一种恒定导通时间电路及控制方法技术

本发明专利技术涉及电学领域，尤其是涉及一种恒定导通时间电路及控制方法，包括电容充电电路

【技术实现步骤摘要】
一种恒定导通时间电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及电学领域，尤其是涉及一种恒定导通时间电路及控制方法
。

技术介绍

[0002]主流
DC/DC
降压转换器大多采用
PWM
控制方式，其控制模式分为电流模和电压模控制
。
电压模控制对输出电压进行采样得到反馈信号并将其与参考电压比较，误差放大器输出与锯齿波相比较得到的
PWM
开关控制信号以维持输出电压的稳定
。
电流模控制在前者的基础上将锯齿波换为由电感电流产生的斜坡信号，引入了电流反馈环路，有效改善了当输入电压受到扰动时的瞬态响应速度
。
[0003]传统电压模和电流模控制需要在误差放大器输出端设计主极点以保证环路稳定性，这也降低了电路的瞬态响应速度
。
而恒定导通时间控制
(COT)
较前两种控制模式而言电路结构简单，瞬态响应速度快，适合为高速处理器供电
。
但其开关频率受多种因素影响，变化的开关频率不仅会导致信道干扰，也会使电路中电感电容的选取更为困难
。
[0004]现有技术中，最接近的
技术实现思路
及其缺陷阐述如下
。
[0005]1、
专利申请
CN202210434364.5(
一种用于高性能电源管理的
COT
恒定导通时间电路
)
与本专利技术具有相似的技术方案
。
该专利产生与输入电压
VIN、
电阻
RON
有关的电流，通过电流信号对电容充电得到电压信号并将其与固定电压进行比较，得到与输入电压
VIN
相关的恒定导通时间，实现了开关频率恒定
。
[0006]该专利申请涉及一种用于高性能电源管理的
COT
恒定导通时间电路，其导通时间
Ton、
开关周期
T
SW
与开关频率
F
SW
分别满足以下关系：
[0007][0008][0009][0010]由式
(1)(2)(3)
可知该专利的目的主要是产生与
VIN
成反比的恒定导通时间，进而使开关频率不随
VIN
变化
。
但在实际应用中，存在如下缺陷：
1)
电路输入电压范围较小；
2)
导通时间精度较低
。
电路缺陷分析如下：
[0011]缺陷
1、
电路可输入电压范围较小
。
[0012]为使电路正常工作，
NMOS(NM1、NM2、NM3、NM4)
与
PMOS(PM1、PM2、PM3、PM4、PM5)
均要工作在饱和区，由此得到输入电压
VIN
应满足关系：
[0013]V
dsat_NM3
‑
V
CE
＜
VIN
＜
VCC
‑
|V
dsat_PM2
|
‑
V
CE
+V
GS_PM5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0014]设置仿真参数如表1所示，对电路进行仿真，得到输入电压
VIN
最小为
3.19V
，最大为
5.14V。
[0015]表1仿真参数设置表
[0016][0017]缺陷
2、
导通时间精度较低
。
[0018]基于前提：
[0019](1)R1
两端压降可忽略；
[0020](2)
环路增益无穷大；
[0021](3)PNP
基极电流可忽略；
[0022](4)
厄利效应的影响可忽略；
[0023]专利号
CN202210434364.5
中的导通时间
Ton
及充电电流
IPNP4
分别满足式
(1)、
式
(5)
，
[0024][0025]针对前提
(1)
，取
R1
＝
R2
＜＜
RON
，使
R1
两端压降可被忽略，进而使得流经
RON
的电流可近似为实际电路中
R1
压降不可忽略，此项误差由电路结构引起，无法完全消除
。
取
VIN
＝
5V
，
VREF
＝
1.25V
，
C1
＝
10pF
，设置电路仿真参数如表1所示，得到
Ton
仿真值与理论值分别为
5.14
μ
s
和5μ
s
，由前提
(1)
引起的误差占
2.8
％
。
[0026]针对前提
(2)
，实际电路中，有限的环路增益导致流经电阻
R1
和
R2
的电流差值与理想值存在偏差，从而使输出电流产生误差
。
取
VIN
＝
5V
，
VREF
＝
1.25V
，
C1
＝
10pF
，设置电路仿真参数如表1所示，得到环路增益为
49.93dB
；
Ton
仿真值与理论值分别为
5.03
μ
s
和5μ
s
，由前提
(2)
引起的误差占
0.6
％
。
[0027]减小
R1、R2
阻值可以减小前提
(1)
引起的误差，但较小的
R1、R2
会降低环路增益，进而增大前提
(2)
的误差
。
[0028]针对前提
(3)
，实际电路中输出电流
IPNP4
应满足关系：
[0029][0030]其中
I
B_PNP4
为
PNP4
基极电流
。
由式
(6)
可知，由基极电流引起的输出电流误差不可完全消除
。
取
VIN
＝
5V
，
VREF
＝
1.25V
，
C1
＝
10pF
，设置电路仿真参数如表1所示
(
此处
PNP
管
β
＝
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种恒定导通时间电路，其特征在于，包括电容充电电路：用于对电容充电；参考电压产生电路：用于镜像基准电流并产生一个参考电压；比较电路：用于比较电容充电电路的输出电压以及参考电压产生电路的输出电压，并输出比较结果
。2.
根据权利要求1所述的一种恒定导通时间电路，其特征在于，参考电压产生电路包括带隙基准电压
V
BG
、
运算放大器
、PMOS
管
PM1、PMOS
管
PM2、
电阻
R2
与片外电阻
Ron
；电源电压
AVCC
同时与
PMOS
管
PM1、PMOS
管
PM2
的源极相接，运算放大器的同相输入端输入带隙基准电压
V
BG
，输出端同时与
PMOS
管
PM1
栅极
、PMOS
管
PM1
漏极
、PMOS
管
PM2
的栅极
、
运算放大器的反相输入端相接；
PMOS
管
PM1
漏极通过电阻
R2
接地；片外电阻
Ron
一端同时与
PMOS
管
PM2
漏极
、
比较器反相输入端相接，另一端接地
。3.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何军，王超，
申请(专利权)人：江西天漪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：