[發(fā)明專利]一種PWM/PFM雙模式自動(dòng)切換的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611102057.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN106787719B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳艷;郭艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 杜啟剛

本發(fā)明公開了一種PWM/PFM雙模式自動(dòng)切換的降壓型DC?DC轉(zhuǎn)換器，包括轉(zhuǎn)換電路和控制電路，控制電路包括輸出電壓采樣電路、PWM控制模塊、控制邏輯模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊的兩個(gè)輸出端接主開關(guān)管的控制端和續(xù)流開關(guān)管的控制端，PWM控制模塊包括誤差放大器、比較器、振蕩器和鋸齒波產(chǎn)生電路，誤差放大器的第一輸入端接輸出電壓采樣電路的輸出端，第二端接基準(zhǔn)電壓；比較器的第一輸入端接誤差放大器的輸出端，第二輸入端接鋸齒波產(chǎn)生電路的輸出端；比較器的輸出端接控制邏輯模塊的第一輸入端，振蕩器的輸出端接控制邏輯模塊的第二輸入端；控制邏輯模塊的輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端。綜上所述，本發(fā)明利用比較器的延遲來(lái)決定切換點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用芯片面積小。

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及DC-DC轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種PWM/PFM雙模式自動(dòng)切換的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。

[背景技術(shù)]

DC-DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC-DC轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長(zhǎng)時(shí)間使用，尤其小負(fù)載時(shí)具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負(fù)載時(shí)實(shí)行PFM控制，且在重負(fù)載時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到PWM控制。

東南大學(xué)杜斐的碩士學(xué)位論文《PWM/PFM切換降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的分析與設(shè)計(jì)》介紹了降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本電路結(jié)構(gòu)及其工作原理以及脈沖寬度調(diào)制(Pulse?WidthModulation，PWM)和脈沖頻率調(diào)制(Pulse?Frequency?Modulation，PFM)兩種控制模式，然后對(duì)DC-DC系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)建模并分析了DC-DC系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)特性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提出了根據(jù)負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)PWM/PFM自動(dòng)切換的控制結(jié)構(gòu)。

目前常用的PWM/PFM雙模式降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含電流檢測(cè)模塊、PWM/PFM模式檢測(cè)模塊、PWM控制模塊、PFM控制模塊、控制邏輯電路、驅(qū)動(dòng)級(jí)和緩沖級(jí)電路。電流檢測(cè)模塊探測(cè)電感的電流，并轉(zhuǎn)成電壓V_sense和設(shè)計(jì)的閾值V_desire比較。當(dāng)V_senseV_desire，即電感電流大于設(shè)定的PWM/PFM模式轉(zhuǎn)折電流時(shí)，選擇PWM模式，由V_PWM信號(hào)通過(guò)控制邏輯控制主開關(guān)管周期性的導(dǎo)通與關(guān)閉；反之，選擇PFM模式，由V_PFM信號(hào)通過(guò)控制邏輯控制主開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉。

傳統(tǒng)的PWM/PFM雙模式降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器采用的模式切換電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常涉及復(fù)雜的電流檢測(cè)電路、PWM/PFM模式檢測(cè)電路以及兩種模式的控制電路和模式選擇電路，目前PWM/PFM雙模式降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器存在電路復(fù)雜度高，占用芯片面積大的缺點(diǎn)。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用芯片面積小的PWM/PFM雙模式自動(dòng)切換的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種PWM/PFM雙模式自動(dòng)切換的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括轉(zhuǎn)換電路和控制電路，轉(zhuǎn)換電路包括主開關(guān)管、續(xù)流開關(guān)管、儲(chǔ)能電感和輸出濾波電容；控制電路包括輸出電壓采樣電路、PWM控制模塊、控制邏輯模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊的兩個(gè)輸出端分別接主開關(guān)管的控制端和續(xù)流開關(guān)管的控制端，PWM控制模塊包括誤差放大器、比較器、振蕩器和鋸齒波產(chǎn)生電路，誤差放大器的第一輸入端接輸出電壓采樣電路的輸出端，第二端接基準(zhǔn)電壓；比較器的第一輸入端接誤差放大器的輸出端，第二輸入端接鋸齒波產(chǎn)生電路的輸出端；比較器的輸出端接控制邏輯模塊的第一輸入端，振蕩器的輸出端接控制邏輯模塊的第二輸入端；控制邏輯模塊的輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端。