專利名稱：用于電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路及其應(yīng)用電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓變換器，尤其涉及一種用于Buck型電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化 檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)代電子器件的功能日益復(fù)雜，使得負(fù)載變化范圍大而迅速，因此也對(duì)電源提出 了很高的要求。電源在負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)要求具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)，能及時(shí)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整， 以使獲得平穩(wěn)的輸出電壓和較高的效率。 負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)的及時(shí)性是影響瞬態(tài)響應(yīng)快慢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。瞬態(tài)響應(yīng)包括在負(fù) 載變化時(shí)及時(shí)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整使得輸出電壓平滑，或根據(jù)瞬態(tài)變化及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)頻率以提 高系統(tǒng)效率等。平滑輸出電壓的傳統(tǒng)手段是采用自適應(yīng)電壓定位(AVP，Ad即tive Voltage Position)控制技術(shù)，它能響應(yīng)負(fù)載電流的變化獲得較為穩(wěn)定的輸出電壓，同時(shí)，AVP控制 可以使用較小的輸出電容。該技術(shù)應(yīng)用于高性能CPU、通信設(shè)備、DSP、圖像處理器等存在大 電流瞬變的負(fù)載點(diǎn)的電壓變換器中。AVP的基本控制方式為將輸出電壓控制在比空載時(shí)輸 出電壓低，比滿載時(shí)輸出電壓高的區(qū)間內(nèi)。 在實(shí)現(xiàn)AVP時(shí)可采用電壓模式控制(有源下調(diào)電壓模式控制，activedroop mode control)或電流模式控制(current mode control)兩種方式，但對(duì)于普通的電壓模式控制 或電流控制模式而言，當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，補(bǔ)償電壓變化速率受到系統(tǒng)帶寬和運(yùn)放工藝的 影響，因此輸出電壓不能及時(shí)響應(yīng)，造成較大的輸出電壓上升或下降。此外，在電流控制模 式中，RS觸發(fā)器還會(huì)弓I入額外的延時(shí)。 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的用有源下調(diào)電壓控制的電壓變換器的電路示意圖，此時(shí)，電 壓變換器等效為理想電壓源與電阻的串聯(lián)，并利用對(duì)負(fù)載電流的采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)AVP。如圖1 所示，該電路采集電感電流^并將L經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換(A環(huán)節(jié))后得到Vdr。。p補(bǔ)償?shù)捷敵鲭妷褐?后，再輸入到誤差比較器進(jìn)行比較，從而獲得補(bǔ)償電壓，并進(jìn)一步地經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路獲得負(fù)載 瞬態(tài)變化信號(hào)去控制輸出電壓。該AVP電路將輸出電壓控制在滿載電壓和空載電壓之間， 減少了瞬變期間的尖沖電壓值，但該電路同樣受到補(bǔ)償電壓變化速率的限制，同時(shí)系統(tǒng)后 續(xù)的調(diào)節(jié)步驟也具有一定的滯后性，不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出的調(diào)整。為了快速補(bǔ)償輸出電壓的 突變，有必要及時(shí)檢測(cè)瞬態(tài)變化以采取較為直接的手段補(bǔ)償電壓的突變。
現(xiàn)有的瞬態(tài)變化檢測(cè)一般采取檢測(cè)補(bǔ)償電壓的方式進(jìn)行判斷。圖2為現(xiàn)有技術(shù) 中具有負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)控制電路的電壓變換器電路示意圖。如圖2所示，該電壓變換 器具有檢測(cè)控制電路20，所述檢測(cè)控制電路20接收補(bǔ)償電壓Ve，并由T時(shí)鐘信號(hào)控制開(kāi) 關(guān)K3的開(kāi)合，通過(guò)電容CI將V。信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)。比較器21實(shí)現(xiàn)當(dāng)前V。信號(hào)和上一個(gè)檢測(cè) 周期的V。信號(hào)進(jìn)行比較，由此獲得V。信號(hào)變化的瞬態(tài)變化信號(hào)S。同時(shí)，根據(jù)S信號(hào)調(diào)節(jié) P麗(PulseWidth Modulation,脈寬調(diào)制)發(fā)生電路中晶振的脈沖相位，來(lái)達(dá)到對(duì)電壓的調(diào) 節(jié)作用。該方法采用將不同時(shí)鐘周期的補(bǔ)償電壓相比較以得到瞬態(tài)變化信號(hào)，具有較大的 滯后性，同時(shí)受補(bǔ)償電壓變化速率有限的限制，瞬態(tài)響應(yīng)不佳。此外，其它的瞬態(tài)變化檢測(cè)包括檢測(cè)輸出電流或輸出電壓，并通過(guò)比較一定時(shí)間前后的差值，判斷瞬態(tài)變化，該方法需 要同時(shí)具備檢測(cè)采樣電路和判斷電路，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。因此，希望有一種電路能及時(shí)檢測(cè)瞬 態(tài)變化，同時(shí)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，并能及時(shí)檢測(cè)負(fù)載瞬態(tài)變化。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種用于電壓變換器 的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，包括 輸入端，經(jīng)一電阻與所述電壓變換器的輸出電壓端相連接； 比較器，用于所述輸入端的電壓與一跳變參考電壓進(jìn)行比較，獲得并輸出用于控 制所述電壓變換器輸出電壓參數(shù)的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。 優(yōu)選地，所述電壓變換器采用有源下調(diào)電壓控制，所述輸入端的電壓為有源下調(diào) 電壓和輸出電壓之和。 優(yōu)選地，所述輸入端接收所述電壓變換器的電感采樣電流，所述有源下調(diào)電壓為 所述電感采樣電流在所述電阻上的壓降。 優(yōu)選地，所述電壓變換器為單相變換器或多相變換器，其中當(dāng)所述電壓變換器為
多相變換器時(shí)所述電感采樣電流為多相電感采樣電流之和。 優(yōu)選地，所述輸入端的電壓為所述電壓變換器的輸出電壓。 優(yōu)選地，所述跳變參考電壓為上升跳變參考電壓，當(dāng)所述輸入端的電壓小于上升 跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。 優(yōu)選地，所述跳變參考電壓為下降跳變參考電壓，當(dāng)所述輸入端的電壓大于下降 跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。
優(yōu)選地，所述比較器進(jìn)一步分為 第一比較器，用于將所述輸入端的電壓與上升跳變參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述輸 入端的電壓小于上升跳變參考電壓，則所述比較器輸出的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)為高電平的負(fù) 載上升變化信號(hào)； 第二比較器，用于將所述輸入端的電壓與下降跳變參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述輸 入端的電壓大于下降跳變參考電壓，則所述比較器輸出的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)為高電平的負(fù) 載下降變化信號(hào)。 本發(fā)明的另一 目的是提供一種采用上述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路的應(yīng)用電路，以使 能夠產(chǎn)生用于控制電壓變換器頻率的斜坡信號(hào)，因此本發(fā)明的一種用于電壓變換器的頻率 控制電路，包括 上述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路； 斜坡信號(hào)生成電路，接收所述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，用來(lái) 在負(fù)載上升時(shí)候，生成高頻率的斜坡信號(hào)，在負(fù)載下降的時(shí)候，生成低頻率的斜坡信號(hào)，其 中所述斜坡信號(hào)的頻率控制所述電壓變換器的系統(tǒng)頻率。 本發(fā)明的再一目的是提供一種能夠消除電壓變換器過(guò)沖的裝置，以使電壓變換器 輸出一個(gè)平穩(wěn)的電壓，因此本發(fā)明的一種用于Buck電壓變換器的過(guò)沖消除裝置，所述Buck電壓變換器包括有上開(kāi)關(guān)管和下開(kāi)關(guān)管，所述裝置包括
上述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路； 輔助控制電路，接收所述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，當(dāng)接收到 負(fù)載瞬態(tài)上升信號(hào)時(shí)，開(kāi)通所有上開(kāi)關(guān)管以及關(guān)斷所所有下開(kāi)關(guān)管并持續(xù)一段預(yù)設(shè)的固定 時(shí)間，當(dāng)接收到負(fù)載瞬態(tài)下降信號(hào)時(shí)，關(guān)斷所有上下開(kāi)關(guān)管并持續(xù)一段預(yù)設(shè)的固定時(shí)間。
優(yōu)選地，所述上下開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的持續(xù)時(shí)間與所述負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)的時(shí)間一致。 優(yōu)選地，當(dāng)Buck變換器的輸出電壓大于第一參考值時(shí)，所述輔助控制電路停止對(duì) 所述所有上開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和下開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷；當(dāng)所述Buck變換器的輸出電壓小于第二參 考值，所述輔助控制電路停止對(duì)所述上下開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷。 由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，僅需要比較器就可獲得
負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單；并且由于直接對(duì)輸出電壓的節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測(cè)，而在時(shí)
間上沒(méi)有滯后，能夠及時(shí)性地檢測(cè)出負(fù)載瞬態(tài)的變化，從而及時(shí)地去控制電壓變化器的各
種輸出參數(shù)。本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，應(yīng)用非常廣泛，根據(jù)檢測(cè)出的負(fù)載瞬態(tài)變化
信號(hào)，可以控制電壓變換器的開(kāi)關(guān)頻率，也可以用于對(duì)輸出電壓的過(guò)沖消除控制。 通過(guò)以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)
點(diǎn)將更加明顯。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的用有源下調(diào)電壓控制的電壓變換器的電路示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中具有負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)控制電路的電壓變換器電路示意圖；
圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的采用有源下調(diào)電壓控制電路的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)波形 示意圖； 圖4為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用有緣下調(diào)電壓控制電路的負(fù)載瞬態(tài)變化檢 測(cè)電路示意圖； 圖5為在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中采用有緣下調(diào)電壓控制電路的負(fù)載瞬態(tài)變化 檢測(cè)電路示意圖； 圖6為用于說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)有源下調(diào)電壓控制功能的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)波形示 意圖； 圖7為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中無(wú)有源下調(diào)電壓控制功能的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè) 電路示意圖； 圖8為在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中無(wú)有源下調(diào)電壓控制功能的負(fù)載瞬態(tài)變化檢 測(cè)電路示意圖； 圖9為本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路在頻率控制方面的應(yīng)用結(jié)構(gòu)框圖；
圖10為圖9中所示的頻率控制電路示意圖； 圖11為本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路用于Buck變換器的過(guò)沖控制裝置結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖12為圖11所示的輔助控制電路的邏輯控制電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例 說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。 基于規(guī)范描述和方便閱讀的考慮，逐一定義本發(fā)明專利申請(qǐng)文件中出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ) 如下本發(fā)明中的電壓變換器為直流-直流壓降變換器(Buck)或其它類型的變換器，如 Boost變換器或Buck-Boost變換器。本發(fā)明可用于控制單相電壓變換器，也可用于控制多 相電壓變換器。 需要說(shuō)明的是，上述各術(shù)語(yǔ)僅作為指稱其意指的名稱之一，因此凡意指與其相同 或近似的名稱均應(yīng)視為其等價(jià)物。 圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的采用有源下調(diào)電壓控制電路的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)波形 示意圖。圖3所示的信號(hào)從上到下依次為輸出電流信號(hào)I。(圖4中為ISJ ，輸出電壓采樣 信號(hào)V。，有源下調(diào)電壓Vdr。。p和V。+Vdr。。p。其中，對(duì)單相電壓變換器而言，1。為圖1中所示的 電感電流采樣信號(hào)L。對(duì)多相(n相)電壓變換器而言，1。為n相電感采樣電流Iu、 L… 之禾口， I。 = Iu+L+. . L。在tl時(shí)亥lj， I。從零負(fù)載電流上升到一恒定的電流值。在有源下 調(diào)電壓控制電路中，I。上升使得V。產(chǎn)生圖3中所示的變化，V。迅速下降并形成一如圖3所 示的振蕩后趨于恒定。Vdr。。p為有源下調(diào)電壓控制電路中產(chǎn)生的下調(diào)(也即為droop)電壓，
負(fù)載上升使得Vd 。p在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的斜坡上升后趨于恒定。將V。與Vd 。p相疊加，得到圖
3所示的V。+Vdra。p波形，也就是說(shuō)在負(fù)載電流由一個(gè)值跳變上升到另一值時(shí)，V。+Vdra。p表現(xiàn)為 一向下的尖峰。 將該電壓與一參考值Vrefl相比，若V。+Vdr。。p < Vrefl，即可判斷負(fù)載上升跳變。Vrefl 的選取可按照經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)值設(shè)定，也可根據(jù)輸出電容的等效電阻RESK的值設(shè)定，例如VMfl = Vout-l/4W。m^IW，其中I。max為Isum的峰值或相近的輸出電流范圍內(nèi)的值，Vout為輸出電
壓預(yù)定值。同理，當(dāng)V。+Vd 。p > Vref2時(shí)，表示負(fù)載下降跳變，其中VMf2設(shè)置為大于VMfl的一
個(gè)合理選取的值，例如VMf2 = Vout+l/4*I。max*RESK。 圖4為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用有緣下調(diào)電壓控制電路的負(fù)載瞬態(tài)變化檢 測(cè)電路示意圖。該瞬態(tài)變化檢測(cè)電路為一 比較器仏，其同相端接收一參考電壓Vrefl，反相端 連接節(jié)點(diǎn)A。在節(jié)點(diǎn)A處接收I，，其中ISUffl= Iu+L+…L。 ！^一端連接輸出電壓信號(hào)端 V。，另一端連接節(jié)點(diǎn)A。其中& = R，p/a， R，p為所需要的輸出電壓隨輸出電流變化的斜率， a為采樣電感電流采樣電路的采樣系數(shù)。節(jié)點(diǎn)A同時(shí)連接跨導(dǎo)型誤差放大器GM Amp的反相 端。由于Is 經(jīng)Rl流向V。，節(jié)點(diǎn)A處電壓VA = V。+Is^R = V。+Vdra。p。 GM Amp同相端接收 上升跳變參考電壓Vref，與V。+Vd 。p比較并差分放大輸出補(bǔ)償電壓V。。比較器仏將V。+Vd 。p
與VMfl比較，當(dāng)V。+Vdra。p < VMfl時(shí)，^輸出高電平的負(fù)載上升信號(hào)Sp表示負(fù)載的上升。該 高電平S工的出現(xiàn)與瞬態(tài)變化時(shí)V。+Vdr。。p尖峰的出現(xiàn)一致，檢測(cè)結(jié)果及時(shí)。在負(fù)載無(wú)變化時(shí)，
V。+Vd，不出現(xiàn)向下的尖峰，維持低電平。在單相變換器的實(shí)施例中，取ISUffl = L。 該電路可進(jìn)一步包括一第二比較器^用于檢測(cè)負(fù)載下降，如圖5所示，其同相端
連接^的反相端，其反相端接收一下降跳變參考電壓Vref2，Vrrf2設(shè)置為大于Vrefl的合理值。
當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，V。+Vd，出現(xiàn)一向上的尖峰，使得V。+Vd， > V^，U2輸出高電平的負(fù)載下降 信號(hào)&，表示負(fù)載的下降。對(duì)單相變換器而言，1，= L。該電路能同時(shí)檢測(cè)負(fù)載上升或負(fù) 載下降情況。其中負(fù)載上升信號(hào)與負(fù)載下降信號(hào)統(tǒng)稱負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。
根據(jù)上述描述的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，其結(jié)構(gòu)中相對(duì)于圖2現(xiàn)有技術(shù)中的負(fù)載 瞬態(tài)變化電路來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅采用比較器就可獲得負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)；并且能夠及時(shí) 地檢測(cè)負(fù)載瞬態(tài)信號(hào)，直接將輸出電壓和有源下調(diào)電壓值之和與一參考電壓進(jìn)行比較，而 不用通過(guò)比較一定時(shí)間前后的差值，來(lái)判斷瞬態(tài)變化；從而上述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路輸 出的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，在用于控制電壓變換器的輸出信號(hào)參數(shù)時(shí)，具有及時(shí)性和瞬態(tài)性。
在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電壓變換器不采用有源下調(diào)電壓控制時(shí)，也可采用由上述 比較器組成的瞬態(tài)變化檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)。圖6示出了不采用有源下調(diào)電壓控制時(shí)的瞬態(tài)變 化檢測(cè)方法的示意圖。此時(shí)，輸出電壓V。波形如圖6所示，由于輸出電容等效電阻ESR的 存在，V。在負(fù)載變化時(shí)出現(xiàn)一尖沖。當(dāng)負(fù)載上升時(shí)，為一向下的尖沖，當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，為 一向上的尖沖。此時(shí)可直接將V。與一參考值Vr^比較，當(dāng)V。〈 Vr^時(shí)，表示負(fù)載的上 升。其中Vref3可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)值設(shè)定，也可根據(jù)輸出電容的ESR值RESK設(shè)定，例如VMf3 = VoUt-l/4*I。MX*RESK。該瞬態(tài)變化檢測(cè)方法采用圖7中的比較器^實(shí)現(xiàn)，該比較器同相端接 收一參考電壓VMf3，反相端連接節(jié)點(diǎn)A，由于電阻Rl上沒(méi)有電流存在，所以所述節(jié)點(diǎn)A處電 壓等于V。。節(jié)點(diǎn)A同時(shí)連接跨導(dǎo)型誤差放大器GM Amp的反相端，用于和一上升跳變參考電 壓VMf3比較并差分放大輸出補(bǔ)償電壓V。。當(dāng)V。 < VMf3時(shí)，比較器仏輸出高電平的負(fù)載上 升信號(hào)S3，表示負(fù)載的上升。該高電平S3的出現(xiàn)與瞬態(tài)變化對(duì)應(yīng)的V。尖峰出現(xiàn)一致，檢測(cè) 結(jié)果及時(shí)。在負(fù)載無(wú)變化時(shí)，仏輸出維持低電平。 圖7中所示電路可進(jìn)一步包括一第二比較器U2，如圖8所示，其同相端連
接^的反相端，其反相端接收一下降跳變參考電壓VMf4， VMf4大于VMf3。例如Vfrf4 = V0Ut + l/4*I。MX*RESK。當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，V。出現(xiàn)一向上的尖峰，使得V。 > Vref4，U2輸出高電平的 負(fù)載下降信號(hào)S4，表示負(fù)載的下降。該電路能同時(shí)檢測(cè)負(fù)載上升或負(fù)載下降情況。 圖9示出了本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路在頻率控制方面的應(yīng)用。如圖所示， 頻率控制電路接收?qǐng)D4所示的負(fù)載上升信號(hào)S"輸出Ramp(斜坡信號(hào)，以下同)信號(hào)，其中 Ramp信號(hào)為三角波或鋸齒波，其頻率決定電壓變換器的開(kāi)關(guān)頻率。當(dāng)頻率控制電路檢測(cè)到 S工出現(xiàn)高電平，Ramp信號(hào)頻率增大。在另一種實(shí)施方式中，頻率控制單元可同時(shí)接收?qǐng)D4 所示的負(fù)載上升信號(hào)S工和圖5所示的負(fù)載下降信號(hào)S2，當(dāng)檢測(cè)到S工出現(xiàn)高電平，增大Ramp 信號(hào)頻率，當(dāng)檢測(cè)到S2出現(xiàn)高電平，減小Ramp信號(hào)頻率。 圖IO所示的為頻率控制電路的一個(gè)具體實(shí)施例。如圖所示，頻率控制電路41與 P麗發(fā)生電路40共同作用，產(chǎn)生頻率隨負(fù)載變化而變化的P麗信號(hào)。在P麗發(fā)生電路40中， P麗比較器U3將Va信號(hào)和頻率控制電路41產(chǎn)生的Ramp信號(hào)相比較，其中在電壓式控制中 Va信號(hào)為誤差放大器輸出的補(bǔ)償電壓V。，在電流式控制中Va為補(bǔ)償電壓與電流信號(hào)的復(fù)合 信號(hào)。比較器^輸出P麗信號(hào)，控制頻率控制電路41中K4的開(kāi)通和關(guān)斷，P麗信號(hào)經(jīng)反相 器Inv取反輸出信號(hào)控制K5的開(kāi)通和關(guān)斷。頻率控制電路41包括電容C，充電電流源Iri， 放電電流源U，充電開(kāi)關(guān)K4，放電開(kāi)關(guān)K5，充電可控電流源Gn和放電可控電流源。其中Iri 和L為具有固定值的電流源。Gn和^受負(fù)載上升信號(hào)S工和負(fù)載下降信號(hào)S2的控制。當(dāng) S工為高時(shí)，Gri和Gk電流量增大，對(duì)Q充放電增快，頻率增高，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)動(dòng)作增快。當(dāng)S2為
高時(shí)，Gn和Grf電流量減小，對(duì)Q充放電速度減小，頻率降低，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)動(dòng)作減緩，提高系統(tǒng)
效率。在另一種實(shí)施方式里，Gn或Gk只受負(fù)載上升信號(hào)S工或負(fù)載下降信號(hào)S2之中的一種 信號(hào)控制。Gri，Gr2的電流值保持相同，也可以不同。
圖7，圖8所示的瞬態(tài)變化檢測(cè)電路得到的負(fù)載上升信號(hào)S3和負(fù)載下降信號(hào)S4也 可用于圖6所示的頻率控制電路中，其用法與S工和S2信號(hào)一致。 圖11為本發(fā)明的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路用于Buck變換器的過(guò)沖消除裝置結(jié)構(gòu)示
意圖。所述的過(guò)沖消除裝置ioo包括輔助控制電路和負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，用于降低負(fù)
載變化瞬間輸出電壓的變化。如圖ll所示，Buck變換器的主電路具有buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其為 單相或多相，將輸入電壓Vin經(jīng)過(guò)上管Kll、K12…Kln，下管K21、K22…Kln交互的開(kāi)通和關(guān) 斷產(chǎn)生高低電平(這里n大于等于1)，并經(jīng)電感L1、L2…與濾波電容Co的濾波將輸入電壓 變換成輸出電壓Vo。其中圖中的主控制電路接收主電路的輸出電壓或輸出電流等信號(hào)，產(chǎn) 生用于控制主電路的P麗波，其中所述主控制電路可為電壓型控制、電流型控制或其它形 式的控制。其中輔助控制電路接收負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路輸出的負(fù)載上升信號(hào)SI (或S3) 和負(fù)載下降信號(hào)S2 (或S4)，在SI或S2為高電平時(shí)，也即在負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生變化的時(shí)候，過(guò)沖 消除裝置100屏蔽主控制電路對(duì)主電路的控制，產(chǎn)生的Ql、 Q2信號(hào)對(duì)主電路開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控 制。在正常工作時(shí)，即SI與S2為低電平時(shí)，主電路由主控制電路進(jìn)行控制，即Ql為P麗信 號(hào)，Q2為P麗的取反信號(hào)。其中負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路如圖5或圖8所示，包括第一比較 器和第二比較器，第一比較器反向相端連接輸出節(jié)點(diǎn)A，同相端接收一第一參考電壓(如以 上所述圖中的Vr^或Vr^)，輸出負(fù)載上升信號(hào)；第二比較器同相端連接輸出節(jié)點(diǎn)A，反相端
接收一第二參考電壓(如圖的Vr^或Vr^)，輸出負(fù)載下降信號(hào)。對(duì)多相Buck變換器而言，
當(dāng)負(fù)載上升信號(hào)S1或S3為高電平時(shí)，輔助控制電路啟動(dòng)，將Kll、K12…Kln等所有相的上 管一起開(kāi)通，對(duì)K21、K22…K2n等所有相的下管一起關(guān)斷，以繼續(xù)對(duì)輸出電容Co進(jìn)行充電， 對(duì)下降的Vo進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)負(fù)載下降信號(hào)S2或S4為高電平時(shí)，輔助控制電路啟動(dòng)，將多相 變換器所有相上下管Kll、K21、K12、K22…Kln、K2n等一起關(guān)斷，切斷電感Ll、 L2…Ln的通 路，強(qiáng)制停止電流對(duì)Co的充電，防止Vo的上升。輔助控制電路開(kāi)通上管的控制持續(xù)時(shí)間可 以與負(fù)載上升信號(hào)高電平同步，可以為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，也可以判斷當(dāng)Vo > VMf5時(shí)停止輔 助控制電路對(duì)上管的開(kāi)通控制以及對(duì)下管的關(guān)斷，其中VMf5為約等于第一參考電壓或略大 于第一參考電壓的參考值。同樣，輔助控制電路關(guān)斷所有開(kāi)關(guān)的持續(xù)時(shí)間可以與負(fù)載下降
信號(hào)高電平同步，可以為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，也可以判斷V0 < VMf5時(shí)停止輔助控制電路對(duì)上
下管的關(guān)斷控制，其中為約等于第二參考電壓或略小于第二參考電壓的參考值。 圖12為圖11所示的輔助控制電路的邏輯控制電路示意圖，其接收負(fù)載上升信號(hào) SI (或S3)、負(fù)載下降信號(hào)S2(或S4)和主控制電路產(chǎn)生的P麗信號(hào)，輸出控制上管的Ql信 號(hào)和控制下管的Q2信號(hào)。將S2信號(hào)與P麗信號(hào)輸入或門Ol，其輸出端連接一與門A2的 輸入端。將S2信號(hào)取反輸入A2的另一輸入端。A2輸出Q1信號(hào)。與門A2接收S1的取反 信號(hào)、S2的取反信號(hào)和P麗的取反信號(hào)，輸出Q2信號(hào)。在正常狀態(tài)，Sl與S2都為低電平， Q1、Q2由P麗信號(hào)決定。當(dāng)Sl = 1， S2 = 0時(shí)，P麗信號(hào)被屏蔽，Ql = 1， Q2 = O，因此，上 管開(kāi)通，下管關(guān)斷。當(dāng)Sl = 0，S2 = 1時(shí)，P麗信號(hào)被屏蔽，Q1 = Q2 = O，上下管一起關(guān)斷。 在實(shí)際應(yīng)用中，Ql 、 Q2信號(hào)可各自經(jīng)過(guò)一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)上管和下管。 以上公開(kāi)內(nèi)容僅涉及優(yōu)選實(shí)施例或?qū)嵤├?，可產(chǎn)生許多修改方案而不脫離所附權(quán) 利要求提出的本發(fā)明的精神和范圍，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本說(shuō)明書(shū)所描 述的特定實(shí)施例僅用于說(shuō)明目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，可得出多種 修改、等同方案。本發(fā)明涵蓋的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。因此落入權(quán)利要求或其
9等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋c
權(quán)利要求
一種用于電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，其特征在于，所述電路包括輸入端，經(jīng)一電阻與所述電壓變換器的輸出電壓端相連接；比較器，用于所述輸入端的電壓與一跳變參考電壓進(jìn)行比較，獲得并輸出用于控制所述電壓變換器輸出電壓參數(shù)的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓變換器采用有源下調(diào)電壓控制， 所述輸入端的電壓為有源下調(diào)電壓和輸出電壓之和。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述輸入端接收所述電壓變換器的電感 采樣電流，所述有源下調(diào)電壓為所述電感采樣電流在所述電阻上的壓降。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述電壓變換器為單相變換器或多相變換器，其中當(dāng)所述電壓變換器為多相變換器時(shí)所述電感采樣電流為多相電感采樣電流之和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述輸入端的電壓為所述電壓變換器的 輸出電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5任意一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述跳變參考電壓為上升跳 變參考電壓，當(dāng)所述輸入端的電壓小于上升跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù) 載上升變化信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-5任意一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述跳變參考電壓為下降跳 變參考電壓，當(dāng)所述輸入端的電壓大于下降跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù) 載下降變化信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-5任意一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述比較器進(jìn)一步地包括 第一比較器，用于將所述輸入端的電壓與上升跳變參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述輸入端的電壓小于上升跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù)載上升變化信號(hào)；第二比較器，用于將所述輸入端的電壓與下降跳變參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述輸入端 的電壓大于下降跳變參考電壓，則所述比較器輸出高電平的負(fù)載下降變化信號(hào)。
9. 一種用于電壓變換器的頻率控制電路，其特征在于，所述頻率控制電路接收權(quán)利要 求8所述的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，當(dāng)負(fù)載上升時(shí)，升高系統(tǒng)頻率，當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，降低系統(tǒng)頻 率。
10. 如權(quán)利要求9所述的頻率控制電路為一斜坡信號(hào)生成電路，接收所述負(fù)載瞬態(tài)變 化檢測(cè)電路的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，當(dāng)負(fù)載上升信號(hào)為高時(shí)，生成高頻率的斜坡信號(hào)，在負(fù)載 下降信號(hào)為高時(shí)，生成低頻率的斜坡信號(hào)，其中所述斜坡信號(hào)頻率控制所述電壓變換器的 系統(tǒng)頻率。
11. 一種用于Buck電壓變換器的過(guò)沖消除裝置，所述Buck電壓變換器包括有上開(kāi)關(guān)管 和下開(kāi)關(guān)管，其特征在于，所述裝置包括權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路；輔助控制電路，接收所述負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)，當(dāng)接收到負(fù)載 上升信號(hào)為高時(shí)，開(kāi)通所有上開(kāi)關(guān)管以及關(guān)斷所所有下開(kāi)關(guān)管并持續(xù)一段時(shí)間，當(dāng)接收到 負(fù)載下降信號(hào)為高時(shí)，關(guān)斷所有上下開(kāi)關(guān)管并持續(xù)一段時(shí)間。
12. 如權(quán)利要求11所述的的過(guò)沖消除裝置，其特征在于，所述上下開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷 的持續(xù)時(shí)間與所述負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)的時(shí)間 一致。
13.如權(quán)利要求11所述的過(guò)沖消除裝置，其特征在于，當(dāng)Buck變換器的輸出電壓大于 第一參考值時(shí)，所述輔助控制電路停止對(duì)所述所有上開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和下開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷；當(dāng) 所述Buck變換器的輸出電壓小于第二參考值，所述輔助控制電路停止對(duì)所述上下開(kāi)關(guān)管 的關(guān)斷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化檢測(cè)電路，包括輸入端，經(jīng)一電阻與所述電壓變換器的輸出電壓端相連接；比較器，用于所述輸入端的電壓與一跳變參考電壓進(jìn)行比較，獲得并輸出用于控制所述電壓變換器輸出電壓參數(shù)的負(fù)載瞬態(tài)變化信號(hào)。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠及時(shí)檢測(cè)電壓變換器的負(fù)載瞬態(tài)變化，從而去控制電壓變換器的各種輸出參數(shù)。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101753022SQ20081018428
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者歐陽(yáng)茜 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司