一种用于DC-DC转换器的轻载模式维持电路及其控制方法技术

本发明专利技术属于模拟集成电路技术领域，具体的说是涉及一种用于DC

【技术实现步骤摘要】
一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路及其控制方法


[0001]本专利技术属于模拟集成电路
，具体的说是涉及一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]轻载模式下的工作状态一直是目前各个厂商高校研究的，因为在轻载模式下，对于目前流行的电流控制系统来说，电流环较难在轻载模式下获得电感电流的信息，从而较难对系统进行有效的控制。一般电路可能会在系统中加入假负载，即当电路检测到系统处于轻载模式下的时候，系统内部便产生一个相应的flag信号，从而打开内部设定的一个电流源。使得系统避开极轻载模式，但是这样的方式会损耗电流，产生不必要的电流消耗，特别是对于低功耗应用来说，假负载更是难以接受的一种解决方式。同时，传统产生相应进入轻载模式flag信号的方式是通过内部的迟滞比较器，当电路开始接近轻载模式下的时候，特别是当输入与输出接近的时候，此时电路的占空比开始逐渐增大，当增大到内部设定的阈值后，迟滞比较器输出一个高电平信号，系统内部将此时电路的状态通过逻辑锁存，迫使电路工作在当前状态下，以这种硬性方式维持系统轻载模式，但是带来的后果也比较明显，首先对于迟滞比较器，其迟滞量的选择受限于系统的效率，转换速度，同时极大的受到PVT(Process Voltage Temperature)的影响，同时内部逻辑所存所需的电路复杂，也较难实现。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对传统电路设计复杂，无法高效维持电路轻载模式的问题，提出了一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路及其控制方法。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路，包括误差放大器、偏置电压源、电阻、迟滞比较器、比较器迟滞量控制单元、驱动控制单元、D触发器；其中，误差放大器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接基准电压，其输出端接迟滞比较器的反相输入端、同时还通过电阻后接迟滞比较器的同相输入端；偏置电压源的正端接电阻与迟滞比较器同相输入端的连接点，偏置电压源的负端接地；迟滞比较器的输出端接驱动控制单元；D触发器的D输入端接DC
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DC转换器的功率管输出信号，D触发器的时钟信号输入端接DC
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DC转换器的功率上管驱动信号，D触发器的Q输出端接比较器迟滞量控制单元的输入端，比较器迟滞量控制单元的输出端接迟滞比较器的控制端；所述比较器迟滞量控制单元用于在检测到D触发器的输出信号时，调节迟滞比较器的迟滞量，进而对占空比进行控制，使电路内部设的时间延长，从而维持轻载模式；所述驱动控制单元用于产生并输出逻辑控制信号。
[0006]进一步的，所述反馈电压为输出电压经过外部电阻网络分压后的电压。
[0007]进一步的，所述基准电压为内部参考电压，由内部基准电路产生。
[0008]进一步的，所述电阻为内部偏置电阻，误差放大器产生的电流在电阻上产生压降
用于迟滞比较器输入端进行后续迟滞比较。
[0009]一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路的控制方法，所述DC
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DC转换器包括功率上管、功率从下管和电感；功率上管的源极接电源，其漏极接功率下管的漏极，功率下管的源极接地；功率上管和功率下管的连接点接电感的一端，电感的另一端为DC
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DC转换器的输出端；将功率上管、功率下管和电感的连接点定义为SW，功率上管的驱动信号定义为P1，所述控制方法包括：
[0010]当功率上管导通是，P1为高，此时SW为高，D触发器输出置位低电平，比较器迟滞量控制单元不触发；当发生电流反灌的时候，SW先于P1变为高电平，则在P1为高电平的瞬间，D触发器的输出状态被置为1，然后激活比较器迟滞量控制单元，从而控制迟滞比较器使得此时电路内部设定的on time时间变长，关断功率下管使电感电流不出现反向，从而维持轻载模式
[0011]本专利技术的有益效果是：利用内部电路对系统状态进行检测并输出flag信号，当检测到系统处于轻载下且输入输出电压接近的时候，电路产生一flag信号对于系统进行相应的控制，增大系统内部的迟滞量来调节系统的占空比，使得电路的on time时间增长，使得轻载模式能够得到更好的维持。
附图说明
[0012]图1为本专利技术电路的逻辑结构示意图。
[0013]图2为BUCK简易的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。
[0015]本专利技术的核心思想是利用利用sw和P1之间的逻辑关系进行判断此时电路内部的状态，主要原理即数字逻辑电路的速度要远高于电路中的模拟电路，利用该特性对内部模拟量进行一定的监测，并获得相应的结果。
[0016]如图1所示，包括误差放大器、偏置电压源、电阻、迟滞比较器、比较器迟滞量控制单元、驱动控制单元、D触发器；其中，误差放大器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接基准电压，其输出端接迟滞比较器的反相输入端、同时还通过电阻后接迟滞比较器的同相输入端；偏置电压源的正端接电阻与迟滞比较器同相输入端的连接点，偏置电压源的负端接地；迟滞比较器的输出端接驱动控制单元；D触发器的D输入端接DC
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DC转换器的功率管输出信号，D触发器的时钟信号输入端接DC
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DC转换器的功率上管驱动信号，D触发器的Q输出端接比较器迟滞量控制单元的输入端，比较器迟滞量控制单元的输出端接迟滞比较器的控制端；所述比较器迟滞量控制单元用于在检测到D触发器的输出信号时，调节迟滞比较器的迟滞量，进而对占空比进行控制，使电路内部设的时间延长，从而维持轻载模式；所述驱动控制单元用于产生并输出逻辑控制信号。
[0017]如图2所示，其中SW为外部pin，其直接连接外部电感，P1为内部逻辑信号，其控制上管开断信号，当其为高电平的时候上管导通
[0018]整体电路由ea放大器、sum比较器、D触发器组成。
[0019]基本工作原理为，当电路处于轻载模式下，同时当输入输出电压接近，即占空比为
大duty的情况时，当正常工作的时候，分析电路的基本状态为，当上管导通，flag信号P1为高后，根据电流流动的方向，此时sw才变为高，此时触发器的输出置为低电平，对外没有flag信号控制，当发生电流反灌的时候，sw先于P1为高电平，则在P1为高电平的瞬间，D触发器的输出状态被置为1，然后通过迟滞控制，使得此时电路内部设定的on time时间变长，关断下管使电感电流不出现反向，更平滑的维持轻载模式，该触发器每周期都对电路状态进行相应的检测，确保电路运转良好。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路，其特征在于，包括误差放大器、偏置电压源、电阻、迟滞比较器、比较器迟滞量控制单元、驱动控制单元、D触发器；其中，误差放大器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接基准电压，其输出端接迟滞比较器的反相输入端、同时还通过电阻后接迟滞比较器的同相输入端；偏置电压源的正端接电阻与迟滞比较器同相输入端的连接点，偏置电压源的负端接地；迟滞比较器的输出端接驱动控制单元；D触发器的D输入端接DC
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DC转换器的功率管输出信号，D触发器的时钟信号输入端接DC
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DC转换器的功率上管驱动信号，D触发器的Q输出端接比较器迟滞量控制单元的输入端，比较器迟滞量控制单元的输出端接迟滞比较器的控制端；所述比较器迟滞量控制单元用于在检测到D触发器的输出信号时，调节迟滞比较器的迟滞量，进而对占空比进行控制，使电路内部的on time时间延长，从而维持轻载模式；所述驱动控制单元用于产生并输出逻辑控制信号。2.根据权利要求1所述的一种用于DC
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DC转换器的轻载模式维持电路，其特征在于，所述反馈电压为输出电压经过外部电阻网络分压后的电压。3.根据权利要求1所述的一种用于DC
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【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，王佳煜，
申请(专利权)人：上海南芯半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：