一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器，包括：降压电路、补偿器、调变控制器、非重叠缓冲器、零电流侦测器，所述降压电路输入端与电压输入端连接，所述降压电路输出端一路与电压输出端连接，另一路与补偿器的输入端连接，所述补偿器的工作模式控制输出端与调变控制器的控制输入端连接，调变控制器的工作模式控制输出端、零电流侦测器输出端均与非重叠缓冲器输入端连接，零电流侦测器串联于调变控制器与非重叠缓冲器之间，非重叠缓冲器输出端与降压电路的控制输入端连接，可以灵活调节直流降压转换器的工作模式，提高了直流降压转换器的转换效率。流降压转换器的转换效率。流降压转换器的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器


[0001]本技术涉及降压转换器设计领域，尤其是涉及一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器。

技术介绍

[0002]随着科技日新月异，可携带式式装置被广泛的使用，使用者往往要求产品的轻便性与续航力，然而由于成本和尺寸的考量，欲达到成本低、尺寸小，同时又必须兼顾到续航力，电源管理便成为目前电路设计当中最重要的研究课题之一，对于电路的功率消耗势必要加以控制管理，进而提升电路的转换效率，才能达到产品更好的续航力。
[0003]目前在电源管理的直流转换器电路设计当中，线性稳压器和切换模式模式转换器是最常见的两种架构，虽然线性稳压器在许多方面的表现皆略优于切换模式转换器，但也因为电路设计架构的特性，切换模式转换器的转换效率可以远高于线性稳压器，所以我将以切换模式转换器进行研究，并针对直流降压转换器进行探讨。
[0004]现有直流转换器，是将直流输入电压，经过转换之后产生直流输出电压。而在直流转换器的涉及中，可以依据不同的分类方式，将其分为几类，以下列举了四种分类方式。
[0005]依据晶体管(MOS管)的操作区，可分为线性稳压器和切换模式转换器；依据输入电压和输出电压的比值关系，可分为降压转换器、升压转换器和降压/升压转换器。
[0006]线性稳压器的基本操作原理，是将晶体管视为一个电压控制的可变电阻，经由回路控制提供控制信号来做调节，使输出电压可以稳定在参考电压附近，进而达到稳压的效果，
[0007]如图1所示，P型MOS管要工作在饱和区，即视为一个电压控制电流源，才可达到好的稳压效果。然而因为P型MOS管两端的电压会直接影响所消耗的功率，导致整体电路的转换效率受到限制，当输入电压和输出电压相差越大，其转换效率就会越低。
[0008]切换模式转换器的基本操作原理，则是将MOS管操作在线性区或截止区，此时MOS管可以视为一个电压控制的开关模型，同样也是经由回路控制提供控制信号来做调节，使输出电压可以稳定在参考电压附近，进而达到稳压的效果。
[0009]如图2所示，因为MOS管可视为一开关模型，当MOS管操作在线性区，开关模型导通时，若导通电阻为零，其两端电压为零；当 MOS管操作在截止区，开关模型关闭时，其流过电流为零。所以不论MOS管操作在哪一区，只要其越理想，就可以视为越理想的开关模型，所消耗的功率就会越小，转换效率就会越高。
[0010]直流降压转换器是切换模式转换器的一种，但是现有直流降压转换器工作模式包括脉冲宽度调制(PWM)以及脉冲频率调制(PFM)，不同的工作模式下，其转换效率不同，但是，两种模式之间不能灵活调节切换，不利于提高直流降压转换器的工作效率。

技术实现思路

[0011]本技术为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种一种可灵活调节工
作模式的直流降压转换器，可以灵活调节直流降压转换器的工作模式，提高了直流降压转换器的转换效率。
[0012]本技术第一方面提供了一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器，包括：降压电路、补偿器、调变控制器、非重叠缓冲器、零电流侦测器，所述降压电路输入端与电压输入端连接，所述降压电路输出端一路与电压输出端连接，另一路与补偿器的输入端连接，所述补偿器的工作模式控制输出端与调变控制器的控制输入端连接，调变控制器的工作模式控制输出端、零电流侦测器输出端均与非重叠缓冲器输入端连接，零电流侦测器串联于调变控制器与非重叠缓冲器之间，非重叠缓冲器输出端与降压电路的控制输入端连接，其中，补偿器包括分压模块、误差放大器，所述分压模块的输入端与电压输出端连接，所述分压模块的输出端一路与误差放大器的反相输入端，所述误差放大器的正相输入端与能隙电压参考电路第一输出端连接，所述误差放大器的工作模式调整端与工作模式控制器的信号发送端连接，所述误差放大器的工作模式控制输出端与调变控制器的控制输入端连接。
[0013]可选地，所述降压电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、滤波电阻、滤波电容、负载电阻，所述第一MOS管的栅极与非重叠缓冲器的第一控制输出端连接，所述第一MOS管的漏极与电压输入端连接，所述第一MOS管的源极与一路电感一端连接，另一路与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的漏极与电压输入端连接，所述第二MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极与非重叠缓冲器的第二控制输出端连接；所述电感另一端一路与滤波电阻一端连接，另一路与负载电阻一端连接，所述滤波电阻另一端通过滤波电容接地，所述负载电阻一端一路与电感另一端连接，一路与电压输出端连接，另一路与补偿器的输入端连接，负载电阻另一端接地。
[0014]进一步地，第一MOS管为P型MOS管，第二MOS管为N型 MOS管。
[0015]可选地，所述分压模块的输出端还与调变控制器的第一电压输入端连接，所述能隙电压参考电路第一参考电压输出端一路与误差放大器的正相输入端连接，另一路与调变控制器的第二电压输入端连接，所述能隙电压参考电路第二参考电压输出端与所述调变控制器的第三电压输入端连接，所述工作模式控制器的信号发送端还与调变控制器的工作模式调整端连接。
[0016]进一步地，调变控制器包括第一多工器、第二多工器、软启动器、第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、第三迟滞比较器、第四迟滞比较器、第五迟滞比较器、第一SR锁存器、第二SR锁存器，所述第一多工器的第一输入端与软启动器的输出端连接；所述第一多工器的第二输入端与第一SR锁存器的输出端连接，所述第一SR锁存器的S 端与第一迟滞比较器的输出端连接，所述第一迟滞比较器的正相输入端与分压模块的输出端连接，反相输入端与能隙电压参考电路第一参考电压输出端连接，所述第一SR锁存器的R端与第二迟滞比较器的输出端连接，所述第二迟滞比较器的正相输入端与能隙电压参考电路第二参考电压输出端连接，反相输入端与分压模块的输出端连接；所述第一多工器的第三输入端与第二多工器的输出端连接，所述第一多工器的输出端与非重叠缓冲器输入端连接；所述第二多工器的第一输入端与第二SR锁存器的输出端连接，所述第二SR锁存器的S端与第三迟滞比较器的输出端连接，第三迟滞比较器的正相输入端与分压模块的输出端连接，第三迟滞比较器的反相输入端与能隙电压参考电路第一参考电压输出端连接，所述第二SR锁存器的R端与第四迟滞比较器的输出端连接，第四迟滞比较器的正相输入端与能隙电压参考电路第一参考
电压输出端连接，第四迟滞比较器的反相输入端与分压模块的输出端连接；第二多工器的第二输入端与工作模式控制器的信号发送端连接，第二多工器的第三输入端与第五迟滞比较器的输出端连接，所述第五迟滞比较器的正相输入端与锯齿波发生器的输出端连接，反相输入端与误差放大器的工作模式控制输出端连接。
[0017]可选地，所述能隙电压参考电路包括多个第一类型MOS管、多个第二类型MOS管、多个连接电阻以及多个三极管，第一类型MOS 管Q1的漏极与电源VDD连接，源极与第一类型MOS管Q2的漏极连接，栅极一路与第一类型MOS管Q3的栅极连接，一路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，包括：降压电路、补偿器、调变控制器、非重叠缓冲器、零电流侦测器，所述降压电路输入端与电压输入端连接，所述降压电路输出端一路与电压输出端连接，另一路与补偿器的输入端连接，所述补偿器的工作模式控制输出端与调变控制器的控制输入端连接，调变控制器的工作模式控制输出端、零电流侦测器输出端均与非重叠缓冲器输入端连接，零电流侦测器串联于调变控制器与非重叠缓冲器之间，非重叠缓冲器输出端与降压电路的控制输入端连接，其中，补偿器包括分压模块、误差放大器，所述分压模块的输入端与电压输出端连接，所述分压模块的输出端一路与误差放大器的反相输入端，所述误差放大器的正相输入端与能隙电压参考电路第一输出端连接，所述误差放大器的工作模式调整端与工作模式控制器的信号发送端连接，所述误差放大器的工作模式控制输出端与调变控制器的控制输入端连接。2.根据权利要求1所述的可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，所述降压电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、滤波电阻、滤波电容、负载电阻，所述第一MOS管的栅极与非重叠缓冲器的第一控制输出端连接，所述第一MOS管的漏极与电压输入端连接，所述第一MOS管的源极与一路电感一端连接，另一路与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的漏极与电压输入端连接，所述第二MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极与非重叠缓冲器的第二控制输出端连接；所述电感另一端一路与滤波电阻一端连接，另一路与负载电阻一端连接，所述滤波电阻另一端通过滤波电容接地，所述负载电阻一端一路与电感另一端连接，一路与电压输出端连接，另一路与补偿器的输入端连接，负载电阻另一端接地。3.根据权利要求2所述的可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，第一MOS管为P型MOS管，第二MOS管为N型MOS管。4.根据权利要求1所述的可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，所述分压模块的输出端还与调变控制器的第一电压输入端连接，所述能隙电压参考电路第一参考电压输出端一路与误差放大器的正相输入端连接，另一路与调变控制器的第二电压输入端连接，所述能隙电压参考电路第二参考电压输出端与所述调变控制器的第三电压输入端连接，所述工作模式控制器的信号发送端还与调变控制器的工作模式调整端连接。5.根据权利要求4所述的可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，调变控制器包括第一多工器、第二多工器、软启动器、第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、第三迟滞比较器、第四迟滞比较器、第五迟滞比较器、第一SR锁存器、第二SR锁存器，所述第一多工器的第一输入端与软启动器的输出端连接；所述第一多工器的第二输入端与第一SR锁存器的输出端连接，所述第一SR锁存器的S端与第一迟滞比较器的输出端连接，所述第一迟滞比较器的正相输入端与分压模块的输出端连接，反相输入端与能隙电压参考电路第一参考电压输出端连接，所述第一SR锁存器的R端与第二迟滞比较器的输出端连接，所述第二迟滞比较器的正相输入端与能隙电压参考电路第二参考电压输出端连接，反相输入端与分压模块的输出端连接；所述第一多工器的第三输入端与第二多工器的输出端连接，所述第一多工器的输出端与非重叠缓冲器输入端连接；所述第二多工器的第一输入端与第二SR锁存器的输出端连接，所述第二SR锁存器的S端与第三迟滞比较器的输出端连接，第三迟滞比较器的正相输入端与分压模块的输出端连接，第三迟滞比较器的反相输入端与能隙电压参考电路第一参考电压输出端连接，所述第二SR锁存器的R端与第四迟滞比较器的输出端连接，第四迟滞比较器的正相输入端与能隙电压参考电路第一参考电压输出端连接，第四迟滞比较器的反
相输入端与分压模块的输出端连接；第二多工器的第二输入端与工作模式控制器的信号发送端连接，第二多工器的第三输入端与第五迟滞比较器的输出端连接，所述第五迟滞比较器的正相输入端与锯齿波发生器的输出端连接，反相输入端与误差放大器的工作模式控制输出端连接。6.根据权利要求4所述的可灵活调节工作模式的直流降压转换器，其特征是，所述能隙电压参考电路包括多个第一类型MOS管、多个第二类型MOS管、多个连接电阻以及多个三极管，第一类型MOS管Q1的漏极与电源VDD连接，源极与第一类型MOS管Q2的漏极连接，栅极一路与第一类型MOS管Q3的栅极连接，一路与第一类型MOS管Q4的源极连接，另一路与连接电阻R4一端连接；第一类型MOS管Q2的漏极与第一类型MOS管Q1的源极连接，源极一路与连接电阻R4的一端连接，另一路与第二类型MOS管Q9 的栅极连接，栅极一路与第一类型MOS管Q4的栅极连接另一路与连接电阻R5的另一端连接；第一类型MOS管Q3的漏极与电源VDD连接，源极与第一类型MOS管Q4的漏极连接，栅极一路与第一类型MOS管Q1的栅极连接，一路与第一类型MOS管Q4的源极连接，一路与连接电阻R5的一端连接，另一路与第一类型MOS管Q5的栅极连接；第一类型MOS管Q4的漏极与第一类型MOS管Q3的源极连接，源极一路与第一类型MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨子庆，
申请(专利权)人：山东英信计算机技术有限公司，
类型：新型
国别省市：