[發(fā)明專利]一種開關電源控制模式切換電路及開關電源芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811580591.9
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109494982B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 董淵;王云松;程劍濤
• 申請（專利權）人: 上海艾為電子技術股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京合智同創(chuàng)知識產(chǎn)權代理有限公司 11545
• 代理人: 李杰

本申請?zhí)峁┮环N開關電源控制模式切換電路及開關電源芯片，開關電源控制模式切換電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號；包括模式切換閾值產(chǎn)生模塊、負反饋環(huán)路控制模塊和驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊；模式切換閾值產(chǎn)生模塊包括：第一電流源、第一電阻、等效可變電流源和第一運算放大器；其中，等效可變電流源與第一電阻并聯(lián)，且等效可變電流源的電流與開關電源的輸入電壓呈正相關關系。由于等效可變電流源能夠從第一電阻上分流，且其電流值與開關電源的輸入電壓呈正相關關系，通過實時檢測輸入電壓大小，并且使得開關電源控制模式切換電路的切換電流隨著開關電源的輸入電壓的變化率減小，從而達到穩(wěn)定控制模式切換閾值的目的。

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種高精度的開關電源控制模式切換電路及開關電源芯片。

背景技術

在開關電源芯片中，BOOST(升壓)類型的開關電源芯片有著極為重要的用途，它的特點是可以控制功率管的導通與關斷，使輸出電壓高于輸入電壓。其拓撲結構如圖1所示，功率管驅(qū)動信號DRVP為占空比為D的方波信號，用于控制功率管的導通和關斷；當功率管驅(qū)動信號DRVP為高電平時，P型功率開關管MP01關閉，N型功率開關管MN01導通，SW端被拉至地電位，輸入電源VIN在電感L1上產(chǎn)生對地的電流使得電感L1存儲能量，此時通過C1向輸出端VOUT供電；當功率管驅(qū)動信號DRVP為低電平時，P型功率開關管MP1導通，N型功率開關管MN01關斷，因為電感L1上的電流不能突變，所以SW端電位被抬高，VSW>VOUT，通過P型功率開關管MP01向C1和VOUT供電。由能量守恒定律，當電路穩(wěn)定工作時可得：

VOUT＝VIN/(1-D)；

其中，D為功率管驅(qū)動信號DRVP的占空比。

而在BOOST電路中調(diào)制方式包括PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)和PFM(Pulse frequency modulation，脈沖頻率調(diào)制)。

當輸出負載電流比較小時，如果仍然采用PWM方式調(diào)制，會導致系統(tǒng)功耗較大，效率降低，因此，在現(xiàn)有設計中，通常會在輸出負載電流較小時，也即輕載時將電路的控制方式由PWM轉(zhuǎn)換為PFM，當負載電流變大時，也即重載時又切換回PWM模式。因此，在這種電路和應用中，就需要設計相應的模式檢測和轉(zhuǎn)換電路。

如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術中PWM-PFM模式切換模塊結構示意圖；該模式切換模塊，包括：用于檢測流經(jīng)圖1中的電感L1的電流，也即負載電流的電感電流檢測模塊DECT、用于產(chǎn)生驅(qū)動信號的驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊Driver，以及PWM模塊和PFM模塊；其中，PWM模塊通過基準參考電壓V_REF和反饋信號V_FB產(chǎn)生占空比為D的方波信號，方波信號經(jīng)過驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊Driver轉(zhuǎn)換為功率管驅(qū)動信號DRVP；而根據(jù)電感電流檢測模塊DECT檢測得到的負載電流i_L的大小，可以判斷采用哪種調(diào)制方式對驅(qū)動信號(也即脈沖信號)DRVP進行切換調(diào)制。

但是現(xiàn)有技術中的開關電源模式切換電路中在輕載時的PFM控制方式與重載時的PWM控制方式之間切換時，存在切換閾值點不穩(wěn)定的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種開關電源控制模式切換電路及開關電源芯片，以解決現(xiàn)有技術中開關電源模式切換電路中在輕載時的PFM控制方式與重載時的PWM控制方式之間切換時，存在切換閾值點不穩(wěn)定的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種開關電源控制模式切換電路，用于產(chǎn)生控制所述開關電源中的功率驅(qū)動管的驅(qū)動信號；

所述開關電源控制模式切換電路包括：

模式切換閾值產(chǎn)生模塊、負反饋環(huán)路控制模塊和驅(qū)動信號產(chǎn)生模塊；