[發(fā)明專利]一種提高瞬態(tài)響應(yīng)的BOOST電路及其應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011301127.9
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112383224B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳英集芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

本發(fā)明提供一種提高瞬態(tài)響應(yīng)的BOOST電路及其應(yīng)用方法，該電路包括一BOOST變換器，用于產(chǎn)生一高于輸入電壓的輸出電壓，一電流采樣模塊，用于產(chǎn)生電流檢測(cè)信號(hào)，一開關(guān)器件，于一PWM調(diào)制信號(hào)控制通斷，一控制單元，用于在一基準(zhǔn)電壓、一輸出電壓的電壓反饋信號(hào)、一電流檢測(cè)信號(hào)及一斜坡補(bǔ)償電壓的作用下產(chǎn)生PWM調(diào)制信號(hào)，并于設(shè)定時(shí)間周期內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定占空比的調(diào)制信號(hào)，一輸出電壓斜率采樣模塊，用于采樣開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)間內(nèi)輸出電壓的下降斜率。本發(fā)明可以減小電感電流變化到最終負(fù)載電流的時(shí)間，從而改善BOOST的瞬態(tài)響應(yīng)速度，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高瞬態(tài)響應(yīng)的BOOST電路以及應(yīng)用于該電路的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

近年來隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，對(duì)電源的負(fù)載瞬態(tài)要求越來越高。BOOST變換器可以實(shí)現(xiàn)電壓的升高輸出，是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中非常廣泛的一種變換器，但是傳統(tǒng)的BOOST變換器由于右半平面零點(diǎn)的影響，其穿越頻率必須小于這個(gè)零點(diǎn)的一半，因而其帶寬不會(huì)很大，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度很慢。

專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510134253.2的發(fā)明申請(qǐng)公開了一種改善瞬態(tài)響應(yīng)的BOOST電路，該專利為解決瞬態(tài)響應(yīng)問題(只包含了輕載轉(zhuǎn)重載)，在負(fù)載瞬態(tài)增加時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定大的占空比，比較99％的占空比信號(hào)，使負(fù)載電容充分充電，減少輸出電壓的下降。

如圖1所示，圖1為此專利改善瞬態(tài)響應(yīng)的原理圖，圖中BOOST采用的是PFM/PWM雙模控制，即輕載下工作于PFM，重載下工作于PWM，解決的問題是從PFM向PWM切換的瞬態(tài)過程。圖中切換信號(hào)控制OSC_ON_DEALY，讓頻率改變以產(chǎn)生大占空比信號(hào)，使得瞬態(tài)增加的過程中電感電流迅速上升。如圖2所示，可以看出瞬態(tài)下沖電壓有明顯的減小。

然而，此專利有以下缺點(diǎn)：

(1)依賴于PFM/PWM切換信號(hào)，只能應(yīng)用于極輕載向重載的切換。需知只有負(fù)載小于一定值才工作于PFM模式，當(dāng)負(fù)載超過這個(gè)值時(shí)，電路會(huì)工作于PWM的斷續(xù)模式，此時(shí)負(fù)載并不算很大，切換到重載時(shí)同樣面臨瞬態(tài)下沖問題，這是此專利無法解決的問題。

(2)加預(yù)定的大的占空比會(huì)存在問題，當(dāng)占空比加的很大時(shí)，重載的負(fù)載電流不是特別大，就會(huì)導(dǎo)致電感電流過充，即向輸出輸送的能量太多，這樣又會(huì)導(dǎo)致輸出電壓上沖；當(dāng)占空比加的太小，電感電流上升的速度又會(huì)很慢，輸出不能得到足夠能量而下沖，達(dá)不到大幅度改善瞬態(tài)下沖的效果。

(3)在圖1和圖2中，負(fù)載瞬變的速度并不快，而且跳變的重載也不夠大，因而瞬態(tài)發(fā)生時(shí)LX為高的時(shí)間段輸出電壓還在上升，實(shí)際應(yīng)用中負(fù)載瞬變的速度會(huì)快很多，跳變的重載也可能很大，因而下沖會(huì)比圖中的更加嚴(yán)重。

綜上，此專利受限條件過多，實(shí)際應(yīng)用局限性很大，實(shí)際價(jià)值會(huì)大打折扣。

專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201910003125.2的發(fā)明申請(qǐng)公開了一種采用負(fù)反饋頻率和跨導(dǎo)可變的BoostDCDC提高瞬態(tài)響應(yīng)的方法，其動(dòng)態(tài)電流隨電源電壓、輸出電壓和負(fù)載電流動(dòng)態(tài)地變化，誤差放大器的跨導(dǎo)動(dòng)態(tài)變化，并且通過瞬態(tài)過壓檢測(cè)，動(dòng)態(tài)的使能電流倒灌電路，使得輸出電壓能夠快速響應(yīng)恢復(fù)到調(diào)整值，提高了芯片的瞬態(tài)響應(yīng)速度。

如圖3所示，圖3是此專利提高瞬態(tài)響應(yīng)的原理圖，其通過負(fù)反饋動(dòng)態(tài)電流產(chǎn)生電路將輸出電壓的變化由跨導(dǎo)運(yùn)放轉(zhuǎn)換成電流，然后進(jìn)入到頻率可變振蕩器和可變跨導(dǎo)中，從而在瞬態(tài)發(fā)生時(shí)改變迅速占空比，達(dá)到提高瞬態(tài)響應(yīng)的效果。

具體的，當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流增加時(shí)，輸出電壓起初會(huì)有一定的下降，然后由負(fù)反饋動(dòng)態(tài)電流產(chǎn)生電路轉(zhuǎn)換成電流，增加振蕩器的頻率，并且將可變跨導(dǎo)EA的跨導(dǎo)增加，從而使占空比迅速上升，電感電流很快超過重載電流值，最終使輸出電壓的下沖減小。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流減小時(shí)，輸出電壓起初會(huì)有一定的上升，然后由負(fù)反饋動(dòng)態(tài)電流產(chǎn)生電路轉(zhuǎn)換成電流，減小振蕩器的頻率與可變跨導(dǎo)EA的跨導(dǎo)，從而使占空比迅速下降，電感電流很快小于輕載電流值，同時(shí)，當(dāng)輸出電壓超過一定值時(shí)，電路還允許倒灌電流，這樣輸出電壓的上沖會(huì)進(jìn)一步減小。