[發(fā)明專利]降壓式變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610872765.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107888070B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)芯科技有限公司;大唐半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 31100 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 駱希聰

本發(fā)明提供了一種降壓式變換器，包括第一功率晶體管、第二功率晶體管、第三功率晶體管和降壓模式控制單元。降壓模式控制單元包括電壓比較單元、邏輯并發(fā)單元和信號(hào)傳遞單元，該電壓比較單元比較控制電壓和預(yù)設(shè)的閾值電壓，且在控制電壓低于閾值電壓時(shí)輸出斷開信號(hào)，邏輯并發(fā)單元在收到斷開信號(hào)和降壓信號(hào)時(shí)輸出導(dǎo)通信號(hào)，信號(hào)傳遞單元輸入第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)、第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，且當(dāng)信號(hào)傳遞單元未收到斷開信號(hào)和導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第一功率晶體管的柵極，輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)至第二功率晶體管和第三功率晶體管的柵極，當(dāng)信號(hào)傳遞單元收到斷開信號(hào)和導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，提供電源電位至第一功率晶體管和第三功率晶體管的柵極且提供地電位至第二功率晶體管的柵極，從而使連接在該電壓輸出端的輸出電容通過第三功率晶體管對(duì)地放電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及電源管理電路，尤其涉及一種降壓式變換器。

背景技術(shù)

圖1是一種現(xiàn)有的降壓式(BUCK)變換器的電路圖。參考圖1所示，降壓變換器10主要采用峰值電流模式，其通過電壓環(huán)路和電流環(huán)路共同反饋的原理，使得V_out端達(dá)到預(yù)設(shè)電壓。具體工作原理是，V_out端通過電阻R_fh和R_fl組成的分壓電路12分壓后得到電壓V_fb，再與參考電壓(VREF)模塊13的輸出電壓V_ref共同作為運(yùn)算放大器(EA)14的輸入。EA 14的輸出V_c作為比較器(例如PWM比較器)15的一個(gè)輸入端。比較器15的另一個(gè)輸入端是由斜波和電流采樣信號(hào)單元16輸出的V_r。V_c和V_r經(jīng)過比較器16的比較后生成比較器輸出信號(hào)R。這個(gè)信號(hào)R同振蕩器(OSC)17的輸出時(shí)鐘S一起輸入到控制邏輯單元18，通過邏輯運(yùn)算，最終確定功率晶體管柵極控制信號(hào)NGATE和PGATE的高低電平，從而控制降壓變換器10的SW端的輸出信號(hào)的占空比。這個(gè)輸出信號(hào)在通過其后的電感L和電容C_out組成的濾波器，得到V_out的預(yù)設(shè)電壓。

這種現(xiàn)有的工作模式，當(dāng)系統(tǒng)現(xiàn)輸出電壓低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)目標(biāo)輸出電壓時(shí)，可以進(jìn)行快速的響應(yīng)，從系統(tǒng)控制上讓SW輸出的波形達(dá)到接近于100％的占空比，最大限度地對(duì)輸出電容C_out進(jìn)行充電，使得V_out迅速上升，并最終達(dá)到預(yù)設(shè)電壓。但是當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置的目標(biāo)輸出電壓低于系統(tǒng)現(xiàn)輸出電壓時(shí)，系統(tǒng)控制只能將SW輸出的波形的占空比調(diào)節(jié)到0％，即降壓式變換電路不再為輸出電容C_out進(jìn)行充電。但是降壓變換器10并不能對(duì)輸出電容C_out進(jìn)行放電，只能依靠負(fù)載電阻R_out、內(nèi)部反饋電阻R_fl和R_fh對(duì)輸出電容C_out放電，使得輸出電壓V_out降低。實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)需要進(jìn)行輸出電壓降低的操作時(shí)，已經(jīng)將負(fù)載電阻R_out調(diào)大甚至斷開為空載狀態(tài)，因此此時(shí)只能通過內(nèi)部反饋電阻R_fl和R_fh放電。在目前的低功耗設(shè)計(jì)中，內(nèi)部反饋電阻R_fl和R_fh通常很大，以減小內(nèi)部的電流消耗。因此這個(gè)放電過程，即V_out降低的過程會(huì)很長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降壓式變換器，可以在輸出電壓從高電壓調(diào)整為低電壓時(shí)，讓系統(tǒng)現(xiàn)輸出電壓快速降低到目標(biāo)輸出電壓。