[發(fā)明專利]一種基于CMOS工藝的自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810937820.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN109004823B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅萍;楊朋博;李博;肖皓洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155;H02M1/08
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種基于CMOS工藝的自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。包括輸入電壓采集單元、充電計(jì)時(shí)單元和比較器，輸入電壓采集單元的輸入端作為自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的第一輸入端，其輸出端輸出與其第一輸入端信號(hào)成正比的充電電流連接至充電計(jì)時(shí)單元的輸入端；充電計(jì)時(shí)單元的控制端連接控制信號(hào)，其輸出端輸出由控制信號(hào)控制并根據(jù)充電電流產(chǎn)生的充電電壓；比較器的正向輸入端連接充電電壓，其負(fù)向輸入端作為自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的第二輸入端，其輸出端作為自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的輸出端。本發(fā)明產(chǎn)生的導(dǎo)通時(shí)間能夠自適應(yīng)的隨其應(yīng)用電路的輸入輸出電壓調(diào)整，由于不使用BJT器件使得本發(fā)明可以適用于某些特殊環(huán)境或工藝中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于CMOS工藝的自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，主要應(yīng)用于DC-DC開關(guān)變換器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在DC-DC開關(guān)變換器的四種基本電路中，Buck變換器有著輸出電壓小于輸入電壓、不隔離直流的特點(diǎn)，又被稱為降壓式變換器，因此被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)便攜設(shè)備中，有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。其中固定導(dǎo)通時(shí)間(Constant On Time，COT)Buck變換器由于在輕載下?lián)碛懈叩男室约案玫呢?fù)載階躍特性得到了廣泛使用，但是由于其導(dǎo)通時(shí)間固定，所以也帶來了一些缺點(diǎn)，比如頻率不固定，負(fù)載階躍特性需進(jìn)一步提升。因此引入了自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間Buck變換器，而其中自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路就成為了設(shè)計(jì)的核心及關(guān)鍵點(diǎn)。

傳統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路是依靠BJT的基極-發(fā)射極BE結(jié)電壓的加減關(guān)系來實(shí)現(xiàn)電流的乘除關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通時(shí)間與Buck變換器的輸出電壓成正比，與Buck變換器的輸入電壓成反比的關(guān)系。然而由于使用了BJT器件，傳統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路無法應(yīng)用于某些特殊應(yīng)用環(huán)境或某些特殊工藝。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述傳統(tǒng)自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路由于使用BJT器件導(dǎo)致無法應(yīng)用在某些特殊應(yīng)用環(huán)境的問題，本發(fā)明提出一種自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，利用運(yùn)放鉗位的方法采集其應(yīng)用電路的輸入電壓，使得本發(fā)明產(chǎn)生的導(dǎo)通時(shí)間T_ON與其應(yīng)用電路的輸出電壓成正比，與其應(yīng)用電路的輸入電壓成反比，由于本發(fā)明可以使用純CMOS工藝，能夠使用在某些特殊環(huán)境下。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于CMOS工藝的自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，包括輸入電壓采集單元、充電計(jì)時(shí)單元和比較器，所述輸入電壓采集單元的輸入端作為所述自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的第一輸入端，其輸出端輸出充電電流I_IN連接所述充電計(jì)時(shí)單元的輸入端；所述充電計(jì)時(shí)單元的控制端連接控制信號(hào)CON，其輸出端輸出由所述控制信號(hào)CON控制并根據(jù)所述充電電流I_IN產(chǎn)生的充電電壓V_CAP；所述比較器的正相輸入端連接所述充電電壓V_CAP，其反相輸入端作為所述自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的第二輸入端，其輸出端作為所述自適應(yīng)固定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路的輸出端；

所述輸入電壓采集單元包括運(yùn)算放大器、第一電阻R1、第一電容C1、第五NMOS管N5、第六PMOS管P6和第七PMOS管P7，

運(yùn)算放大器的第一輸入端作為所述輸入電壓采集單元的輸入端，其第二輸入端連接第五NMOS管N5的源極并通過第一電阻R1后接地GND，其輸出端連接第五NMOS管N5的柵極并通過第一電容C1后接地GND；

第七PMOS管P7的柵極連接第六PMOS管P6的柵極和漏極以及第五NMOS管N5的漏極，其源極連接第六PMOS管P6的源極并連接電源電壓VDD，其漏極輸出所述充電電流I_IN。

具體的，所述輸入電壓采集單元中的運(yùn)算放大器包括第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4和第五PMOS管P5，