开关频率控制电路制造技术

本发明专利技术提供了一种开关频率控制电路，包括：开关电源、PWM控制模块、开关导通控制模块以及数字模块；其中：开关电源包括第一开关支路及第二开关支路；第一开关支路的第一端连接输入电压端，其第二端连接第一参考节点，其控制端连接PWM控制模块的第一端；第二开关支路的第一端连接第一参考节点，其第二端连接接地端，其控制端连接PWM控制模块的第二端；PWM控制模块的输入端用于接收PWM脉冲信号，其第一端输出第一驱动信号，其第二端输出第二驱动信号；开关导通控制模块的第一端连接第一参考节点，其第二端连接PWM控制模块的第三端；数字模块的第一端与PWM控制模块的第四端连接。该电路简单高效，易于进行频率展宽。易于进行频率展宽。易于进行频率展宽。

【技术实现步骤摘要】
开关频率控制电路


[0001]本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及一种开关频率控制电路。

技术介绍

[0002]DC
‑
DC开关电源有多种控制模式。根据采样信号，一般可以分为电压模、电流模。电压模通过采样输出电压进行负反馈，电流模通过采样输入电流和输出电压进行负反馈。常用电流模架构包括：峰值电流模(Peak
‑
CurrentMode)，平均电流模(Average
‑
CurrentMode)和滞环电流模(Hysteretic
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CurrentMode)；按照占空比调制方式来分包括脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)，脉冲频率调制(Pulse FrequencyModulation,PFM)，恒定导通时间模式(ConstantOnTime,COT)，固定关断时间模式(Fixed OffTime,FOT)，迟滞控制(Bang
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Bang)等模式。
[0003]其中，COT模式响应速度很快，但传统COT的定时器单元所产生的导通时间(TON)是定值，且开关频率随输入电压、输出电压以及负载电流变化，其开关频率的不稳定使得系统滤波器设计难度很大，再者，传统的COT控制模式的纹波较大，系统的EMI特性比较差，对EMI处理的设计难度加大。
[0004]而FOT模式的导通时间则会随着负载的加大而加长来增加占空比，缺点是固定关断时间不能设置过低，过低的话，在较轻载或者输入输出电压接近的时候，频率比较高，效率降低。
[0005]综上所述，现有技术存在以下缺陷：
[0006]1.通过模拟方案来实现导通时间的调节，方案较复杂；
[0007]2.模拟方案较容易受到噪声等外界参数的干扰；
[0008]3.需要用很大的模拟滤波器来获取开关节点sw的平均电压，实现起来不但费芯片面积，且精度或者速度不高。
[0009]特别是，对于混合电流模+时间控制的结构，虽然能够获得非常稳定的环路响应，不需要提供斜坡补偿信号也不会产生次谐波震荡，但是由于牺牲了频率不固定，所以没办法获得较为稳定而精确的开关频率。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供一种开关频率控制电路，以解决现有的开关电源控制时无法获得稳定而精确的开关频率的问题。
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种开关频率控制电路，包括：
[0012]开关电源、PWM控制模块、开关导通控制模块以及数字模块；其中：
[0013]所述开关电源包括第一开关支路及第二开关支路；所述第一开关支路的第一端连接输入电压端，其第二端连接第一参考节点，所述第一开关支路的控制端连接所述PWM控制模块的第一端；所述第二开关支路的第一端连接所述第一参考节点，其第二端连接接地端，所述第二开关支路的控制端连接所述PWM控制模块的第二端；
[0014]所述PWM控制模块的输入端用于接收PWM脉冲信号，通过所述第一端输出第一驱动信号，通过所述第二端输出第二驱动信号，所述第一驱动信号输入所述第一开关支路以导通所述输入电压端与第一参考节点，所述第二驱动信号输入所述第二开关支路以导通所述第一参考节点及接地端；
[0015]所述开关导通控制模块的第一端连接所述第一参考节点，所述开关导通控制模块的第二端连接所述PWM控制模块的第三端，所述开关导通控制模块用于采集所述第一参考节点处的电流，当所述第一参考节点处的电流超出预设阈值时通过所述PWM控制模块关断所述第一开关支路并导通所述第二开关支路；否则采用所述第一参考节点处的电流调整所述PWM脉冲信号；
[0016]所述数字模块的第一端与所述PWM控制模块的第四端连接，用于调整所述PWM脉冲信号的频率，改变所述第一驱动信号及第二驱动信号的开关频率。
[0017]可选的，所述数字模块在启动时维持所述PWM脉冲信号的默认参数；轻载模式下维持参数数据不变；连续模式下，比较所述第一驱动信号及第二驱动信号的开关频率和振荡器频率，若所述开关频率大于参考频率，则增大所述PWM脉冲信号的延时，反之降低所述PWM脉冲信号的延时，直到所述开关频率与所述参考频率间的差值小于预设差值。
[0018]可选的，还包括参考时钟发生器，所述参考时钟发生器与所述数字模块的第二端连接，以为所述数字模块产生参考频率的时钟源。
[0019]可选的，所述开关导通控制模块包括：电流采集电路，与所述开关电源连接，用于采集所述第一参考节点处的电流，并处理为拉电流后输出。
[0020]可选的，所述开关电源包括输出电压端，所述开关频率控制电路还包括串联于所述第一参考节点及输出电压端间的第一电感及第一电阻，所述电流采集电路的第一端连接在所述第一电感与所述第一电阻之间的节点，所述电流采集电路的第二端连接在所述第一电阻与所述输出电压端之间的节点；所述电流采集电路的第一端与所述电流采集电路的第二端分别用于采集对应节点的电流，并分别通过所述电流采集电路的第三端与第四端输出相应的拉电流。
[0021]可选的，所述开关导通控制模块还包括：过流比较器，所述过流比较器的正相输入端与所述电流采集电路的第三端相连，所述过流比较器的负相输入端用于输入与所述预设阈值对应的参考电压；所述过流比较器的输出端与所述PWM控制模块的第三端连接，所述过流比较器用于将所述电流采集电路的第三端输出的拉电流与所述预设阈值对应的参考电压进行比较，当所述电流采集电路的第三端输出的拉电流大于所述参考电压时，输出关断信号控制所述PWM控制模块关断所述第一开关支路并导通所述第二开关支路。
[0022]可选的，还包括：PWM比较器，所述PWM比较器的正相输入端用于输入一PWM补偿信号，所述PWM比较器的负相输入端与所述电流采集电路的第四端相连；所述PWM比较器的输出端与所述PWM控制模块的输入端相连；所述PWM比较器用于将所述电流采集电路的第四端输出的拉电流与所述PWM补偿信号进行比较，以产生所述PWM脉冲信号并发送至所述PWM控制模块。
[0023]可选的，还包括：补偿网络，与所述PWM比较器的正相输入端连接，以产生所述PWM补偿信号至所述PWM比较器以产生所述PWM脉冲信号。
[0024]可选的，还包括：分压下电阻、分压上电阻以及运算放大器，所述分压上电阻与所
述分压下电阻串联连接在所述输出电压端与地之间；所述运算放大器的正相输入端连接在所述分压上电阻与所述分压下电阻之间的节点，所述运算放大器的负相输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述电流采集电路的第四端连接，所述运算放大器用于接收所述开关电源的分压后的输出电压以产生跟随电压并作用在所述电流采集电路的第四端输出的拉电流上。
[0025]可选的，还包括：误差放大器，所述误差放大器的正相输入端连接在所述分压上电阻与所述分压下电阻之间的节点，所述误差放大器的负相输入端用于接入一参考目标电压，所述误差放大器的输出端与所述补偿网络的输出端连接，所述误差放大器用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关频率控制电路，其特征在于，包括：开关电源、PWM控制模块、开关导通控制模块以及数字模块；其中：所述开关电源包括第一开关支路及第二开关支路；所述第一开关支路的第一端连接输入电压端，其第二端连接第一参考节点，所述第一开关支路的控制端连接所述PWM控制模块的第一端；所述第二开关支路的第一端连接所述第一参考节点，其第二端连接接地端，所述第二开关支路的控制端连接所述PWM控制模块的第二端；所述PWM控制模块的输入端用于接收PWM脉冲信号，通过所述第一端输出第一驱动信号，通过所述第二端输出第二驱动信号，所述第一驱动信号输入所述第一开关支路以导通所述输入电压端与第一参考节点，所述第二驱动信号输入所述第二开关支路以导通所述第一参考节点及接地端；所述开关导通控制模块的第一端连接所述第一参考节点，所述开关导通控制模块的第二端连接所述PWM控制模块的第三端，所述开关导通控制模块用于采集所述第一参考节点处的电流，当所述第一参考节点处的电流超出预设阈值时通过所述PWM控制模块关断所述第一开关支路并导通所述第二开关支路；否则采用所述第一参考节点处的电流调整所述PWM脉冲信号；所述数字模块的第一端与所述PWM控制模块的第四端连接，用于调整所述PWM脉冲信号的频率，改变所述第一驱动信号及第二驱动信号的开关频率。2.根据权利要求1所述的开关频率控制电路，其特征在于，所述数字模块在启动时维持所述PWM脉冲信号的默认参数；轻载模式下维持参数数据不变；连续模式下，比较所述第一驱动信号及第二驱动信号的开关频率和振荡器频率，若所述开关频率大于参考频率，则增大所述PWM脉冲信号的延时，反之降低所述PWM脉冲信号的延时，直到所述开关频率与所述参考频率间的差值小于预设差值。3.根据权利要求1所述的开关频率控制电路，其特征在于，还包括参考时钟发生器，所述参考时钟发生器与所述数字模块的第二端连接，以为所述数字模块产生参考频率的时钟源。4.根据权利要求1所述的开关频率控制电路，其特征在于，所述开关导通控制模块包括：电流采集电路，与所述开关电源连接，用于采集所述第一参考节点处的电流，并处理为拉电流后输出。5.根据权利要求4所述的开关频率控制电路，其特征在于，所述开关电源包括输出电压端，所述开关频率控制电路还包括串联于所述第一参考节点及输出电压端间的第一电感及第一电阻，所述电流采集电路的第一端连接在所述第一电感与所述第一电阻之间的节点，所述电流采集电路的第二端连接在所述第一电阻与所述输出电压端之间的节点；所述电流采集电路的第一端与所述电流采集电路的第二端分别用于采集对应节点的电流，并分别通过所述电流采集电路的第三端与第四端输出相应的拉电流。6.根据权利要求5所述的开关频率控制电路，其特征在于，所述开关导通控制模块还包括：过流比较器，所述过流比较器的正相输入端与所述电流采集电路的第三端相连，所述过流比较器的负相输入端用于输入与所述预设阈值对应的参考电压；所述过流比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：符志岗，欧新华，袁琼，戴维，邱星福，刘宗金，朱晓明，
申请(专利权)人：上海芯导电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：