一种单电感开关直流电压变换器的三模式控制方法，其特征在于：包括对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制、ＰＦＭ模式控制或休眠模式控制；在单电感开关直流电压变换器内设置过零检测模块对开关直流电压变换器的电感电流进行检测，并设置反馈电路取得单电感开关直流电压变换器的输出反馈电压； 各种模式切换如下： 开关直流电压变换器起动后，对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制； 在ＰＷＭ模式控制下，若检测到的电感电流不连续，对单电感开关直流电压变换器进行ＰＦＭ模式 控制； 在ＰＦＭ模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第一基准电压或是检测到的电感电流连续，则对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制； 在ＰＦＭ模式控制下，若检测到的输出反馈电压大于第二基准电压，则停止ＰＦＭ模式控制，对单 电感开关直流电压变换器进行休眠模式控制； 在休眠模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第三基准电压，则对单电感开关直流电压变换器进行ＰＦＭ模式控制； 所述的第一基准电压小于第三基准电压，第三基准电压小于第二基准电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种开关直流电压变换器，具体地说是一种单电感开关直 流电压变换器。
技术介绍
直流电压变换器是便携式设备通用的电源管理芯片。在应用中的要求 是在各种负载电流的条件下输出电压需要稳定，紋波电压低，噪声低，而 且输入电源与输出电源的变换效率高。目前，市场上的直流电压变换器主要有脉沖宽度调制(PWM)模式 和脉冲频率调制(PFM)。 PWM和PFM的控制方式和具体电路各不相同， 在其对应负载范围内，都能保证有较高的电源转换效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单电感开关直流电压变换器的三模式控制 方法及一种实现模式控制的单电感开关直流电压变换器，实现了单电感开 关直流电压变换器的PWM模式控制、PFM模式控制、休眠模式控制的自 动切换。本专利技术的三模式控制方法，包括对单电感开关直流电压变换器进行 PWM模式控制、PFM模式控制或休眠模式控制；在单电感开关直流电压 变换器内设置过零检测模块对开关直流电压变换器的电感电流进行检测， 并设置反馈电路取得单电感开关直流电压变换器的输出反馈电压；各种模式切换如下开关直流电压变换器起动后，对单电感开关直流电压变换器进行 PWM模式控制；在PWM模式控制下，若检测到的电感电流不连续，对单电感开关直 流电压变换器进行PFM模式控制；在PFM模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第一基准电压或 是检测到的电感电流连续，则对单电感开关直流电压变换器进行PWM模 式控制；在PFM模式控制下，若检测到的输出反馈电压大于第二基准电压， 则停止PFM模式控制，对单电感开关直流电压变换器进行休眠模式控制；在休眠模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第三基准电压，则 对单电感开关直流电压变换器进行PFM模式控制；所述的第一基准电压小于第三基准电压，第三基准电压小于第二基准 电压。在单电感开关直流电压变换器内设置跳变点电流检测模块，在PWM 模式控制下，当单电感开关直流电压变换器内的开关晶体管的峰值电流小 于跳变点电流时，对单电感开关直流电压变换器进行PFM模式控制。 在休眠模式下关闭单电感开关直流电压变换器的开关晶体管。 本专利技术的单电感开关直流电压变换器，包括控制模块，所述的单电感 开关直流电压变换器包括一个PMOS晶体管和一个NMOS晶体管， PMOS晶体管的源极连接输入电源，漏极连接NMOS晶体管的漏极， NMOS晶体管的源极接地，在PMOS晶体管的漏才及和NMOS晶体管的源 极之间设置有输出支路，所述单电感开关直流电压变换器的电感串联在该 输出支路中；所述的控制模块包括PWM模式控制模块、PFM模式控制模块、用于 切换PWM模式控制和PFM控制并进行休眠模式控制的逻辑转换控制模 块、用于检测所述电感电流的过零电流检测模块、用于取得输出反馈电压 的分压反々责电路；过零电流检测模块和分压反馈电路将得到反馈信号发送给逻辑转换 控制模块；逻辑转换控制模块根据反馈信号，向PWM模式控制模块和PFM模 式控制模块发送模式选择信号；PWM模式控制模块和PFM模式控制模块根据模式选择信号，向逻辑 控制模块发送相应的控制信号；逻辑转换控制模块连接PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅极，对单 电感开关直流电压变换器进行模式控制。在控制模块内设置有用于检测开关晶体管电流的跳变点电流检测模块。所述的逻辑转换控制模块包括接收电感输出端电压和第四基准电压 的过零负载比较器、接收电感输入端电压和跳变点基准电压的跳变点电流 比较器、接收输出反馈电压和第一基准电压的第一低电压比较器、接收输 出反馈电压和第二基准电压的第一高电压比较器、接收输出反馈电压和第 三基准电压的第二低电压比较器，过零负载比较器、跳变点电流比较器、 第一低电压比较器、第一高电压比较器、第二低电压比较器的输出端通过 逻辑门电路输出模式切换信号和休眠信号。所述的PWM模式控制模块接收输出反馈电压、基准电压和模式切换 信号，并通过逻辑转换模块向PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅极发送 控制信号。所述的PFM模式控制模块基准电流和电感输出端电流的峰值电流比 较器、接收第二基准电压和输出反馈电压的第二高电压比较器、接收输出 反馈电压和第三基准电压的第三低电压比较器、接收电感输出端近似为0 时对应的基准电压和电感输出端电流的过零负载电流比较器，PFM模式控 制模块根据模式切换信号，通过逻辑转换模块向PMOS晶体管和NMOS 晶体管的栅极发送控制信号。本专利技术的优点是本专利技术通过系统集成的方式，通过逻辑控制方式将 PWM、 PFM模式和休眠模式控制模块集成到一起，实现宽负载电流条件 下的模式自动切换，扩大了开关直流电压变换器的负载使用范围，提高了 电能转化效率。附图说明图l是本专利技术的单电感开关直流电压变换器的结构示意7图2是PWM、 PFM和休眠模式的逻辑控制单元电路图； 图3是PWM模式控制模块的电路图； 图4是PFM模式控制模块的电路图。具体实施例方式如图l所示，本实施例的三模式控制的直流电压转换器芯片电路由控 制模块和片内输出级电路组成。控制模块包括由逻辑控制模块、PWM控 制模块、PFM控制模块、PWM/PFM跳变点电流检测和PFM峰值电流检 测模块、过零电流检测模块组成。各个模块的电源电压，即为从片外向片 内输入的电压Vin。 EN信号是片外输入的使能信号，当EN为1时， 芯片正常工作；为0时，芯片不工作。片内输出级电路的SW节点和 地(GND)之间外接片外由电感L和电容C。ut组成的滤波电路，其中的 resr为电容寄生电阻。Rfl和Rf2组成了输出电压V。ut的反馈电路，Vfb反 馈信号输入到PWM控制模块、PFM控制模块、逻辑控制模块。电阻IU 是负载电阻。当上电启动开始时，由于输出电压V。ut低，系统工作在PWM模式下， 逻辑控制模块输出Mode—select信号为'T，， PFM控制模块不工作。这时 PWM/PFM跳变点电流检测和PFM峰值电流检测模块检测PWM/PFM跳 变点电;充。当上电启动完成后时，控制电路开始判定输出电流的大小，有以下两 种状态可以使电路从PWM模式转换到PFM模式(1 )当过零电流检测 模块检测到PWM模式控制中有电感电流不连续的情况存在，即电感电流 中有零电流出现，输出Vsw」。ad信号给逻辑控制模块；(2)PWM/FPM跳变 点电流模块当检测到芯片片内输出级电路中的PMOS管SP的开关电流的峰值小于一个设定值I必p时，输出V^p信号给逻辑控制模块。如果不满足上述条件，系统维持原来的PWM模式的工作状态。如果 上述两个条件中的任何一个情况出现，那么系统将转换到PFM模式的工 作状态。这时Vmode—select信号为0， PFM控制模块工作。PWM/PFM 跳变点电流检测/PFM峰值电流检测模块的PFM峰值电流检测模块工作。在PFM模式下，如果PFM峰值电流检测模块检测到电感电流的平均 值大于设置的限制电流点Ipeak时，片内输出级电路中的PMOS管SP关断， NMOS管SN开通，降低输出的电压值，以保证输出电流不大于设定的限 流点。PWM控制才莫块和PFM控制冲莫块的输出信号分别为pwm—ctr和 pfin一ctr。在PWM或PFM模式下工作时，上述信号输入到逻辑控制模块， 并通过驱动电路输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单电感开关直流电压变换器的三模式控制方法，其特征在于：包括对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制、ＰＦＭ模式控制或休眠模式控制；在单电感开关直流电压变换器内设置过零检测模块对开关直流电压变换器的电感电流进行检测，并设置反馈电路取得单电感开关直流电压变换器的输出反馈电压； 各种模式切换如下： 开关直流电压变换器起动后，对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制； 在ＰＷＭ模式控制下，若检测到的电感电流不连续，对单电感开关直流电压变换器进行ＰＦＭ模式 控制； 在ＰＦＭ模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第一基准电压或是检测到的电感电流连续，则对单电感开关直流电压变换器进行ＰＷＭ模式控制； 在ＰＦＭ模式控制下，若检测到的输出反馈电压大于第二基准电压，则停止ＰＦＭ模式控制，对单 电感开关直流电压变换器进行休眠模式控制； 在休眠模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第三基准电压，则对单电感开关直流电压变换器进行ＰＦＭ模式控制； 所述的第一基准电压小于第三基准电压，第三基准电压小于第二基准电压。
【技术特征摘要】
1、一种单电感开关直流电压变换器的三模式控制方法，其特征在于包括对单电感开关直流电压变换器进行PWM模式控制、PFM模式控制或休眠模式控制；在单电感开关直流电压变换器内设置过零检测模块对开关直流电压变换器的电感电流进行检测，并设置反馈电路取得单电感开关直流电压变换器的输出反馈电压；各种模式切换如下开关直流电压变换器起动后，对单电感开关直流电压变换器进行PWM模式控制；在PWM模式控制下，若检测到的电感电流不连续，对单电感开关直流电压变换器进行PFM模式控制；在PFM模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第一基准电压或是检测到的电感电流连续，则对单电感开关直流电压变换器进行PWM模式控制；在PFM模式控制下，若检测到的输出反馈电压大于第二基准电压，则停止PFM模式控制，对单电感开关直流电压变换器进行休眠模式控制；在休眠模式控制下，若检测到的输出反馈电压小于第三基准电压，则对单电感开关直流电压变换器进行PFM模式控制；所述的第一基准电压小于第三基准电压，第三基准电压小于第二基准电压。2、 根据权利要求1所述的三模式控制方法，其特征在于在单电感 开关直流电压变换器内设置跳变点电流检测模块，在PWM模式控制下， 当单电感开关直流电压变换器内的开关晶体管的峰值电流小于跳变点电 流时，对单电感开关直流电压变换器进行PFM模式控制。3、 根据权利要求l所述的三模式控制方法，其特征在于在休眠模 式下关闭单电感开关直流电压变换器的开关晶体管。4、 一种实现权利要求1所述三模式控制方法的单电感开关直流电压 变换器，包括控制模块，其特征在于所述的单电感开关直流电压变换器包括一个PMOS晶体管和一个 NMOS晶体管，PMOS晶体管的源极连接输入电源，漏极连接NMOS晶 体管的漏极，NMOS晶体管的源极接地，在PMOS晶体管的漏极和NMOS 晶体管的源极之间设置有输出支路，所述单电感开关直流电压变换器的电 感串联在该输出支路中；所述的控制模块包括PWM模式控制模块、PFM模式控制模块、用于 切换PWM模式控制和P...
【专利技术属性】
技术研发人员：何乐年，朱丽芳，陈俊晓，金津，柯徐刚，苑婷，陈东坡，张鲁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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