一种用于峰值电流模式Buck变换器的模式切换电路制造技术

本发明专利技术属于集成电路技术领域和功率电子领域，具体涉及一种用于峰值电流模式Buck变换器的模式切换电路，包括误差放大器、振荡器控制电流产生电路、流控振荡器、峰值电流限产生电路、峰值电流检测电路。在重载时，峰值电流限产生电路起主要作用，产生随负载变化的峰值电流限I

【技术实现步骤摘要】
一种用于峰值电流模式Buck变换器的模式切换电路


[0001]本专利技术属于集成电路
和功率电子领域，具体涉及一种用于峰值电流模式Buck变换器的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)和脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation)模式切换电路。

技术介绍

[0002]降压型(Buck)DC
‑
DC变换器作为如今众多电子产品中必不可少的芯片，具有高效率、高功率密度和宽应用范围等优点。随着其负载电路工作状态的变化，Buck变换器的输出电流会有非常大的变化，如何在宽负载范围内保证Buck变换器的高效率工作是目前的研究热点。
[0003]Buck变换器的主要调制模式包括PWM模式和PFM模式等。PWM模式的Buck工作频率固定，通过反馈改变功率上管的导通时间实现对于输出电压的调制，具体控制方式包括电压模、峰值电流模、谷值电流模等。PWM模式具有纹波小，开关噪声和电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)频率固定，易于处理的优点，但是有在轻载下效率低的缺点。而PFM模式的Buck则通过反馈改变开关频率的方式实现对于输出电压的调制，其轻载效率较PWM有显著提高，但是其输出电压纹波一般较大，且频率不固定的开关噪声和EMI较难处理。

技术实现思路

[0004]针对上述PWM和PFM模式各自的优缺点，本专利技术提出了一种适用于峰值电流模式Buck变换器的PWM/PFM模式切换电路，使其在重载下工作在PWM模式，具有较小的输出电压纹波和EMI特性，而在轻载下工作在PFM模式，具有较高的效率，综合了两者调制模式的优点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种峰值电流模式Buck变换器的PWM/PFM模式切换电路，包括误差放大器(Error Amplifier,EA)、振荡器控制电流产生电路、流控振荡器、峰值电流限产生电路、峰值电流检测电路。
[0007]所述误差放大器用于放大输出电压与期望电压之间的误差，以降低Buck变换器的稳态输出电压。其同相输入端连接Buck变换器内部基准电压V
REF
，反相输入端连接反馈电压V
FB
，输出连接振荡器控制电流产生电路和峰值电流限产生电路的输入端。
[0008]所述振荡器控制电流产生电路用于根据EA的输出电压V
EA
产生相应的振荡器控制电流，其输入连接到EA产生的输出电压V
EA
，输出振荡器控制电流I
OSC
连接到流控振荡器。
[0009]具体的，所述振荡器控制电流产生电路，包括第一电流源I1、第二电流源I2、第一NMOS管M
N1
、第二NMOS管M
N2
、第三NMOS管M
N3
、第一PMOS管M
P1
、第二PMOS管M
P2
；第一电流源I1的电流输入端连接内部电源VDD，其电流流出端连接第二NMOS管M
N2
的漏极和栅极以及第三NMOS管M
N3
的栅极；第二电流源I2的电流输入端连接第二PMOS管M
P2
的漏极和振荡器控制电流
产生电路电流输出端口I
OSC
，其电流流出端接地；第一NMOS管M
N1
的栅极连接EA输出电压V
EA
和第三NMOS管M
N3
的源极，其漏极连接第二NMOS管M
N2
的源极，其源极接地；第三NMOS管M
N3
的漏极连接第一PMOS管M
P1
的漏极和栅极以及第二PMOS管M
P2
的栅极，并记该节点为第一节点，电压为V1；第一PMOS管M
P1
的源极和第二PMOS管M
P2
的源极均接电源VDD。
[0010]所述流控振荡器用于根据振荡器控制电流I
OSC
，产生频率与其成反比的周期脉冲信号V
OSC
，实现对于Buck变换器的PFM模式控制。其输入为振荡器控制电流产生电路产生的振荡器控制电流I
OSC
，输出周期脉冲信号V
OSC
连接到逻辑与驱动模块。
[0011]所述峰值电流限产生电路用于根据EA的输出电压V
EA
产生相应的峰值电流限，其输入连接到EA产生的输出电压V
EA
，输出峰值电流限I
PEAK
连接到峰值电流检测电路。
[0012]具体的，所述峰值电流限产生电路，包括第三电流源I3、第四电流源I4、第四NMOS管M
N4
、第五NMOS管M
N5
、第六NMOS管M
N6
、第三PMOS管M
P3
、第四PMOS管M
P4
、第五PMOS管M
P5
、第一电阻R1；第三电流源I3的电流输入端连接内部电源VDD，其电流流出端连接第四NMOS管M
N4
的漏极、第三PMOS管M
P3
的漏极、第四PMOS管M
P4
和第五PMOS管M
P5
的栅极；第四电流源I4的电流输入端连接内部电源VDD，其电流流出端连接第五NMOS管M
N5
的漏极和栅极、第六NMOS管M
N6
的栅极、第五PMOS管M
P5
的漏极；第四NMOS管M
N4
的栅极连接EA输出电压V
EA
，其源极连接第四PMOS管M
P4
的漏极，该节点经过第一电阻R1接地；第五NMOS管M
N5
、第六NMOS管M
N6
的源极均接地；第六NMOS管M
N6
的漏极连接峰值电流限产生电路电流输出端口I
PEAK
；第三PMOS管M
P3
的栅极连接振荡器控制电流产生电路的第一节点V1，其源极接电源VDD；第四PMOS管M
P4
、第五PMOS管M
P5
的源极均接电源VDD。
[0013]所述峰值电流检测电路用于检测Buck变换器的电感电流I
L
，并在其超过峰值电流限I
PEAK
时关闭功率上管NH。其输入连接到峰值电流限产生电路产生的峰值电流限I
PEAK
，输出逻辑信号PCD连接到逻辑与驱动模块。
[0014]常见的误差放大器、流控振荡器、峰值电流检测电路结构均适用于本专利技术中的对应模块，能够实现所述功能的任意实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]上述方案中，重载条件下，EA输出电压较高，峰值电流限产生电路起主要作用，产生随EA输出电压变化的峰值电流限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于峰值电流模式Buck变换器的模式切换电路，其特征在于，包括误差放大器、振荡器控制电流产生电路、流控振荡器、峰值电流限产生电路、峰值电流检测电路；所述误差放大器EA的同相输入端连接Buck变换器内部基准电压V
REF
，反相输入端连接反馈电压V
FB
，输出连接振荡器控制电流产生电路和峰值电流限产生电路的输入端；振荡器控制电流产生电路的输出端连接流控振荡器的输入端；峰值电流限产生电路的输出端连接峰值电流检测电路的输入端；流控振荡器和峰值电流检测电路的输出端连接逻辑与驱动模块；所述振荡器控制电流产生电路包括第一电流源I1、第二电流源I2、第一NMOS管M
N1
、第二NMOS管M
N2
、第三NMOS管M
N3
、第一PMOS管M
P1
、第二PMOS管M
P2
；第一电流源I1的电流输入端连接内部电源VDD，其电流流出端连接第二NMOS管M
N2
的漏极和栅极以及第三NMOS管M
N3
的栅极；第二电流源I2的电流输入端连接第二PMOS管M
P2
的漏极和振荡器控制电流产生电路电流输出端口I
OSC
，其电流流出端接地；第一NMOS管M
N1
的栅极连接EA输出电压V
EA
和第三NMOS管M
N3
的源极，其漏极连接第二NMOS管M
N2
的源极，其源极接地；第三NMOS管M
N3
的漏极连接第一PMOS管M
P1
的漏极和栅极以及第二PMOS管M
P2
的栅极，并记该节点为第一节点，电压为V1；第一PMOS管M
P1
的源极和第二PMOS管M
P2
的源极均接电源VDD；所述流控振荡器用于根据振荡器控制电流I
OSC
，产生频率与其成反比的周期脉冲信号V
OSC...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萍，张致远，范佳航，赵忠，李成鑫，王壮壮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：