[發明專利]一種DC-DC轉換器的環路控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710724004.8
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107546964B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 王玲
• 申請（專利權）人: 成都芯辰微電子技術有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/07;H02M1/14
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

1.一種DC-DC轉換器的環路控制系統，其特征在于，包括：

反饋網絡，接收系統的輸出電壓信號VOUT，并產生電壓信號FB給誤差放大器；

誤差放大器，接收反饋網絡的電壓信號FB和另一內部基準電壓信號VREF，并進行比較產生輸出電壓信號COMP提供給PWM產生電路和振蕩器控制電路；

振蕩器控制電路，包括電壓比較器和振蕩器，接收誤差放大器的輸出電壓信號COMP和另一基準電壓信號VREF2，并進行比較輸出PFM信號,以控制振蕩器工作或者休眠，決定是否提供振蕩頻率信號OSC給邏輯控制電路；

PWM產生電路，接收誤差放大器的輸出電壓信號COMP，并產生PWM信號；

輕載占空比控制模塊，輸出預設TON導通時間的高電平時鐘信號FDUTY，使系統在輕載下，第一工作周期的占空比由輕載占空比控制產生決定；

邏輯控制電路，在系統輸出負載處于重載下，由PWM信號和振蕩頻率信號OSC共同作用并通過邏輯運算產生占空比信號,并輸出控制信號DRV和DRV3；在系統輸出負載處于輕載下，由PFM信號、振蕩頻率信號OSC以及高電平時鐘信號FDUTY協同作用產生系統由休眠進入工作的第一個占空比信號,并輸出控制信號DRV和DRV3；

功率輸出級，所述功率輸出級包括驅動電路、上臂功率管、下臂功率管，以及由電感和電容組成的LC網絡，所述驅動電路接收控制信號DRV，并產生驅動上臂功率管和下臂功率管的驅動信號給LC網絡提供所需要的能量。

2.根據權利要求1所述的DC-DC轉換器的環路控制系統，其特征在于，所述反饋網絡為串聯的電阻R1和R2，所述R2一端接地，另一端接所述誤差放大器的反向輸入端；所述R1的一端接R2，另一端接所述功率輸出級的輸出電壓信號VOUT。

3.根據權利要求1所述的DC-DC轉換器的環路控制系統，其特征在于，所述上臂功率管和下臂功率管分別為通過漏極連接的PMOS管和NMOS管，所述PMOS管和NMOS管的柵極分別連接所述驅動電路的輸出端，所述PMOS管的源極連接電壓VIN，所述NMOS管的源極接地，所述PMOS管和NMOS管的漏極輸出電壓信號SW，且通過電感L輸出電壓信號VOUT,在輸出電壓信號VOUT和地之間連接有并聯連接的電阻R_L和電容C₀。

4.根據權利要求1所述的DC-DC轉換器的環路控制系統，其特征在于，所述輕載占空比控制模塊包括依次連接的電流源模塊、第三比較器和邏輯模塊；

所述電流源模塊連接電壓VIN，產生鋸齒波信號VT輸出到第三比較器的反向輸入端，同時產生和VIN成線性關系的電流對電容CAP充放電，邏輯控制電路輸出的控制信號DRV3控制電容CAP的充放電；

所述第三比較器的正向輸入端連接輸出電壓信號VOUT，并比較電壓信號VOUT和鋸齒波信號VT，輸出邏輯電平信號DCON；

所述邏輯模塊的輸入端連接振蕩器的振蕩頻率信號OSC，并整合邏輯電平信號DCON和振蕩頻率信號OSC，產生高電平時鐘信號FDUTY輸入到所述邏輯控制電路的輸入端。

5.根據權利要求1所述的DC-DC轉換器的環路控制系統，其特征在于，所述邏輯控制電路包括二選一電路、緩沖器和觸發器DFF，所述觸發器DFF的RESET端連接PFM信號，當PFM信號為高電平時，RESET電平為觸發器DFF的清零電位，二選一電路選通信號FDUTY至緩沖器，輸出驅動信號DRV；當PFM為低電平時，RESET電平為觸發器DFF的非清零電位，二選一電路選通PWM信號至緩沖器，輸出驅動信號DRV。