CN101924469B - 具有快速瞬态响应的开关电源 - Google Patents

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Abstract

一种具有快速瞬态响应的开关电源，在开关电源原有PWM控制环路增加迟滞控制环路，包括迟滞控制器和控制信号选通器，迟滞控制器用于检测开关电源输出电压的大小，将开关电源输出电压与基准电压相比较。当开关电源负载电流突变时，开关电源输出电压波动。若开关电源输出电压处于所设置的迟滞电压范围(基准电压±(10～30mV))内，则迟滞控制器的输出端SELp和输出端SELn均为低电位，控制信号选通器选择PWM控制器的输出信号Qp1和输出信号Qn1作为栅极信号驱动电路的输入信号；若开关电源输出电压的波动超出设置的迟滞电压范围，则迟滞控制器的输出端SELp或输出端SELn输出高电位，控制信号选通器选择迟滞控制器的输出信号Qp2和输出信号Qn2作为栅极信号驱动电路的输入信号，控制开关电源功率级开关管的工作，稳定输出电压。

Description

具有快速瞬态响应的开关电源
技术领域
本发明涉及负载电流突变快速瞬态响应开关电源，尤其是一种输出电压可变的快速瞬态响应开关电源，它能够提高开关电源的瞬态响应速度，减小输出电压的波动幅度并缩短输出电压的稳定时间。
背景技术
现今，微处理器和DSP(Digital Signal Processor)的发展需要开关电源具有大的电流变化速率和快速瞬态响应。事实上，微处理器和DSP对于开关电源是快速变化的负载。比如说，为了减少功耗，当空闲时，微处理器和DSP进入“睡眠模式”，工作电流很小；当需要时，微处理器和DSP产生瞬间的大电流，要求开关电源具有快速瞬态响应能力。
一种改善开关电源瞬态响应速度的方法为LnLC(Linear non-linear Control)，它在原有的线性控制环路基础上增加非线性控制环路。当负载电流稳定时，开关电源的线性控制环路起作用；当负载电流发生突变导致输出电压变化超过限定值后，非线性控制环路代替线性环路工作，提高瞬态响应速度。此非线性控制环路需要两个比较器来检测输出电压是否低于最小限定值或高于最大限定值。对于输出电压可变的开关电源，需要额外的电路来产生跟随输出电压变化的限定值，会增加电路复杂度和芯片面积。一个好的瞬态响应提高电路要求具有快速稳定输出电压的效果，同时希望结构简单，受工艺、工作环境的影响尽量小。
发明内容
本发明提供一种能够使开关电源的输出电压的波动幅度和稳定时间得到改善的具有快速瞬态响应的开关电源。
本发明采用如下技术方案：
一种具有快速瞬态响应的开关电源，包括：含有电感的功率级、PWM控制器及栅极信号驱动电路，在PWM控制器的基准电压输入端上连接有用于产生基准电压的数模转换器，在PWM控制器的时钟信号输入端上连接有用于产生时钟信号的振荡器，所述功率级的输出端与PWM控制器的以开关电源输出电压为反馈信号的电压反馈信号输入端连接，所述PWM控制器用于采集功率级中电感的电流信号并将所采集到的电流信号作为PWM控制器的电流反馈信号输入端的输入信号，所述栅极信号驱动电路的一个输出端与功率级的一个输入端连接，所述栅极信号驱动电路的另一输出端与功率级的另一输入端连接，功率级的输出端作为开关电源的输出端，其特征在于，所述开关电源还包括迟滞控制器和控制信号选通器，所述控制信号选通器的一个输出端与栅极信号驱动电路的一个输入端连接，所述控制信号选通器的另一输出端与栅极信号驱动电路的另一输入端连接，所述迟滞控制器的基准电压输入端与数模转换器的基准电压输出端连接，所述迟滞控制器的时钟信号输入端与振荡器的时钟信号输出端连接，所述迟滞控制器以开关电源的输出电压作为迟滞控制器的输入电压输至迟滞控制器的电压信号输入端，迟滞控制器用于检测开关电源输出电压的大小，将其与基准电压相比较，若开关电源输出电压在所设置的迟滞电压范围内，则迟滞控制器的输出端SELp和输出端SELn均为低电位，控制信号选通器选择PWM控制器的输出信号Qp1和输出信号Qn1作为栅极信号驱动电路的输入信号，所述迟滞电压范围是基准电压±(10～30mV)；若开关电源输出电压的波动大小超出设置的迟滞电压范围，则迟滞控制器的输出端SELp或输出端SELn输出高电位，控制信号选通器选择迟滞控制器的输出信号Qp2和输出信号Qn2作为栅极信号驱动电路的输入信号。
本发明的优点及显著效果
本发明是通过在开关电源原有PWM控制器上额外增加一个迟滞控制器来提高开关电源的瞬态响应能力。当开关电源负载电流发生突变，输出电压发生波动，并超过了迟滞电压范围，那么迟滞控制器取代PWM控制器起作用。
若输出电压过大，迟滞控制器会关断P型功率MOS管，而开启N型功率MOS管，输出滤波电容放电，使输出电压下降。迟滞控制环路工作一至两个PWM振荡周期后，开关电源自动切换由PWM控制器控制，但迟滞控制器仍然检测输出电压是否处于迟滞电压范围内；若输出电压再次超出迟滞电压范围，开关电源将再次切换由迟滞控制器控制，直到输出电压稳定。
当输出电压过小，迟滞控制器会开启P型功率MOS管，关断N型功率MOS管，给输出滤波电容充电，使输出电压上升。在迟滞控制器工作一至两个PWM振荡周期后，开关电源自动切换由PWM控制器控制，但迟滞控制器仍然检测输出电压是否处于迟滞电压范围内；若输出电压再次超出迟滞电压范围，开关电源将再次切换由迟滞控制器控制，直到输出电压稳定。
新增的迟滞控制器只在输出电压波动超出迟滞电压范围时工作，不会影响开关电源的其他性能。另外，本发明的开关电源的输出电压可变，在不同输出电压下都能有效提高其负载电流瞬态响应速度。
附图说明
图1是输出电压可变的开关电源电路框图，包括功率级、PWM控制器及栅极信号驱动电路。
图2是栅极信号驱动电路的具体电路框图，包括逻辑门电路和反相器驱动链电路。
图3是加入本发明后输出电压可变的开关电源电路框图，包括迟滞控制器、控制信号选通器、功率级、PWM控制器以及栅极信号驱动电路。
图4是本发明的具体电路框图，包括迟滞比较器、边沿检测电路、定时电路、逻辑门电路和控制信号选通器。
图5是迟滞比较器的电路图，其具有中心比较电压可变，迟滞电压范围确定的特性。
图6是边沿检测电路，其作用是检测迟滞比较器输出的跳变。
图7是定时电路，其作用是控制迟滞控制环路的工作时间。
图8是控制信号选通器，其作用选择PWM控制器的控制信号或迟滞控制器的控制信号，并输入到栅极信号驱动电路，决定功率MOS管的栅极信号。
图9栅极信号驱动电路的信号传输波形图。
图10输出电压波动后迟滞控制器内信号传输波形图。
图11负载突变后输出电压的波动和迟滞控制器的栅极信号波形图。
图12是原开关电源的负载电流突变瞬态响应。
图13是加入迟滞控制器后开关电源的负载电流突变瞬态响应。
具体实施方式
一种具有快速瞬态响应的开关电源，包括：含有电感113的功率级102、PWM控制器101及栅极信号驱动电路106，在PWM控制器101的基准电压输入端上连接有用于产生基准电压的数模转换器110，在PWM控制器101的时钟信号输入端上连接有用于产生时钟信号的振荡器109，所述功率级102的输出端与PWM控制器101的以开关电源输出电压为反馈信号的电压反馈信号输入端连接，所述PWM控制器101用于采集功率级102中电感113的电流信号并将所采集到的电流信号作为PWM控制器101的电流反馈信号输入端的输入信号，所述栅极信号驱动电路106的一个输出端与功率级102的一个输入端连接，所述栅极信号驱动电路106的另一输出端与功率级102的另一输入端连接，功率级102的输出端作为开关电源的输出端，其特征在于，所述开关电源还包括迟滞控制器117和控制信号选通器116，所述控制信号选通器116的一个输出端与栅极信号驱动电路106的一个输入端连接，所述控制信号选通器116的另一输出端与栅极信号驱动电路106的另一输入端连接，所述迟滞控制器117的基准电压输入端与数模转换器110的基准电压输出端连接，所述迟滞控制器117的时钟信号输入端与振荡器109的时钟信号输出端连接，所述迟滞控制器117以开关电源的输出电压作为迟滞控制器117的输入电压输至迟滞控制器117的电压信号输入端，迟滞控制器117用于检测开关电源输出电压的大小，将其与基准电压相比较，若开关电源输出电压在所设置的迟滞电压范围内，则迟滞控制器117的输出端SELp和输出端SELn均为低电位，控制信号选通器116选择PWM控制器101的输出信号Qp1和输出信号Qn1作为栅极信号驱动电路106的输入信号，所述迟滞电压范围是基准电压±(10～30mV)；若开关电源输出电压的波动大小超出设置的迟滞电压范围，则迟滞控制器117的输出端SELp或输出端SELn输出高电位，控制信号选通器116选择迟滞控制器的输出信号Qp2和输出信号Qn2作为栅极信号驱动电路106的输入信号。
所述的迟滞控制器117由迟滞比较器401、第一反相器402、定时电路403、上升沿检测电路408和下降沿检测电路409组成，开关电源输出端与迟滞比较器401的负相输入端连接，数模转换器DAC110的输出端与迟滞比较器401的正相输入端连接，迟滞比较器401的输出端分别与第一反相器402的输入端、上升沿检测电路408的一个输入端和下降沿检测电路409的一个输入端连接，并作为迟滞控制器117的输出端Qp2，第一反相器402的输出端作为迟滞控制器117的输出端Qn2，上升沿检测电路408的另外两个输入端分别与定时电路403的输出端Reset和使能端EN连接，上升沿检测电路408的一个输出端Pulsep与定时电路403的一个输入端连接，上升沿检测电路408的另一输出端作为迟滞控制器117的输出端SELp，下降沿检测电路409的另外两个输入端分别与定时电路403的输出端Reset和使能端EN连接，下降沿检测电路409的输出端Pulsen与定时电路403的另一个输入端连接，下降沿检测电路409的另一输出端作为迟滞控制器117的输出端SELn，定时电路403的时钟信号输入端和使能信号输入端分别作为迟滞控制器117的时钟信号输入端和使能信号输入端。
所述的控制信号选通器116由第一选通器801、第二选通器802、第三选通器803、第四选通器804、第一或非门805、第二或非门807、第二反相器806和第三反相器808组成。迟滞控制器117的输出端SELn分别与第三选通器803的一个输入端SEL和第四选通器804的一个输入端SEL连接，迟滞控制器117的另一输出端SELp分别与第一选通器801的一个输入端SEL和第二选通器802一个输入端SEL连接，PWM控制器101的输出端Qp1分别与第二选通器802的另一输入端IN1和第四选通器804的另一输入端IN1连接，PWM控制器101的另一输出端Qn1分别与第一选通器801的另一输入端IN1和第三选通器803的另一输入端IN1连接，迟滞控制器117的另一输出信号Qp2分别与第二选通器802的另一输入端IN2和第四选通器804的另一输入端IN2连接，迟滞控制器117的另一输出端Qn2分别与第一选通器801的另一输入端IN2和第三选通器803的另一输入端IN2连接。第一选通器801和第三选通器803的输出端与第一或非门805的两个输入端连接，第一或非门805的输出端与第二反相器806的输入端连接，第二反相器806的输出端作为控制信号选通器116的输出端Qn，第二选通器802和第四选通器804的输出端与第二或非门807的两个输入端连接，第二或非门807的输出端与第三反相器808的输入端连接，第三反相器808的输出端作为控制信号选通器116的输出端Qp。
所述的迟滞比较器401由运算放大器501、比较器502和第一电阻503、第二电阻504、第三电阻505和第四电阻506组成，数模转换器DAC110的输出端Vref分别与第一电阻503和第三电阻505的一端连接，第一电阻503的另一端与第二电阻504的一端连接，并与运算放大器501的正相输入端连接，第二电阻504的另一端与比较器502的输出端连接，并作为迟滞比较器的输出端Qp2，第三电阻505的另一端与第四电阻506的一端连接，并与运算放大器501的负相输入端连接，第四电阻506的另一端与运算放大器501的输出端连接，并与比较器502的正相输入端连接，比较器502的反相输入端与开关电源输出端Vout连接。
所述的上升沿检测电路408由第一反相器延时链601、第四反相器602、第五反相器612、第六反相器614、第一与非门603、第二与非门611、第三与非门613、第一D触发器605和第一电源输入604组成，迟滞比较器401的输出端Qp2分别与第一反相器延时链601的输入端和第一与非门603和第三与非门613的一个输入端连接，第一反相器延时链601输出端与第四反相器602输入端连接，第四反相器602输出端与第一与非门603另一输入端连接，第一与非门603的输出端与第一D触发器605的时钟输入端连接，并作为上升沿检测电路408的输出端Pulsep；定时电路403的输出端Reset和使能端EN分别与第二与非门611的两个输入端连接，第二与非门611的输出端与第五反相器612的输入端连接，第五反相器612输出端与第三与非门613的另一输入端连接，第三与非门613的输出端与第六反相器614的输入端连接，第六反相器614的输出端与第一D触发器605的使能输入端连接，第一D触发器605的数据输入端与第一电源输入604连接，第一D触发器605的输出端作为上升沿检测电路408的输出端SELp。
所述的下降沿检测电路409由第二反相器延时链606、第七反相器607、第八反相器609、第三或非门608、第四或非门616、第四与非门615和第二触发器610组成，迟滞比较器401的输出端Qp2分别与第二反相器延时链606的输入端和第三或非门608和第四或非门616的一个输入端连接，第二反相器延时链606的输出端与第七反相器607的输入端连接，第七反相器607的输出端与第三或非门608的另一输入端连接，第三或非门608的输出端与第八反相器609的输入端连接，第八反相器609的输出端与D触发器610的时钟输入端连接，并作为下降沿检测电路409的输出端Pulsen；定时电路403的输出端Reset和使能端EN分别与第四与非门615的两个输入端连接，第四与非门615的输出端与第四或非门616的另一输入端连接，第四或非门616输出端与第二D触发器610的使能输入端连接，第二D触发器610的数据输入端与第一电源输入604连接，第二D触发器610的输出端作为下降沿检测电路409的输出端SELn。
所述的定时电路403由第九反相器701、第十反相器709和第十一反相器710、第五与非门703、第五或非门702、第三D触发器705、第四D触发器706、第五D触发器707、第三反相器延时链708和第二电源输入704组成。上升沿检测电路408的输出端Pulsep和下降沿检测电路409的输出端Pulsen分别与第五与非门703的两个输入端连接，第五与非门703的输出端与第十反相器709的输入端连接，第十反相器709的输出端与第三D触发器705的时钟输入端连接。使能端EN与第九反相器701的输入端连接，第九反相器701的输出端与第五或非门702的一个输入端连接，第五或非门702的另一输入端与第三反相器链708的输出端连接，第五或非门702的输出端与第三D触发器705的使能输入端连接，第三D触发器705的数据输入端与第二电源输入704连接，第三D触发器705的输出端与第四D触发器706和第五D触发器707的使能输入端连接，第四D触发器706的时钟输入端与振荡器109的输出端CLK连接，第四D触发器706的数据输入端分别与本身的反相输出端和第五D触发器707的时钟输入端连接，第五D触发器707的数据输入端与本身的反相输出端连接，第五D触发器707的正相输出端分别与第十一反相器710的输入端和第三反相器延时链708输入端连接，第十一反相器710的输出端作为定时电路403的输出端Reset。
所述的PWM控制器101由误差放大器103、PWM比较器104、RS触发器105、电流检测电路107和斜坡电流补偿电路108组成，误差放大器103的正向输入端作为PWM控制器101的基准电压输入端，误差放大器103的负向输入端作为PWM控制器101的电压反馈信号输入端，误差放大器103的输出端Ve与PWM比较器104的正向输入端连接，电流检测电路107的输入端作为PWM控制器101的电流反馈信号输入端，电流检测电路107的输出端与斜坡电流补偿电路108的输入端连接，斜坡补偿电路108的输出端Vsense与PWM比较器104的负向输入端连接，PWM比较器104的输出端PO与RS触发器105的复位输入端R连接，RS触发器105的置位输入端S作为PWM控制器101的时钟输入端，RS触发器105的正相输出端和负相输出端分别作为PWM控制器101的输出端Qp1和Qn1。
所述的功率级102由P型功率MOS管111、N型功率MOS管112、滤波电感113、滤波电容114、负载电阻115和第三电源输入116组成，P型功率MOS管111的栅极作为功率级102的一个输入端Gp，N型功率MOS管112的栅极作为功率级102的另一输入端Gn，P型功率MOS管111的源极与第三电源输入端116连接，P型功率MOS管111的漏极分别与N型功率MOS管112的漏极和滤波电感113的一端连接，并作为功率级102的电感电流反馈输出端，N型功率MOS管112的源极与地电位连接；滤波电感113的另一端分别与滤波电容114的一端和负载电阻115的一端连接，并作为功率级102的开关电源输出电压反馈输出端，滤波电容114和负载电阻115的另一端与地电位连接。
所述的栅极信号驱动电路106由第六或非门301、第七或非门307、第六与非门302、第七与非门308、第十二反相器303、第十三反相器304、第十四反相器306、第十五反相器309、第一反相器驱动链305和第二反相器驱动链310组成，第六与非门302的一个输入端作为栅极信号驱动电路106的一个输入端，第六与非门302的另一输入端与第六或非门301的输出端连接，第六与非门302的输出端与第十二反相器303的输入端连接，第十二反相器303的输出端分别与第十三反相器304的输入端和第七或非门307的一个输入端连接，第十三反相器304的输出端与第一反相器驱动链305的输入端连接，第一反相器驱动链305的输出端与第十四反相器306的输入端连接，并作为栅极信号驱动电路106的输出端Gp，第十四反相器306的输出端与第七或非门307的另一输入端连接，第七或非门307的输出端与第七与非门308的一个输入端连接，第七与非门308的另一输入端作为栅极信号驱动电路106的另一输入端，第七与非门308的输出端与第十五反相器309的输入端连接，第十五反相器309的输出端分别与第二反相器驱动链310的输入端和第六或非门301的一个输入端连接，第二反相器驱动链310的输出端与第六或非门301的另一输入端连接，并作为栅极信号驱动电路106的输出端Gn。
下面参照附图，对本发明的具体实施例作出更为具体的说明：
参见图1，PWM控制器101、栅极信号驱动电路106、功率级102、振荡器109及数模转换器DAC110(Digital to Analog Converter)构成一个降压型开关电源。其中，PWM控制器101由误差放大器103、PWM比较器104、RS触发器105、电流检测电路107及斜坡电流补偿电路108组成。振荡器109为PWM控制器101提供时钟信号，数模转换器DAC110为PWM控制器提供基准电压，数模转换器DAC110产生可变的基准电压，调节开关电源输出电压。功率级102包括P型功率MOS管111、N型功率MOS管112、滤波电感113、滤波电容114及负载电阻115。
当负载电流恒定时，开关电源输出电压稳定，工作在PWM模式。在每个工作周期开始时，振荡器109为低电平，使RS触发器105置位，输出Qp1＝1、Qn1＝0，Qp1和Qn1输入到栅极信号驱动电路106产生栅极信号Gp＝0、Gn＝0，从而P型功率MOS管111开启，N型功率MOS管112关断，使滤波电感113中电流增大。输出电压Vout反馈到误差放大器103的负相输入端，与数模转换器DAC 110产生的输出基准电压Vref的差值被误差放大器103放大，得到控制电压Ve。同时，电流检测电路107检测流过P型功率MOS管111的电流；为了抑制次谐波振荡，斜坡电流补偿电路108对检测电流进行补偿，得到电压Vsense。随着P型功率MOS管111中电流增大，电压Vsense增大，当其大于控制电压Ve时，PWM比较器输出低电位，将RS触发器105复位，输出Qp1＝0、Qn1＝1，Qp1和Qn1输入到栅极信号驱动电路106产生栅极信号Gp＝1、Gn＝1，从而P型功率MOS管111关断，N型功率MOS管112开启，使滤波电感113中电流减小；直到下个工作周期开始，重复上述工作过程。
图2为栅极信号驱动电路106。由于功率MOS管的尺寸很大，寄生栅电容较大，为了能够迅速的将功率MOS管开启或关断，需要栅极信号驱动电路106。另外，栅极信号驱动电路106还能防止P型功率MOS管111和N型功率MOS管112同时导通，产生瞬间大电流，导致效率降低或功率管烧毁。利用两输入或非门301和307作为MOS管栅极信号的使能电路。如图9，在PWM模式下，一个工作周期结束前，Qp1＝0、Qn1＝1且Gp＝1、Gn＝0，P型功率MOS管关断，N型功率MOS管导通；下一个工作周期开始时，振荡器109使RS触发器105置位，Qp1＝1、Qn1＝0，在Gn变为低电平之前，或非门301输出仍保持为0，将Qp1的信号屏蔽，无法影响Gp，所以只有在N型功率MOS管关断后，P型功率MOS管才能够开启，两者的死区时间tfd由逻辑门302、303、304和反相器驱动链305的延迟时间tfd决定。同样，当PWM比较器104使RS触发器105复位后，Qp1＝0、Qn1＝1，在Gp变为高电平之前，或非门307输出仍保持为0，将Qn1的信号屏蔽，无法影响Gn，即只有在P型功率MOS管关断后，N型功率MOS管才能开启，两者的死区时间trd由逻辑门308、309和反相器驱动链310的延迟时间trd决定。
当负载电流发生突变后，输出电压Vout发生波动，并被反馈到误差放大器103，误差放大器103的输出Ve发生波动；同样，负载电流的突变导致电流检测电路107的输出变化，从而经斜坡电流补偿电路108得到的电压Vsense发生变化。Vsense与误差放大器103的输出Ve相比较，得到的输出信号控制RS触发器105的工作，经过栅极信号驱动电路106后，改变功率MOS管的栅极信号，使输出电压稳定。由于从PWM控制环中存在误差放大器、PWM比较器、电流检测电路和斜坡电流补偿电路等模块，导致延迟时间很长，另外受最小工作占空比的影响，产生的输出信号Qp1和Qn1不能够及时调节输出电压，使输出电压波动幅度很大，稳定时间很长，即开关电源的负载电流瞬态响应速度很慢。
本发明即是为了解决这个问题，参见图3。在原有PWM控制器101的基础上增加迟滞控制器117和控制信号选通器116。迟滞控制器117检测输出电压Vout的大小，直接将其与输出基准电压Vref相比较，若开关电源输出电压稳定，则迟滞控制器117的输出端SELp和SELn均为低电位，控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1决定，屏蔽迟滞控制器的输出信号Qp2和Qn2；若开关电源输出电压的波动大小超出设置的迟滞电压范围(10～30mV)，则迟滞控制器117的输出端SELp或SELn会输出高电位，控制信号选通器116起作用，控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由迟滞控制器的输出信号Qp2和Qn2决定，屏蔽PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1。当开关电源输出电压大于迟滞控制器117上限定值VH时，Qp2由低电位跳变为高电位，Qn2由高电位跳变为低电位，SELp输出高电位，SELn输出低电位；当开关电源输出电压小于迟滞控制器117下限定值VL时，Qp2由高电位跳变为低电位，Qn2由低电位跳变为高电位，SELp输出低电位，SELn输出高电位。当定时电路403工作结束后，信号Selp和Seln复位归零，控制信号选通器116再次将PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1传输到栅极信号驱动电路106，而屏蔽迟滞控制器117的输出信号Qp2和Qn2。
当开关电源负载电流发生正向突变后，输出电压Vout下降。若输出电压Vout小于迟滞电压下限定值VL，则迟滞控制器117起作用，Qp2翻转为低电位，同时其内部定时电路工作，且有SELp＝1，使得控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由迟滞控制器的输出信号Qp2＝0和Qn2＝1决定，经过栅极信号驱动电路106得到栅极信号Gp＝0和Gn＝0，使P型功率MOS管开启、N型功率MOS管关断，给输出滤波电容114充电，使输出电压上升；定时电路工作结束后，SELp和SELn被复位，控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1决定，开关电源以PWM模式工作；若输出电压再次超出迟滞控制器117的迟滞电压范围，那么迟滞控制器117将再次起作用，重复以上工作过程，直到输出电压稳定。
当开关电源负载电流发生负向突变后，输出电压Vout上升。若输出电压Vout大于迟滞电压上限定值VH，则迟滞控制器117起作用，Qp2翻转为高电位，同时其内部定时电路工作，且有SELn＝1，使得控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由迟滞控制器的输出信号Qp2＝1和Qn2＝0决定，经过栅极信号驱动电路106得到栅极信号Gp＝1和Gn＝1，使P型功率MOS管关断、N型功率MOS管开启，给输出滤波电容114放电，使输出电压下降；定时电路工作结束后，SELp和SELn被复位，控制信号选通器116的输出端Qp和Qn将由PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1决定，开关电源以PWM模式工作；若输出电压再次超出迟滞控制器117的迟滞电压范围，那么迟滞控制器117将再次起作用，重复以上工作过程，直到输出电压稳定。
下面参见图4，为迟滞控制器117的电路框图。迟滞控制器117的作用为检测输出电压Vout与输出基准电压Vref的比较关系，其中两个输出信号SELp和SELn影响控制信号选通器116的工作，当SELp或SELn为高电位，使得控制信号选通器116将迟滞控制器117的另外两个输出信号Qp2和Qn2传输到栅极信号驱动电路106，改变功率MOS管栅极信号；另外迟滞控制器117有工作定时功能，当在定时结束后，控制信号选通器116将PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1传输到栅极信号驱动电路106。图3中迟滞控制器117电路框图包括迟滞比较器401、上升沿检测电路408、下降沿检测电路409、定时电路403以及反相器402。迟滞比较器401检测输出电压Vout，当输出电压Vout超出迟滞电压范围，则迟滞比较器401输出Qp2和Qn2翻转；而迟滞比较器401输出信号翻转被上升沿检测电路408或下降沿检测电路409捕获后，SELp或SELn被置为高电位，控制信号选通器116传输迟滞控制器117的控制信号Qp2和Qn2到栅极信号驱动电路106，同时定时电路403开始工作；定时电路403工作结束后，边沿检测电路408和409的输出SELp或SELn复位，控制信号选通器116传输PWM控制器101的控制信号Qp1和Qn1到栅极信号驱动电路106。EN为边沿检测电路408、409和定时电路403的使能信号。EN控制迟滞控制器117的工作状态，若EN信号为0，则迟滞控制器117只是检测输出电压，但不会影响控制信号选通器116的工作，控制信号选通器116的输出完全由PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1决定；若EN信号为1，则迟滞控制器117正常工作，当检测到输出电压波动超过迟滞电压范围后，会影响控制信号选通器116的输出。
由于输出电压Vout可通过数模转换器DAC110进行调节，这需要迟滞比较器401具有宽的输入电压范围，并且其中心电压跟随输出基准电压Vref可变，迟滞电压范围保持固定。参见图5，为迟滞比较器401的具体电路框图，包括轨到轨输入范围运算放大器501、轨到轨输入范围比较器502以及四个电阻。假设运算放大器501的直流增益很大，则其正向和负向输入端具有虚短和虚断的特性。那么可以计算出运算放大器501的输出Vp的值如下：
V p = ( R 2 + R 3 ) R 1 ( R 1 + R 3 ) R 3 ( Q p 2 - V ref ) + V ref
Qp2为比较器502的输出，其值为地电位或输入电源电压VCC，那么可以得到迟滞比较器401的上限定值VH、下限定值VL和迟滞电压范围大小Vd，如下：
V H = ( R 2 + R 3 ) R 1 ( R 1 + R 3 ) R 3 ( V CC - V ref ) + V ref
V L = [ 1 - ( R 2 + R 3 ) R 1 ( R 1 + R 3 ) R 3 ] V ref
V d = V H - V L = ( R 2 + R 3 ) R 1 ( R 1 + R 3 ) R 3 V CC
根据上面的公式和设计指标，可以选择合适的电阻值，得到所需的迟滞电压范围。举个例子，设置R3＝R2、R1＝659R2，VCC＝3.3V，那么可以计算得到ΔV＝10mV。而迟滞比较器401的中心电压Vcenter为：
V center = 329 330 V ref + 5 mV ≈ V ref
从上式可见，迟滞比较器401的中心电压可跟随输出基准电压Vref变化，而迟滞电压范围基本保持不变。当输出电压Vout低于迟滞比较器401的下限定值VL，迟滞比较器401输出Qp2从低电位翻转到高电位，并保持在高电位；当输出电压Vout高于迟滞比较器401的上限定值VH，迟滞比较器401的输出Qp2从高电位翻转到低电位，并保持在低电位，除非输出电压Vout再次低于迟滞比较器401的下限定值VL。
由于只有迟滞比较器输出电压的翻转才能直接表明输出电压Vout与输出基准电压Vref的关系，需要边沿检测电路来确定输出电压Vout和输出基准电压Vref的关系，并作出相应的动作。参见图6，上方为上升沿检测电路408，下方为下降沿检测电路409，其中上升沿检测电路408包括反相器延时链601、D触发器605、若干逻辑门及输入电源电压端604，下降沿检测电路409包括反相器延时链606、D触发器610、若干逻辑门及输入电源电压端604。Qp2为迟滞电压比较器401的输出端，EN为迟滞控制器117的使能信号，Reset为定时电路403输出的迟滞控制器复位信号。
当EN和Reset为高电位，边沿检测电路408、409均处于有效状态。如图10的波形图所示，当输出电压Vout高于迟滞电压比较器401上限定值VH，Qp2由低电位跳变到高电位时，由于反相器延时链601的作用，反相器602的输出端在一个延迟后由高电位跳变到低电位，从而两输入与非门603输出一个负脉冲Pulsep，脉冲宽度即为反相器延时链601的延迟时间td；负脉冲的上升沿触发D触发器605，使其输出Selp为高电位。当输出电压Vout低于迟滞电压比较器401下限定值VL，Qp2由高电位跳变到低电位时，由于反相器延时链606的作用，反相器607的输出端在一个延迟后由低电位跳变到高电位，从而在两输入或非门608输出端产生一个正脉冲，脉冲宽度即为反相器延时链606的延迟时间td；经过反相器609后，正脉冲转换为负向脉冲Pulsen，其上升沿触发D触发器610，使输出Seln为高电位。
边沿检测电路408或409的输出信号Selp或Seln置为高电位，将会改变控制信号选通器116的输出，使其传输迟滞控制器117的输出信号Qp2和Qn2，而屏蔽PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1。边沿检测电路408或409产生负脉冲Pulsep或Pulsen时，定时电路403同时启动。当定时电路403工作结束后，Selp和Seln被复位清零。此时控制信号选通器116重新传输PWM控制器101的输出信号Qp1和Qn1，而屏蔽迟滞控制器117的输出信号Qp2和Qn2。参见图7，为定时电路403的电路框图。当EN信号为高电位时，两输入或非门702输出高电位，定时电路处于有效状态。D触发器705的时钟输入端信号由边沿检测电路408和409的输出信号Pulsep和Pulsen决定。当上升沿检测电路408或下降沿检测电路409检测到迟滞比较器401的上升沿或下降沿后，Pulsep或Pulsen将输出负脉冲信号，那么反相器709的输出端产生负脉冲，其上升沿使触发器705输出端为高电位，从而D触发器706的使能端有效。D触发器706和707连接为一个四分频计数电路，其时钟输入端信号由振荡器提供。当振荡器时钟信号CLK产生两个上升沿后，D触发器706和707构成的四分频计数电路输出10，即D触发器707的输出端Q翻转为高电位，反相器710输出端Reset翻转为低电位，使迟滞控制器117的电路复位；经过反相器延时链708的延迟时间td后，定时电路403也复位，等待下一个Pulsep或Pulsen的触发信号才能再次工作。所以，迟滞控制器117工作的时间由定时电路403决定，为Tp或Tn，如图10所示。
根据上面的分析可知，控制信号选通器116的输出信号Qp和Qn由PWM控制器101的输出信号Qp1、Qn1和迟滞控制器117的输出信号Qp2、Qn2共同决定。参见图8，为控制信号选通器116的电路框图，其中模块801、802、803和804为二选一选通器。对于这些选通器，当SEL＝0时，Out＝IN1；当SEL＝1时，Out＝IN2。
当开关电源输出电压稳定时，SELn＝SELp＝0，控制信号选通器116的输出信号Qp＝Qp1、Qn＝Qn1，由PWM控制器101决定。
根据前面的分析可知，如图11，当开关电源负载电流Iout发生正向突变，输出电压下降，迟滞比较器401的输出从低电位跳变到高电位Qp2＝1、Qn2＝0，上升沿检测电路408输出信号SELp＝1，而下降沿检测电路409输出信号SELn＝0，经过控制信号选通器116后，输出信号Qp＝1、Qn＝Qn1；Qp＝1经过栅极信号驱动电路116后，P型功率MOS管111栅极信号Gp＝0，N型功率MOS管112栅极信号Gn＝0，电源电压通过P型功率MOS管111和电感113给输出滤波电容114充电，使输出电压上升。定时电路403工作时间Tp后，迟滞控制器117被复位，SELn＝SELp＝0，控制信号选通器116的输出信号Qp＝Qp1、Qn＝Qn1，由PWM控制器101决定。
当开关电源负载电流Iout发生负向突变，输出电压上升，迟滞比较器401的输出从高电位跳变到低电位Qp2＝0、Qn2＝1，上升沿检测电路408输出信号SELp0，而下降沿检测电路409输出信号SELn＝1，经过控制信号选通器116后，输出信号Qp＝Qp1、Qn＝1；Qn＝1经过栅极信号驱动电路116后，P型功率MOS管111栅极信号Gp＝1，N型功率MOS管112栅极信号Gn＝1，输出滤波电容114通过N型功率MOS管112和电感113放电，使输出电压下降。定时电路403工作时间Tn后，迟滞控制器117被复位，SELn＝SELp＝0，控制信号选通器116的输出信号Qp＝Qp1、Qn＝Qn1，由PWM控制器101决定。
根据以上分析，本发明的开关电源对负载电流突变的瞬态响应速度得到提高。利用迟滞控制器无补偿、延迟时间短的特点，在负载电流发生突变，输出电压波动时，用迟滞控制器代替PWM控制器来调节输出电压，减小其波动幅度、缩短其稳定时间。
一款峰值电流型BUCK开关电源，其控制电路框图如图1。开关电源开关频率2MHz，输入电压IN范围2.7V～3.5V，6位数模转换器DAC作为输出基准电压，输出电压Vout范围0.725V～1.8V，步长为25mV，负载电流Iout范围0～500mA。
如图12所示，当输入电压IN为3.3V，输出电压Vout为1.4V时，负载电流Iout从465mA跳变到140.5mA，开关电源对负载电流突变的瞬态响应，输出电压的波动幅度ΔV为28.23mV，稳定时间Δt为7.634us。
利用本发明在峰值电流型BUCK开关电源改善负载电流瞬态响应，电路框图如图3。通过设定迟滞比较器4个电阻的大小，决定迟滞比较器迟滞电压范围，令R3＝R2＝1K欧、R1＝659R2＝659K欧，VCC＝3.3V，得到迟滞电压范围Vd＝10mV。
如图13所示，当输入电压IN为3.3V，输出电压Vout为1.4V时，负载电流Iout从465mA跳变到140.5mA，利用本发明的开关电源对负载电流突变的瞬态响应，输出电压波动幅度ΔV为13.56mV，稳定时间Δt为1.507us。与原开关电源的瞬态响应相比，输出电压波动幅度和稳定时间都大大减小。

Claims (10)

1.一种具有快速瞬态响应的开关电源，包括：含有电感(113)的功率级(102)、PWM控制器(101)及栅极信号驱动电路(106)，在PWM控制器(101)的基准电压输入端上连接有用于产生基准电压的数模转换器(110)，在PWM控制器(101)的时钟信号输入端上连接有用于产生时钟信号的振荡器(109)，所述功率级(102)的输出端与PWM控制器(101)的以开关电源输出电压为反馈信号的电压反馈信号输入端连接，所述PWM控制器(101)用于采集功率级(102)中电感(113)的电流信号并将所采集到的电流信号作为PWM控制器(101)的电流反馈信号输入端的输入信号，所述栅极信号驱动电路(106)的一个输出端与功率级(102)的一个输入端连接，所述栅极信号驱动电路(106)的另一输出端与功率级(102)的另一输入端连接，功率级(102)的输出端作为开关电源的输出端，其特征在于，所述开关电源还包括迟滞控制器(117)和控制信号选通器(116)，所述控制信号选通器(116)的一个输出端与栅极信号驱动电路(106)的一个输入端连接，所述控制信号选通器(116)的另一输出端与栅极信号驱动电路(106)的另一输入端连接，所述迟滞控制器(117)的基准电压输入端与数模转换器(110)的基准电压输出端连接，所述迟滞控制器(117)的时钟信号输入端与振荡器(109)的时钟信号输出端连接，所述迟滞控制器(117)以开关电源的输出电压作为迟滞控制器(117)的输入电压输至迟滞控制器(117)的电压信号输入端，迟滞控制器(117)用于检测开关电源输出电压的大小，将其与基准电压相比较，若开关电源输出电压在所设置的迟滞电压范围内，则迟滞控制器(117)的输出端(SELp)和输出端(SELn)均为低电位，控制信号选通器(116)选择PWM控制器(101)的输出信号(Qp1)和输出信号(Qn1)作为栅极信号驱动电路(106)的输入信号，所述迟滞电压范围是基准电压±(10～30mV)；若开关电源输出电压的波动大小超出设置的迟滞电压范围，则迟滞控制器(117)的输出端(SELp)或输出端(SELn)输出高电位，控制信号选通器(116)选择迟滞控制器的输出信号(Qp2)和输出信号(Qn2)作为栅极信号驱动电路(106)的输入信号。
2.根据权利要求1所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于迟滞控制器(117)由迟滞比较器(401)、第一反相器(402)、定时电路(403)、上升沿检测电路(408)和下降沿检测电路(409)组成，开关电源输出端与迟滞比较器(401)的负相输入端连接，数模转换器DAC(110)的输出端与迟滞比较器(401)的正相输入端连接，迟滞比较器(401)的输出端分别与第一反相器(402)的输入端、上升沿检测电路(408)的一个输入端和下降沿检测电路(409)的一个输入端连接，并作为迟滞控制器(117)的输出端(Qp2)，第一反相器(402)的输出端作为迟滞控制器(117)的输出端(Qn2)，上升沿检测电路(408)的另外两个输入端分别与定时电路(403)的输出端(Reset)和使能端(EN)连接，上升沿检测电路(408)的一个输出端(Pulsep)与定时电路(403)的一个输入端连接，上升沿检测电路(408)的另一输出端作为迟滞控制器(117)的输出端(SELp)，下降沿检测电路(409)的另外两个输入端分别与定时电路(403)的输出端(Reset)和使能端(EN)连接，下降沿检测电路(409)的输出端(Pulsen)与定时电路(403)的另一个输入端连接，下降沿检测电路(409)的另一输出端作为迟滞控制器(117)的输出端(SELn)，定时电路(403)的时钟信号输入端和使能信号输入端分别作为迟滞控制器(117)的时钟信号输入端和使能信号输入端。
3.根据权利要求1所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于控制信号选通器(116)由第一选通器(801)、第二选通器(802)、第三选通器(803)、第四选通器(804)、第一或非门(805)、第二或非门(807)、第二反相器(806)和第三反相器(808)组成，迟滞控制器(117)的输出端(SELn)分别与第三选通器(803)的一个输入端(SEL)和第四选通器(804)的一个输入端(SEL)连接，迟滞控制器(117)的另一输出端(SELp)分别与第一选通器(801)的一个输入端(SEL)和第二选通器(802)一个输入端(SEL)连接，PWM控制器(101)的输出端(Qp1)分别与第二选通器(802)的另一输入端(IN1)和第四选通器(804)的另一输入端(IN1)连接，PWM控制器(101)的另一输出端(Qn1)分别与第一选通器(801)的另一输入端(IN1)和第三选通器(803)的另一输入端(IN1)连接，迟滞控制器(117)的另一输出信号(Qp2)分别与第二选通器(802)的另一输入端(IN2)和第四选通器(804)的另一输入端(IN2)连接，迟滞控制器(117)的另一输出端(Qn2)分别与第一选通器(801)的另一输入端(IN2)和第三选通器(803)的另一输入端(IN2)连接，第一选通器(801)和第三选通器(803)的输出端与第一或非门(805)的两个输入端连接，第一或非门(805)的输出端与第二反相器(806)的输入端连接，第二反相器(806)的输出端作为控制信号选通器(116)的输出端(Qn)，第二选通器(802)和第四选通器(804)的输出端与第二或非门(807)的两个输入端连接，第二或非门(807)的输出端与第三反相器(808)的输入端连接，第三反相器(808)的输出端作为控制信号选通器(116)的输出端(Qp)。
4.根据权利要求2所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于迟滞比较器(401)由运算放大器(501)、比较器(502)和第一电阻(503)、第二电阻(504)、第三电阻(505)和第四电阻(506)组成，数模转换器DAC(110)的输出端(Vref)分别与第一电阻(503)和第三电阻(505)的一端连接，第一电阻(503)的另一端与第二电阻(504)的一端连接，并与运算放大器(501)的正相输入端连接，第二电阻(504)的另一端与比较器(502)的输出端连接，并作为迟滞比较器的输出端(Qp2)，第三电阻(505)的另一端与第四电阻(506)的一端连接，并与运算放大器(501)的负相输入端连接，第四电阻(506)的另一端与运算放大器(501)的输出端连接，并与比较器(502)的正相输入端连接，比较器(502)的反相输入端与开关电源输出端(Vout)连接。
5.根据权利要求2所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于上升沿检测电路(408)由第一反相器延时链(601)、第四反相器(602)、第五反相器(612)、第六反相器(614)、第一与非门(603)、第二与非门(611)、第三与非门(613)、第一D触发器(605)和第一电源输入(604)组成，迟滞比较器(401)的输出端(Qp2)分别与第一反相器延时链(601)的输入端和第一与非门(603)和第三与非门(613)的一个输入端连接，第一反相器延时链(601)的输出端与第四反相器(602)的输入端连接，第四反相器(602)输出端与第一与非门(603)的另一输入端连接，第一与非门(603)的输出端与第一D触发器(605)的时钟输入端连接，并作为上升沿检测电路(408)的输出端(Pulsep)；定时电路(403)的输出端(Reset)和使能端(EN)分别与第二与非门(611)的两个输入端连接，第二与非门(611)的输出端与第五反相器(612)的输入端连接，第五反相器(612)输出端与第三与非门(613)的另一输入端连接，第三与非门(613)的输出端与第六反相器(614)的输入端连接，第六反相器(614)的输出端与第一D触发器(605)的使能输入端连接，第一D触发器(605)的数据输入端与第一电源输入(604)连接，第一D触发器(605)的输出端作为上升沿检测电路(408)的输出端(SELp)。
6.根据权利要求2所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于下降沿检测电路(409)由第二反相器延时链(606)、第七反相器(607)、第八反相器(609)、第三或非门(608)、第四或非门(616)、第四与非门(615)和第二触发器(610)组成，迟滞比较器(401)的输出端(Qp2)分别与第二反相器延时链(606)的输入端和第三或非门(608)和第四或非门(616)的一个输入端连接，第二反相器延时链(606)的输出端与第七反相器(607)的输入端连接，第七反相器(607)的输出端与第三或非门(608)的另一输入端连接，第三或非门(608)的输出端与第八反相器(609)的输入端连接，第八反相器(609)的输出端与D触发器(610)的时钟输入端连接，并作为下降沿检测电路(409)的输出端(Pulsen)；定时电路(403)的输出端(Reset)和使能端(EN)分别与第四与非门(615)的两个输入端连接，第四与非门(615)的输出端与第四或非门(616)的另一输入端连接，第四或非门(616)输出端与第二D触发器(610)的使能输入端连接，第二D触发器(610)的数据输入端与第一电源输入(604)连接，第二D触发器(610)的输出端作为下降沿检测电路(409)的输出端(SELn)。
7.根据权利要求2所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于定时电路(403)由第九反相器(701)、第十反相器(709)和第十一反相器(710)、第五与非门(703)、第五或非门(702)、第三D触发器(705)、第四D触发器(706)、第五D触发器(707)、第三反相器延时链(708)和第二电源输入(704)组成，上升沿检测电路(408)的输出端(Pulsep)和下降沿检测电路(409)的输出端(Pulsen)分别与第五与非门(703)的两个输入端连接，第五与非门(703)的输出端与第十反相器(709)的输入端连接，第十反相器(709)的输出端与第三D触发器(705)的时钟输入端连接，使能端(EN)与第九反相器(701)的输入端连接，第九反相器(701)的输出端与第五或非门(702)的一个输入端连接，第五或非门(702)的另一输入端与第三反相器链(708)的输出端连接，第五或非门(702)的输出端与第三D触发器(705)的使能输入端连接，第三D触发器(705)的数据输入端与第二电源输入(704)连接，第三D触发器(705)的输出端与第四D触发器(706)和第五D触发器(707)的使能输入端连接，第四D触发器(706)的时钟输入端与振荡器(109)的输出端(CLK)连接，第四D触发器(706)的数据输入端分别与本身的反相输出端和第五D触发器(707)的时钟输入端连接，第五D触发器(707)的数据输入端与本身的反相输出端连接，第五D触发器(707)的正相输出端分别与第十一反相器(710)的输入端和第三反相器延时链(708)输入端连接，第十一反相器(710)的输出端作为定时电路(403)的输出端(Reset)。
8.根据权利要求1所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于PWM控制器(101)由误差放大器(103)、PWM比较器(104)、RS触发器(105)、电流检测电路(107)和斜坡电流补偿电路(108)组成，误差放大器(103)的正向输入端作为PWM控制器(101)的基准电压输入端，误差放大器(103)的负向输入端作为PWM控制器(101)的电压反馈信号输入端，误差放大器(103)的输出端(Ve)与PWM比较器(104)的正向输入端连接，电流检测电路(107)的输入端作为PWM控制器(101)的电流反馈信号输入端，电流检测电路(107)的输出端与斜坡电流补偿电路(108)的输入端连接，斜坡补偿电路(108)的输出端(Vsense)与PWM比较器(104)的负向输入端连接，PWM比较器(104)的输出端(PO)与RS触发器(105)的复位输入端(R)连接，RS触发器(105)的置位输入端(S)作为PWM控制器(101)的时钟输入端，RS触发器(105)的正相输出端和负相输出端分别作为PWM控制器(101)的输出端(Qp1)和输出端(Qn1)。
9.根据权利要求1所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于功率级(102)由P型功率MOS管(111)、N型功率MOS管(112)、滤波电感(113)、滤波电容(114)、负载电阻(115)和第三电源输入(116)组成，P型功率MOS管(111)的栅极作为功率级(102)的一个输入端(Gp)，N型功率MOS管(112)的栅极作为功率级(102)的另一输入端(Gn)，P型功率MOS管(111)的源极与第三电源输入端(116)连接，P型功率MOS管(111)的漏极分别与N型功率MOS管(112)的漏极和滤波电感(113)的一端连接，并作为功率级(102)的电感电流反馈输出端，N型功率MOS管(112)的源极与地电位连接；滤波电感(113)的另一端分别与滤波电容(114)的一端和负载电阻(115)的一端连接，并作为功率级(102)的开关电源输出电压反馈输出端，滤波电容(114)和负载电阻(115)的另一端与地电位连接。
10.根据权利要求1所述的具有快速瞬态响应的开关电源，其特征在于栅极信号驱动电路(106)由第六或非门(301)、第七或非门(307)、第六与非门(302)、第七与非门(308)、第十二反相器(303)、第十三反相器(304)、第十四反相器(306)、第十五反相器(309)、第一反相器驱动链(305)和第二反相器驱动链(310)组成，第六与非门(302)的一个输入端作为栅极信号驱动电路(106)的一个输入端，第六与非门(302)的另一输入端与第六或非门(301)的输出端连接，第六与非门(302)的输出端与第十二反相器(303)的输入端连接，第十二反相器(303)的输出端分别与第十三反相器(304)的输入端和第七或非门(307)的一个输入端连接，第十三反相器(304)的输出端与第一反相器驱动链(305)的输入端连接，第一反相器驱动链(305)的输出端与第十四反相器(306)的输入端连接，并作为栅极信号驱动电路(106)的输出端(Gp)，第十四反相器(306)的输出端与第七或非门(307)的另一输入端连接，第七或非门(307)的输出端与第七与非门(308)的一个输入端连接，第七与非门(308)的另一输入端作为栅极信号驱动电路(106)的另一输入端，第七与非门(308)的输出端与第十五反相器(309)的输入端连接，第十五反相器(309)的输出端分别与第二反相器驱动链(310)的输入端和第六或非门(301)的一个输入端连接，第二反相器驱动链(310)的输出端与第六或非门(301)的另一输入端连接，并作为栅极信号驱动电路(106)的输出端(Gn)。
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