[發明專利]適用于開關電源的PWM/PFM無縫切換控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110404835.3
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113131737B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 程銘;金碩巍;閆愛云;劉治良;楊東升;王愛俠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/00;H02M1/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種適用于開關電源的PWM/PFM無縫切換控制器，其特征在于包括PWM控制器，PFM控制器，PWM預置電路，PWMPFM模式控制器，數據選擇器；

所述PFM控制器的輸出端口與所述數據選擇器的0輸入通道相接，所述PWM控制器的PWM信號輸出端口與所述數據選擇器的1輸入通道相接，PWM控制器的誤差信號輸出端口與PWM預置電路的第一輸入端口相接，PWMPFM模式控制器的輸出端口與PWM預置電路的第二輸入端口相接，PWM預置電路的輸出端口與數據選擇器的控制輸入端口相接，數據選擇器的輸出端口即為PWM/PFM無縫切換控制器的輸出端口；

所述PWM預置電路包括第一反相器，第二反相器，帶復位端D觸發器，與門, 電源；PWM控制器輸出的誤差信號輸入第一反相器的輸入端，其中誤差信號為經運算放大器放大之后的輸出電壓V_OUT與參考電壓V_REF之間的誤差信號，第一反向器的輸出端與第二反相器的輸入端相連，第二反相器的輸出端與D觸發器的時鐘端Clk相連，D觸發器的數據D端與電源VDD相連，D觸發器的復位端R與PWMPFM模式控制器輸出端口相連，D觸發器的輸出端Q和與門的第一輸入相連，與門的第二輸入與PWMPFM模式控制器輸出端口相連，與門的輸出為PWM預置電路的輸出信號，即模式選擇信號；

PWMPFM模式控制器為電壓比較器，電壓比較器的同相輸入端輸入表征負載電流大小的負載電壓V_LOAD，電壓比較器的反向端輸入參考電壓V_H，電壓比較器的輸出即為PWMPFM模式控制器的輸出，即模式信息；

所述數據選擇器為二選一數據選擇器，二選一數據選擇器的0輸入端輸入PFM控制信號，二選一數據選擇器的1輸入端輸入PWM控制信號，二選一數據選擇器的控制端輸入PWM預置電路的輸出信號模式選擇信號，二選一數據選擇器的輸出為數據選擇器的輸出，即控制信號。

2.一種適用于開關電源的PWM/PFM無縫切換控制方法，通過權利要求1所述適用于開關電源的PWM/PFM無縫切換控制器實現，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：控制器開始工作，檢測與的大小關系；

當時，模式控制器輸出模式信息為邏輯高，此時為負載為重載；

當時，模式控制器輸出模式信息為邏輯低，此時為負載為輕載；

步驟2：輕載時PFM控制器工作，PWM控制器關閉，數據選擇器選擇0輸入通道；重載時PFM控制器關閉，PWM控制器工作，數據選擇器選擇1輸入通道；

若負載由輕載變化至重載，包括以下步驟：

步驟S1：當負載逐漸增加，直到大于時, PWMPFM模式控制器輸出由邏輯0變為邏輯1，這表示模式信號由PFM模式轉變為PWM模式；

步驟S2：模式信號由PFM轉變為PWM模式后，PWM模式開始啟動，此時PWM預置電路輸出的模式選擇信號依然為邏輯0，即數據選擇器仍選擇0輸入通道，輸出PFM控制信號；

步驟S3：隨著PWM控制器的啟動，其輸出的誤差信號V_C逐漸增大，當大于設定閾值時，PWM預置電路輸出地模式選擇信號由邏輯0變為邏輯1，即數據選擇器選擇1輸入通道，輸出PWM控制信號；

步驟S4：當數據選擇器輸出PWM信號后，PFM控制器關閉，系統變為重載工作模式：PFM控制器關閉，PWM控制器工作，數據選擇器選擇1輸入通道；

當負載由重載變化至輕載時，包括以下步驟：

步驟D1：當負載逐漸減小，直到小于時, PWMPFM模式控制器輸出由邏輯1變為邏輯0，這表示模式信號由PWM模式轉變為PFM模式；

步驟D2：模式信號由PFM轉變為PWM模式后，PWM模式開始正常啟動，此時PWM預置電路輸出的模式選擇信號由邏輯1變為邏輯0，即數據選擇器選擇0輸入通道，輸出PFM控制信號；

步驟D3：當數據選擇器輸出PFM信號后，PWM控制器關閉，系統變為輕載工作模式：PFM控制器工作，PWM控制器關閉，數據選擇器選擇0輸入通道。