[發明專利]一種DC-DC降壓轉換器的導通時間擴展電路

在審

• 申請號: 202210936967.5
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115208197A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 甄少偉;武宏陽;孫怡寧;劉奕偉;伍永輝;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/157
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于集成電路領域與開關電源技術領域，具體涉及一種DC?DC降壓轉換器的導通時間擴展電路。COT控制實現的導通時間開啟時刻和結束時刻分別由電感電流采樣比較輸出、OST(One Shot Timer)決定，在電路穩定工作時候可以滿足COT的控制要求，獲得輕載時的高效率性能。同時，本發明可以實現負載上階躍時導通時間的擴展，從而摒棄負載上階躍時導通時間恒定引起的下沖電壓過大、響應時間過長等缺點，保證降壓轉換器的輸出電壓快速穩定，具有更好的負載響應特性。

技術領域

本發明屬于集成電路領域與開關電源技術領域，具體涉及一種COT(constant ontime)控制的DC-DC降壓轉換器的導通時間控制電路。

背景技術

隨著半導體功率集成技術的發展，電子移動設備被廣泛應用于手機、物聯網等領域。為滿足復雜工作環境、長工作時間，便攜電子設備要求DC-DC變換器具有快速瞬態響應和高效率。快速瞬態響應意味著輸出電壓在負載階躍下能保持穩定，高效率意味著功率及損耗和靜態電流能被有效控制。COT控制的降壓轉換器隸屬于變頻率控制，可以在負載階躍時提升等效開關頻率，從而提高響應速度，適用于復雜的負載條件，如附圖1所示COT降壓轉換器原理圖。COT控制變換器可以避免峰值電流控制的次諧波振蕩，通過偽恒頻技術能實現開關頻率的穩定；輕負載時，COT控制的轉換器頻率較低，能夠實現高的轉換效率。由于COT控制轉換器的導通時間為恒定值，考慮到最短關斷時間，電路發生負載上階躍時，需要多個工作周期以實現電路適應新的負載電流，這意味著較大的負載響應時間。此外，同等的負載瞬態下，較長的負載響應時間意味著更大的過沖、下沖電壓，致使負載電路的電源電壓長時間不穩定，從而對負載產生嚴重影響。

因而，針對COT控制的DC-DC降壓轉換器，保留其輕載下的高效率性能，導通時間控制電路聚焦于如何提高COT降壓轉換器的負載上階躍響應性能。

發明內容

本發明的目的，在于提出一種適用于COT控制的降壓轉換器的導通時間控制電路，保證穩態情況的恒定導通時間控制，可以實現轉換器負載上階躍時候導通時間的大幅度增長，大于設計的COT時間，從而減小負載上階躍時輸出電壓的下沖電壓和響應時間，提高負載瞬態性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種COT控制的DC-DC降壓轉換器的導通時間擴展電路，DC-DC降壓轉換器包括誤差放大器、電感電流采樣電路和驅動電路，還包括導通時間擴展電路，所述導通時間擴展電路連接在誤差放大器、電感電流采樣電路和驅動電路之間，所述導通時間擴展電路包括比較器COMP、第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第一或非門NOR1、第二或非門NOR2、第三或非門NOR3、第四或非門NOR4、第五或非門NOR5、與非門NAND、OST(one shot timer)模塊；

比較器COMP的正輸入端接誤差放大器輸出Vc，比較器COMP的負輸入端接電感電流采樣輸出RAMP，比較器COMP的輸出接第一或非門NOR1的一個輸入、第五或非門NOR5的一個輸入；

OST模塊的輸入端接與非門NAND的輸出、第三或非門NOR3的一個輸入，其輸出端接第一反相器INV1的輸入，第一反相器的輸出接第一或非門NOR1的另一輸入；

第一或非門NOR1的輸出接第二或非門NOR2的一個輸入，第二或非門NOR2的另一個輸入接第三或非門NOR3的輸出，第二或非門NOR2的輸出接第三或非門NOR3的另一個輸入、第二反相器INV2的輸入、與非門NAND的一個輸入；第二反相器INV2的輸出接第四或非門NOR4的一個輸入，第四或非門NOR4的另一個輸入接第五或非門NOR5的輸出，第四或非門NOR4的輸出接第五或非門NOR5的另一個輸入，第五或非門NOR5的輸出接第三反相器INV3的輸入；第三反相器INV3的輸出接與非門NAND的另一個輸入，與非門NAND的輸出接第四反相器INV4的輸入，第四反相器INV4的輸出接Ton端口。