[發明專利]應用于降壓型DC-DC轉換器的頻率補償電路

在審

• 申請號: 202211022391.8
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115313844A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 西安水木芯邦半導體設計有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M1/00;H02M3/157;H02M3/158
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種應用于降壓型DC?DC轉換器的頻率補償電路,主要解決現有固定導通時間模式降壓型DC?DC轉換器中，工作頻率會隨著負載電流的增大而增大的問題。該頻率補償電路包括導通時間調制模塊和導通時間產生模塊。導通時間調制模塊根據電感電流采樣模塊對電感電流的采樣電流，將產生導通時間的比較電壓信號V_TON調制為包含電感電流信息的電壓信號V_TONMOD，并將其出至導通時間產生模塊；導通時間產生模塊會用該包含電感電流信息的電壓信號V_TONMOD代替比較電壓信號V_TON來產生隨負載電流變化的導通時間T_ONMOD。這樣，在負載電流增大時，導通時間也會根據負載電流增大，從而減小工作頻率的變化。

技術領域

本發明涉及應用于電子電路技術領域，涉及模擬集成電路，特別是一種應用于固定導通時間模式降壓型DC-DC轉換器的頻率補償電路。

背景技術

隨著半導體集成電路的迅速發展，降壓型DC-DC轉換器憑借其效率高、性能穩定、體積小等優點在越來越多的領域中得到了廣泛的應用。降壓型DC-DC轉換器具有多種控制技術，例如：電壓模式、電流模式、遲滯模式、固定導通時間模式等。在這些控制模式中，固定導通時間模式憑借其快速的瞬態響應、輕載高效等特點在消費級電子中備受青睞。

圖1展示了傳統固定導通時間模式降壓型DC-DC轉換器的主要模塊以及外圍器件。其中，C_IN是輸入電源的穩壓電容，主要用于減小輸入電源的紋波；電感L和輸出電容C_OUT構成LC濾波網絡來產生穩定的輸出電壓；R_FBH和R_FBL是反饋電阻，通過設置它們的比值可以獲得需要的輸出電壓；負載電阻R_L則決定著負載電流的大小。另外，各模塊的作用如下：比較器模塊比較反饋電壓V_FB和基準電壓V_REF，當V_FB減小至V_REF時，邏輯模塊控制驅動模塊將高側功率管M_H打開，低側功率管M_L關斷；導通時間產生模塊產生固定的導通時間，當導通時間結束時，邏輯模塊控制驅動模塊將高側功率管M_H關斷，低側功率管M_L打開；電感電流采樣模塊(對電感電流進行采樣，并將采樣后的電流傳輸到過流比較器和過零比較器；過流比較器會在電感電流過大時直接關斷高側功率管M_H以防止過大的電流將芯片損壞；過零比較器會在電感電流快降到零時直接關斷低側功率管M_L以防止電感電流倒灌而降低輕載效率。然而，由于高側功率管M_H的導通電阻、低側功率管M_L的導通電阻以及電感的直流電阻的影響，固定導通時間模式降壓型DC-DC轉換器的工作頻率會隨著負載電流變化，負載電流越大，工作頻率也會越大。這個增大的工作頻率會帶來額外的開關損耗，同時也會帶來更嚴重的電磁干擾(EMI)問題。

發明內容

本發明的目的在于針對已有固定導通時間模式降壓型DC-DC轉換器的不足，提出一種頻率補償電路，以緩解其工作頻率隨負載電流的增大而增大的問題，減小固定導通時間模式降壓型DC-DC轉換器的電磁干擾問題，使DC-DC轉換器可以用于更多的應用環境中。

為實現上述目的，本發明的頻率補償電路包括導通時間調制模塊和導通時間產生模塊組成；其特征在于：導通時間調制模塊根據電感電流采樣模塊對電感電流的采樣電流，將產生導通時間的比較電壓信號V_TON調制為包含電感電流信息的電壓信號V_TONMOD，并將其出至導通時間產生模塊；導通時間產生模塊會用該包含電感電流信息的電壓信號V_TONMOD代替比較電壓信號V_TON來產生隨負載電流變化的導通時間。這樣，在負載電流變化時，導通時間也會根據負載電流產生一定的變化，從而減小工作頻率的變化。