CN105388957A - 一种反馈控制电路及电源管理模块 - Google Patents

一种反馈控制电路及电源管理模块 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种反馈控制电路及电源管理模块，其中反馈控制电路可包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，采样分析电路连接电源管理芯片，用于采样电源管理芯片的输出信号，并分析输出信号的变化趋势，得到第一输出信号；比较电路连接采样分析电路和开关管控制电路，用于比较第一输出信号与参考信号，得到第二输出信号；开关管控制电路包括脉冲宽度调制PWM控制电路和开关管，其中PWM控制电路连接比较电路和开关管，开关管连接电源管理芯片，开关管控制电路用于根据第二输出信号调整开关管的占空比，以调整对电源管理芯片的输出信号的补偿时间。采用本发明实施例，可减小电源管理芯片的输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。

Description

一种反馈控制电路及电源管理模块
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种反馈控制电路及电源管理模块。
背景技术
电源管理芯片(PowerManagementIC，简称PMIC)通常应用于各类电子设备中，用于将各种电源有效分配给电子设备中的不同单元，使这些单元能够正常工作。为使在负载变化的情况下仍能输出稳定的电压，通常情况下PMIC设置有反馈电路，反馈电路能检测PMIC的输出电压/输出电流的变化，并根据该变化对PMIC的输出电压/输出电流进行补偿，以维持输出电压/输出电流的稳定。
在实际应用中，反馈电路从检测PMIC的输出信号到对其进行补偿，中间需要一定的响应时间。现有的反馈电路虽然能根据负载变化对PMIC的输出信号进行补偿，但是无论负载如何变化，其响应时间都是固定的，并不会随着负载变化而变化。然而当负载变化较快时，重载条件下响应时间较长会导致输出纹波较大，可能引起电磁兼容问题。
发明内容
本发明实施例提供一种反馈控制电路及电源管理模块，可缩短电源管理芯片的反馈响应时间，减小电源管理芯片的输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。
本发明实施例第一方面提供一种反馈控制电路，所述反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，其中：
所述采样分析电路连接电源管理芯片，用于采样所述电源管理芯片的输出信号，并分析所述输出信号的变化趋势，得到第一输出信号；
所述比较电路连接所述采样分析电路和所述开关管控制电路，用于比较所述第一输出信号与参考信号，得到第二输出信号；
所述开关管控制电路包括脉冲宽度调制PWM控制电路和开关管，其中所述PWM控制电路连接所述比较电路和所述开关管，所述开关管连接所述电源管理芯片，所述开关管控制电路用于根据所述第二输出信号调整所述开关管的占空比，以调整对所述电源管理芯片的输出信号的补偿时间。
在一些可行的实施方式中，所述采样分析电路为微分电路，用于对所述输出信号进行微分运算，得到所述输出信号的斜率，所述输出电路的斜率为所述第一输出信号。
在一些可行的实施方式中，所述微分电路包括第一运算放大器、第一电容、第一电阻和第二电阻，其中：
所述第一运算放大器的反相输入端依次通过串联的所述第一电容和所述第一电阻连接所述电源管理芯片的输出引脚，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端连接所述比较电路并通过所述第二电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端。
在一些可行的实施方式中，所述比较电路的同相输入端连接所述采样分析电路的输出端，所述比较电路的反相输入端接入所述参考信号，所述比较电路的输出端连接所述PWM控制电路。
在一些可行的实施方式中，所述比较电路用于：
当所述第一输出信号大于所述参考信号时，输出高电平；
当所述第一输出信号小于所述参考信号时，输出低电平。
在一些可行的实施方式中，所述PWM控制电路的输入端连接所述比较电路的输出端；所述PWM控制电路的输出端连接所述开关管的第一端；
所述开关管的第二端连接所述电源管理芯片的输出引脚，所述开关管的第三端接地。
在一些可行的实施方式中，所述开关管为金属氧化物半导体MOS管。
本发明实施例第二方面提供一种电源管理模块，所述电源管理模块包括电源管理芯片和如第一方面或第一方面任一种可行的实施方式所述的反馈控制电路。
在一些可行的实施方式中，所述电源管理模块还包括上述电源管理芯片的外围控制电路。
本发明实施例中，反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，采样分析电路可采样电源管理芯片的输出信号并分析该输出信号的变化趋势，得到第一输出信号，比较电路将第一输出信号与参考信号进行比较，得到第二输出信号，开关管控制电路中的PWM控制电路根据第二输出信号生成PWM信号，调整与电源管理芯片连接的开关管的占空比，以调整对电源管理芯片的输出信号的补偿时间。由于电路结构简单，电源管理芯片的输出信号的变化能及时反映至开关管控制电路，从而可缩短反馈的响应时间，减小输出信号的纹波。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的反馈控制电路的结构示意图；
图2是本发明的一个实施例提供的反馈控制电路的电路图；
图3是本发明的一个实施例提供的电源管理模块的结构示意图；
图4是本发明的一个实施例提供的电源管理模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种反馈控制电路及电源管理模块，可缩短电源管理芯片的反馈响应时间，减小电源管理芯片的输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。以下将结合附图进行详细说明。
参见图1，为本发明的一个实施例提供的反馈控制电路的结构示意图。其中所述反馈控制电路10应用于电源管理芯片。如图1所示，所述反馈控制电路可包括采样分析电路101、比较电路102和开关管控制电路103，其中：
采样分析电路101连接电源管理芯片，用于采样所述电源管理芯片的输出信号，并分析所述输出信号的变化趋势，得到第一输出信号。
可选地，电源管理芯片的输出信号可以为电压信号或电流信号。
在一些可行的实施方式中，采样分析电路101可以是微分电路，微分电路的输出信号与输入信号的变化率成正比，当微分电路的输入信号即电源管理芯片的输出信号发生变化时，通过微分电路可得到电源管理芯片的输出信号变化的斜率，该斜率即为第一输出信号。
比较电路102连接采样分析电路101和开关管控制电路103，用于比较所述第一输出信号与参考信号，得到第二输出信号。
具体实施中，第二输出信号可以为高电平或低电平。比较电路102可将上述第一输出信号与参考信号进行比较，根据比较结果输出高/低电平。例如，若上述第一输出信号大于参考信号，比较电路102输出高电平，否则比较电路102输出低电平。其中，比较电路102的参考信号可以由其他电路或装置提供。
开关管控制电路103包括脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，简称PWM)控制电路和开关管，其中所述PWM控制电路连接比较电路102和所述开关管，所述开关管连接所述电源管理芯片，开关管控制电路103用于根据所述第二输出信号调整所述开关管的占空比，以调整对所述电源管理芯片的输出信号的补偿时间。
具体实施中，PWM控制电路的输入端连接比较电路102的输出端，PWM控制电路的输出端连接开关管。PWM控制电路根据比较电路102输出的第二输出信号生成可控制开关管占空比的PWM信号，并将该PWM信号输出至开关管的控制端。占空比越大，开关管在一个周期内导通的时间越长。通过控制开关管的占空比可控制开关管导通的时间，进而控制对电源管理芯片的输出信号进行补偿的时间，以达到稳定上述输出信号。
可选地，上述开关管可以是场效应晶体管或三极管，优选的，上述开关管可以是MOS管。
本发明实施例中，反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，采样分析电路可采样电源管理芯片的输出信号并分析该输出信号的变化趋势，得到第一输出信号，比较电路将第一输出信号与参考信号进行比较，得到第二输出信号，开关管控制电路中的PWM控制电路根据第二输出信号生成PWM信号，调整与电源管理芯片连接的开关管的占空比，以调整对电源管理芯片的输出信号的补偿时间。由于电路结构简单，电源管理芯片的输出信号的变化能及时反映至开关管控制电路，从而可缩短反馈的响应时间，减小输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。
参见图2，为本发明的一个实施例提供的反馈控制电路的结构示意图。所述反馈控制电路20可应用于电源管理芯片U1。如图2所示，所述反馈控制电路可包括采样分析电路201、比较电路202和开关管控制电路203，其中开关管控制电路203包括PWM控制电路2031和开关管Q1。
采样分析电路201包括第一运算放大器A1、第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一运算放大器A1的反相输入端依次通过串联的所述第一电容C1和所述第一电阻R1连接所述电源管理芯片U1的输出引脚，所述第一运算放大器A1的同相输入端接地，所述第一运算放大器A1的输出端连接所述比较电路202并通过所述第二电阻R2连接所述第一运算放大器A1的反相输入端。
具体实施中，采样分析电路201中的第一运算放大器A1、第一电容C1和第一电阻R1构成微分电路，微分电路的输出信号与输入信号的变化率成正比，当微分电路的输入信号(即电源管理芯片的输出信号)发生变化时，通过微分电路可得到电源管理芯片的输出信号变化的斜率，该斜率即为第一输出信号。
可选地，电源管理芯片的输出信号可以为电压信号或电流信号。
比较电路202通过比较器A2实现，比较器A2的同相输入端连接第一运算放大器A1的输出端(即采样分析电路201的输出端)，比较器A2的反相输入端接入参考信号Vref，比较器A2的输出端连接PWM控制电路2031的输入端。PWM控制电路2031的输出端连接开关管Q1的控制端(即第一端)。开关管Q1的第二端和第三端分别连接电源管理芯片和接地。
在一些可行的实施方式中，第二输出信号可以为高电平或低电平。比较器A2将采样分析电路201输出的第一输出信号与从反相输入端接入的参考信号Vref进行比较，当所述第一输出信号大于所述参考信号Vref时，比较器A2输出高电平；当所述第一输出信号小于所述参考信号Vref时，比较器A2输出低电平。其中，比较器A2的参考信号Vref可以由其他电路或装置提供。
具体实施中，PWM控制电路2031根据比较器A2输出的第二输出信号生成可控制开关管占空比的PWM信号，并将该PWM信号输出至开关管Q1的控制端。占空比越大，开关管Q1在一个周期内导通的时间越长。通过控制开关管Q1的占空比可控制开关管Q1导通的时间，进而控制对电源管理芯片U1的输出信号进行补偿的时间，以达到稳定上述输出信号的作用。
可选地，上述开关管可以是场效应晶体管或三极管，优选的，上述开关管可以是MOS管。
可选地，所述反馈控制电路20可集成在电源管理芯片U1内部，或者连接在电源管理芯片外部。
本发明实施例中，反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，采样分析电路可采样电源管理芯片的输出信号并分析该输出信号的变化趋势，得到第一输出信号，比较电路将第一输出信号与参考信号进行比较，得到第二输出信号，开关管控制电路中的PWM控制电路根据第二输出信号生成PWM信号，调整与电源管理芯片连接的开关管的占空比，以调整对电源管理芯片的输出信号的补偿时间。由于电路结构简单，电源管理芯片的输出信号的变化能及时反映至开关管控制电路，从而可缩短反馈的响应时间，减小输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。
参见图3，为本发明的一个实施例提供的电源管理模块的结构示意图。如图3所示，所述电源管理模块30可包括电源管理芯片301和反馈控制电路302，其中反馈控制电路302可包括采样分析电路3021、比较电路3022和开关管控制电路3023。反馈控制电路302可以集成在电源管理芯片301内部，也可以连接在电源管理芯片301外部。
采样分析电路3021连接电源管理芯片301，用于采样所述电源管理芯片301的输出信号，并分析所述输出信号的变化趋势，得到第一输出信号。
可选地，电源管理芯片301的输出信号可以为电压信号或电流信号。
在一些可行的实施方式中，采样分析电路3021可以是微分电路，微分电路的输出信号与输入信号的变化率成正比，当微分电路的输入信号即电源管理芯片301的输出信号发生变化时，通过微分电路可得到电源管理芯片301的输出信号变化的斜率，该斜率即为第一输出信号。
比较电路3022连接采样分析电路3021和开关管控制电路3023，用于比较所述第一输出信号与参考信号，得到第二输出信号。
具体实施中，第二输出信号可以为高电平或低电平。比较电路3022可将上述第一输出信号与参考信号进行比较，根据比较结果输出高/低电平。例如，若上述第一输出信号大于参考信号，比较电路3022输出高电平，否则比较电路3022输出低电平。其中，比较电路3022的参考信号可以由其他电路或装置提供。
开关管控制电路3023包括脉冲宽度调制PWM控制电路和开关管，其中所述PWM控制电路连接比较电路3022和所述开关管，所述开关管连接所述电源管理芯片，开关管控制电路3023用于根据所述第二输出信号调整所述开关管的占空比，以调整对所述电源管理芯片的输出信号的补偿时间。
具体实施中，PWM控制电路的输入端连接比较电路3022的输出端，PWM控制电路的输出端连接开关管。PWM控制电路根据比较电路3022输出的第二输出信号生成可控制开关管占空比的PWM信号，并将该PWM信号输出至开关管的控制端。占空比越大，开关管在一个周期内导通的时间越长。通过控制开关管的占空比可控制开关管导通的时间，进而控制对电源管理芯片的输出信号进行补偿的时间，以达到稳定上述输出信号。
可选地，上述开关管可以是场效应晶体管或三极管，优选的，上述开关管可以是MOS管。
本发明实施例中，电源管理模块包括反馈控制电路，反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，采样分析电路可采样电源管理芯片的输出信号并分析该输出信号的变化趋势，得到第一输出信号，比较电路将第一输出信号与参考信号进行比较，得到第二输出信号，开关管控制电路中的PWM控制电路根据第二输出信号生成PWM信号，调整与电源管理芯片连接的开关管的占空比，以调整对电源管理芯片的输出信号的补偿时间。由于电路结构简单，电源管理芯片的输出信号的变化能及时反映至开关管控制电路，从而可缩短反馈的响应时间，减小输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。
参见图4，为本发明的一个实施例提供的电源管理模块的电路图。如图4所示，该电源管理模块40可包括电源管理芯片401、反馈控制电路402和外围控制电路403，其中反馈控制电路402可包括采样分析电路4021、比较电路4022和开关管控制电路4023。其中开关管控制电路403包括PWM控制电路4031和开关管Q1，反馈控制电路402可以集成在电源管理芯片401内部，也可以连接在电源管理芯片401外部。
具体实施中，反馈控制电路402的电路结构及实现方式可参考图2所示实施例的相关描述，在此不赘述。
在一些可行的实施方式中，电源管理芯片401可包括但不限于MAX17409芯片、MAX749芯片、BQ24010DRCR芯片、HX5562R11U芯片等，其中图4以HX5562R11U芯片为例进行说明。
具体实施中，外围控制电路403连接在电源管理芯片401外部，可对电源管理芯片401起到过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护等保护作用，以保证电源管理芯片401的稳定工作。
根据图2的相关描述可知，本发明实施例的电源管理模块，可缩短电源管理芯片的反馈响应时间，减小电源管理芯片的输出信号的纹波，提高电源管理芯片的输出稳定性。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反馈控制电路，其特征在于，所述反馈控制电路包括采样分析电路、比较电路和开关管控制电路，其中：
所述采样分析电路连接电源管理芯片，用于采样所述电源管理芯片的输出信号，并分析所述输出信号的变化趋势，得到第一输出信号；
所述比较电路连接所述采样分析电路和所述开关管控制电路，用于比较所述第一输出信号与参考信号，得到第二输出信号；
所述开关管控制电路包括脉冲宽度调制PWM控制电路和开关管，其中所述PWM控制电路连接所述比较电路和所述开关管，所述开关管连接所述电源管理芯片，所述开关管控制电路用于根据所述第二输出信号调整所述开关管的占空比，以调整对所述电源管理芯片的输出信号的补偿时间。
2.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，所述采样分析电路为微分电路，用于对所述输出信号进行微分运算，得到所述输出信号的斜率，所述输出电路的斜率为所述第一输出信号。
3.根据权利要求2所述的反馈控制电路，其特征在于，所述微分电路包括第一运算放大器、第一电容、第一电阻和第二电阻，其中：
所述第一运算放大器的反相输入端依次通过串联的所述第一电容和所述第一电阻连接所述电源管理芯片的输出引脚，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端连接所述比较电路并通过所述第二电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端。
4.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，所述比较电路的同相输入端连接所述采样分析电路的输出端，所述比较电路的反相输入端接入所述参考信号，所述比较电路的输出端连接所述PWM控制电路。
5.根据权利要求4所述的反馈控制电路，其特征在于，所述比较电路用于：
当所述第一输出信号大于所述参考信号时，输出高电平；
当所述第一输出信号小于所述参考信号时，输出低电平。
6.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，所述PWM控制电路的输入端连接所述比较电路的输出端；所述PWM控制电路的输出端连接所述开关管的第一端；
所述开关管的第二端连接所述电源管理芯片的输出引脚，所述开关管的第三端接地。
7.根据权利要求6所述的反馈控制电路，其特征在于，所述开关管为金属氧化物半导体MOS管。
8.一种电源管理模块，其特征在于，所述电源管理模块包括电源管理芯片和如权利要求1至8任一项所述的反馈控制电路。
9.根据权利要求8所述的电源管理模块，其特征在于，所述电源管理芯片的反馈控制电路集成于所述电源管理芯片内部。
10.根据权利要求8所述的电源管理模块，其特征在于，所述电源管理模块还包括上述电源管理芯片的外围控制电路。
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