【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，具体涉及一种电感峰值电流及占空比调节电路。
技术介绍
1、在开关电源控制系统中，需要通过功率电感的检测绕组来判断功率电感的电流状态，再通过控制芯片来限定功率电感的平均输出电流，传统的控制方法需要固定功率电感峰值电流以及功率电感退磁占空比，来维持功率电感的平均输出电流恒定不变。此时开关电源系统负载电压随着负载阻抗降低而下降。
2、随着开关电源应用领域的扩展，开关电源系统的负载电压范围越来越宽，需要同一设备覆盖3v~50v负载电压范围，采用这种传统的输出电流控制方式带来的问题是，功率开关的开关切换频率必然随着负载电压的降低而下降，不可避免地工作在20khz以下的音频范围，产生巨大的音频噪声。反之，若降低电感值来升高工作频率，功率开关的开关切换频率随着负载电压的升高而上升，系统的转换效率会显著下降，产生严重的发热。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电感峰值电流及占空比调节电路，使功率开关的开关切换频率在开关电源系统的负载电压较高和较低时均适用。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种电感峰值电流及占空比调节电路，其用于调节开关电源系统的开关切换频率，所述开关电源系统具有功率电感和功率开关，包括用于检测功率电感电压和电流的检测绕组、退磁检测模块、采样放大模块、运算模块、电压调节模块以及延时控制模块；所述检测绕组用于输出电感电压；所述退磁检测模块根据电感电压和开关控制信号来输出一退磁判断信号；所述采样放大模块设置为在功率开关关断
3、所述采样放大模块包括采样模块和跨导模块；所述的采样模块设置为在开关控制信号的控制下在功率开关关断期间对电感电压分压得到的检测电压进行采样，以得到一负载采样电压；所述跨导模块的第一输入端接收所述的负载采样电压，其第二输入端接收所述的负载参考电压，其输出端输出所述采样放大电流。
4、所述的采样模块设置为对所述开关控制信号的下降沿进行一固定延时，在延时结束时刻使所述的负载采样电压的电压值跟随所述的检测电压的电压值产生一次变化，使所述的负载采样电压与所述的检测电压的电压差值减小；所述采样模块采用开关电容形式的rc滤波器。
5、所述跨导模块设置为：若所述的负载采样电压的电压值高于所述的负载参考电压，则所述采样放大电流为零，若所述的负载采样电压的电压值低于所述的负载参考电压，则所述采样放大电流的电流值跟随所述负载采样电压与所述负载参考电压的电压差值。
6、所述的电压调节模块包含调节放大器和调节电阻；所述的调节放大器的反相输入端接收所述的调节电流，其同相输入端接收一第一限流电压，其输出端输出所述的第二限流电压；所述的调节电阻连接在所述的调节放大器的反相输入端和输出端之间；且所述运算模块设置为在所述采样放大电流的电流值小于采样放大电流上限值时，使得第二延时控制电流满足icd2=icd1+k1×ish，且使得调节电流iadj满足iadj=-k2×ish；k1和k2的设定值满足公式vlim1/icd1=(rlim×k2)/k1，其中，vlim1为第一限流电压，k1为第一运算常数，k2为第二运算常数，ish为采样放大电流，icd1为第一延时控制电流，rlim为电压调节模块的调节电阻。
7、所述运算模块还设置为在所述采样放大电流的电流值大于采样放大电流上限值时，所述的调节电流和所述的第二延时控制电流的电流值都达到最大值且不再跟随所述的采样放大电流的增加而增加。
8、所述延时控制模块包括第一pmos器件、积分电容、延时比较器和逻辑切换模块；所述的第一pmos器件的栅极接收所述退磁判断信号，其源极接收所述第二延时控制电流，其漏极连接所述的积分电容的一端，接收所述第三延时控制电流，通过所述积分电容积分得到一积分电压，所述退磁判断信号通过控制所述的第一pmos器件的导通或断开来控制积分电压的变化速率；所述积分电容的另一端接地；所述延时比较器的同相输入端接收一偏置电压，其反相输入端接收所述的积分电压，其输出端输出一积分比较信号；所述逻辑切换模块的第一输入端接收所述的积分比较信号，其第二输入端接收所述的退磁判断信号，其输出端输出所述的延时控制信号以用于控制所述的开关控制信号切换为高电平，使功率开关切换为导通状态。
9、所述逻辑切换模块包括第一d触发器；所述的第一d触发器的数据输入端接高电平，其时钟输入端接收所述的积分比较信号，其复位端接收所述退磁判断信号，其输出端输出所述延时控制信号。
10、所述的逻辑切换模块对所述的积分比较信号的上升沿进行一信号延时之后，通过延时控制信号指示功率开关切换为导通状态。
11、所述退磁检测模块设置为在开关控制信号指示功率开关切换至断开时刻将退磁判断信号变为低电平，并且在判断电感电压分压得到的检测电压的下降速率超过其预设的下降速率阈值时将退磁判断信号变为高电平，退磁判断信号的低电平阶段为功率电感的退磁阶段。
12、本专利技术的电感峰值电流及占空比调节电路具有如下有益效果：
13、本专利技术的电感峰值电流及占空比调节电路当开关电源系统的负载电压较高时，允许功率电感的电感量维持传统的设计值，使功率开关的开关切换频率维持在最高的转换效率，最小化系统的发热。当开关电源系统的负载电压较低时，自动调节功率开关的开关切换频率高于20khz音频，不会产生音频噪声。
14、本专利技术的电感峰值电流及占空比调节电路采用了单边的非连续的控制方式，对于开关电源系统不需要设计成较宽负载电压范围的传统应用，控制芯片仍然可以正常使用，实现良好的兼容特性。
15、本专利技术的电感峰值电流及占空比调节电路设计成开环的控制方式，使电感峰值电流与退磁占空比既能同时平衡地调节变化，又不会互相影响，不会在控制环路内部生成局部的信号环路，不会引入控制稳定性问题。
16、本专利技术的电感峰值电流及占空比调节电路通过限定电感峰值电流与退磁占空比的调节范围，使电源系统的负载电压较低时，进一步降低功率开关的开关切换频率，使系统的转换效率进一步提升，此时电感能量较低，不再产生足够的音频能量。通过这种方式，使开关电源系统在负载电压全范围内都能实现最优的转换效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电感峰值电流及占空比调节电路，其用于调节开关电源系统的开关切换频率，所述开关电源系统具有功率电感和功率开关，其特征在于，包括用于检测功率电感电压和电流的检测绕组（L1）、退磁检测模块（SEN）、采样放大模块（101）、运算模块（CAL）、电压调节模块（201）以及延时控制模块（301）；
2.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述采样放大模块（101）包括采样模块（SH）和跨导模块（GM）；
3.根据权利要求2所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述的采样模块（SH）设置为对所述开关控制信号（SW）的下降沿进行一固定延时，在延时结束时刻使所述的负载采样电压（VSH）的电压值跟随所述的检测电压（VD）的电压值产生一次变化，使所述的负载采样电压（VSH）与所述的检测电压（VD）的电压差值减小；所述采样模块（SH）采用开关电容形式的RC滤波器。
4.根据权利要求2所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述跨导模块（GM）设置为：若所述的负载采样电压（VSH）的电压值高于所述的负载参考电压（VR
5.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述的电压调节模块（201）包含调节放大器（AMP）和调节电阻（RLIM）；
6.根据权利要求5所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述运算模块（CAL）还设置为在所述采样放大电流（ISH）的电流值大于采样放大电流上限值时，所述的调节电流（IADJ）和所述的第二延时控制电流（ICD2）的电流值都达到最大值且不再跟随所述的采样放大电流（ISH）的增加而增加。
7.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述延时控制模块（301）包括第一PMOS器件（M1）、积分电容（CINT）、延时比较器（CMP）和逻辑切换模块（302）；
8.根据权利要求7所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述逻辑切换模块（302）包括第一D触发器（A1）；
9.根据权利要求7所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述的逻辑切换模块（302）对所述的积分比较信号（VCMP）的上升沿进行一信号延时之后，通过延时控制信号（CTRL）指示功率开关切换为导通状态。
10.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述退磁检测模块（SEN）设置为在开关控制信号（SW）指示功率开关切换至断开时刻将退磁判断信号（DEM）变为低电平，并且在判断电感电压（VL）分压得到的检测电压（VD）的下降速率超过其预设的下降速率阈值时将退磁判断信号（DEM）变为高电平，退磁判断信号（DEM）的低电平阶段为功率电感的退磁阶段。
...【技术特征摘要】
1.一种电感峰值电流及占空比调节电路，其用于调节开关电源系统的开关切换频率，所述开关电源系统具有功率电感和功率开关，其特征在于，包括用于检测功率电感电压和电流的检测绕组（l1）、退磁检测模块（sen）、采样放大模块（101）、运算模块（cal）、电压调节模块（201）以及延时控制模块（301）；
2.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述采样放大模块（101）包括采样模块（sh）和跨导模块（gm）；
3.根据权利要求2所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述的采样模块（sh）设置为对所述开关控制信号（sw）的下降沿进行一固定延时，在延时结束时刻使所述的负载采样电压（vsh）的电压值跟随所述的检测电压（vd）的电压值产生一次变化，使所述的负载采样电压（vsh）与所述的检测电压（vd）的电压差值减小；所述采样模块（sh）采用开关电容形式的rc滤波器。
4.根据权利要求2所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述跨导模块（gm）设置为：若所述的负载采样电压（vsh）的电压值高于所述的负载参考电压（vrd），则所述采样放大电流（ish）为零，若所述的负载采样电压（vsh）的电压值低于所述的负载参考电压（vrd），则所述采样放大电流（ish）的电流值跟随所述负载采样电压（vsh）与所述负载参考电压（vrd）的电压差值。
5.根据权利要求1所述的电感峰值电流及占空比调节电路，其特征在于，所述的电压调节...
【专利技术属性】
技术研发人员：李淼，孙付成，甘戈，
申请(专利权)人：钰泰半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。