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器。本申请具有以下优点：在本申请的实施例中，所述补偿单元和所述处理单元分别与所述输入单元和比较单元连接；其中，所述补偿单元包括，MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、运算放大器OP3、电容C2、电容C3、电感L和电阻R1；所述MOS管M3漏端及栅端分别与输入单元连接，所述MOS管M3的栅端分别与所述MOS管M4的栅端、所述运算放大器OP3的输出端和所述运算放大器OP3的正向输入端连接，所述MOS管M3的源端分别与所述MOS管M5的栅端及漏端、所述MOS管M4的漏端、所述电感L的一端和所述输入单元连接，所述MOS管M4的源端分别与所述电容C2的一端和所述电容C3的一端连接，所述MOS管M5的源端与所述电容C2另一端、所述电感L的另一端、所述电阻R1的一端连接，所述运算放大器OP3的反向输入端分别与所述电容C3的另一端、所述电阻R1的另一端和所述比较单元连接。相比于现有电感电流采样的斜坡补偿的技术方案，本专利技术利用MOS管工作在线性电阻区的特性，替代传统的RC电阻，使其在稳态和瞬态条件下产生不同的斜坡补偿特性，即实现了变换器在稳态下的稳定性，又在瞬态时利用反馈控制改变MOS的线性阻值，提高斜坡补偿能力，改善了迟滞控制变换器的瞬态特性，而且本专利技术电路结构简单，技术操作容易，成本更低。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例提供的现有技术的带有斜坡补偿电路的迟滞控制模式变换器的结构示意图；图2是本申请另一实施例提供的现有技术的带有斜坡补偿电路的迟滞控制模式变换器的结构示意图；图3是本申请一实施例提供的一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器的结构示意图；图4是本申请一实施例提供的变换器中输出纹波叠加过程示意图。具体实施方式为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器，所述变换器用于将输入电能变换成负载所需的电压或电流可控的电能，包括补偿单元，输入单元，处理单元和比较单元，其特征在于，所述补偿单元和所述处理单元分别与所述输入单元和比较单元连接；/n其中，所述补偿单元包括，MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、运算放大器OP3、电容C2、电容C3、电感L和电阻R1；/n所述MOS管M3漏端及栅端分别与输入单元连接，/n所述MOS管M3的栅端分别与所述MOS管M4的栅端、所述运算放大器OP3的输出端和所述运算放大器OP3的正向输入端连接，/n所述MOS管M3的源端分别与所述MOS管M5的栅端及漏端、所述MOS管M4的漏端、所述电感L的一端和所述输入单元连接，/n所述MOS管M4的源端分别与所述电容C2的一端和所述电容C3的一端连接，/n所述MOS管M5的源端与所述电容C2另一端、所述电感L的另一端、所述电阻R1的一端连接，/n所述运算放大器OP3的反向输入端分别与所述电容C3的另一端、所述电阻R1的另一端和所述比较单元连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强瞬态特性的自适应迟滞控制变换器，所述变换器用于将输入电能变换成负载所需的电压或电流可控的电能，包括补偿单元，输入单元，处理单元和比较单元，其特征在于，所述补偿单元和所述处理单元分别与所述输入单元和比较单元连接；
其中，所述补偿单元包括，MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、运算放大器OP3、电容C2、电容C3、电感L和电阻R1；
所述MOS管M3漏端及栅端分别与输入单元连接，
所述MOS管M3的栅端分别与所述MOS管M4的栅端、所述运算放大器OP3的输出端和所述运算放大器OP3的正向输入端连接，
所述MOS管M3的源端分别与所述MOS管M5的栅端及漏端、所述MOS管M4的漏端、所述电感L的一端和所述输入单元连接，
所述MOS管M4的源端分别与所述电容C2的一端和所述电容C3的一端连接，
所述MOS管M5的源端与所述电容C2另一端、所述电感L的另一端、所述电阻R1的一端连接，
所述运算放大器OP3的反向输入端分别与所述电容C3的另一端、所述电阻R1的另一端和所述比较单元连接。


2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述输入单元包括二极管D1、MOS管M1、MOS管M2、电容C1和缓冲器Buffer；
所述缓冲器Buffer分别与所述MOS管M1的栅端和漏端、所述MOS管M2的栅端、所述处理单元、所述二极管D1的输入端和输入电源的正极连接；
所述MOS管M1的漏端与所述二极管D1的输入端连接；所述MOS管M1的源端分别与所述MOS管M2的漏端、所述电容C1的另一端、所述电感L的一端连接；
所述二极管D1的输出端分别与所述MOS管M3的漏端和栅端以及所述电容C1的一端连接；
所述MOS管M2的源端接地。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯，周小虎，
申请(专利权)人：深圳市凯冠智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44