一种便于实现升压转换器超低静态电流的控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种便于实现升压转换器超低静态电流的控制器，其中，控制器包括：比较器、自适应定时器、直通控制驱动器、纹波注入模块、反馈网络和参考电压，所述比较器的正输入端耦接参考电压，该参考电压提供对温度、输入电压Vin、输出电压VOUT和负载电流不敏感的参考电压信号VREF，所述比较器的负输入端耦接纹波注入模块，且纹波注入模块包括纹波发生器和电感电流仿真器，所述比较器输出信号Vtrigger，且所述纹波注入模块输出信号Vcontrol，所述比较器的输出端耦接自适应定时器，本发明专利技术通过控制器采用恒定导通时间架构控制升压转换器重载时保持恒定的开关频率，轻载时有着超低的静态功耗。时有着超低的静态功耗。时有着超低的静态功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种便于实现升压转换器超低静态电流的控制器


[0001]本专利技术涉及一种电源
，具体为一种便于实现升压转换器超低静态电流的控制器。

技术介绍

[0002]在转换器中，为了得到精准稳定的输出电压，有很多不同的方法来控制升压转换器。目前常用的升压转换器控制设计方案包括：采用固定开关频率(PWM)的电流模式或电压模式控制环路、采用可变开关频率(PFM)的电压模式控制环路以及采用上述固定和可变开关频率混合设计控制环路，在负载电流大(重载)的时候使用固定开关频率，在负载电流小(轻载)的时候自动切换到可变开关频率；
[0003]对于采用固定开关频率的方案，升压转换器内的控制电路无法满足足够的静态电流来确保速度和带宽；对于采用可变开关频率的方案，会增大输出电压纹波，降低效率，而且增加了频域噪声；对于采用开关频率混合设计的方案，会引入更多的电路模块，又由于在不同模式下使用不同的电路设计，在对于从PWM模式到PFM模式的无缝过渡，很难实现超低静态电流；
[0004]例如，在专利US10340796B2中，在升压转换器中额外增加的ADC和电流估算器等电路模块都需要额外增加消耗静态电流的电路；对于专利CN201110076368.2中的降压设计及类似的降压设计：低静态电流同步整流降压DC
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DC转换器的设计，用恒定导通时间(COT)架构控制降压转换器，该架构在降压转换器中可以实现低静态电流的效果，但是该架构不能直接应用于升压转换器，实现低静态电流的效果。
[0005]现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有升压转换器实现超低静态电流效果的技术进行改革。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种便于实现升压转换器超低静态电流的控制器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]一方面本专利技术提供了一种控制器，包括：比较器、自适应定时器、直通控制驱动器、纹波注入模块、反馈网络和参考电压；
[0008]所述比较器的正输入端耦接参考电压，该参考电压提供对温度、输入电压Vin、输出电压VOUT和负载电流不敏感的参考电压信号VREF，且该参考电压信号VREF加载于比较器的正输入端，且比较器输出信号Vtrigger；
[0009]优选的，所述比较器的负输入端耦接纹波注入模块，且纹波注入模块包括纹波发生器和电感电流仿真器，所述纹波注入模块输出信号Vcontrol。
[0010]优选的，所述比较器的输出端耦接自适应定时器，自适应定时器对Vtrigger的上升沿作出反应，在信号Vtrigger变高后，定时器将产生一个基于输入电压Vin和输出电压VOUT电压的脉冲OnTime。
[0011]所述自适应定时器的输出端耦接直通控制驱动器，自适应定时器通过脉冲OnTime的高低电平控制直通控制驱动器对功率器件MOS管M1和MOS管M2上的电感电流调节；
[0012]所述直通控制驱动器通过输入信号ISEN产生LowPower信号，且所述直通控制驱动器具有三路输出端；
[0013]优选的，直通控制驱动器的第一路输出端且作为控制器的一个输出端输出信号HGATE耦接MOS管M2的栅极，直通控制驱动器的第二路输出端且作为控制器的另一输出端输出信号LGATE耦接MOS管M1的栅极，直通控制驱动器的第三路输出端输出信号Rcontrol耦接纹波注入模块，输出的信号Rcontrol用于产生纹波电压；
[0014]所述反馈网络输出反馈电压FB耦接纹波注入模块；
[0015]优选的，反馈网络将输出电压VOUT依照所需比例降压为反馈电压FB，并反馈给纹波注入模块，反馈环路使得反馈电压信号FB非常接近参考电压信号VREF；
[0016]另一方面，本专利技术提供了另一技术方案，一种升压转换器，包括：控制器、MOS管M1、MOS管M2、电感L1、输入电容CIN和输出电容COUT；
[0017]所述控制器输出信号LGate和信号HGate分别耦接到M1的栅极端和M2的栅极端，所述电感L1的一端耦接输入电容CIN并加载有输入电压VIN，另一端耦接到MOS管M1和MOS管M2的漏极，所述MOS管M2的源极耦接输出电容COUT并加载有输出电压VOUT，电感电流在转换器内流经过程为：由于电感电流是连续的，它的电流会流向MOS管M1或MOS管M2，流经MOS管M1的电流将流向输入电容CIN的接地端，并且通过输入电容CIN将能量再返回到输入电压VIN，流经MOS管M2的电流将流向输出电容COUT并将功率能量传输到输出电压VOUT。
[0018]所述升压转换器还包括：上管电流计、下管电流计、芯片偏置电路和故障检测器；
[0019]所述上管电流计耦接MOS管M2的漏极，并输出ISEN信号的高低电平用来检测流过M2的电流量，在所述MOS管M2的漏极、MOS管M2的漏极以及电感L1的耦接点处具有一比较点SW，当电流从输出电压VOUT流向SW时，上管电流计输出ISEN信号为高电平；当电流从SW流向输出电压VOUT时，上管电流计输出ISEN信号为低电平；
[0020]所述下管电流计耦接MOS管M1的漏极，用来检测流过M1的电流量；
[0021]所述芯片偏置电路具有一使能信号EN，使能转换器内的电路，并为电路产生参考电流和参考电压，当输入电压VIN和使能信号EN都有效时，控制器将输出电压VOUT调节到所需的电压。
[0022]所述故障检测器用于检测转换器的电路中发生的任何异常和故障情况，包括欠压检测、过温检测和过流保护等。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术便于实现升压转换器的超低静态电流，具有良好的效率，在重载和轻载条件下均有良好的效率，良好的输出纹波，良好的瞬态响应和超低的静态电流；
[0025]当功率器件MOS管M1和MOS管M2输出重载时，LowPower信号为低电平，控制器处于PWM模式，Rcontrol信号将连续切换，纹波注入模块在反馈电压FB附近连续产生缓慢的纹波电压，当纹波注入模块启用后，所述比较器、自适应定时器和功率器件MOS管M1和MOS管M2将连续切换；
[0026]当功率器件MOS管M1和MOS管M2输出轻载时，LowPower信号连续几次为高电平后，控制器将进入PFM模式，Rcontrol信号不会切换，所述比较器输出仅在反馈电压FB低于参考
电压信号VREF时变高，在信号Vtrigger变高后，将会产生OnTime脉冲，然后触发功率器件MOS管M1和MOS管M2切换；当ISEN信号指示输出小电流并且反馈电压FB高于参考电压信号VREF时，直通控制驱动器会让功率器件MOS管M1和MOS管M2处于高阻状态，升压控制器将处于空闲状态，消耗非常低的静态电流。
附图说明
[0027]图1为本专利技术控制器的电路结构示意图；
[0028]图2为本专利技术升压转换器结构示意图；
[0029]图3为本专利技术的升压转换器进入PFM模式时图；
[0030]图4为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制器，其特征在于，包括：比较器、自适应定时器、直通控制驱动器、纹波注入模块、反馈网络和参考电压；所述比较器的正输入端耦接参考电压，该参考电压提供对温度、输入电压Vin、输出电压VOUT和负载电流不敏感的参考电压信号VREF；所述比较器的负输入端耦接纹波注入模块，且纹波注入模块包括：纹波发生器和电感电流仿真器；所述比较器输出信号Vtrigger，且所述纹波注入模块输出信号Vcontrol；所述比较器的输出端耦接自适应定时器，在信号Vtrigger变高后，定时器将产生一个基于输入电压Vin和输出电压VOUT电压的脉冲OnTime；所述自适应定时器的输出端耦接直通控制驱动器，且所述直通控制驱动器具有三路输出端，其中，第一路输出端且作为控制器的一个输出端输出信号HGATE耦接到MOS管M2的栅极，第二路输出端且作为控制器的另一输出端输出信号LGATE耦接到MOS管M1的栅极，第三路输出端输出信号Rcontrol耦接到纹波注入模块，且该输出的信号Rcontrol用于产生纹波电压；所述反馈网络输出反馈电压FB耦接到纹波注入模块，且所述反馈网络将输出电压VOUT降压为反馈电压FB反馈给纹波注入模块。2.根据权利要求1所述的一种控制器，其特征在于：所述比较器在判断信号Vcontrol与参考电压信号VREF的高、低过程中，所述控制器始终保持超低静态电流运行；且，当信号Vcontrol低于参考电压信号VREF时，所述比较器输出信号Vtrigger将变高，当信号Vcontrol高于参考电压信号VREF，则所述比较器输出信号Vtrigger会变低。3.根据权利要求1所述的一种控制器，其特征在于：所述自适应定时器的脉冲OnTime能够基于不同的输入电压Vin和输出电压VOUT进行调整；且，所述自适应定时器的脉冲OnTime与输入电压Vin和输出电压VOUT的关系为：所述自适应定时器仅在比较器输出信号Vtrigger变高和脉冲OnTime变低时才打开，用于维持超低静态功耗。4.根据权利要求1所述的一种控制器，其特征在于：所述自适应定时器通过脉冲OnTime的高、低电平能够控制直通控制驱动器对功率器件MOS管M1和MOS管M2的电感电流调节；其中，当OnTime为高电平时，所述直通控制驱动器将控制功率器件MOS管M1和MOS管M2以增加电感电流；当OnTime为低电平时，且所述直通控制驱动器将控制功率器件MOS管M1和MOS管M2以释放电感电流。5.根据权利要求1所述的一种控制器，其特征在于：所述直通控制驱动器通过输入信号ISEN产生LowPower信号；其中，当功率器...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：六式格玛半导体科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：