[發(fā)明專利]一種單電感開關(guān)直流電壓變換器及四模式控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910096764.4
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101540542A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何樂年;張魯;邵亞利;陸燕鋒;佀鴻偉;董玲玲;諸劍慧;陳東坡
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M3/145
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

1.一種單電感開關(guān)直流電壓變換器的四模式控制方法，其特征在于：包括對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行PWM模式控制、PFM模式控制、休眠模式控制、或是低壓差線性穩(wěn)壓模式控制；在單電感開關(guān)直流電壓變換器內(nèi)設(shè)置過零檢測模塊對開關(guān)直流電壓變換器的電感電流進(jìn)行檢測，并設(shè)置分壓反饋電路取得單電感開關(guān)直流電壓變換器的輸出反饋電壓；

開關(guān)直流電壓變換器起動后，對直流電壓變換器進(jìn)行PWM模式控制；

在PWM模式控制下，若檢測到的電感電流不連續(xù)，對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行PFM模式控制；

在PFM模式控制下，若檢測到單電感開關(guān)直流電壓變換器的輸出反饋電壓小于第一基準(zhǔn)電壓或是檢測到的電感電流連續(xù)，則對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行PWM模式控制；

在PFM模式控制下，若檢測到的輸出反饋電壓大于第二基準(zhǔn)電壓，則停止PFM模式控制，對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行休眠模式控制；

在休眠模式控制下，若檢測到的輸出反饋電壓小于第三基準(zhǔn)電壓，則對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行PFM模式控制；

在休眠模式控制下，若檢測到的休眠時間大于第一標(biāo)準(zhǔn)時間，則對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行低壓差電壓調(diào)整控制；

在低壓差線性穩(wěn)壓模式控制下，若檢測到的負(fù)載電流大于第一標(biāo)準(zhǔn)電流，則對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行PFM模式控制；

所述的第一基準(zhǔn)電壓小于第三基準(zhǔn)電壓，第三基準(zhǔn)電壓小于第二基準(zhǔn)電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四模式控制方法，其特征在于：所述的第一標(biāo)準(zhǔn)電流為5-10mA。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四模式控制方法，其特征在于：在休眠模式下關(guān)閉單電感開關(guān)直流電壓變換器的開關(guān)晶體管。

4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述四模式控制方法的單電感開關(guān)直流電壓變換器，包括控制器，其特征在于：?

所述的單電感開關(guān)直流電壓變換器包括一個第一PMOS晶體管和一個第一NMOS晶體管，第一PMOS晶體管的源極連接輸入電源，漏極連接第一NMOS晶體管的漏極，第一NMOS晶體管的源極接地，在第一PMOS晶體管的漏極和第一NMOS晶體管的源極之間設(shè)置有輸出支路，所述單電感開關(guān)直流電壓變換器的電感串聯(lián)在該輸出支路中；

單電感開關(guān)直流電壓變換器還包括由一個第二PMOS晶體管和一個第二NMOS晶體管組成的低壓差線性穩(wěn)壓模式驅(qū)動電路，第二PMOS晶體管的源極連接輸入電源，柵極連接低壓差線性穩(wěn)壓模塊，漏極連接第二NMOS晶體管的漏極和所述電感的輸入端，第二NMOS晶體管的源極連接所述電感的輸出端；

所述的控制器包括PWM模式控制模塊、PFM模式控制模塊、邏輯控制模塊、電流檢測模塊、低壓差線性穩(wěn)壓模塊、用于休眠模式計時的多模式控制電路和用于取得單電感開關(guān)直流電壓變換器輸出反饋電壓的分壓反饋電路，所述的多模式控制電路的低壓差線性穩(wěn)壓模式使能信號連接第二NMOS晶體管的柵極；

電流檢測模塊包括電感電流檢測電路、PWM和PFM模式切換的跳變點電流檢測電路和PFM模式工作時的峰值電流檢測電路；

電流檢測模塊和分壓反饋電路將得到反饋信號發(fā)送給邏輯控制模塊和低壓差線性穩(wěn)壓模塊；

邏輯控制模塊根據(jù)反饋信號，向PWM模式控制模塊和PFM模式控制模塊發(fā)送模式選擇信號，或?qū)﹂_關(guān)變換器進(jìn)行休眠模式控制；

PWM模式控制模塊和PFM模式控制模塊根據(jù)模式選擇信號，向邏輯控制模塊發(fā)送相應(yīng)的控制信號；

多模式控制電路在休眠模式下對休眠時間計時，并向低壓差線性穩(wěn)壓模塊發(fā)送控制信號；

低壓差線性穩(wěn)壓模塊接收多模式控制電路的控制信號，向低壓差線性穩(wěn)壓模式驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動信號；

邏輯控制模塊連接第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管的柵極，對單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)行模式控制。?

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單電感開關(guān)直流電壓變換器，其特征在于：所述的邏輯控制模塊包括接收電感輸出端電壓和第四基準(zhǔn)電壓的過零負(fù)載比較器、接收電感輸入端電壓和跳變點基準(zhǔn)電壓的跳變點電流比較器、接收輸出反饋電壓和第一基準(zhǔn)電壓的第一低電壓比較器、接收輸出反饋電壓和第二基準(zhǔn)電壓的第一高電壓比較器、接收輸出反饋電壓和第三基準(zhǔn)電壓的第二低電壓比較器，過零負(fù)載比較器、跳變點電流比較器、第一低電壓比較器、第一高電壓比較器、第二低電壓比較器的輸出端通過邏輯門電路輸出模式切換信號和休眠信號。