[發(fā)明專利]一種用于電流型DC-DC轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210299302.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114884313A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭克武;羅秀芳;雷旭;劉文韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王詩(shī)思

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電流型DC?DC轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制電路；該電路包括：誤差運(yùn)放輸出電壓采樣轉(zhuǎn)換電路，用于對(duì)DC?DC輸出電壓和輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣；死區(qū)時(shí)間控制電路，用于實(shí)現(xiàn)DC?DC輸出電壓和輸出電流對(duì)死區(qū)時(shí)間的控制；誤差運(yùn)放輸出電壓采樣轉(zhuǎn)換電路輸出端與死區(qū)時(shí)間控制電路輸入端連接；本發(fā)明通過(guò)對(duì)誤差運(yùn)放的輸出電壓的實(shí)時(shí)采樣，由電壓采樣轉(zhuǎn)換電路和死區(qū)時(shí)間控制電路，實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間跟隨輸出電壓和輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，達(dá)到最優(yōu)的死區(qū)時(shí)間控制；本發(fā)明相比傳統(tǒng)的固定死區(qū)時(shí)間設(shè)計(jì)，具有更高的智能性，可以應(yīng)對(duì)各種條件下的復(fù)雜輸出環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電流型DC-DC轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制電路。

背景技術(shù)

DC-DC(直流-直流)轉(zhuǎn)換器是一種把直流輸入電壓轉(zhuǎn)變成有效輸出固定直流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。在電源管理領(lǐng)域，DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)直流到直流的電壓轉(zhuǎn)換功能，在大功率的電壓轉(zhuǎn)換中，DC-DC依靠其高效率、高功率密度的優(yōu)勢(shì)成為工程方案首選。傳統(tǒng)DC-DC結(jié)構(gòu)采用MOS開(kāi)關(guān)功率管和續(xù)流二極管實(shí)現(xiàn)功率傳輸，在續(xù)流階段，由于續(xù)流二極管的導(dǎo)通電壓會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)通損耗過(guò)大，降低工作效率。目前主流結(jié)構(gòu)為同步DC-DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用低導(dǎo)通壓降的MOS續(xù)流功率管替代二極管，減少導(dǎo)通損耗，提升效率。

在理想穩(wěn)定狀態(tài)下，功率MOS開(kāi)關(guān)功率管和功率MOS續(xù)流功率管交錯(cuò)導(dǎo)通，由PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成的互補(bǔ)方波信號(hào)控制兩個(gè)功率管開(kāi)啟和關(guān)斷，理論上，這兩個(gè)功率管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，但在實(shí)際工作中，兩個(gè)功率管可能存在同時(shí)導(dǎo)通的一段時(shí)間，這種情況稱為共軛導(dǎo)通狀態(tài)。該狀態(tài)下，輸入到地直接短路，產(chǎn)生大電流，不僅會(huì)降低DC-DC的效率，嚴(yán)重時(shí)可能造成芯片損壞。為避免類似情況出現(xiàn)，需要在一個(gè)功率管關(guān)斷至另一個(gè)功率管導(dǎo)通之間人為引進(jìn)一定的延時(shí)，該延時(shí)稱為DC-DC變換器的“死區(qū)時(shí)間”。在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，續(xù)流電流一直通過(guò)續(xù)流MOS管的寄生二極管續(xù)流，因此也存在二極管導(dǎo)通損耗，因此死區(qū)時(shí)間如果設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)通損耗會(huì)增大，如果死區(qū)時(shí)間過(guò)短，也會(huì)發(fā)生共軛導(dǎo)通狀態(tài)。

DC-DC轉(zhuǎn)換器傳統(tǒng)死區(qū)控制為固定死區(qū)，為了滿足DC-DC轉(zhuǎn)換器所有可能存在的應(yīng)用情況，例如輸入輸出電壓的變化和負(fù)載電流的變化等，一般會(huì)把死區(qū)時(shí)間設(shè)置相對(duì)偏大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)效率的最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種用于電流型DC-DC轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制電路，該電路包括：。

誤差運(yùn)放輸出電壓采樣轉(zhuǎn)換電路，用于對(duì)DC-DC輸出電壓和輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣；

死區(qū)時(shí)間控制電路，用于實(shí)現(xiàn)DC-DC輸出電壓和輸出電流對(duì)死區(qū)時(shí)間的控制；

誤差運(yùn)放輸出電壓采樣轉(zhuǎn)換電路輸出端與死區(qū)時(shí)間控制電路輸入端連接。

優(yōu)選的，誤差運(yùn)放輸出電壓采樣轉(zhuǎn)換電路包括：第一PMOS管(PM1)、第二PMOS管(PM2)、第三PMOS管(PM3)、第四PMOS管(PM4)、第五PMOS管(PM5)、第一NMOS管(NM1)、第二NMOS管(NM2)、第三NMOS管(NM3)、第一電阻(R1)、第三PMOS管(PM3)和第一電容(C1)；

第一PMOS管(PM1)的源極與電源連接，第一PMOS管(PM1)的柵極與第一偏置電壓(REF1)連接，第一PMOS管(PM1)的漏極與第二PMOS管(PM2)的源極和第三PMOS管(PM3)的源極連接；

第二PMOS管(PM2)的源極與第三PMOS管(PM3)的源極連接，第二PMOS管(PM2)的柵極與誤差運(yùn)放輸出(EAOUT)連接，第二PMOS管(PM2)的漏極與第一NMOS管(NM1)的漏極、第三NMOS管(NM3)的柵極以及第一電容(C1)負(fù)端連接；

第三PMOS管(PM3)的柵極與第四PMOS管(PM4)的漏極、第三NMOS管(NM3)的漏極、第一電阻(R1)的正端以及第二電阻(R2)的正端連接；