CN103312163B - 开关电源的pfm切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源的PFM切换电路，包括：比较器，用于比较开关电源的输出反馈电压与基准电压的大小，根据比较结果输出高电平或者低电平；计数器，用于计时，当所述比较器输出高电平超过一定时间以后，选通相应的频率选通开关；频率选通开关，用于选通相应的PFM工作频率。本发明能够适应负载的变化，提高极轻负载下PFM切换电路的工作效率。

Description

开关电源的PFM切换电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源的PFM(脉波频率调变)切换电路。
背景技术
DC/DC(直流/直流)开关电源具有高效率、宽电压范围等优点，在便携式电子设备和绿色照明等领域得到了广泛应用。图1是BUCK(降压式)开关电源的拓扑结构，通过PMOS开关管和NMOS开关管的交替导通关断，使得电感L和电容C充放电，从而将能量从输入端传送到输出端VOUT。开关电源通过PWM(脉冲宽度调制)调制信号得到开关控制信号，从而控制PMOS开关管和NMOS开关管。由于开关电源的负载应用范围非常宽，当负载很轻时，PWM调制模式的效率往往不高，所以要将开关电源切换到PFM模式。
目前常用的一种PFM切换电路如图2所示，将输出电压反馈信号DYFQ(即图2中输出端VOUT的输出电压)与基准电压REF通过一个比较器CMP进行比较，当输出电压反馈信号DYFQ高过基准电压REF的时候，比较器CMP输出高电平，使开关K选通PFM模式，将工作模式切换到PFM模式。当输出电压反馈信号DYFQ低于基准电压REF的时候，比较器CMP输出低电平，使开关K选通PWM模式(即关断PFM模式)，将工作模式切换回PWM模式。这种PFM切换电路虽然结构简单，但是不能随着负载变化而调整，在极轻载模式下工作效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种开关电源的PFM切换电路，能够提高极轻载模式下的工作效率。
为解决上述技术问题，本发明开关电源的PFM切换电路，包括：
比较器，用于比较开关电源的输出反馈电压与基准电压的大小，根据比较结果输出高电平或者低电平；
计数器，用于计时，当所述比较器输出高电平超过一定时间以后，选通相应的频率选通开关；
频率选通开关，用于选通相应的PFM工作频率；
所述比较器输出为高电平时，触发所述计数器计时；当所述计数器计时到1M、2M、4M、8M或16M个周期时，该计数器的输出分别选通4分频、8分频、16分频、32分频或64分频的频率选通开关，即选通4分频、8分频、16分频、32分频或64分频的工作频率信号；其中，M为十万个周期。
目前常见的开关电源的PFM切换电路采用将工作频率切换到单一频率的方式，这种实现方式虽然电路结构简单，但是在极轻载模式下工作效率不高。本发明开关电源的PFM切换电路通过计数器记时的方式，对PFM模式下的工作频率进行多档调节，以适应负载的变化，能有效提高极轻载模式下的工作效率，进而提高开关电源的工作效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是BUCK型开关电源的拓扑结构图；
图2是目前常用的PFM切换电路原理图；
图3是开关电源的PFM切换电路一实施例原理图。
具体实施方式
参见图3所示，本发明提出的新型开关电源的PFM切换电路，在一实施例中包括：比较器CMP，计数器，频率选通开关K2。
比较器CMP的反相输入端输入基准电压REF，其同相输入端输入输出电压反馈信号DYFQ(即图3中输出端VOUT的输出电压)。当输出电压反馈信号DYFQ高过基准电压REF的时候，所述比较器CMP输出高电平，使开关K1断开，PFM切换电路脱离PWM模式，切换到PFM模式；并且，当所述比较器CMP输出高电平时触发计数器对输入时钟信号clock进行计时，当计数器计时到1M、2M、4M、8M或16M(M为十万个周期)个周期时，计数器的输出控制频率选通开关K2分别选通4分频、8分频、16分频、32分频或64分频的工作频率信号，从而控制轻负载下PFM切换电路的工作频率。当输出电压反馈信号DYFQ恢复到低于基准电压REF的时候，比较器CMP输出低电平，使开关K1闭合，关断PFM模式，将工作模式切换回PWM模式。这种PFM切换电路能够根据负载的变化对PFM模式的工作频率进行多档调节，针对负载调节到最合适的工作频率，提高了PFM切换电路的工作效率，尤其提高了极轻负载下的工作效率。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合，这些同样属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种开关电源的脉波频率调变PFM切换电路，其特征在于，包括：
比较器，用于比较开关电源的输出反馈电压与基准电压的大小，根据比较结果输出高电平或者低电平；
计数器，用于计时，当所述比较器输出高电平超过一定时间以后，选通相应的频率选通开关；
频率选通开关，用于选通相应的脉波频率调变PFM工作频率信号；
所述比较器输出为高电平时，触发所述计数器计时；当所述计数器计时到1M、2M、4M、8M或16M个周期时，该计数器的输出分别选通4分频、8分频、16分频、32分频或64分频的频率选通开关，即选通4分频、8分频、16分频、32分频或64分频的工作频率信号；其中，M为十万个周期。
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