[發(fā)明專利]一種單電感開關(guān)直流電壓變換器及三模式控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910096852.4
• 申請(qǐng)日: 2009-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN101510721A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何樂年;朱麗芳;陳俊曉;金津;柯徐剛;苑婷;陳東坡;張魯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H02M3/145
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)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，包括片內(nèi)電路單元和片外電路 單元，其特征在于：

所述的片外電路單元包括由電感和電容組成的濾波電路和兩串聯(lián)電 阻組成的分壓反饋電路，反饋電壓取自連接兩電阻的中間節(jié)點(diǎn)，兩電阻與 電容并聯(lián)后與電感串聯(lián)；

所述的片內(nèi)電路單元包括PWM模式控制模塊、PFM模式控制模塊、 用于切換PWM模式、PFM模式和休眠模式的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊、用于檢 測(cè)片外電路單元中電感電流的過零電流檢測(cè)模塊、PMOS開關(guān)晶體管、 NMOS開關(guān)晶體管和跳變點(diǎn)電流檢測(cè)模塊；

所述的PMOS開關(guān)晶體管的源極連接輸入電源，漏極連接NMOS開 關(guān)晶體管的漏極，NMOS開關(guān)晶體管的源極接地，連接PMOS開關(guān)晶體 管漏極和NMOS開關(guān)晶體管漏極的節(jié)點(diǎn)為跳變點(diǎn)，所述片外電路單元的 電感與跳變點(diǎn)串聯(lián)；

所述的過零電流檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的電感電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并輸 出給邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊；

所述的跳變點(diǎn)電流檢測(cè)模塊檢測(cè)跳變點(diǎn)電流，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并輸 出給邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊；

所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊包括接收反饋電壓與預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓 的第一低電壓比較器、接收反饋電壓與預(yù)設(shè)的第三基準(zhǔn)電壓的第二低電壓 比較器、接收反饋電壓與預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓的第一高電壓比較器、接收 過零電流檢測(cè)模塊輸出的電壓信號(hào)與所述電感的電流近似為零時(shí)對(duì)應(yīng)的 第四基準(zhǔn)電壓的過零負(fù)載電壓比較器和接收跳變點(diǎn)電流檢測(cè)模塊輸出的 跳變點(diǎn)電壓與跳變點(diǎn)基準(zhǔn)電壓的跳變點(diǎn)電壓比較器，第一低電壓比較器、 第二低電壓比較器、第一高電壓比較器、過零負(fù)載電壓比較器和跳變點(diǎn)電 壓比較器的輸出端通過邏輯門電路向PWM模式控制模塊和PFM模式控 制模塊發(fā)送模式選擇信號(hào)；

所述的PWM模式控制模塊和PFM模式控制模塊根據(jù)模式選擇信號(hào) 向邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換控制 模塊后輸送到PMOS開關(guān)晶體管和NMOS開關(guān)晶體管的柵極，控制兩個(gè) 開關(guān)晶體管的通斷；

所述的PFM模式控制模塊包括接收預(yù)設(shè)的表示電感電流最大值的第 一基準(zhǔn)電流與電感輸出端電流的峰值電流比較器、接收第二基準(zhǔn)電壓與反 饋電壓的第二高電壓比較器、接收反饋電壓與第三基準(zhǔn)電壓的第三低電壓 比較器和接收電感輸出端電流近似為零時(shí)對(duì)應(yīng)的第二基準(zhǔn)電流與電感輸 出端電流的過零負(fù)載電流比較器；

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所述的單電感開關(guān)直流電壓變換器，其特征在于：

單電感開關(guān)直流電壓變換器啟動(dòng)后，所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊向所述 的PWM模式控制模塊發(fā)送模式選擇信號(hào)，PWM模式控制模塊工作，使 單電感開關(guān)直流電壓變換器工作在PWM模式；

在PWM模式下，若所述的過零電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到電感電流出現(xiàn)零 電流，則所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊向所述的PFM模式控制模塊發(fā)送模式 選擇信號(hào)，PFM模式控制模塊工作，使單電感開關(guān)直流電壓變換器工作在 PFM模式；

在PFM模式下，若所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊中的第一低電壓比較器 檢測(cè)到反饋電壓小于第一基準(zhǔn)電壓、所述的過零電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到電感 電流連續(xù)或所述的PFM模式控制模塊中的峰值電流比較器檢測(cè)到電感輸 出端電流超過預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電流，則所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊向所述的 PWM模式控制模塊發(fā)送模式選擇信號(hào)，PWM模式控制模塊工作，使單電 感開關(guān)直流電壓變換器工作在PWM模式；

在PFM模式下，若所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊中的第一高電壓比較器 檢測(cè)到反饋電壓大于第二基準(zhǔn)電壓，則所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊向所述的 PMOS開關(guān)晶體管和NMOS開關(guān)晶體管的柵極發(fā)送控制信號(hào)，使兩個(gè)開 關(guān)晶體管都關(guān)閉，使單電感開關(guān)直流電壓變換器進(jìn)入休眠模式；

在休眠模式下，若所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊中的第二低電壓比較器檢 測(cè)到反饋電壓小于第三基準(zhǔn)電壓，則所述的邏輯轉(zhuǎn)換控制模塊向所述的 PFM模式控制模塊發(fā)送模式選擇信號(hào)，PFM模式控制模塊工作，使單電 感開關(guān)直流電壓變換器工作在PFM模式。