CN101753010B - 控制dc-dc变换器在省电模式和pwm模式之间转换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，该方法为：在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，将与误差放大器相关的储能元件的电压动态保持住，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，则将上述储能元件放开和/或对储能元件上的电压进行调整，使误差放大器重新担任线性调节作用。本发明可使DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间进行快速安全的转换，大大减少系统输出电压的动态压降，且采用的方法只需通过对DC-DC变换器的电路结构进行简单的调整即可实施，简便易行，且成本低廉。本发明适用在Buck、Boost和Buck-boost等变换器中应用。

Description

控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法
技术领域
本发明涉及一种DC-DC变换器的控制方法，尤其涉及一种控制DC-DC变换器在省电模式(省电模式)和PWM模式(脉冲宽度调制模式)之间转换的方法。
背景技术
众所周知，常用的DC-DC变换器包括Buck，boost和Buck-Boost变换器，它们正常工作带满负载时，都在PWM模式，而当负载轻时，则需过渡到“省电”(Power Saving)PS模式，以保持高效率。图1为工作在PWM模式时的Buck-BoostDC-DC系统，该系统是用一工作于线性状态的放大器误差放大器来控制的，该放大器有外部和内部补偿网络，以保证调节精度和系统稳定性。
但在省电模式时，该DC-DC系统不再受误差放大器的控制，而转由PS控制单元控制。此时，大部分与PWM有关的单元，如振荡器，波形发生器等，可以关掉以节省电能，而PS控制单元可以仅仅是一个比较FB(反馈)和参考电压的比较器，如图2所示。
然而，当DC-DC系统要求从省电模式切换到PWM模式时，必须从非线性控制回到线性控制，即由图2的电路结构回到图1的电路结构。同时，必须把图1所示进入省电模式前的PWM时的电路状态，即图1误差放大器PWM模式在当时的补偿网络上的状态尽量恢复。否则，在从省电模式切换回PWM模式的瞬间，输出电压Vout会有很大的波动，特别是可能有大的动态电压下降。影响负载的工作，甚至引起负载故障和造成损失。但迄今为止，尚未有行之有效的方法可解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其可使DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间进行快速安全的转换，从而克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法为，
在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，将与误差放大器相关的储能元件的电压动态保持住，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，则将上述储能元件断开和/或对储能元件上的电压进行调整，使误差放大器担负线性调节作用。
进一步的讲，所述与误差放大器相关的储能元件包括误差放大器内部补偿电容及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容。
其中DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容是连接在误差放大器反向输入端和输出端间支路上的电容，即与误差放大器相接的电容。
该方法具体为：
在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路均断开，以动态保持住上述电容上的电压，使误差放大器成为比较器工作，而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，则再次将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路连通，使误差放大器担负线性调节作用。
该方法中，将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路均断开或连通的过程是通过在DC-DC变换器中设置的一状态保持电路完成的。
该方法具体为：
在DC-DC变换器中设置一跟踪/状态保持电路，在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路均断开，以保持上述电容上的电压，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路则将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路连通，以将上述电容放开，并对上述电容上的电压进行调整，使误差放大器担负线性调节作用。
该方法中，跟踪/状态保持电路动态跟踪DC-DC变换器的负载电流，并据此将DC-DC变换器中补偿电路中的电容电压进行强制调节。
与现有技术相比，本发明的优势在于，可使DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间进行快速安全的转换，且采用的方法只需通过对DC-DC变换器的电路结构进行简单的调整即可实施，简便易行，且成本低廉。本发明适用在Buck、Boost和Buck-boost等变换器中应用。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明的内容作进一步说明。
图1为现有技术中PWM模式时的Buck-Boost DC-DC系统结构示意图；
图2为现有技术中PS模式时的Buck-Boost DC-DC系统结构示意图；
图3为实施例1中PS模式时的Buck-Boost DC-DC系统结构示意图；
图4为实施例2中PS模式时的Buck-Boost DC-DC系统结构示意图；
图5为实施例3中PS模式时的Buck-Boost DC-DC系统结构示意图。
具体实施方式
以下仍以Buck-Boost DC-DC系统为例，对本发明的技术方案进行说明。
实施例1本实施例中控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的过程为：
当Buck-Boost DC-DC系统一旦进入省电模式，就立即把与误差放大器相关的储能元件，例如图3所示C1、C2所在支路(R2-C2支路和C1支路)分别从D和E处断开，同时把误差放大器内部的补偿电容所在支路同样办理。如此，误差放大器在Buck-Boost DC-DC系统进入省电模式后自动成为比较器工作。而当Buck-Boost DC-DC系统进入PWM模式时，则再次连通上述电容所在支路，使误差放大器担负非线性调节作用。上述切断或连通电容所在支路的过程可借助继电器、开关电路等多种方式实施。
实施例2本实施例中控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的过程为：
当Buck-Boost DC-DC系统进入省电模式时把与误差放大器相关的储能元件，例如图4所示电路的C1、C2以及误差放大器内部的补偿电容的电压借由一动态保持电路以动态保持方式保持住。该动态保持电路如图4中于误差放大器反相输入端的方框所示。在省电模式时，C1和C2上以及Miller电容的电压被保持，误差放大器成为比较器工作。一旦从PS回到PWM模式，该方框电路将迅速恢复这些电容上的电压，然后方框放开C1和C2以便误差放大器担负起线性调节作用。
该操作方式避免了Buck-Boost DC-DC系统从省电模式回PWM模式时这些电容的漫长充放电过程，因此任何负载增加引起的vout降低都会被误差放大器及时克服，使PS切换到PWM模式引起的波动达到最小。误差放大器和误差放大器变成的比较器使用了同一套电路，可节省IC的面积。
实施例3事实上，当重新回到PWM模式时，DC-DC系统负载的状况未必与从PWM模式进入省电模式时的一样。为此，还可采用如下操作：
如图5所示，在DC-DC变换器中设置一跟踪/状态保持电路，在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路均断开，以保持上述电容上的电压，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路则将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相关的电容所在支路连通，以将上述电容放开，把误差放大器的C1和C2的电压强制到相应的值，使误差放大器担负线性调节作用。
该方法中，跟踪/状态保持电路是动态跟踪DC-DC变换器的负载电流，并据此将DC-DC变换器中补偿电路中的电容电压进行强制调节的。
以上实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式，但凡本领域技术人员因本发明所涉及之技术启示，而采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法为，
在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，将与误差放大器相关的储能元件的电压动态保持住，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，则将所述储能元件所在支路连通以将所述储能元件放开和/或对储能元件上的电压进行调整，使误差放大器重新担负线性调节作用，其中，所述与误差放大器相关的储能元件包括误差放大器内部补偿电容及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容。
2.根据权利要求1所述的控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，所述与误差放大器相接的电容是指连接在误差放大器反向输入端和输出端间支路上的电容。
3.根据权利要求1所述的控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法具体为：
在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容所在支路均断开，以动态保持住上述电容上的电压，使误差放大器成为比较器工作，而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，则再次将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容所在支路连通，使误差放大器担负线性调节作用。
4.根据权利要求3所述的控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法中，将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容所在支路均断开或连通的过程是通过在DC-DC变换器中设置的一状态保持电路完成的。
5.根据权利要求1所述的控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法具体为：
在DC-DC变换器中设置一跟踪/状态保持电路，在DC-DC变换器从PWM模式向省电模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容所在支路均断开，以保持上述电容上的电压，使误差放大器成为比较器工作；而当DC-DC变换器从省电模式再次向PWM模式转换的过程中，该跟踪/状态保持电路则将误差放大器内部补偿电容所在支路及DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容所在支路连通，以将上述电容放开，并对DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容上的电压进行调整，使误差放大器担负线性调节作用。
6.根据权利要求5所述的控制DC-DC变换器在省电模式和PWM模式之间转换的方法，其特征在于，该方法中，跟踪/状态保持电路动态跟踪DC-DC变换器的负载电流，并据此将DC-DC补偿电路中与误差放大器相接的电容电压进行强制调节。
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Assignor: Suzhou Huaxin Microelectronics Co., Ltd.

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Denomination of invention: Method for controlling conversion of DC-DC converter between PS mode and PWM mode

Granted publication date: 20120829

License type: Exclusive License

Record date: 20180503

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Effective date of registration: 20191206

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Patentee after: Pizhou Binhe SME Management Service Co., Ltd.

Address before: 215011 No. 198 Xiangyang Road, hi tech Zone, Jiangsu, Suzhou

Patentee before: Suzhou Huaxin Microelectronics Co., Ltd.

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