一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器，包括主電路、DWC控制器、過溫保護(hù)器和欠壓保護(hù)器。采用這種DCDC變換器，能夠根據(jù)負(fù)載電流的大小，動(dòng)態(tài)地選擇開關(guān)寬度和其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器尺寸。通過對(duì)開關(guān)尺寸的控制，在低負(fù)載時(shí)減小DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)柵極轉(zhuǎn)換損耗，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。為了保證芯片的安全運(yùn)行，過溫保護(hù)和欠壓保護(hù)被集成在芯片內(nèi)部。能夠降低開關(guān)過程中由寄生電容和驅(qū)動(dòng)器引入功耗和提高DCDC變換器穩(wěn)壓性能。

A DCDC converter with dynamic switching control circuit

The invention discloses a DCDC converter with a dynamic switch control circuit, which comprises a main circuit, a DWC controller, an over temperature protector and an undervoltage protector. With this DCDC converter, the switching width and the size of the actuator can be dynamically selected according to the magnitude of the load current. By controlling the size of the switch, the switching gate loss of the DC-DC converter is reduced at low load, so as to improve the efficiency of the whole system. In order to ensure the safe operation of the chip, over temperature protection and undervoltage protection are integrated into the chip. It can reduce the switching process by parasitic capacitor and driver to introduce power consumption and improve the DCDC converter voltage regulation performance.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器
本專利技術(shù)涉及一種DCDC變換裝置，尤其涉及一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代通信及娛樂電子終端的發(fā)展要求為其供電的電源系統(tǒng)具有更高的效率，更寬的負(fù)載范圍，更穩(wěn)定的輸出電壓。因?yàn)榫哂行矢撸瑧?yīng)用方便以及輸出靈活等特點(diǎn)，移動(dòng)電子設(shè)備幾乎都采用開關(guān)型的DC-DC芯片來管理電源系統(tǒng)。現(xiàn)代CMOS工藝的發(fā)展使得開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將其功率開關(guān)集成在芯片內(nèi)部，這提高了芯片的集成度，從而降低整個(gè)電源系統(tǒng)在電子設(shè)備中的體積。通常DCDC芯片的功率開關(guān)需要較大的面積以滿足其大負(fù)載電流的要求，但是，大面積的功率MOS管會(huì)在其柵極寄生有較大的電容。柵極寄生電容在DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)過程中會(huì)極大地降低芯片的效率；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)大尺寸的功率管需要驅(qū)動(dòng)器有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這會(huì)引入額外的損耗。當(dāng)DC-DC芯片工作在輕負(fù)載高頻率應(yīng)用情況下，開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器在開關(guān)過程中的功率損耗會(huì)使得芯片的效率急劇下降。為了降低開關(guān)過程中由寄生電容和驅(qū)動(dòng)器引入的功耗，可以采用低電壓擺幅的驅(qū)動(dòng)方式，通過降低開關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電壓來提高效率。但是這種方式犧牲了DC-DC穩(wěn)壓器的性能，因而不被廣泛應(yīng)用。另外一種方式是根據(jù)負(fù)載電流的大小動(dòng)態(tài)地調(diào)整開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器的尺寸：當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，控制器增加開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器的尺寸，以滿足負(fù)載的電流要求；當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，控制器減小開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器的尺寸，以降低開關(guān)過程中的動(dòng)態(tài)損耗，DWC(DynamicWidthControl)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服開關(guān)過程中由寄生電容和驅(qū)動(dòng)器引入功耗和穩(wěn)壓性能降低的難題，本專利技術(shù)提出一種帶控臺(tái)開關(guān)控制電路的DCDC變換器。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：通過本專利技術(shù)提出的DWC控制器將檢測(cè)到的負(fù)載電流與內(nèi)部參考電流進(jìn)行比較，以得到當(dāng)前負(fù)載下的最優(yōu)開關(guān)寬度和驅(qū)動(dòng)器尺寸。為了保證芯片的安全工作，特別是對(duì)于芯片溫度過高和電源電壓較低情況，本專利技術(shù)集成了專門的過溫保護(hù)和欠壓保護(hù)功能。帶開關(guān)動(dòng)態(tài)控制電路的DCDC變換器包括主電路、DWC控制器、過溫保護(hù)器和欠壓保護(hù)器。所述主電路采用六個(gè)IGBT開關(guān)管組成同步BUCKDCDC變換器、控制電路、濾波電容、濾波電感和電阻負(fù)載組成。所述DWC控制器由預(yù)復(fù)位、選擇器和Or_N模塊組成，DWC電路中的選擇器可以根據(jù)檢測(cè)到的負(fù)載電流大小，動(dòng)態(tài)地做出對(duì)開關(guān)和其驅(qū)動(dòng)器的最優(yōu)選擇。所述過溫保護(hù)器由3個(gè)電阻、4個(gè)MOS管、1個(gè)三極管、1個(gè)放大器和2個(gè)增益組成，以防止電路溫度過高。所述欠壓保護(hù)器3個(gè)電阻、1個(gè)MOS管、1個(gè)放大器和2個(gè)增益組成，以防止控制器欠壓。本專利技術(shù)的有益效果是：根據(jù)負(fù)載電流的大小，可動(dòng)態(tài)地選擇開關(guān)寬度和其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器尺寸。通過對(duì)開關(guān)尺寸的控制，在低負(fù)載時(shí)減小DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)柵極轉(zhuǎn)換損耗，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。為了保證芯片的安全運(yùn)行，過溫保護(hù)和欠壓保護(hù)被集成在芯片內(nèi)部。能夠降低開關(guān)過程中由寄生電容和驅(qū)動(dòng)器引入功耗和提高DCDC變換器穩(wěn)壓性能。附圖說明圖1同步BuckDC-DC變換器主電路。圖2DWC控制電路。圖3過溫保護(hù)電路。圖4欠壓保護(hù)電路。具體實(shí)施方案圖1中，開關(guān)和其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器被分為n個(gè)并聯(lián)的器件，其中PMOS功率管為，NMOS功率管為，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器分別為和。在DC-DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電流變換時(shí)，DWC控制器可以根據(jù)電流檢測(cè)電路提供的負(fù)載信息判斷負(fù)載對(duì)開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器的需要，選擇相應(yīng)的開關(guān)及驅(qū)動(dòng)器個(gè)數(shù)，以改變開關(guān)的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)寬度控制。和分別為濾波電感和電容。將DC-DC控制器檢測(cè)到的負(fù)載電流與內(nèi)部的電流基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而得到負(fù)載所需的最優(yōu)開關(guān)寬度和驅(qū)動(dòng)器尺寸。為系統(tǒng)檢測(cè)到的具有負(fù)載信息的電流信號(hào)，在開關(guān)模式下，該電流可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，為內(nèi)部基準(zhǔn)電流。DWC需要DFF(D-Flip-Flop)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的鎖存，所以在系統(tǒng)的上電過程中需要進(jìn)行復(fù)位，因此預(yù)復(fù)位模塊被用來實(shí)現(xiàn)這一功能。在復(fù)位期間，要保證DC-DC的開關(guān)保持在關(guān)斷狀態(tài)，以避免出現(xiàn)因開關(guān)的誤操作而造成不必要的器件損壞和功率損耗，因此，Or_N模塊被用來保證開關(guān)處于正確狀態(tài)。DWC電路中的選擇器可以根據(jù)檢測(cè)到的負(fù)載電流大小，動(dòng)態(tài)地做出對(duì)開關(guān)和其驅(qū)動(dòng)器的最優(yōu)選擇。圖3中，當(dāng)?shù)蜏貢r(shí)，比較器的負(fù)輸入端高于其正輸入端，所以電路的輸出過溫信號(hào)為低電平。隨著溫度的升高，比較器的正輸入端保持不變，但是負(fù)輸入端由于的負(fù)溫度系數(shù)特性，持續(xù)在降低，當(dāng)溫度超過其設(shè)定的閾值，則正端電壓會(huì)高于負(fù)端電壓，所以電路的輸出過溫信號(hào)為高電平。當(dāng)過溫信號(hào)為高電平后，芯片將會(huì)處于待機(jī)狀態(tài)，其功率器件的溫度會(huì)下降，開關(guān)和電阻可以為電路提供一個(gè)磁滯值，在溫度降低到比低一個(gè)磁滯值的時(shí)，過溫信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑o系統(tǒng)發(fā)出重新使能的指令。利用電阻和串聯(lián)的分壓功能，電路可以實(shí)時(shí)檢測(cè)芯片的電源。在電源電壓處于正常范圍內(nèi)時(shí)，高于，電路的輸出欠壓信號(hào)為低電平，芯片處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)電源降低使得低于，則電路的輸出欠壓信號(hào)為高電平，使得芯片處于待機(jī)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器，其特征在于：包括主電路、DWC控制器、過溫保護(hù)器和欠壓保護(hù)器。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器，其特征在于：包括主電路、DWC控制器、過溫保護(hù)器和欠壓保護(hù)器。2.如權(quán)利要求1所述的帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器，其特征在于所述主電路采用六個(gè)IGBT開關(guān)管組成同步BUCKDCDC變換器、控制電路、濾波電容、濾波電感和電阻負(fù)載組成。3.如權(quán)利要求1所述的帶動(dòng)態(tài)開關(guān)控制電路的DCDC變換器，其特征在于所述DWC控制器由預(yù)復(fù)位、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范洪國，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：范洪國，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21