[實用新型]電壓型PWM比較器及DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201822245217.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN209105034U
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 黃建剛;程劍濤;王云松;吳傳奎;董淵
• 申請（專利權）人: 上海艾為電子技術股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷;王寶筠

本實用新型提供的電壓型PWM比較器及DC/DC變換器，通過設置第一級開關管電路的電壓輸出端的鉗位電路，對第一級開關管電路的電壓輸出端的電壓進行鉗位，使得電壓被鉗位在電壓閾值與翻轉閾值之間，電壓閾值小于電壓源電壓。相比傳統電壓型PWM比較器的第一級開關管電路的電壓輸出端電壓由電壓源電壓降低到翻轉閾值所用的時間，本方案中第一級開關管電路的電壓輸出端電壓由電壓閾值降低翻轉閾值所用的時間較少，減小了小信號延時時間，進而減小了電感電流IL上升的最小時間Ton_min，使得DC/DC變換器的最小占空比降低，擴大了DC/DC變換器的應用范圍。

技術領域

本實用新型涉及電氣技術領域，更具體地說，涉及電壓型PWM比較器及DC/DC變換器。

背景技術

DC/DC變換器就是一種直流電壓轉換為另外一種直流電壓的裝置。峰值電流模式控制方式以瞬態響應快，補償簡單的優勢在DC/DC變換器中被廣泛應用。峰值電流模式控制方式為反饋信息是電流信息的定頻控制方式。由于DC/DC變換器中的電壓型PWM(PulseWidth Modulation，脈沖寬度調制)比較器延時，功率管驅動延時，以及電流采樣電路建立延時都限制了DC/DC變換器的最小占空比。占空比是高電平維持時間占整個周期的時間比例。

圖1為采用峰值電流模式控制的降壓型變換器。采樣電流Isense和斜坡補償電流Islope通過電阻轉化為電壓信號Vramp，然后Vramp和Vc通過PWM比較器進行比較。圖2為圖1中降壓型變換器的穩態工作波形圖。電感電流IL上升時間Ton為最小值Ton_min時，占空比最小；Ton_min由如下三部分限制：(1)電感電流采樣建立時間，即電壓信號Vramp的產生時間；(2)電壓型PWM比較器延時時間；(3)PWM信號作用到功率管的傳輸延時時間。DC/DC變換器的最小占空比D＝Ton_min/Ts，Ts為降壓型變換器的開關周期。

DC/DC變換器的最小占空比限制了DC/DC變換器的應用范圍。例如，DC/DC變換器的最小占空比為20％，那么如果將該DC/DC變換器應用在占空比小于20％的場景中，則輸出電壓就無法維持穩定輸出，導致輸出電壓飄高。由于Vramp和Vc是兩個電壓信號，在比較過程中有較大的延時時間，導致電壓型PWM比較器延時時間，在上述三個延時時間中的比重較大。因此，現在亟需一種降低電壓型PWM比較器延時時間的方案。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提出電壓型PWM比較器及DC/DC變換器，欲實現降低延時時間，擴大DC/DC變換器應用范圍的目的。

為了實現上述目的，現提出的方案如下：

一種電壓型PWM比較器，包括：第一級開關管電路、第二級開關管電路、信號輸出電路和鉗位電路；

所述第一級開關管電路包括兩個電壓輸入端，用于輸入待比較電壓；

所述第一級開關管電路的電壓輸出端與所述第二級開關管電路的電壓驅動端連接；

所述第二級開關管電路的電壓輸出端與所述信號輸出電路連接；

所述鉗位電路與所述第一級開關管電路的電壓輸出端連接，用于將所述第一級開關管電路的電壓輸出端的電壓鉗位在電壓閾值與翻轉閾值之間，所述電壓閾值小于電壓源電壓。

可選的，所述鉗位電路包括：第一開關管和第二開關管；

所述第一開關管的控制端和電流輸出端均與所述第一級開關管電路的電壓輸出端連接，所述第一開關管的電流輸入端與所述第二級開關管電路的電壓輸出端連接；

所述第二開關管的控制端與電流源連接，所述第二開關管的電流輸入端與所述第一開關管的電流輸出端連接，所述第二開關管的電流輸出端與所述第二級開關管電路的電壓輸出端連接；

所述第一開關管是在控制端為低電平時導通的開關管，所述第二開關管是在控制端為高電平時導通的開關管。