调制开关变换器的稳频电路及方法技术

本申请提供的调制开关变换器的稳频电路及方法，分频电路将开关变换器的开关频率信号的频率分频后得到时钟信号。片上固定延时电路产生由片上无源器件决定的固定延时。计数器逻辑和电容阵列比较分频后的时钟信号的周期和固定延时的时间长短，通过数字的方式调节计数器的输出并进而改变电容阵列的大小，进而调节开关变换器的导通时间，实现了调制开关变换器开关频率的稳定。本申请中所述调制开关变换器的稳频电路及方法基于固定延时而不需要参考时钟来实现频率稳定，省掉了片外时钟或者片上时钟产生电路，降低了成本，且稳定性高，不需要复杂的环路设计，鲁棒性强。鲁棒性强。鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
调制开关变换器的稳频电路及方法


[0001]本申请涉及开关变换器的控制和电源管理
，尤其是涉及一种调制开关变换器的稳频电路及方法。

技术介绍

[0002]与采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的电压或者电流模式的开关变换器相比，采用恒定导通时间(constant on
‑
time，COT)调制的开关变换器不需要复杂和占面积的Type II或者Type III补偿，具有电路结构简单、瞬态响应快、可以实现连续导通模式(Continuous Conduction Mode，CCM)和断续导通模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)两种模式的无缝切换等优点，在电源管理类芯片中已经得到广泛采用。
[0003]但传统COT调制的开关变换器的开关频率会受到负载电流、比较器和控制器的延迟、功率管的导通电阻等的影响，因此需要更加准确的稳定开关频率的电路及方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种调制开关变换器的稳频电路及方法。
[0005]一种调制开关变换器的稳频电路，包括：分频电路，所述分频电路第一端用于输入开关变换器的开关频率信号，所述分频电路用于将开关变换器的开关频率信号的频率分频后得到时钟信号；片上固定延时电路，所述片上固定延时电路的第一端与所述分频电路的第二端连接，所述片上固定延时电路用于产生由片上无源器件确定的固定延时；计数器逻辑和电容阵列，所述计数器逻辑和电容阵列与所述片上固定延时电路连接，所述计数器逻辑和电容阵列用于比较所述时钟信号的周期和所述固定延时的时间，并根据比较结果调节计数器的输出以改变电容阵列的大小；导通时间产生电路，所述导通时间产生电路与所述计数器逻辑和电容阵列连接，所述导通时间产生电路用于产生开关变换器的导通时间。
[0006]在一个实施例中，所述分频电路包括多个D触发器，所述多个D触发器级联。
[0007]在一个实施例中，所述片上固定延时电路包括基准电流产生电路、电流镜、第一电容和第二晶体管，所述电流镜分别与所述基准电流产生电路、所述第一电容和所述第二晶体管连接，所述基准电流产生电路产生大小与电源无关的基准电流，所述基准电流通过K：1的所述电流镜镜像后给所述第一电容进行充电，所述基准电流通过K：K的所述电流镜镜像后为所述第二晶体管提供偏置。
[0008]在一个实施例中，所述片上固定延时电路还包括第一逻辑电路，所述第一逻辑电路的第一端与所述分频电路的第二端连接，所述第一电容的两端之间连接开关，所述第一逻辑电路123的第二端与所述第一电容两端之间的开关连接。
[0009]在一个实施例中，所述调制开关变换器的稳频电路还包括第二逻辑电路，所述第二逻辑电路的第一端与所述分频电路的第二端连接，所述第二逻辑电路的第二端与所述计数器逻辑和电容阵列连接。
[0010]在一个实施例中，所述计数器逻辑和电容阵列包括：第一RS锁存器和第二RS锁存
器，所述片上固定延时电路的第二端和第三端分别与所述第一RS锁存器和所述第二RS锁存器的第一端连接，所述时序逻辑电路的第二端分别与所述第一RS锁存器和所述第二RS锁存器的第二端连接。
[0011]在一个实施例中，所述计数器逻辑和电容阵列还包括：计数器和电容阵列，所述第一RS锁存器的第三端与所述计数器的第一端连接，所述第二RS锁存器的第三端与所述计数器的第二端连接。
[0012]在一个实施例中，所述电容阵列包括多个电容与多个开关，所述计数器的第三端分别通过所述多个开关与所述多个电容连接，所述计数器的输出信号控制所述多个开关的闭合与断开，以控制所述电容阵列的大小。
[0013]在一个实施例中，所述导通时间产生电路包括：电流源、第二电容和比较器，所述第二电容的第一端分别与所述比较器负输入端、所述电容阵列和所述电流源连接，所述电流源对所述第二电容和所述电容阵列进行充电，所述第二电容的第一端和第二端之间连接开关，所述比较器的正输入端连接参考电压。
[0014]一种调制开关变换器的稳频方法，应用于稳频电路，所述稳频电路包括分频电路、片上固定延时电路、计数器逻辑和电容阵列和导通时间产生电路，所述分频电路第一端用于输入开关变换器的开关频率信号，所述片上固定延时电路的第一端与所述分频电路的第二端连接，所述计数器逻辑和电容阵列与所述片上固定延时电路和所述分频电路连接，所述导通时间产生电路与所述计数器逻辑和电容阵列连接，其特征在于，所述方法包括：
[0015]所述分频电路将开关变换器的开关频率信号的频率分频后得到时钟信号，并且将与开关变换器的输入、输出电压相关的占空比变为恒定值；
[0016]所述片上固定延时电路产生由片上无源器件确定的固定延时；
[0017]所述计数器逻辑和电容阵列比较所述时钟信号的周期和所述固定延时的时间，根据比较结果调节计数器的输出以改变电容阵列的大小；
[0018]所述导通时间产生电路产生开关变换器的导通时间，所述导通时间随着所述电容阵列中电容变化。
[0019]本申请提供的所述调制开关变换器的稳频电路，分频电路第一端用于输入开关变换器的开关频率信号，片上固定延时电路的第一端与所述分频电路的第二端连接，计数器逻辑和电容阵列与片上固定延时电路连接，导通时间产生电路与计数器逻辑和电容阵列连接。分频电路将开关变换器的开关频率信号的频率分频后得到时钟信号。片上固定延时电路产生由片上无源器件决定的固定延时。计数器逻辑和电容阵列比较分频后的时钟信号的周期和固定延时的时间长短，通过数字的方式调节计数器的输出并进而改变电容阵列的大小，进而调节开关变换器的导通时间，实现了调制开关变换器开关频率的稳定。本申请中所述调制开关变换器的稳频电路基于固定延时而不需要参考时钟来实现频率稳定，省掉了片外时钟或者片上时钟产生电路，降低了成本，且稳定性高，不需要复杂的环路设计，鲁棒性强。
附图说明
[0020]图1是传统技术中COT调制Buck变换器的示意图。
[0021]图2是传统技术中的与输入电压成反比的导通时间产生电路示意图。
[0022]图3是一实施例中调制开关变换器的稳频电路示意图。
[0023]图4是一实施例中分频电路示意图。
[0024]图5是一实施例中片上固定延时电路示意图。
[0025]图6是一实施例中片上固定延时电路关键信号的波形图。
[0026]图7是另一实施例中片上固定延时电路关键信号的波形图。
[0027]附图标号说明：
[0028]稳频电路10、分频电路110、片上固定延时电路120、基准电流产生电路121、电流镜122、第一逻辑电路123、计数器逻辑和电容阵列130、导通时间产生电路140、第二逻辑电路150。
具体实施方式
[0029]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，包括：分频电路(110)，所述分频电路(110)第一端用于输入开关变换器的开关频率信号，所述分频电路(110)用于将开关变换器的开关频率信号的频率分频后得到时钟信号；片上固定延时电路(120)，所述片上固定延时电路(120)的第一端与所述分频电路(110)的第二端连接，所述片上固定延时电路(120)用于产生由片上无源器件确定的固定延时；计数器逻辑和电容阵列(130)，所述计数器逻辑和电容阵列(130)与所述片上固定延时电路(120)连接，所述计数器逻辑和电容阵列(130)用于比较所述时钟信号的周期和所述固定延时的时间，并根据比较结果调节计数器的输出以改变电容阵列的大小；导通时间产生电路(140)，所述导通时间产生电路(140)与所述计数器逻辑和电容阵列(130)连接，所述导通时间产生电路(140)用于产生开关变换器的导通时间。2.如权利要求1所述的调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，所述分频电路(110)包括多个D触发器，所述多个D触发器级联。3.如权利要求2所述的调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，所述片上固定延时电路(120)包括基准电流产生电路(121)、电流镜(122)、第一电容和第二晶体管，所述电流镜(122)分别与所述基准电流产生电路(121)、所述第一电容和所述第二晶体管连接，所述基准电流产生电路(121)产生大小与电源无关的基准电流，所述基准电流通过K：1的所述电流镜(122)镜像后给所述第一电容进行充电，所述基准电流通过K：K的所述电流镜(122)镜像后为所述第二晶体管提供偏置。4.如权利要求3所述的调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，所述片上固定延时电路(120)还包括第一逻辑电路(123)，所述第一逻辑电路(123)的第一端与所述分频电路(110)的第二端连接，所述第一电容的两端之间连接开关，所述第一逻辑电路(123)的第二端与所述第一电容两端之间的开关连接。5.如权利要求4所述的调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，还包括第二逻辑电路(150)，所述第二逻辑电路(150)的第一端与所述分频电路(110)的第二端连接，所述第二逻辑电路(150)的第二端与所述计数器逻辑和电容阵列(130)连接。6.如权利要求5所述的调制开关变换器的稳频电路，其特征在于，所述计数器逻辑和电容阵列(130...

【专利技术属性】
技术研发人员：向柏澄，习伟，姚浩，陈军健，关志华，杨骏，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：