用于PSM模式下的DC-DC变换器的轻载效率加强电路制造技术

本公开的实施例提供一种用于PSM模式下的DC

【技术实现步骤摘要】
用于PSM模式下的DC
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DC变换器的轻载效率加强电路


[0001]本公开的实施例涉及集成电路
，具体地，涉及用于轻载跳频模式(PSM模式)下的DC
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DC变换器的轻载效率加强电路。

技术介绍

[0002]DC
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DC(直流
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直流)变换器常被用于在各种电子设备中进行直流电压的转换。DC
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DC变换器包括降压变换器(BUCK)和升压变换器(BOOST)。降压变换器可将更高的直流电压转换成更低的直流电压。升压变换器可将更低的直流电压转换成更高的直流电压。在DC
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DC变换器的工作过程中，续流管和功率管交替导通和关断。在续流管关断而功率管导通的瞬间，功率管的漏源电压不为零，但是功率管已经有电流流过，因此会产生开关损耗。尤其是在DC
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DC变换器的负载为轻载的情况下会严重降低DC
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DC变换器的效率。针对这种情况，通常会引入PSM模式，通过降低开关次数且在功率管每次开启后电感电流必须至少续流到最小峰值电流才允许关断功率管的策略来提高效率，但这仍不能非常显著的提高PSM模式下的轻载效率。

技术实现思路

[0003]本文中描述的实施例提供了一种用于PSM模式下的DC
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DC变换器的轻载效率加强电路、及PSM模式下的DC
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DC变换器。
[0004]根据本公开的第一方面，提供了一种用于PSM模式下的DC
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>DC变换器的轻载效率加强电路。该轻载效率加强电路包括：轻载判断电路、逻辑控制电路、以及功率管驱动电路。其中，轻载判断电路被配置为：根据DC
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DC变换器的功率管采样电流、最小峰值电流、以及来自逻辑控制电路的功率管关断信号来生成轻载指示信号。轻载指示信号的有效电平指示DC
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DC变换器的负载为轻载。逻辑控制电路被配置为：根据DC
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DC变换器的占空比调制信号和时钟信号来生成续流管导通信号、功率管导通信号和功率管关断信号，以及根据轻载指示信号来生成快速驱动指示信号。功率管驱动电路被配置为：在快速驱动指示信号和功率管关断信号二者处于有效电平的情况下，加快DC
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DC变换器的功率管的关断速度。
[0005]在本公开的一些实施例中，逻辑控制电路还被配置为：根据占空比调制信号生成功率管导通屏蔽信号。轻载判断电路还被配置为：还根据功率管导通屏蔽信号来生成轻载指示信号。
[0006]在本公开的一些实施例中，功率管驱动电路还被配置为：在快速驱动指示信号处于无效电平且功率管关断信号处于有效电平的情况下，驱动DC
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DC变换器的功率管以正常速度关断，以及在功率管导通信号处于有效电平的情况下，驱动DC
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DC变换器的功率管以正常速度导通。
[0007]在本公开的一些实施例中，轻载判断电路包括：功率管电流检测电路、谷值电流轻载判断电路、峰值电流轻载判断电路、以及输出电路。其中，功率管电流检测电路被配置为：比较功率管采样电流和最小峰值电流以生成检测信号。其中，在功率管采样电流高于最小
峰值电流的情况下检测信号处于第一电平，否则检测信号处于第二电平。谷值电流轻载判断电路被配置为：根据续流管导通信号和时钟信号中的一者、检测信号和功率管导通屏蔽信号来生成谷值电流指示信号，并经由第一节点向输出电路提供谷值电流指示信号。其中，在功率管导通屏蔽信号从有效电平翻转为无效电平之后的第一阈值时间内，如果检测信号处于第二电平，则谷值电流指示信号处于有效电平。峰值电流轻载判断电路被配置为：根据续流管导通信号和时钟信号中的一者、检测信号和功率管关断信号来生成峰值电流指示信号，并经由第二节点向输出电路提供峰值电流指示信号。其中，在检测信号从第二电平翻转为第一电平之后的第二阈值时间内，如果功率管关断信号处于有效电平，则峰值电流指示信号处于有效电平。输出电路被配置为：在谷值电流指示信号和峰值电流指示信号二者处于有效电平的情况下使得轻载指示信号处于有效电平。
[0008]在本公开的一些实施例中，功率管电流检测电路包括：电流比较器。其中，电流比较器的第一输入端被提供功率管采样电流。电流比较器的第二输入端被提供最小峰值电流。电流比较器的输出端耦接功率管电流检测电路的输出端。从电流比较器的输出端输出检测信号。
[0009]在本公开的一些实施例中，谷值电流轻载判断电路包括：第一反相器、第一单稳态触发器、第一压控开关、第一晶体管、以及第一电容器。其中，第一反相器的输入端耦接功率管电流检测电路的输出端。第一反相器的输出端耦接第一压控开关的第一端。第一单稳态触发器在功率管导通屏蔽信号的从有效电平到无效电平的跳变沿处被触发以生成第一脉冲信号。其中，第一脉冲信号的有效电平维持时间等于第一阈值时间。第一压控开关的受控端被提供第一脉冲信号。第一压控开关的第二端耦接第一节点。第一晶体管的控制极被提供续流管导通信号和时钟信号中的一者。第一晶体管的第一极耦接第二电压端。第一晶体管的第二极耦接第一节点。第一电容器的第一端耦接第一节点。第一电容器的第二端耦接第二电压端。
[0010]在本公开的一些实施例中，峰值电流轻载判断电路包括：第二单稳态触发器、第二压控开关、第二晶体管、以及第二电容器。其中，第二单稳态触发器在检测信号的从第二电平到第一电平的跳变沿处被触发以生成第二脉冲信号。其中，第二脉冲信号的有效电平维持时间等于第二阈值时间。第二压控开关的受控端被提供第二脉冲信号。第二压控开关的第一端被提供功率管关断信号。第二压控开关的第二端耦接第二节点。第二晶体管的控制极被提供续流管导通信号和时钟信号中的一者。第二晶体管的第一极耦接第二电压端。第二晶体管的第二极耦接第二节点。第二电容器的第一端耦接第一节点。第二电容器的第二端耦接第二电压端。
[0011]在本公开的一些实施例中，输出电路包括：第一与门。其中，第一与门的第一输入端耦接第一节点。第一与门的第二输入端耦接第二节点。从第一与门的输出端输出轻载指示信号。
[0012]在本公开的一些实施例中，功率管驱动电路包括：第一与非门、功率管驱动信号产生电路、以及功率管加速关断驱动电路。其中，功率管驱动信号产生电路被配置为：根据功率管导通信号来生成功率管驱动信号。其中，在功率管导通信号处于有效电平的情况下，功率管驱动信号驱动功率管导通。在功率管导通信号处于无效电平的情况下，功率管驱动信号驱动功率管关断。第一与非门的第一输入端被提供快速驱动指示信号。第一与非门的第
二输入端被提供功率管关断信号。第一与非门的输出端耦接功率管加速关断驱动电路的输入端。从第一与非门的输出端输出功率管加速驱动信号。功率管加速关断驱动电路被配置为：在功率管加速驱动信号处于有效电平的情况下，增加功率管驱动信号的翻转速度以加快功率管的关断速度。
[0013]在本公开的一些实施例中，该DC
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DC变换器是升压变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于PSM模式下的DC
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DC变换器的轻载效率加强电路，包括：轻载判断电路、逻辑控制电路、以及功率管驱动电路，其中，所述轻载判断电路被配置为：根据所述DC
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DC变换器的功率管采样电流、最小峰值电流、以及来自所述逻辑控制电路的功率管关断信号来生成轻载指示信号，所述轻载指示信号的有效电平指示所述DC
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DC变换器的负载为轻载；所述逻辑控制电路被配置为：根据所述DC
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DC变换器的占空比调制信号和时钟信号来生成续流管导通信号、功率管导通信号和所述功率管关断信号，以及根据所述轻载指示信号来生成快速驱动指示信号；所述功率管驱动电路被配置为：在所述快速驱动指示信号和所述功率管关断信号二者处于有效电平的情况下，加快所述DC
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DC变换器的功率管的关断速度。2.根据权利要求1所述的轻载效率加强电路，其中，所述逻辑控制电路还被配置为：根据所述占空比调制信号生成功率管导通屏蔽信号；所述轻载判断电路还被配置为：还根据所述功率管导通屏蔽信号来生成所述轻载指示信号。3.根据权利要求1或2所述的轻载效率加强电路，其中，所述功率管驱动电路还被配置为：在所述快速驱动指示信号处于无效电平且所述功率管关断信号处于有效电平的情况下，驱动所述DC
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DC变换器的功率管以正常速度关断，以及在所述功率管导通信号处于有效电平的情况下，驱动所述DC
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DC变换器的功率管以正常速度导通。4.根据权利要求2所述的轻载效率加强电路，其中，所述轻载判断电路包括：功率管电流检测电路、谷值电流轻载判断电路、峰值电流轻载判断电路、以及输出电路，其中，所述功率管电流检测电路被配置为：比较所述功率管采样电流和所述最小峰值电流以生成检测信号，其中，在所述功率管采样电流高于所述最小峰值电流的情况下所述检测信号处于第一电平，否则所述检测信号处于第二电平；所述谷值电流轻载判断电路被配置为：根据所述续流管导通信号和所述时钟信号中的一者、所述检测信号和所述功率管导通屏蔽信号来生成谷值电流指示信号，并经由第一节点向所述输出电路提供所述谷值电流指示信号，其中，在所述功率管导通屏蔽信号从有效电平翻转为无效电平之后的第一阈值时间内，如果所述检测信号处于所述第二电平，则所述谷值电流指示信号处于有效电平；所述峰值电流轻载判断电路被配置为：根据所述续流管导通信号和所述时钟信号中的一者、所述检测信号和所述功率管关断信号来生成峰值电流指示信号，并经由第二节点向所述输出电路提供所述峰值电流指示信号，其中，在所述检测信号从所述第二电平翻转为所述第一电平之后的第二阈值时间内，如果所述功率管关断信号处于有效电平，则所述峰值电流指示信号处于有效电平；所述输出电路被配置为：在所述谷值电流指示信号和所述峰值电流指示信号二者处于有效电平的情况下使得所述轻载指示信号处于有效电平。5.根据权利要求4所述的轻载效率加强电路，其中，所述功率管电流检测电路包括：电流比较器，其中，所述电流比较器的第一输入端被提供所述功率管采样电流，所述电流比较器的第二输入端被提供所述最小峰值电流，所述电流比较器的输出端耦接所述功率管电流检测
电路的输出端，从所述电流比较器的输出端输出所述检测信号。6.根据权利要求4所述的轻载效率加强电路，其中，所述谷值电流轻载判断电路包括：第一反相器、第一单稳态触发器、第一压控开关、第一晶体管、以及第一电容器，其中，所述第一反相器的输入端耦接所述功率管电流检测电路的输出端，所述第一反相器的输出端耦接所述第一压控开关的第一端；所述第一单稳态触发器在所述功率管导通屏蔽信号的从有效电平到无效电平的跳变沿处被触发以生成第一脉冲信号，其中，所述第一脉冲信号的有效电平维持时间等于所述第一阈值时间；所述第一压控开关的受控端被提供所述第一脉冲信号，所述第一压控开关的第二端耦接所述第一节点；所述第一晶体管的控制极被提供所述续流管导通信号和所述时钟信号中的一者，所述第一晶体管的第一极耦接第二电压端，所述第一晶体管的第二极耦接所述第一节点；所述第一电容器的第一端耦接所述第一节点，所述第一电容器的第二端耦接所述第二电压端。7.根据权利要求4所述的轻载效率加强电路，其中，所述峰值电流轻载判断电路包括：第二单稳态触发器、第二压控开关、第二晶体管、以及第二电容器，其中，所述第二单稳态触发器在所述检测信号的从所述第二电平到所述第一电平的跳变沿处被触发以生成第二脉冲信号，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，姚妍妍，
申请(专利权)人：骏盈半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：