一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路。本發(fā)明的電路,PMOS功率管漏極和NMOS功率管漏極的連接點(diǎn)為輸出端并分別接電壓采樣電路的輸入端和過零檢測電路的輸入端,電壓采樣電路的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端;PWM比較器的正輸入端分別接基準(zhǔn)電壓和軟關(guān)段信號,定時器和PWM比較器的輸出端接SR觸發(fā)器的S輸入端;SR觸發(fā)器的R輸入端接定時器的輸出端;SR觸發(fā)器的輸出端接或非門的一個輸入端,或非門的另一個輸入端接控制電路的輸入端;控制電路的一個輸入端接過零檢測電路的輸出端,另一個輸入端接使能信號;或非門的輸出端接PMOS功率管的柵極;所述控制電路用于在使能信號關(guān)段的時候,控制PMOS功率管延遲一端時間關(guān)段。
【專利說明】
一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,隨著便攜式電子產(chǎn)品在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛,對其電源的性能 提出了更高的要求,要求電源具有穩(wěn)定的輸出和高效率。其中開關(guān)型DC-DC變換器因其具有 效率高、應(yīng)用方便等有點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,BUCK變換器在計算機(jī)、通信、工業(yè)自動化、電子或電 工儀器等領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛,BUCK變換器中脈沖寬度調(diào)制模式(PWM)與脈沖頻率調(diào)制模式 (PFM)往往配合使用。一般在連續(xù)導(dǎo)通(CCM)模式下,變換器工作在PWM模式,開關(guān)頻率固定; 在斷續(xù)導(dǎo)通(DCM)模式下,變換器工作在PFM模式,開關(guān)頻率隨負(fù)載的降低而減小?;冖荰 模式Buck變換器在輕載下會進(jìn)入斷續(xù)導(dǎo)通(DCM)模式,在輕載模式下,會發(fā)生關(guān)斷芯片的情 況,設(shè)計輕載下軟關(guān)斷電路,實(shí)現(xiàn)芯片軟關(guān)斷,能夠有效保護(hù)芯片。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的,就是針對上述問題,提出一種合理的軟關(guān)斷電路,能夠使芯片 軟關(guān)斷,可以有效地保護(hù)芯片。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:如圖1所示,一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路,包括 PM0S功率管、NM0S功率管、電壓采樣電路、過零檢測電路、定時器、SR觸發(fā)器、比較器、控 制電路和或非門;PM0S功率管的源極接電壓,其漏極與NM0S功率管的漏極連接,NM0S功率管 的源極接地;PM0S功率管漏極和匪0S功率管漏極的連接點(diǎn)為輸出端并分別接電壓采樣電路 的輸入端和過零檢測電路的輸入端,電壓采樣電路的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端;PWM 比較器的正輸入端分別接基準(zhǔn)電壓和軟啟動信號,PWM比較器的輸出端接SR觸發(fā)器的S輸入 端;s R觸發(fā)器的R輸入端接定時器的輸出端,定時器的輸入端接S R觸發(fā)器的反向輸出端; 匪0S功率管的柵極接SR觸發(fā)器的反向輸出端;SR觸發(fā)器的輸出端接或非門的一個輸入端, 或非門的另一個輸入端接控制電路的輸入端;控制電路的一個輸入端接過零檢測電路的輸 出端,另一個輸入端接使能信號;或非門的輸出端接PM0S功率管的柵極;所述控制電路用于 在使能信號關(guān)段的時候,控制PM0S功率管延遲一端時間關(guān)段。
[0005] 本發(fā)明的有益效果為,能夠在芯片輕載工作模式下、超輕載模式下、空載模式下實(shí) 現(xiàn)芯片的軟關(guān)斷,可以有效地保護(hù)芯片。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖;
[0007] 圖2為輕載下電感電流和輸出電壓波形圖;
[0008] 圖3為輕載下使能信號EN關(guān)斷的流程圖;
[0009] 圖4為輕載下使能信號EN關(guān)斷的實(shí)際電路結(jié)構(gòu)圖;
[0010] 圖5為正常負(fù)載下軟關(guān)斷波形示意圖;
[0011] 圖6為輕載下芯片軟關(guān)斷波形的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖,詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0013]使能信號EN在輕載工作模式下關(guān)斷時,由于負(fù)載放電比較慢,有可能出現(xiàn)FB信號 追不上SS信號變化,本發(fā)明針對這種情況做了合理設(shè)計,使芯片能夠在輕載工作模式下軟 關(guān)斷,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014] 輕載下EN關(guān)斷后的流程圖如圖3所示,輕載模式下EN關(guān)斷后會出現(xiàn)兩個動作:首先 是提高過零檢測電路的參考電位,使電感電流降到負(fù)值才會過零,SS信號開始放電,如果FB 可以跟隨SS下降,就靠 PWM來控制上下管,不會發(fā)生過零,直至軟關(guān)斷完成,這就和正常負(fù)載 下的軟關(guān)斷一樣,具體波形如圖5所示;如果FB跟不上SS下降,這是會觸發(fā)過零,芯片會強(qiáng)制 開一段時間上管,芯片進(jìn)入強(qiáng)制CCM模式,F(xiàn)B信號最終也會將下來,其具體波形如圖6所示。
[0015] 本發(fā)明的輕載軟關(guān)斷具體電路如圖4所示,其中L45是上下管控制信號,為高時開 上管,從圖4中可以看出,有三個信號可以控制上下管,其中Ctrl3只在EN關(guān)斷時有效,CtrlO 只在ΕΝ關(guān)斷并且發(fā)生過零時才有效。正常工作時Ctrl2為低,Ctrl3這條支路無效,當(dāng)ΕΝ關(guān)斷 時,Ctrl2為高,會使Ctrl3為高,L45為高,會產(chǎn)生開上管動作,經(jīng)過一段延時會使Ctrl3變 低,這段延時就是上管開啟的時間,是由Rl、C1延時電路確定的,從圖4中可以看出,Ctrl2為 高會使MP5開啟,R1、C1延時電路開始工作,經(jīng)過一段延時后會使A點(diǎn)電位為低,Ctrl3為低使 不對上下管產(chǎn)生影響,因此上管只開啟了一次,開啟時間由R1、C1延時電路確定,這樣做是 為了防止芯片無法軟關(guān)斷,假設(shè)EN關(guān)斷發(fā)生在系統(tǒng)過零之后,如果沒有強(qiáng)制開啟一次上管, 此時上下管都是關(guān)閉的,系統(tǒng)將沒有任何動作,所以在EN關(guān)斷后要強(qiáng)制開一次上管;CtrlO 這條支路在正常工作時也是無效的,正常工作時Ctrll為低,CtrlO為低,CtrlO這條支路無 效,當(dāng)EN關(guān)斷時會把過零比較點(diǎn)提高,電感電流降到負(fù)值才會發(fā)生過零,輕載或者超輕載工 作模式下關(guān)斷時,F(xiàn)B信號下降比較慢,會出現(xiàn)FB信號追不上SS信號變化的情況,就會觸發(fā)過 零,使過零檢測信號為低,CtrlO為高,L45為高,會產(chǎn)生開上管動作,從圖4中可以看出CtrlO 為高會使MP3開啟,Vout從1.2V開始下降,二級管連接方式的MP2導(dǎo)通,MP1產(chǎn)生的電流對電 容C0充電,由于恒定電流源10電流不變,可以求出MP1的漏極電流大小ID1,也就是充電電流 大小,具體為:
[0025]由(1)可以得到VG1、VG2隨著Vout減小而減小,B隨著Vout減小而增大,由(4)可知 ID1隨著Vout減小而增大,也就是說充電電流隨著Vout減小而增大,充電時間就會減少,所 以上管開啟時間隨著Vout減小而減小的,能夠保證Vout降下來,綜上所述,當(dāng)輕載或者超輕 載工作模式下關(guān)斷時,會出現(xiàn)FB信號追不上SS信號變化的情況,PWM_FLAG-直為低,這時由 CtrlO來控制L45,這時芯片會強(qiáng)制開一段時間上管,會進(jìn)入強(qiáng)制CCM模式,上管開啟時間隨 著Vout減小而減小,Vout會緩慢降到地,直至軟關(guān)斷完成,芯片完全關(guān)斷。
[0026]本發(fā)明的有益效果是設(shè)計出一種基于⑶T模式Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路,考 慮了芯片在各種工作情況下的關(guān)斷,能夠?qū)崿F(xiàn)輕載工作模式下、超輕載模式下、空載模式下 芯片的軟關(guān)斷,可以有效地保護(hù)芯片。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于Buck變換器的輕載軟關(guān)斷電路,包括PMOS功率管、匪OS功率管、電壓采樣電 路、過零檢測電路、定時器、SR觸發(fā)器、PWM比較器、控制電路和或非門;PM0S功率管的源極接 電壓,其漏極與NM0S功率管的漏極連接,NM0S功率管的源極接地;PM0S功率管漏極和NM0S功 率管漏極的連接點(diǎn)為輸出端并分別接電壓采樣電路的輸入端和過零檢測電路的輸入端,電 壓采樣電路的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端;PWM比較器的正輸入端分別接基準(zhǔn)電壓和軟 關(guān)段信號,PWM比較器的輸出端接SR觸發(fā)器的S輸入端;SR觸發(fā)器的R輸入端接定時器的輸出 端,定時器的輸入端接SR觸發(fā)器的反向輸出端;匪0S功率管的柵極接SR觸發(fā)器的反向輸出 端;SR觸發(fā)器的輸出端接或非門的一個輸入端,或非門的另一個輸入端接控制電路的輸入 端;控制電路的一個輸入端接過零檢測電路的輸出端,另一個輸入端接使能信號;或非門的 輸出端接PM0S功率管的柵極;所述控制電路用于在使能信號關(guān)段的時候,控制PM0S功率管 延遲一端時間關(guān)段。
【文檔編號】H02H7/12GK106026032SQ201610370019
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】明鑫, 李要, 何燁, 王卓, 張波
【申請人】電子科技大學(xué)