一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路及方法技术

一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其特征在于：所述电路包括电压转换器的电流反馈单元和电流补偿单元；其中，所述电流反馈单元，用于生成参考电流Iref以对所述电压转换器输出的电感电流大小进行判断，并基于所述判断控制上管和下管的导通时间以实现对输出电压的调节；所述电流补偿单元，用于识别所述参考电流Iref，并基于所述参考电流Iref生成充电电流Icharge，以及基于所述充电电流Icharge实现对所述参考电流Iref的补偿。本发明专利技术方法简单、增加元件少、基于补偿电流的逐渐变化实现了对PWM单元可调节的控制。了对PWM单元可调节的控制。了对PWM单元可调节的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路及方法


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，更具体地，涉及一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路及方法。

技术介绍

[0002]随着人们对电源的需求日益增加，电压转换器得以快速发展，广泛应用于各种电子设备电源、日常照明电源、家用电器电源等方面。电压转换器的工作模式可以根据其输出状态被分为恒压输出模式和恒流输出模式，无论哪种输出模式都需要保证输出信号具备较高的稳定性。以BUCK(压降)电路为例，当电路的输出信号从轻载切换至重载的情况下，由于电感电流无法及时增大，可能会导致平均电感电流小于负载所需的电流从而导致输出电压大幅下降，输出信号的恢复时间较长。
[0003]为了解决这种问题，现有技术中经常采用传统的涡轮(Turbo)模式和控制上下管导通时间长度的方式实现对输出信号的快速恢复。例如，
技术介绍
文献TW201943172A中公开了一种回授及补偿电路130，其可以根据充电电流CC、充电电压CV与输入电流参考信号CIC产生一误差放大信号EAO，以藉此达到快速暂态响应。
[0004]然而，现有技术中的这种方式并不能够对于电感电流的快速回升进行很好的控制，采用传统涡轮模式的部分情况下，电感电流的补偿电流的大小只受到涡轮信号的控制。当电压转换器工作在涡轮模式下时，误差放大器的输出中补偿电流的分量保持固定，电感电流可能恢复的过慢或过快。当电感电流恢复过慢时，涡轮模式的效果不佳，而当电感电流恢复过快时，又可能由于涡轮模式快速停止导致振荡和涡轮的反复开启和停止，使得输出电压难以快速稳定。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术中提供了一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路及方法，通过在本专利技术提供的新的涡轮模式下，根据反馈电压与基准电压的差值大小对误差放大器的输出进行合理控制，通过这种方式能够实现对电感电流的逐步调节和电感电流的快速提升与稳定，从而使得电路输出电压的稳定速度大幅提升。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]本专利技术第一方面，涉及一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其中，电路包括电压转换器的电流反馈单元和电流补偿单元；电流反馈单元，用于生成参考电流Iref以对电压转换器输出的电感电流大小进行判断，并基于判断控制上管和下管的导通时间以实现对输出电压的调节；电流补偿单元，用于识别参考电流Iref，并基于参考电流Iref生成充电电流Icharge，以及基于充电电流Icharge实现对参考电流Iref的补偿。
[0009]优选的，电流补偿单元，包括充电单元和输出单元；充电单元，与电流反馈单元中
误差放大器的输出端连接，用于识别电压转换器的涡轮控制信号，并基于涡轮控制信号实现对误差放大器输出端电容的充电；输出单元，与误差放大器的输出端连接，用于基于误差放大器的输出端电压生成补偿后的参考电流，并将补偿后的参考电流输出至电流反馈单元中。
[0010]优选的，充电单元中还用于在涡轮模式下基于反馈电压与参考电压的差值实现对充电电流的控制。
[0011]优选的，充电电流I
charge
的大小与V
ref
‑
V
fb
正相关，参考电流I
ref
的大小与V
EAO
正相关；其中，V
fb
为基于电压转换器输出电压的分压获得的反馈电压，V
ref
为电压转换器的基准电压，V
EAO
为电压转换器中误差放大器接收到充电电流影响后的输出电压。
[0012]优选的，当反馈电压小于涡轮参考电压时，比较器输出的涡轮控制信号处于高电平状态；当反馈电压大于涡轮参考电压时，比较器输出的涡轮控制信号处于低电平状态。
[0013]优选的，当涡轮控制信号为高电平时输出单元输出的参考电流大于涡轮控制信号为低电平时输出电源输出的参考电流。
[0014]优选的，涡轮控制信号为高电平时，参考电流Iref升高值的大小与V
ref
‑
V
fb
正相关。
[0015]优选的，当涡轮控制信号处于高电平时上管的导通时间长于当涡轮控制信号处于低电平时上管的导通时间。
[0016]本专利技术第二方面，涉及一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿方法，其中，方法采用如本专利技术第一方面中所述的一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路实现。
[0017]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中的一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路及方法，能够通过在本专利技术提供的新的涡轮模式下，根据反馈电压与基准电压的差值大小对误差放大器的输出进行合理控制，通过这种方式能够实现对电感电流的逐步调节和电感电流的快速提升与稳定，从而使得电路输出电压的稳定速度大幅提升。本专利技术方法简单、增加元件少、延时小、控制方式简单、对电路的干扰小。
[0018]本专利技术的有益效果还包括：
[0019]1、本专利技术中的涡轮模式是在误差放大器的外部实现的，并不需要改变误差放大器的内部逻辑，只是通过为误差放大器输出端电容充电，而使得电流反馈电路能够实现对输出电压的自动调节速度提高。本专利技术的方法对于误差放大器的选择没有过多的限制，不需要选择能够实现高速输出的误差放大器，节约了成本，降低了电路面积。
[0020]2、本专利技术方法中的电流反馈单元中电感峰值电流Ipeak的参考电流Iref在进入到涡轮模式后，是逐渐增加的。并且，由于充电电流的大小受到反馈电压和基准电压差值的控制，随着参考电流的逐渐增加，充电电流逐渐减小这可以保证误差放大器的输出电压和输入至PWM单元中的限流电流无论在进入涡轮模式的瞬间和进入涡轮模式之后都是逐渐增加的，这种逐渐增加的方式，不会导致PWM单元收到参考电流Iref阶跃变化的影响，并且能够保证PWM单元对上管或下管的导通控制是准确的。因此，本专利技术方法的效果非常良好，即能快速提升电感电流，又能确保参考电流Iref的平滑变化，且不会导致Ipeak的阶跃。另外，可变电流的补偿模式不存在过补偿和欠补偿的缺陷，可以根据负载切载情况自适应地调节补偿电流，使输出电压更快速又平滑稳定的恢复到额定值。
[0021]3、本专利技术根据新的涡轮模式实现了上管和下管导通时间的控制，通过延长上管的导通时间，使得电路快速恢复较大的电感电流输出。另外本专利技术中的方法可以容易的与对
下管导通时间进行控制的逻辑单元一同使用，从而更进一步的提高电感电流升高的效率。
附图说明
[0022]图1为本专利技术现有技术中一种BUCK电路的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术现有技术中一种BUCK电路工作于DCM状态下的电感电流、MOS管电压时序变化示意图；
[0024]图3为本专利技术现有技术中一种BUCK电路工作于CCM状态下的电感电流、MOS管电压时序变化示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其特征在于：所述电路包括电压转换器的电流反馈单元和电流补偿单元；其中，所述电流反馈单元，用于生成参考电流Iref以对所述电压转换器输出的电感电流大小进行判断，并基于所述判断控制上管和下管的导通时间以实现对输出电压的调节；所述电流补偿单元，用于识别所述参考电流Iref，并基于所述参考电流Iref生成充电电流Icharge，以及基于所述充电电流Icharge实现对所述参考电流Iref的补偿。2.根据权利要求1中所述的一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其特征在于：所述电流补偿单元，包括充电单元和输出单元；其中，所述充电单元，与所述电流反馈单元中误差放大器的输出端连接，用于识别所述电压转换器的涡轮控制信号，并基于所述涡轮控制信号实现对所述误差放大器输出端电容的充电；所述输出单元，与所述误差放大器的输出端连接，用于基于所述误差放大器的输出端电压生成补偿后的参考电流，并将所述补偿后的参考电流输出至所述电流反馈单元中。3.根据权利要求2中所述的一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其特征在于：所述充电单元中还用于在涡轮模式下基于反馈电压与参考电压的差值实现对所述充电电流的控制。4.根据权利要求3中所述的一种改善切载瞬态响应的可变电流补偿电路，其特征在于：所述充电电流I
charge
的大小与V
ref
‑
V
fb
正相关，所述参考电流I
ref
的大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：马梦娇，郝军哲，李小涛，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：