[發(fā)明專利]RBCOT架構(gòu)降壓變換器電路、紋波補償方法及芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010981208.1
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN111934547B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃洪偉
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳英集芯科技有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/14
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

本申請?zhí)峁┮环NRBCOT架構(gòu)降壓變換器電路及其紋波補償方法，該電路包括控制電路和紋波補償電路，紋波補償電路包括第一電流源，第二電流源、第三電流源、第一電容、K1倍電路以及第三開關(guān)，第一電流源的受控節(jié)點連接第一運算放大器的正向輸出端；第三開關(guān)的第一端連接第一電流源的受控節(jié)點，第三開關(guān)的第二端連接第二電流源與第三電流源；第一電容的一端連接第一電流源與第三開關(guān)；K1倍電路的一端連接第三電流源，本申請根據(jù)輸入輸出電壓變化調(diào)整紋波補償參數(shù)，可以解決目前降壓變換器在寬范圍工作時系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)較寬工作范圍內(nèi)穩(wěn)定補償，完全采用電流模式進行運算，避免了傳統(tǒng)紋波補償中加法器的使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及降壓變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種恒定導(dǎo)通時間（ripple-basedconstant on-time，RBCOT）架構(gòu)降壓變換器電路以及應(yīng)用于該電路的紋波補償方法。

背景技術(shù)

使用RBCOT架構(gòu)來實現(xiàn)降壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用越來越多，由于其優(yōu)異的瞬態(tài)負載響應(yīng)特性和接近傳統(tǒng)定頻轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率，受到更多用戶的關(guān)注，例如，在快充技術(shù)領(lǐng)域中，快充芯片也可采用RBCOT架構(gòu)降壓變換器。但是RBCOT本身固有的穩(wěn)定性問題導(dǎo)致在使用時需要增加補償電路，從最開始的外部補償?shù)阶钚碌膬?nèi)部補償，目前內(nèi)部虛擬電感電流（virtual inductor current，VIC）補償技術(shù)應(yīng)用較多，但VIC在寬范圍應(yīng)用中系統(tǒng)還是會存在不穩(wěn)定性。

如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種傳統(tǒng)RBCOT-降壓變換器電路系統(tǒng)，該電路中沒有額外的紋波補償電路，應(yīng)用中為了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定條件需要C₀的寄生電阻R₀比較大，從而在電壓信號V_FB上產(chǎn)生足夠的紋波幅度。

如圖2所示，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種改進后的RBCOT-降壓轉(zhuǎn)換器電路的結(jié)構(gòu)示意圖，在內(nèi)部添加VIC紋波電路，通過內(nèi)部VIC電路采集V_LX節(jié)點電壓變化，以此來表征電感電流變化，選取其中的紋波電壓信號V_VIC疊加到電壓信號V_REF中，再與電壓信號V_FB進行比較，達到穩(wěn)定電路的目的。

如圖3所示，圖3是為VIC補償?shù)腞BCOT-降壓變換器電路在非連續(xù)導(dǎo)通模式（discontinuous conduction mode，DCM）條件下不穩(wěn)定的波形，在DCM條件下，第一開關(guān)和第二開關(guān)都會進入關(guān)閉狀態(tài)，V_LX節(jié)點浮空，并隨電路寄生參數(shù)發(fā)生諧振現(xiàn)象，從而會導(dǎo)致補償紋波的幅度發(fā)生錯誤，從而導(dǎo)致電路控制進入不穩(wěn)定狀態(tài)，影響芯片的工作性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種具有電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)較寬工作范圍內(nèi)穩(wěn)定補償，具體電路實現(xiàn)中采用電流模式運算，避免了使用運算電路的RBCOT架構(gòu)降壓變換器電路。

本申請的另一目的在于提供一種可以根據(jù)輸入輸出電壓變化調(diào)整紋波補償參數(shù)，解決目前降壓變換器在寬范圍工作時系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的RBCOT架構(gòu)降壓變換器電路的紋波補償方法。

第一方面，為了實現(xiàn)上述的主要目的，本申請?zhí)峁┑囊环NRBCOT架構(gòu)降壓變換器電路，包括控制電路、與所述控制電路連接的紋波補償電路，

所述控制電路包括：第一開關(guān)、第二開關(guān)、電感、時間產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、第一運算放大器、第一比較器；所述第一開關(guān)的一端接入輸入電壓信號V_IN，所述第一開關(guān)的控制端、所述第二開關(guān)的控制端分別與所述驅(qū)動電路連接，所述驅(qū)動電路還與所述時間產(chǎn)生電路的第一端連接，所述時間產(chǎn)生電路的第二端與所述第一比較器的輸出端連接，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)的公共節(jié)點通過電感與輸出電壓信號V_OUT連接，所述輸出電壓信號V_OUT通過K倍電路與所述第一運算放大器連接；