一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路及方法技术

一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，其特征在于：所述电路包括电压转换器的电流反馈单元、电流补偿单元和延时导通单元；其中，所述电流反馈单元，用于对所述电压转换器输出的电感电流进行补偿，以实现对输出电压的调节；所述电流补偿单元，用于识别所述电压转换器的反馈电压与参考电压的差值，并基于所述差值实现对所述电流反馈单元充电，以及基于所述充电控制所述电压转换器中上管与下管的导通和截止；所述延时导通单元，用于识别所述电压转换器的负载模式，并基于涡轮控制信号和下管导通信号，实现对于所述电压转换器中上管的延迟导通。延迟导通。延迟导通。

【技术实现步骤摘要】
一种改善切载瞬态响应的固定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固定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，电感电流的恢复速度过快，例如超过了电流限值，且难以接收到电流反馈单元的延迟反馈，就会对于整个电路的输出造成影响，使得电路可能会在涡轮模式与非涡轮模式之间进行多次切换后才能实现稳定输出。
[0005]另一方面，现有技术中虽然提及了通过对于上管和下管的控制实现对于输出信号的快速恢复，然而，这种方式难以与涡轮模式同时实现，这也导致电路恢复的速度受到误差放大器响应频率的限制。
[0006]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固定电流补偿电路。

技术实现思路

[0007]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固定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，同时提高误差放大器的输出电压，并减少下管的导通时间，以两种方式并行来实现对电感电流的快速提升，使得电路输出电压的稳定速度大幅提升。
[0008]本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]本专利技术第一方面，涉及一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，其中，电路包括电压转换器的电流反馈单元、电流补偿单元和延时导通单元；电流反馈单元，用于对电压转换器输出的电感电流进行补偿，以实现对输出电压的调节；电流补偿单元，用于识别电压转换器的反馈电压与参考电压的差值，并基于差值实现对电流反馈单元充电，以及基于充电控制所述电压转换器中上管与下管的导通和截止；延时导通单元，用于识别电压转换器
的负载模式，并基于涡轮控制信号和下管导通信号，实现对于电压转换器中上管的延迟导通。
[0010]优选的，电流补偿单元，包括充电单元和输出单元；其中，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信号，并基于涡轮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参考电流，并将参考电流输出至电流反馈单元中。
[0011]优选的，对误差放大器输出端电容进行充电的充电电流为I
charge
基于充电单元中的偏置电流源产生；并且，当电路工作于涡轮模式下时，充电电流为误差放大器输出端电容充电；当电路未工作于涡轮模式下时，误差放大器的输出端不接收充电电流。
[0012]优选的，当输出单元工作于饱和状态时，参考电流的大小与误差放大器的输出端电压呈正方向变化。
[0013]优选的，延时导通单元，包括比较器、与门、延时单元、RS触发器；其中，比较器的正相输入端接入反馈电压Vfb，负相输入端接入涡轮参考电压，输出端生成涡轮控制信号并接入至与门的第一输入端中；与门的第二输入端接入下管控制信号，输出端接入延时单元的输入端；延时单元的输出端与RS触发器的S端连接，RS触发器的R端与峰值电流Ipeak连接，RS触发器的Q端输出上管控制信号。
[0014]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为处于高电平；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为处于低电平。
[0015]优选的，当涡轮控制信号处于高电平时，当下管控制信号切换为高电平时，下管控制信号经过预设的涡轮延时时长后切换回低电平，上管控制信号经过预设的涡轮延时时长后切换至高电平，并实现上管的导通。
[0016]优选的，当涡轮控制信号处于高电平时，上管的导通时间为Ton，下管的导通时间为Tdelay_turbo。
[0017]优选的，当涡轮控制信号处于高电平时，上管的导通时间Ton基于参考电流的增加而大于当涡轮控制信号处于低电平时的上管的导通时间；下管的导通时间Tdelay_turbo被设置为小于当涡轮控制信号处于低电平时的下管导通时间。
[0018]本专利技术第二方面，涉及一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿方法，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固定电流补偿电路实现。
[0019]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路及方法，通过在本专利技术中提供的新的涡轮模式下，同时提高误差放大器的输出电压，并减少下管的导通时间，以两种方式并行来实现对电感电流的快速提升，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。
[0020]本专利技术的有益效果还包括：
[0021]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，通过对误差放大器输出端的电容进行充电，提高误差放大器输出端的电压值，而使得电流反馈电路能够实现对输出电压的自动调节。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，节约了成本，降低了电路面积。
[0022]2、由于提高误差放大器的输出电压、减少下管的导通时间两种方式同时激活，或
同时终止，因此，本专利技术的方法能够选择合适的充电电流以延长上管的导通时间，另外，在上管导通时间增加的同时，约束下管的导通时间，从而实现电感电流的快速回升。
[0023]3、本专利技术中上管导通时间与下管导通时间的控制方式并不相同。其中，上管导通时间的延长是基于Iref的增加引发的，而下管的导通方式则是基于逻辑单元中延时器的控制实现的，在其中一者失灵时，例如，当Iref输入至EAO的过程中开关管异常，则只会导致上管的导通时间无法增加，却不会导致下管的强制关断逻辑时效。当下管延时器故障时，上管的导通时间也仍会增加。因此，本专利技术采用两种方式同时保证了电感电流的回升，提升了电路的安全性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术现有技术中一种BUCK电路的结构示意图；
[0025]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；
[0026]图3为本专利技术现有技术中一种BUCK本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，其特征在于：所述电路包括电压转换器的电流反馈单元、电流补偿单元和延时导通单元；其中，所述电流反馈单元，用于对所述电压转换器输出的电感电流进行补偿，以实现对输出电压的调节；所述电流补偿单元，用于识别所述电压转换器的反馈电压与参考电压的差值，并基于所述差值实现对所述电流反馈单元充电，以及基于所述充电控制所述电压转换器中上管与下管的导通和截止；所述延时导通单元，用于识别所述电压转换器的负载模式，并基于涡轮控制信号和下管导通信号，实现对于所述电压转换器中上管的延迟导通。2.根据权利要求1中所述的一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，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信号，并基于所述涡轮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参考电流，并将所述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固定电流补偿电路，其特征在于：对所述误差放大器输出端电容进行充电的充电电流为I
charge
基于所述充电单元中的偏置电流源产生；并且，当所述电路工作于涡轮模式下时，所述充电电流为所述误差放大器输出端电容充电；当所述电路未工作于涡轮模式下时，所述误差放大器的输出端不接收所述充电电流。4.根据权利要求3中所述的一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，其特征在于：当所述输出单元工作于饱和状态时，所述参考电流的大小与所述误差放大器的输出端电压正相关。5.根据权利要求4中所述的一种改善切载瞬态响应的固定电流补偿电路，其特征在于：所述延时导通单元，包括比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴皓楠，郝军哲，马梦娇，
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：