[發明專利]一種PWM控制DC-DC轉換器

有效

• 申請號: 201210091933.7
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102624228A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 石堅;莫太山;樂建連;甘業兵;馬成炎;葉甜春
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/32
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

1.一種PWM控制DC-DC轉換器，其特征是，包括：第七PMOS管(MP7)源級接電源電壓，柵極接正向時鐘控制信號(CLKP)，漏極接電流偏置管(MP0)的柵極，電流偏置管(MP0)漏極接跨導放大器，控制跨導放大器的周期性工作；第一PMOS管(MP1)和第二PMOS管(MP2)構成差分對，作為將誤差電壓轉化為誤差電流的跨導放大器的主放大管；第一NMOS管(M1)、第三NMOS管(M3)和第二NMOS管(M2)、第四NMOS管(M4)連接成低壓共源共柵的形式，作為跨導放大器的負載；跨導放大器的負載連接可配置電流鏡，所述可配置電流鏡將誤差電流按照一定的比例鏡像至后級電路，可配置的電流比例用來適應不同工作頻率的需要；后級電路包括：第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)為開關管，第三PMOS管(MP3)和第五PMOS管(MP5)的源級接至電源電壓，柵極接正向時鐘控制信號(CLKP)，漏極接第四PMOS管(MP4)的漏級，第四PMOS管(MP4)的源級接至所述可配置電流鏡的輸出，第四PMOS管(MP4)漏極接至第六PMOS管(MP6)的柵極；電容(C0)一端接到電源，另外一端接到第六PMOS管(MP6)的柵極，第六PMOS管(MP6)源級接電源電壓，漏極連接第五NMOS管(M5)漏極，第四PMOS管(MP4)柵極和第五NMOS管(M5)柵極接反向時鐘控制信號(CLKN)，第六PMOS管(MP6)和第五NMOS管(M5)的漏極連接點輸出PWM控制信號至功率級電路，功率級電路連接片外濾波電路、負載和電壓反饋電路。

2.根據權利要求1所述的PWM控制DC-DC轉換器，其特征在于，所述功率級電路包括：PWM控制信號經邏輯電路處理后產生控制信號連接PMOS功率管柵極，控制PMOS功率管的開啟和關閉，所述PMOS功率管漏極連接至片外二極管整流電路，以及片外濾波電路、負載和電壓反饋電路；所述PMOS功率管上并聯有一個第零PMOS管，第零PMOS管對流過PMOS功率管的電流進行采樣，送至軟啟動電路進行判決，軟啟動電路再輸出到所述邏輯電路形成反饋。

3.根據權利要求1所述的PWM控制DC-DC轉換器，其特征在于，所述功率級電路包括：PWM控制信號經邏輯電路處理后分別產生第一路控制信號(VCTRLP)和第二路控制信號(VCTRLN)，分別連接PMOS功率管(MP)柵極和NMOS功率管(MN)柵極，控制PMOS功率管(MP)和NMOS功率管(MN)的開啟和關閉，PMOS功率管(MP)和NMOS功率管(MN)的漏極連接點接至片外濾波電路、負載和電壓反饋電路；所述PMOS功率管(MP)上并聯有第零PMOS管(MPS)，NMOS功率管(MN)上并聯有第零NMOS管(MNS)，所述第零PMOS管(MPS)和第零NMOS管(MNS)對流過PMOS功率管(MP)和NMOS功率管(MN)的電流進行采樣，送至軟啟動電路進行判決，軟啟動電路再輸出到所述邏輯電路形成反饋。

4.根據權利要求2或3所述的PWM控制DC-DC轉換器，其特征在于，所述軟啟動電路采用電壓限制或采用電流限制，防止芯片上電時浪涌電流和過沖電壓。

5.根據權利要求1所述的PWM控制DC-DC轉換器，其特征在于，所述跨導放大器的一端輸入VREF是由片內集成的帶隙基準電路產生的基準電壓，另一端輸入VFB是DC-DC轉換器輸出電壓經過片外電壓反饋電路后的電壓，所述可配置電流鏡為跨導放大器提供偏置電流I_bias，當VFB和VREF相等的時候，流經跨導放大器的兩路負載的電流也相等，均為0.5I_bias，而當存在一個誤差電壓V_err＝VREF-VFB時，流經跨導放大器的兩路負載的電流便均帶有了誤差信號，電流大小分別為0.5(I_bias-G_mV_err)和0.5(I_bias+G_mV_err)，其中G_m是第一PMOS管(MP1)和第二PMOS管(MP2)的小信號跨導。