本發(fā)明專利技術(shù)涉及開關(guān)電源技術(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種改善開關(guān)電源輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的控制電路，包括分頻器單元、存儲(chǔ)器單元、比較器單元；所述分頻器單元與開關(guān)電源高端開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接，用于根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行控制；所述存儲(chǔ)器單元與反饋電壓連接，在所述控制信號(hào)控制下對(duì)上一個(gè)周期反饋電壓的最大值進(jìn)行采集和存儲(chǔ)；所述比較器單元與存儲(chǔ)器單元連接，將反饋電壓的瞬時(shí)值與所述最大值進(jìn)行比較，當(dāng)反饋電壓的瞬時(shí)值大于最大值時(shí)，所述比較器單元輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷開關(guān)電源高端功率管。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了良好的輸出恢復(fù)，縮短了恢復(fù)時(shí)間并減小了過沖電壓。本發(fā)明專利技術(shù)可廣泛用于開關(guān)電源、DC-DC變換器等。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及開關(guān)電源技術(shù)，特別涉及DC-DC (直流-直流)開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)控制電路。
技術(shù)介紹
DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)代電力電子
利用PWM (脈沖寬度調(diào)制)或者PFM(脈沖頻率調(diào)制)等調(diào)制方式控制開關(guān)管開啟和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的變換器。目前，常用的控制方式有電壓模式控制，電流模式控制和恒定導(dǎo)通時(shí)間(COT)控制等，而COT控制模式在近年來以其控制環(huán)路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但是基于COT控制模式的開關(guān)電源當(dāng)其負(fù)載由重載跳變到輕載時(shí)，輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)很差。在COT控制模式中，當(dāng)負(fù)載由重載跳變到輕載時(shí)，輸出電壓會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整。假·如電路是理想的，那么輸出電壓調(diào)整得很快，瞬態(tài)響應(yīng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，但是導(dǎo)致輸出瞬態(tài)響應(yīng)不能很快做出調(diào)整的原因是此時(shí)輸出電壓過沖很大，再加上這時(shí)的輸出電流比較小，所以輸出電壓調(diào)整的時(shí)間就變得很長(zhǎng)，這就是開關(guān)電源瞬態(tài)響應(yīng)差的表現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)開關(guān)電源當(dāng)負(fù)載由重載跳變到輕載時(shí)，輸出電壓不能及時(shí)完成調(diào)整，瞬態(tài)響應(yīng)差的缺點(diǎn)，提供一種改善開關(guān)電源輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的控制電路，改善開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)。本專利技術(shù)解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，改善開關(guān)電源輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的控制電路，其特征在于，包括分頻器單元、存儲(chǔ)器單元、比較器單元；所述分頻器單元與開關(guān)電源高端開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接，用于根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行控制；所述存儲(chǔ)器單元與反饋電壓連接，在所述控制信號(hào)控制下對(duì)上一個(gè)周期反饋電壓的最大值進(jìn)行采集和存儲(chǔ)；所述比較器單元與存儲(chǔ)器單元連接，將反饋電壓的瞬時(shí)值與所述最大值進(jìn)行比較，當(dāng)反饋電壓的瞬時(shí)值大于最大值時(shí)，所述比較器單元輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷開關(guān)電源高端功率管。具體的，所述控制信號(hào)為一對(duì)反相信號(hào)。進(jìn)一步的，所述分頻器單元具有競(jìng)爭(zhēng)抑制機(jī)制，用于避免出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。具體的，所述分頻器單元包括電平移位單元、D型觸發(fā)器、與非門和3只反相器。具體的，所述存儲(chǔ)器單元包括兩個(gè)共源共柵結(jié)構(gòu)的電流鏡、一個(gè)運(yùn)放單元、一個(gè)存儲(chǔ)電容和一個(gè)傳輸門單兀。具體的，所述比較器單元包括一個(gè)比較器和一個(gè)與非門。本專利技術(shù)的有益效果是，克服了傳統(tǒng)COT控制模式開關(guān)電源負(fù)載由重載跳變?yōu)檩p載時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)很差的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了良好的輸出恢復(fù)，縮短了恢復(fù)時(shí)間并減小了過沖電壓。本專利技術(shù)還具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，負(fù)載響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，能夠改善開關(guān)電源在重載跳變?yōu)檩p載時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)過程。附圖說明圖I是現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例的分頻器單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是實(shí)施例的比較器單元結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電源輸出電壓波形示意圖；圖7是采用本專利技術(shù)控制電路的開關(guān)電源輸出電壓波形示意圖。圖中信號(hào)標(biāo)注符號(hào)SW、HSD、LSD分別表示圖中對(duì)應(yīng)位置信號(hào)電壓；HSD為高端開關(guān)管HS-FET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，LSD為低端開關(guān)管LS-FET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；BST為自舉電壓；Vdd為數(shù)字電源；VSS為數(shù)字地；Vin為輸入電壓；Vout為輸出電壓；VFB為反饋電壓；VFBmax是一個(gè)周期反饋電壓的最大值；Ctrol和Ctro2為分頻器單元輸出的控制信號(hào)，是兩個(gè)反相的信號(hào)；Vsoft為開關(guān)電源軟啟動(dòng)信號(hào)；L0G為比較器單元輸出信號(hào)；IB為開關(guān)電源系統(tǒng)提供的偏置電流。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案。開關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括控制單元、邏輯處理單元、驅(qū)動(dòng)電路、高端開關(guān)管HS-FET、低端開關(guān)管LS-FET，以及NMOS管Ml、二極管Dl和自舉電容Cbst構(gòu)成的自舉電路等。驅(qū)動(dòng)電路跟隨邏輯處理單元給出的輸出邏輯進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，當(dāng)邏輯處理單元使得驅(qū)動(dòng)電路輸出的高端開關(guān)管HS-FET驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD有效，驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD無(wú)效時(shí)，高端開關(guān)管HSFET導(dǎo)通，低端開關(guān)管LS-FET關(guān)斷，電源給電感L充電，同時(shí)電感電流流到輸出電容Cout上，使得輸出電壓Vout產(chǎn)生跟隨電感電流上升的紋波；反之，當(dāng)邏輯處理單元使得驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD無(wú)效，驅(qū)動(dòng)信號(hào)LSD有效時(shí)，高端開關(guān)管HS-FET關(guān)斷，低端開關(guān)管LS-FET開啟，開關(guān)電源處于續(xù)流階段，電感L通過低端開關(guān)管LS-FET的寄生二極管進(jìn)行續(xù)流，電流逐漸下降，相應(yīng)的輸出電壓產(chǎn)生跟隨電感電流向下的紋波。這一過程中，電阻Rfl和Rf2構(gòu)成的采樣電路也不斷的對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，其輸出電壓為反饋電壓VFB。圖中NMOS管Ml、二極管Dl和自舉電容Cbst構(gòu)成的自舉電路，其功能是使高端開關(guān)管HS-FETHSD開啟和關(guān)斷時(shí)，其柵極和源極之間的電壓(即圖I中HSD和SW之間的電壓)能夠保持在一個(gè)比較合理的范圍內(nèi)，不至于使高端開關(guān)管HS-FETHSD的驅(qū)動(dòng)電壓過大。本專利技術(shù)改善開關(guān)電源輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的控制電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括分頻器單元、存儲(chǔ)器單元、比較器單元。分頻器單元與開關(guān)電源高端開關(guān)管HS-FET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD連接，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD產(chǎn)生一對(duì)反相的控制信號(hào)對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行控制。存儲(chǔ)器單元與反饋電壓VFB連接，在控制信號(hào)控制下對(duì)上一個(gè)周期反饋電壓的最大值VFBmax進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。比較器單元與存儲(chǔ)器單元連接，將反饋電壓VFB的瞬時(shí)值與該最大值VFBmax進(jìn)行比較，當(dāng)反饋電壓VFB的瞬時(shí)值大于該最大值VFBmax時(shí)，比較器單元輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)，通過邏輯處理單元和驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷開關(guān)電源高端開關(guān)管HS-FET。分頻器單元的作用是對(duì)高端開關(guān)管HS-FET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD做兩分頻，兩分頻信號(hào)再經(jīng)過后續(xù)的數(shù)字處理后作為存儲(chǔ)單元的控制信號(hào)，進(jìn)行對(duì)VFB的存儲(chǔ)操作。存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)的信號(hào)是反饋電壓VFB在上一個(gè)周期的最大值VFBmax，其作為比較器單元的輸入端信號(hào)，與此同時(shí)反饋電壓VFB也被送到比較器單元的輸入端，對(duì)反饋電壓VFB的瞬時(shí)值與該最大值VFBmax進(jìn)行比較，由于VFB是隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD周期性變化的，而反饋電壓VFB的存儲(chǔ)信號(hào)(VFBmax)每個(gè)周期替換一次，也就是說比較器單元比較的是VFB信號(hào)在相鄰兩個(gè)周期之間的變化情況。正常工作時(shí)，由于相鄰的工作周期之間的VFB是一致的，所以，比較器單元就不會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，只有當(dāng)輸出負(fù)載由重載跳變?yōu)檩p載時(shí)，由于輸出電壓會(huì)出現(xiàn)過沖，那么VFB也會(huì)發(fā)生過沖，此時(shí)，由于VFB已經(jīng)達(dá)到了比較器單元的比較上限，所以，比較器單元輸出電平翻轉(zhuǎn)，該電平經(jīng)過后級(jí)的邏輯處理單元和驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷高端開關(guān)管HS-FET。本專利技術(shù)的控制電路就是通過這樣的方式來縮短輸出恢復(fù)時(shí)間和過沖電壓，達(dá)到改善輸出瞬態(tài)響應(yīng)的目的。 實(shí)施例圖3、圖4和圖5分別示出了本例的分頻器單元、存儲(chǔ)器單元和比較器單元的結(jié)構(gòu)。圖3所示的分頻器單元包括電平移位單元、D型觸發(fā)器、第一與非門NANDl以及第一反相器INV1、第二反相器INV2和第三反相器INV3，其中D型觸發(fā)器被接成分頻器(二分頻器)。電平移位單元的一個(gè)輸入端接開關(guān)電源高端開關(guān)管HS-FET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD，另外四個(gè)輸入端分別接BST、SW、Vdd和VSS。其作用是將范圍在SW和BST之間的方波信號(hào)(驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD)移位到數(shù)字電源Vdd和數(shù)字地VSS上，驅(qū)動(dòng)信號(hào)HSD經(jīng)移位單元之后就變?yōu)榉秶赩SS和Vdd之間的一個(gè)方波信號(hào),本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
改善開關(guān)電源輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的控制電路，其特征在于，包括分頻器單元、存儲(chǔ)器單元、比較器單元；所述分頻器單元與開關(guān)電源高端開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接，用于根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行控制；所述存儲(chǔ)器單元與反饋電壓連接，在所述控制信號(hào)控制下對(duì)上一個(gè)周期反饋電壓的最大值進(jìn)行采集和存儲(chǔ)；所述比較器單元與存儲(chǔ)器單元連接，將反饋電壓的瞬時(shí)值與所述最大值進(jìn)行比較，當(dāng)反饋電壓的瞬時(shí)值大于最大值時(shí)，所述比較器單元輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷開關(guān)電源高端功率管。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周澤坤，劉德尚，張曉敏，黃建剛，吳傳奎，謝海武，石躍，王卓，明鑫，張波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。