[發明專利]一種用于功率變換器的自適應電壓調節電路

有效

• 申請號: 201510542677.2
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105048810B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 羅萍;包毅;王遠飛;王東俊;張翔
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，涉及一種用于功率變換器的自適應電壓調節(Adaptive Voltage Scales，AVS)電路。

背景技術

隨著技術的發展數字集成電路(如片上系統SoC、中央處理器CPU和數字信號處理器DSP)的集成度越來越高，由于功耗、散熱和應用對象的變化，越來越趨向于低壓低功耗，同時根據系統要求可以在不同頻率和電壓下工作。

AVS技術根據數字集成電路工作頻率的不同自適應地搜索到該頻率下數字集成電路正常工作時的最小電壓。現有的很多電子部件，如CPU和DSP都可以在不同時鐘頻率下工作。當數字集成電路工作在高頻時，集成電路功耗的主要部分是門電路的開關功耗，門電路的開關功耗P＝fCV2，門電路的開關功耗與電路工作的頻率成正比，與電路的工作電壓的平方成正比。當數字集成電路完成一個給定的任務時，數字集成電路完成任務所需要的時鐘周期個數是確定的，只降低數字集成電路的工作頻率而不改變工作的電壓，完成該任務消耗的總能量是不變的。但是當工作頻率固定時，適當的降低數字集成電路的工作電壓，根據門電路的功耗的表達式，其完成任務消耗的能量會明顯降低。根據不同地工藝偏差、溫度和數字集成電路工作頻率實時的調節其供電電壓，使其能量消耗最小的方法即是自適應電壓調節技術。

在現有的技術中，由于自適應電壓調節技術的DC-DC變換器中的功率管的柵驅動信號占空比固定，功率管按固定時間導通，電流對電感充電的時間一直較長，導致上電過沖電壓大、輸出電壓紋波較大等問題。為了防止電壓過沖和電感電流太大，常用的方法是加入限流電路。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述問題，提出一種用于功率變換器的自適應電壓調節電路。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于功率變換器的自適應電壓調節電路，包括邏輯模塊、導通時間產生器、第一比較器、第二比較器和控制電路；所述邏輯模塊的輸入端接功率變換器的輸出端，其輸出端接導通時間產生電路的第一輸入端；所述第一比較器的正向輸入端接功率變換器的輸出端，其負向輸入端接控制電路的第一輸出端，其輸出端接控制電路的第一輸入端；所述第二比較器的正向輸入端接功率變換器的輸出端，其負向輸入端接控制電路的第二輸出端，其輸出端接控制電路的第二輸入端；控制電路的第三輸出端接導通時間產生器的第二輸入端；導通時間產生器的輸出端接功率變換器；

所述控制電路由狀態機和數模轉換器構成；所述狀態機的第一輸入端為控制電路的第一輸入端，其第二輸入端為控制電路的第二輸入端，其輸出端接數模轉換器的輸入端；數模轉換器包括分壓電阻、第一電壓選擇單元和第二電壓選擇單元，分壓電阻的輸出端分別接第一電壓選擇單元和第二電壓選擇單元的輸入端，第一電壓選擇單元的輸出端為控制電路的第一輸出端，第二電壓選擇單元的輸出端為控制電路的第二輸出端。

本發明的有益效果為，使Buck功率變換器在調壓過程中的過沖電壓較小；同時，減小了Buck功率變換器調壓過程中的電感電流，由此降低了對電感的要求；該電路利用狀態機實現邏輯關系和算法，簡化了模擬部分的電路，節省了芯片面積，更有利于集成。

附圖說明

圖1是本發明的電路結構示意圖；

圖2是本發明的控制電路模塊的結構示意圖；

圖3是本發明的自適應電壓調節電路調壓原理示意圖；

圖4是本發明的自適應電壓調節電路輸出電壓Vfb的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案：

本發明的自適應電壓調節器通過與功率變換器相互協調配合能夠根據負載當前工作頻率的不同自適應調節負載的工作電壓，使負載在當前工作頻率下正常工作時工作電壓最低，有效降低了負載的功耗。同時利用PSM調制模式在輕負載下具有響應速度快、效率高、抗干擾能力強、電磁兼容特性好和魯棒性強等優點作為該自適應電壓調節器的控制模式。