CN104852577B - 一种降压直流转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降压直流转换器，其包括一误差放大器、一比较器、一补偿电阻以及一补偿电容，其中，所述误差放大器的负输入端接收一反馈电压，其正输入端接收一参考电压，其输出端连接至所述比较器的负输入端，所述补偿电阻与补偿电容彼此串联地连接在所述误差放大器的输出端与地之间，所述转换器还包括：一侦测电路，其负输入端连接至所述误差放大器的输出端，其正输入端连接在所述补偿电阻与所述补偿电容之间；以及一MOS管，其栅极与所述侦测电路的输出端连接，其漏极与源极分别与所述误差放大器的输出端以及与地连接。本发明改善了传统buck架构降压转换器在动态负载转换时的输出电压峰值，使得输出时的轻/重载转换，能获得更小的电压峰值。

Description

一种降压直流转换器
技术领域
本发明涉及一种降压直流转换器。
背景技术
早期使用的传统buck架构降压转换器，当其动态的负载发生转换时，其产生的输出电压峰值很大，此时需要更大的电容或是更高速频率响应来改善。如图1所示，传统的buck架构降压转换器，单纯利用反馈电压FB，经由误差放大器1’将其与参考电压Vref比较后，得到一个误差补偿电压COMP，通过该误差补偿电压COMP经由比较器2’和RS触发器3’即可调整buck架构降压转换器的工作责任周期(PWM Duty)，通过该PWM Duty可控制驱动器4’使得输出级PMOS/NMOS管输出一个有能量的工作责任周期于SW引脚上，最后经过LC滤波器后，输出一个直流的稳定电压Vout。当该降压转换器的负载从重载转换成轻载时，由于轻载时需要的PWM Duty小，重载时需要的PWM Duty大，所以当重载转换成轻载时，会造成输出电压Vout上升，此时则可通过误差放大器1’得到的误差补偿电压COMP，来调整PWM Duty，使之随着误差补偿电压COMP的不断减小而减小，进而调整过高的输出电压Vout峰值(如图2所示)。然而，由于误差补偿电压COMP在补偿电容Cc的作用下，减小速度缓慢，使得整个环路的反应速度较慢，即，使PWM Duty下降到满足轻载要求需要一段时间，从而造成了一个重载转轻载的输出峰值电压。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种降压直流转换器，以减少动态负载转换时的输出电压峰值。
本发明所述的一种降压直流转换器，其包括一误差放大器、一比较器、一补偿电阻以及一补偿电容，其中，所述误差放大器的负输入端接收一反馈电压，其正输入端接收一参考电压，其输出端连接至所述比较器的负输入端，所述补偿电阻与补偿电容彼此串联地连接在所述误差放大器的输出端与地之间，所述转换器还包括：
一侦测电路，其负输入端连接至所述误差放大器的输出端，其正输入端连接在所述补偿电阻与所述补偿电容之间；以及
一MOS管，其栅极与所述侦测电路的输出端连接，其漏极与源极分别与所述误差放大器的输出端以及与地连接。
在上述的降压直流转换器中，所述转换器还包括：
一RS触发器，其R端与所述比较器的输出端连接，其S端接收一主频信号；
一驱动器，其输入端与所述RS触发器的Q端连接，其输出端分别与一PMOS管以及一NMOS管的栅极连接；
所述PMOS管的源极接收一输入电压，其漏极与所述NMOS管的漏极相连至一滤波电路，所述NMOS管的源极接地，所述滤波电路输出一输出电压；以及
串联在所述滤波电路的输出端与地之间的第一电阻和第二电阻；
所述误差放大器的负输入端连接至所述第一电阻和第二电阻之间。
在上述的降压直流转换器中，所述滤波电路包括：
一滤波电感，其一端连接至所述NMOS管的漏极；
一滤波电容，其一端连接至所述滤波电感的另一端，其另一端接地；以及
一滤波电阻，其串联在所述滤波电容与地之间。
在上述的降压直流转换器中，所述比较器的正输入端接收一三角波。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过利用侦测电路侦测补偿电容上的电位变化，以判断是否为动态负载的转换，从而通过控制MOS管，而在重载转换成轻载时使得误差放大器输出的误差补偿电压快速下降，进而快速调整并获得轻载时需要的工作责任周期，以此来缩小重载转轻载时造成的峰值电压。
附图说明
图1是传统buck架构降压转换器的结构示意图；
图2是传统buck架构降压转换器的工作波形图；
图3是本发明一种降压直流转换器的结构示意图；
图4是本发明一种降压直流转换器的工作波形图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
如图3、4所示，本发明，即一种降压直流转换器，其包括：
误差放大器1，其负输入端接收一反馈电压FB，其正输入端接收一参考电压Vref，其输出端输出一误差补偿电压COMP；
比较器2，其负输入端连接至误差放大器1的输出端，其正输入端接收一三角波；
补偿电阻Rc和补偿电容Cc，该两者彼此串联地连接在误差放大器1的输出端与地之间；
侦测电路3，其负输入端连接至误差放大器1的输出端，其正输入端连接在补偿电阻Rc与补偿电容Cc之间；
MOS管4，其栅极与侦测电路3的输出端连接，其漏极与源极分别与误差放大器1的输出端以及与地连接；
RS触发器5，其R端与比较器2的输出端连接，其S端接收一主频信号Clk；
驱动器6，其输入端与RS触发器5的Q端连接，其输出端分别与PMOS管以及NMOS管的栅极连接；
PMOS管的源极接收一输入电压VI，其漏极与NMOS管的漏极相连至一滤波电路，NMOS管的源极接地，滤波电路输出一输出电压Vout；以及
串联在滤波电路的输出端与地之间的第一电阻R1和第二电阻R2，误差放大器1的负输入端连接至第一电阻R1和第二电阻R2之间，以接收反馈电压FB。
在本实施例中，滤波电路包括：
滤波电感L，其一端连接至NMOS管的漏极；
滤波电容C，其一端连接至滤波电感L的另一端，其另一端接地；以及
滤波电阻R，其串联在滤波电容C与地之间。
另外，该滤波电路的输出端与地之间还连接有一电阻RL。
上述电路的工作原理与现有传统的buck架构降压转换器基本一致，区别在于，当负载由重载转轻载时，输出电压Vout上升，反馈电压FB大于参考电压Vref，误差补偿电压COMP开始下降，此时，补偿电阻Rc上的电位反转，通过侦测电路3比较误差补偿电压COMP与补偿电阻Rc和补偿电容Cc之间中点电压Vc1的电压差，即可侦测到补偿电阻Rc的反转电位，从而通过控制MOS管4而使得误差补偿电压COMP快速下降，由此即可快速调整PWM Duty，以使其满足轻载需要，进而即可有效减小输出电压Vout的峰值(如图4所示)。
综上所述，本发明改善了传统buck架构降压转换器在动态负载转换时的输出电压峰值，使得输出时的轻/重载转换，能获得更小的电压峰值，进而可以使用更小的电容值。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (4)

1.一种降压直流转换器，其包括一误差放大器、一比较器、一补偿电阻以及一补偿电容，其中，所述误差放大器的负输入端接收一反馈电压，其正输入端接收一参考电压，其输出端连接至所述比较器的负输入端，所述补偿电阻与补偿电容彼此串联地连接在所述误差放大器的输出端与地之间，其特征在于，所述转换器还包括：
一侦测电路，其负输入端连接至所述误差放大器的输出端，其正输入端连接在所述补偿电阻与所述补偿电容之间；以及
一MOS管，其栅极与所述侦测电路的输出端连接，其漏极与源极分别与所述误差放大器的输出端以及与地连接。
2.根据权利要求1所述的降压直流转换器，其特征在于，所述转换器还包括：
一RS触发器，其R端与所述比较器的输出端连接，其S端接收一主频信号；
一驱动器，其输入端与所述RS触发器的Q端连接，其输出端分别与一PMOS管以及一NMOS管的栅极连接；
所述PMOS管的源极接收一输入电压，其漏极与所述NMOS管的漏极相连至一滤波电路，所述NMOS管的源极接地，所述滤波电路输出一输出电压；以及
串联在所述滤波电路的输出端与地之间的第一电阻和第二电阻；
所述误差放大器的负输入端连接至所述第一电阻和第二电阻之间。
3.根据权利要求2所述的降压直流转换器，其特征在于，所述滤波电路包括：
一滤波电感，其一端连接至所述NMOS管的漏极；
一滤波电容，其一端连接至所述滤波电感的另一端；以及
一滤波电阻，其串联在所述滤波电容的另一端与地之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的降压直流转换器，其特征在于，所述比较器的正输入端接收一三角波。
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