[發(fā)明專利]快速響應的直流-直流轉換器和控制方法

有效

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• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102983743A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 王釗
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發(fā)明涉及直流-直流轉換器。

背景技術

直流-直流轉換器廣泛應用于為各種電路供電，例如為應用處理器供電。當直流-直流轉換器的負載電流突然跳變時，由于其環(huán)路響應速度較慢，導致輸出電壓會出現(xiàn)跳變。當負載電流由小電流變?yōu)榇箅娏鲿r，直流-直流轉換器的輸出電壓會向下跳動，經(jīng)過一段時間后才恢復到目標值；當負載電流由大電流變?yōu)樾‰娏鲿r，直流-直流轉換器會向上跳動，經(jīng)過一段時間后才恢復到目標值。圖1描述了現(xiàn)有技術中直流-直流轉換器負載響應的波形。當負載電流Io從較小值突變到較大值時，輸出電壓Vo會迅速下降，然后緩慢回升到目標值；當負載電流Io從較大值突變到較小值時，輸出電壓Vo會迅速上跳，然后緩慢下降到目標值。太大的上跳可能導致被供電芯片過壓，從而被損壞；太大的下跳可能導致被供電芯片供電不足而無法正常工作，特別嚴重的是現(xiàn)代的各種處理器(如intel的CPU和各種基于ARM核的應用處理器)對下跳特別敏感，嚴重時會引起死機。通常希望直流-直流轉換器的輸出電壓較穩(wěn)定，波動較小，從而維持被供電電路的穩(wěn)定工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是減小直流-直流轉換器負載跳變時輸出電壓跳變的幅度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種直流-直流轉換器。該轉換器包括反饋電路和脈沖寬度調(diào)制PWMC模塊和誤差放大器模塊；其中，直流-直流轉換器的輸出電壓信號經(jīng)過反饋電路以反饋電壓的形式輸入到誤差放大器的輸入端，誤差放大器將反饋電壓與第一基準電壓比較后，產(chǎn)生誤差電壓，脈沖寬度調(diào)制模塊根據(jù)誤差電壓的大小調(diào)節(jié)占空比，從而控制輸出電壓；其特征在于直流-直流轉換器還包括第一比較器和第一脈沖產(chǎn)生器，第一比較器對反饋電壓和第二基準電壓比較而產(chǎn)生比較結果，第一脈沖產(chǎn)生器基于比較結果產(chǎn)生第一預定持續(xù)時間的脈沖；調(diào)整電路，根據(jù)第一預定持續(xù)時間的脈沖按與輸出電壓變化方向相反的方向調(diào)整第一基準電壓，以便減少所述輸出電壓變化的幅度。

優(yōu)選地，直流-直流轉換器還包括基準電壓產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生第一基準電壓、第二基準電壓和第三基準電壓，第一基準電壓大于第二基準電壓但小于第三基準電壓；調(diào)整電路根據(jù)第一預定持續(xù)時間的脈沖按與輸出電壓變化方向相反的方向調(diào)整第一基準電壓具體為所述調(diào)整電路選擇第三基準電壓替代所述第一基準電壓。

優(yōu)選地，直流-直流轉換器還包括第二比較器和第二脈沖產(chǎn)生器，第二比較器對反饋電壓和第三基準電壓比較而產(chǎn)生第二比較結果，第二脈沖產(chǎn)生器基于第二比較結果產(chǎn)生第二預定持續(xù)時間的脈沖，調(diào)整電路根據(jù)第二預定持續(xù)時間的脈沖選擇第二基準電壓替代所述第一基準電壓。

優(yōu)選地，當反饋電壓位于第二基準電壓和第三基準電壓之間時調(diào)整電路維持第一基準電壓不變。

優(yōu)選地，所述第二基準電壓和/或第三基準電壓因負載電流而變。

優(yōu)選地，脈沖產(chǎn)生器由觸發(fā)器構成。

優(yōu)選地，在脈沖寬度調(diào)制PWMC模塊的RAMP輸入信號上疊加電感電流的采樣信號，構建電流模式的反饋環(huán)路。

優(yōu)選地，調(diào)整電路包括第一電流源、第二電流源、第一開關和第一電阻；其中，第一電流源和第一電阻串聯(lián)，第一開關在第一預定持續(xù)時間的脈沖的控制下實現(xiàn)第二電流源和第一電流源的并聯(lián)，第一電阻提供所述第一基準電壓。

優(yōu)選地，調(diào)整電路包括第三電流源、第二開關、第二電阻和第三電阻；其中，第一電流源、第二電阻和第三電阻串聯(lián)，第二開關在第一預定持續(xù)時間的脈沖的控制下實現(xiàn)第三電阻的旁路并聯(lián)，第二電阻提供所述第一基準電壓。

在第二方面，本發(fā)明提供一種直流-直流轉換器的控制方法，直流-直流轉換器包括反饋電路和脈沖寬度調(diào)制PWMC模塊和誤差放大器模塊；其中，直流-直流轉換器的輸出電壓信號經(jīng)過反饋電路接到誤差放大器的負輸入端，誤差放大器將反饋電壓與第一基準電壓比較后，產(chǎn)生誤差電壓，脈沖寬度調(diào)制模塊根據(jù)誤差電壓的大小調(diào)節(jié)占空比，從而控制輸出電壓；其特征在于所述方法包括當輸出電壓出現(xiàn)變化時，通過脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生預定持續(xù)時間的脈沖；利用該預定持續(xù)時間的脈沖按與輸出電壓變化方向相反的方向改變基準電壓。

優(yōu)選地，在脈沖寬度調(diào)制模塊的三角波輸入信號上疊加電感電流的采樣信號，構建電流模式的反饋環(huán)路。

本發(fā)明實施例有效減小直流-直流轉換器負載跳變時輸出電壓跳變的幅度。

附圖說明

圖1描述了現(xiàn)有技術中直流-直流轉換器負載響應的波形；

圖2描述了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的直流-直流轉換器；

圖3描述了脈沖產(chǎn)生器的一種實現(xiàn)方式；