直流/直流转换器及直流/直流转换方法技术

本发明专利技术公开一种直流／直流转换器及直流／直流转换方法，用于将一直流的输入电压转换成一直流的输出电压。所述直流／直流转换器包括：一功率开关，其与一电感相连，该功率开关提供一反映流过该功率开关电流的电流检测信号；一加法器，其与所述功率开关及电感相连，该加法器将所述电流检测信号与一斜波信号相加产生一加法信号；一误差放大器，用于比较一电压反馈信号和一参考电压信号产生一误差信号；一比较器，用于比较所述误差信号和所述加法信号并产生一脉宽调制信号；以及一驱动电路，接收所述脉宽调制信号并产生一控制信号，用于控制所述功率开关。本发明专利技术提供的直流／直流转换器和直流／直流转换方法可以适应超高开关频率的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉 及一种适应超高开关频率需要的直流/直流转换器及直流/直流转换方 法。
技术介绍
直流/直流转换器具有成本低、重量轻、可靠性高、结构简单等优 点，因此，在工业领域和实验室得到了广泛应用。基于电感器储能的直流/直流转换器分成升压型直流/直流转换器(Boost)、降压型直流/ 直流转换器(Buck)、降压-升压直流/直流转换器(Buck-Boost)等。直流/直流转换器通常包括一功率开关(PowerMOSFET)，通过控制该 功率开关的断开和闭合来控制输出电压。图l所示为一传统的升压型直流/直流转换器100a的示意图，图2 所示为一传统的降压型直流/直流转换器100b的示意图，图2所示的降 压型直流/直流转换器100b的电路结构与图1所示的升压型直流/直流 转换器100a的电路结构类似，区别在于升压型直流/直流转换器100a 的输出电压Vout大于输入电压Vin，而降压型直流/直流转换器100b 的输出电压Vout小于输入电压Vin。为简洁起见，以下仅以图l为例 进行描述。图1所示的升压型直流/直流转换器100a包括放大器10a、与放大 器10a连接的加法器20a、误差放大器30a、与加法器20a和误差放大 器30a输出端连接的比较器40a、与比较器40a连接的驱动电路50a、 与驱动电路50a连接的功率开关60a以及与误差放大器30a连接的补偿 电路80a。功率开关60a包括栅极、漏极和源极，功率开关60a的漏极 与一电感101a连接，电感101a通过一二极管102a和电容103a与一外 部负载(未图示)连接，另外，电感101a从一外部电压源接收一输入电压Vin。功率开关60a的源极与一电阻104a连接，在一升压直流/直 流转换器中，输出电压Vout大于输入电压Vin，输出电压Vout用于给 外部负载供电。分压电路105a包括电阻RFBla和RFB2a，用于降低输 出电压Vout并将与输出电压Vout成比例的反馈电压Vfb传送至误差放 大器30a，该误差放大器30a将所述反馈电压vfb和一参考电压Vrefi 相比较并产生一误差信号输送给比较器40a,比较器40a比较所述误差 信号和加法器输出的加法信号并产生一脉宽调制(PWM)信号给驱动 电路50a，驱动电路50a再将所述PWM信号转换成一控制信号，用于 驱动功率开关60a，补偿电路80a提供频率补偿，用于调节所述输出电 压Vout。当功率开关60a闭合时，电流流过电阻104a，并被转换成一反映 流过功率开关60a电流的电流检测信号ISEN，该电流检测信号ISEN 被送至一放大器10a (例如一6倍放大器)进行放大。放大后的电流检 测信号ISEN再被送至加法器20a与一斜波信号RAMP相加。因为电流检测信号ISEN在被送到加法器20a之前先被送至6倍放 大器10a进行放大，由于放大器10a带宽有限，造成放大器的输出跟不 上电流检测信号ISEN的变化，进而造成放大器输出的失真，从而对功 率开关60a的开关频率进行了限制。而在电流检测信号ISEN被放大后 送到加法器20a时，因为加法器20a本身具有反馈回路，所述电流检测 信号ISEN还要再失真一次，且加法器20a带宽有限，造成加法器20a 的输出失真。因此图1所示的传统直流/直流转换器100a不能适应高频 的需要，例如超过1兆高频的开关频率的需要。为了解决上述问题，有必要提供一种和可以适应超高开关频率需 要的直流/直流转换器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以适应超高开关频率需要的直流/ 直流转换器，用于将一个直流输入电压转换成一个直流输出电压。本专利技术的另一目的在于提供一种可以适应超高开关频率需要的直 流/直流转换方法，用于将一个直流输入电压转换成一个直流输出电压。为实现上述目的，本专利技术提供一种直流/直流转换器，包括一 功率开关，其与一电感相连，并提供一反映流过所述功率开关电流的 电流检测信号； 一加法器，其一输入端与所述功率开关和电感的连接 处相连，接收所述的电流检测信号，并将所述电流检测信号与一斜波 信号相加产生一加法信号； 一误差放大器，用于比较一电压反馈信号 和一参考电压信号产生一误差信号； 一比较器，用于比较所述误差信 号和所述加法信号并产生一脉宽调制信号；以及一驱动电路，接收所 述脉宽调制信号并产生一控制信号，用于控制所述功率开关。本专利技术还提供一种直流/直流转换方法，包括以下步骤产生一斜 波信号；检测流过一功率开关的电流并产生一基于该功率开关电流的 电流检测信号；将所述斜波信号和电流检测信号相加产生一个加法信 号；产生一与输出电压成比例的电压反馈信号；在一个误差放大器中 比较所述电压反馈信号和一参考电压信号并产生一个误差信号；比较 上述误差信号和加法信号并产生一个脉宽调制信号；以及将所述脉宽 调制信号转换成一个控制信号用以驱动所述功率开关。与现有技术相比，本专利技术的直流/直流转换器和直流/直流转换方法 因为电流检测信号直接被送到加法器与斜波信号相加，无需先被送至 一放大器进行放大，因此不会产生由于放大器带宽有限而造成的失真， 且加法器本身没有反馈回路，极大地降低了直流/直流转换器电流反馈 环路的延迟，因此当功率开关的开关频率很高时，直流/直流转换器能 保持很好的稳定性和可靠性，因此本专利技术直流/直流转换器和直流/直流 转换方法可以适应超髙开关频率的需要，例如超过1兆赫兹的开关频 率的需要。本专利技术的其它特性和优点将在以下详细描述并结合图示的说明中 更为明显。附图说明图1是传统升压型直流/直流转换器的结构框图。 图2是传统降压型直流/直流转换器的结构框图。 图3是本专利技术一个实施例的升压型直流/直流转换器的结构框图。图4是图3所示升压型直流/直流转换器的详细电路图。图5是图4所示升压型直流/直流转换器中的信号波形示意图。 图6是本专利技术另一个实施例的降压型直流/直流转换器的结构框图。图7是图6所示降压型直流/直流转换器的详细电路图。 图8是图7所示降压型直流/直流转换器中的信号波形示意图。具体实施方式请参见图3所示，图3是本专利技术一个实施例的升压型直流/直流转 换器100的结构框图。本专利技术升压型直流/直流转换器100用于将一输 入电压Vin转换成输出电压Vout，包括加法器20、误差放大器30、与 加法器20和误差放大器30的输出端连接的比较器40、与比较器40输 出端连接的驱动电路50和与驱动电路50输出端连接的功率开关60。 所述升压直流/直流转换器100还包括一与加法器20连接的振荡器70 以及与误差放大器连接的补偿电路80。.其中功率开关60具有栅极、漏 极和源极，驱动电路50的输出端连接到功率开关60的栅极。加法器 20 —个输入端信号为反映流过功率开关60a电流的电流检测信号 ISEN，该电流检测信号ISEN取自所述功率开关60和电感101的连接 处，另一个输入端信号为振荡器70输出的斜波信号RAMP，加法器20 将电流检测信号ISEN与斜波信号RAMP相加后产生一加法信号 ISEN+RAMP并传送给所述比较器40。功率开关60的漏极与电感101 连接，电感101—端从一外部电压源(未图示)接收一输入电压Vin， 另一端通过一二极管102和电容103给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流／直流转换器，用于将一直流的输入电压转换成一直流的输出电压，其特征在于，所述直流／直流转换器包括：一功率开关，其与一电感相连，并提供一反映流过所述功率开关电流的电流检测信号；一加法器，其一输入端与所述功率开关和电感的 连接处相连，接收所述的电流检测信号，并将所述电流检测信号与一斜波信号相加产生一加法信号；一误差放大器，用于比较一输出电压反馈信号和一参考电压信号产生一误差信号；一比较器，用于比较所述误差信号和所述加法信号并产生一脉宽调制信号 ；以及一驱动电路，接收所述脉宽调制信号并产生一控制信号，用于控制所述功率开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许瑞清，
申请(专利权)人：凹凸科技中国有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]