[發明專利]基于頻率和跨導可變的負載瞬態響應速度提升方法

有效

• 申請號: 201910003125.2
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109494990B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 田建平;馬榮芬
• 申請（專利權）人: 深圳市基準半導體有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 侯瓊;王品華

1.一種基于頻率可變和跨導可變的負載瞬態響應速度提升方法，基于負反饋動態電流產生電路(1)、頻率動態可變振蕩器電路(2)、可變跨導誤差放大器電路(3)、瞬態過壓檢測電路(4)、電流倒灌檢測電路(5)、電流倒灌計數電路(6)和分段驅動電路(7)構成的BoostDC-DC芯片；其特征在于，包括如下步驟：

1)通過檢測輸出電壓反饋電壓的動態變化，由負反饋動態電流產生電路(1)產生瞬態可變電流ΔI：

ΔI＝-g_mΔV_FB，

該可變電流ΔI通過兩個隔直電容C₁和C₂，且只在負載瞬態變化中存在；當負載瞬態變化時，輸出反饋電壓V_FB快速小于基準電壓V_REF2時，ΔI通過第一隔直電容C₁，電流鏡M₄、M₅和M₆及疊加運算電路，產生瞬間電流ΔI_{1_EA}和ΔI_{3_OSC},其中ΔI_{1_EA}作用于誤差放大器EA，瞬間增加誤差放大器EA的跨導，ΔI_{3_OSC}作用于頻率可變振蕩器，瞬間增加頻率；當反饋電壓V_FB快速大于基準電壓V_REF2時，ΔI通過第二隔直電容C₂，電流鏡M₇、M₈和M₉及疊加運算電路，產生瞬間電流ΔI_{2_EA}和ΔI_{4_OSC}，其中ΔI_{2_EA}作用于誤差放大器EA，瞬間增加EA的跨導，ΔI_{4_OSC}作用于頻率可變振蕩器，瞬間降低頻率；

2)在負載瞬態響應過程中，恒定充電電流I和瞬態可變電流ΔI疊加后，共同對頻率動態可變振蕩器電路(2)中的振蕩器電容C充電，充電比較基準電壓為V_REF，振蕩器頻率為Freq(active)：

3)當輸出負載發生瞬態變化時，負反饋動態電流產生電路產生的瞬態可變電流ΔI，瞬態可變電流ΔI通過電流鏡像產生產生瞬間電流ΔI_{1_EA和}ΔI_{2_EA}，并將其輸入到可變跨導誤差放大器電路(3)中，產生瞬態可變跨導g_mEA：

其中，u_p為溝道遷移率，c_ox為柵氧化層電容，W和L分別是跨導放大器輸入對管的寬度和長度，I_D是跨導放大器的固定偏置電流；

4)根據瞬態過壓檢測閾值V_THOV與瞬態過壓檢測閾值的遲滯V_OVHYS，進行瞬態過壓檢測比較：

V_THOV＝115％×V_REF

V_OVHYS＝15％×V_REF；

輸出負載瞬間由大負載變化為輕負載時，瞬態過壓檢測輸出V_OV為高電平，改變倒灌電流的閾值電阻，釋放過沖電壓；輸出恢復后，V_OV為低電平，倒灌電流閾值電阻恢復；

5)電流倒灌檢測電路(5)檢測電流在采樣電阻上的電壓與輸出電壓的差值，再通過跨導放大得到采樣電流I_SENSE：

I_SENSE＝g_mCS[V_OUT-(V_OUT-I_SENSER_S)]；

其中，g_mCS為采樣電路的跨導，V_OUT表示輸出電壓，R_S表示采樣電阻；

6)電流倒灌計數電路(6)通過輸出電壓V_OUT的反饋電壓V_FB來使能計數器，計數器的時鐘周期可選擇T、2T、4T或8T；

7)倒灌計數周期結束后，輸出倒灌電流的檢測門限置為0，用于實現輕載高效；

8)在一個周期時間T內，恒定充電電流I在電容上充電產生鋸齒波電壓，鋸齒波電壓在電阻上產生斜坡電流I_SLOPE；

9)采樣電流I_SENSE與斜坡電流I_SLOPE疊加后產生信號V_Σ，信號V_Σ再同誤差放大器的輸出信號V_COMP進行比較，產生PWM信號；振蕩器輸出的時鐘信號OSC和PWM信號通過死區控制邏輯，交替控制功率管的開關。