CN105515387B - 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法 - Google Patents

一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105515387B
CN105515387B CN201510900030.2A CN201510900030A CN105515387B CN 105515387 B CN105515387 B CN 105515387B CN 201510900030 A CN201510900030 A CN 201510900030A CN 105515387 B CN105515387 B CN 105515387B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch pipe
output voltage
loop
analog comparator
pmos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510900030.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105515387A (zh
Inventor
王莉
田欢
裘伟光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Yingteyuan Electronics Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Yingteyuan Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Yingteyuan Electronics Co Ltd filed Critical Shenzhen Yingteyuan Electronics Co Ltd
Priority to CN201510900030.2A priority Critical patent/CN105515387B/zh
Publication of CN105515387A publication Critical patent/CN105515387A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105515387B publication Critical patent/CN105515387B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电子元器件，特别涉及一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法。该降压器包括输出电压VOUT、EA误差放大器、CMP模拟比较器、OSC振动器，LOGIC芯片，PMOS开关管、第一NMOS开关管、第二NMOS开关管、电感、第一电容、过零检测单元，所述PMOS开关管、电感、输出电压VOUT、第二NMOS开关管依次连接形成BUCK环路；所述输出电压VOUT接入到EA误差放大器产生EA输出电压，所述EA输出电压接入到CMP模拟比较器的一输入端，所述降压芯片上SW产生的斜坡耦合与输出电压VOUT通过第二电容产生的耦合连接后接入到CMP模拟比较器的另一输入端，所述CMP模拟比较器的输出端输出用于控制BUCK环路的环路控制信号，其根据负载和输入输出电压变化来改变控制环路频率来进行降压控制，以达到超高频率低纹波的目的，降压更有效率。

Description

一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子元器件，具体涉及一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法。
背景技术
开关降压电源具有集成度高、外围电路简单、电源效率高等优点，在各种电子设备中得到广泛的应用。
如图1，为市面上普及的降压芯片，其输出电压反馈到误差放大器EA，误差放大器EA输出到比较器一端，采样比较器叠加斜坡输出到比较器另外一端，固定时钟OSC把开关管打开。当电感电流上升到误差放大器EA输出的值时，把开关管关闭，这样的环路控制在大部分应用中可以满足要求，但是随着对电源的要求越来越高，譬如微能量控制领域需要超低纹波，这样的固定频率就使得纹波无法减小。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种超高频低纹波降压器。
本发明的目的还在于提供一种应用上述超高频低纹波降压器的降压控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种超高频低纹波降压器，其应用在降压芯片上，该降压器包括输出电压VOUT、EA误差放大器、CMP模拟比较器、OSC振动器，LOGIC芯片，PMOS开关管、第一NMOS开关管、第二NMOS开关管、电感、第一电容、过零检测单元，所述OSC振动器、CMP模拟比较器的输出端、PMOS开关管、第一NMOS开关管均与LOGIC芯片连接，所述第一NMOS开关管与PMOS开关管连接后接地，所述PMOS开关管、电感、输出电压VOUT、第二NMOS开关管依次连接形成BUCK环路，所述第一电容连接输出电压VOUT后接地，所述过零检测单元与BUCK环路连接；所述输出电压VOUT接入到EA误差放大器产生EA输出电压，所述EA输出电压接入到CMP模拟比较器的一输入端，所述降压芯片上SW产生的斜坡耦合与输出电压VOUT通过第二电容产生的耦合连接后接入到CMP模拟比较器的另一输入端，所述CMP模拟比较器的输出端输出用于控制BUCK环路的环路控制信号。
进一步，所述输出电压VOUT通过电阻分压与基准电压接入到EA误差放大器产生EA输出电压。
更进一步，所述BUCK环路连接有电源VCC。
一种应用上述超高频低纹波降压器的降压控制方法，包括以下步骤：
CMP模拟比较器判断EA输出电压是否小于预设阈值，若小于，则环路控制信号控制PMOS开关管及第一NMOS开关管关闭、第二NMOS开关管打开，使得BUCK环路中的输出电压VOUT上升；若大于，则环路控制信号控制EA输出电压建立直流点，PMOS开关管及第一NMOS开关管关闭，第二NMOS开关管关闭，使得BUCK环路中的输出电压VOUT降低；
在重负载模式下：当输出电压VOUT降低后小于基准电压时，EA输出电压上升超过A点，CMP模拟比较器输出为0，PMOS开关管打开，PMOS开关管给电感、第一电容充电，第一NMOS开关管保持关闭，此时环路控制信号打开，CMP模拟比较器输出1，SW抬高，A点缓慢上升，当A点升高到节点ERROR电压时，环路控制信号控制第一NMOS开关管打开，第一NMOS开关管给电感、第一电容充电，PMOS开关管关闭，过零检测单元对BUCK环路进行检测，若输出电压VOUT先降低到预设阈值，则EA输出电压上升，PMOS开关管打开，第一NMOS开关管保持关闭；若电感、第一电容的电流先降为0，则第一NMOS开关管关闭，等待EA输出电压上升把PMOS开关管打开；
在轻负载模式下：设定PMOS最小开时间和最小关时间，PMOS开关管的开启周期变长，同时使用最小开时间打开。
本发明提供的一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法，根据负载和输入输出电压变化来改变控制环路频率来进行降压控制，以达到超高频率低纹波的目的，降压更有效率。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为现有技术中降压芯片的电路图；
图2为本发明一种超高频低纹波降压器的电路图；
图3为本发明一种超高频低纹波降压器的局部电路图；
图4为本发明一种超高频低纹波降压器中关键节点启动波形图；
图5为本发明一种超高频低纹波降压器中关键节点正常工作波形图；
图6为本发明一种超高频低纹波降压器中关键节点正常工作另一波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2-6，本发明的一种超高频低纹波降压器，其应用在降压芯片上，该降压器包括输出电压VOUT、EA误差放大器、CMP模拟比较器、OSC振动器，LOGIC芯片，PMOS开关管、第一NMOS开关管、第二NMOS开关管(即图2中的BYPASS)、电感、第一电容、过零检测单元，该OSC振动器、CMP模拟比较器的输出端、PMOS开关管、第一NMOS开关管均与LOGIC芯片连接，该第一NMOS开关管与PMOS开关管连接后接地，该PMOS开关管、电感、输出电压VOUT、第二NMOS开关管依次连接形成BUCK环路，该第一电容连接输出电压VOUT后接地，该过零检测单元与BUCK环路连接，该BUCK环路连接有电源VCC。
该输出电压VOUT通过电阻分压与基准电压接入到EA误差放大器产生EA输出电压(即是ERROR波形信号)，该EA输出电压接入到CMP模拟比较器的一输入端，该降压芯片上SW产生的斜坡耦合(即是VRAMP波形信号)与输出电压VOUT通过第二电容产生的耦合连接后接入到CMP模拟比较器的另一输入端，该CMP模拟比较器的输出端输出用于控制BUCK环路的环路控制信号PG_C。
一种应用上述超高频低纹波降压器的降压控制方法，包括以下步骤：
启动的时候，输出电压VOUT通过电阻分压与基准电压接入到接入EA误差放大器产生EA输出电压，CMP模拟比较器判断EA输出电压是否小于预设阈值，该预设阈值为系统需要的电压值，例如锂电池所需要的5V电压；若小于，则环路控制信号PG_C控制PMOS(对应PG波形信号)开关管及第一NMOS(对应NG波形信号)开关管关闭、BYPASS开关管打开，使得BUCK环路中的输出电压VOUT上升；若大于，则环路控制信号PG_C控制EA输出电压建立直流点，PMOS开关管及第一NMOS开关管关闭。延迟一段时间后，BYPASS开关管关闭为0，使得BUCK环路中的输出电压VOUT降低；其关键节点信号波形如图4所示。
在重负载模式下(100mA以上)：当输出电压VOUT降低后小于基准电压时，EA输出电压上升超过A点，CMP模拟比较器输出(即是Cmp_out波形信号)为0，PMOS开关管打开，PMOS开关管给电感、第一电容充电，第一NMOS开关管保持关闭。如图3，此时环路控制信号PG_C被打开，EA误差放大器被抬高。同时，SW抬高，A点缓慢上升，当A点升高到节点ERROR电压时，环路控制信号PG_C控制第一NMOS开关管打开，第一NMOS开关管给电感、第一电容充电，PMOS开关管关闭，过零检测单元对BUCK环路进行检测，若输出电压VOUT先降低到预设阈值，则EA输出电压上升，PMOS开关管打开，第一NMOS开关管保持关闭；若电感、第一电容的电流先降为0，则第一NMOS开关管关闭，等待EA输出电压上升把PMOS开关管打开；如图5为在此模式下关键节点的波形示意图，系统根据负载来决定工作周期，负载越大工作周期越短，即外围的负载和电感一定，则电压下降斜率一定，在同等条件下，周期越小，纹波越小，有效降低输出电压纹波。
在轻负载模式下(100mA以下)：设定PMOS最小开时间(对应Min_on波形信号)和最小关时间(对应Min_off波形信号)，两者由芯片设计者根据系统需求设定，PMOS开关管的开启周期变长，同时使用最小开时间打开，有效降低纹波输出，如图6为在此模式下关键节点的波形示意图。
本发明提供的一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法，根据负载和输入输出电压变化来改变控制环路频率来进行降压控制，以达到超高频率低纹波的目的，降压更有效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种超高频低纹波降压器的降压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用包括输出电压VOUT、EA误差放大器、CMP模拟比较器、OSC振动器、LOGIC芯片、PMOS开关管、第一NMOS开关管、第二NMOS开关管、电感、第一电容、过零检测单元的超高频低纹波降压器，并将OSC振动器、CMP模拟比较器的输出端、PMOS开关管、第一NMOS开关管分别与LOGIC芯片连接，将第一NMOS开关管与PMOS开关管连接后接地，将PMOS开关管、电感、输出电压VOUT、第二NMOS开关管依次连接形成BUCK环路，将第一电容连接输出电压VOUT后接地，将过零检测单元与BUCK环路连接，将输出电压VOUT接入到EA误差放大器后产生EA输出电压，将EA输出电压接入到CMP模拟比较器的一输入端节点ERROR，将降压芯片上SW产生的斜坡耦合与输出电压VOUT通过第二电容产生的耦合连接后接入到CMP模拟比较器的另一输入端A点，将CMP模拟比较器的输出端输出用于控制BUCK环路的环路控制信号，将输出电压VOUT通过电阻分压与基准电压接入到EA误差放大器产生EA输出电压，将BUCK环路连接电源VCC；CMP模拟比较器判断EA输出电压是否小于预设阈值，若小于，则环路控制信号控制PMOS开关管及第一NMOS开关管关闭、第二NMOS开关管打开，使得BUCK环路中的输出电压VOUT上升；若大于，则环路控制信号控制EA输出电压建立直流点，PMOS开关管及第一NMOS开关管关闭，第二NMOS开关管关闭，使得BUCK环路中的输出电压VOUT降低；
在重负载模式下：当输出电压VOUT降低后小于基准电压时，EA输出电压上升超过A点，CMP模拟比较器输出为0，PMOS开关管打开，PMOS开关管给电感、第一电容充电，第一NMOS开关管保持关闭，此时环路控制信号打开，CMP模拟比较器输出1，SW抬高，A点缓慢上升，当A点升高到节点ERROR电压时，环路控制信号控制第一NMOS开关管打开，第一NMOS开关管给电感、第一电容充电，PMOS开关管关闭，过零检测单元对BUCK环路进行检测，若输出电压VOUT先降低到预设阈值，则EA输出电压上升，PMOS开关管打开，第一NMOS开关管保持关闭；若电感、第一电容的电流先降为0，则第一NMOS开关管关闭，等待EA输出电压上升把PMOS开关管打开；
在轻负载模式下：设定PMOS最小开时间和最小关时间，PMOS开关管的开启周期变长，同时使用最小开时间打开。
CN201510900030.2A 2015-12-09 2015-12-09 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法 Active CN105515387B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510900030.2A CN105515387B (zh) 2015-12-09 2015-12-09 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510900030.2A CN105515387B (zh) 2015-12-09 2015-12-09 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105515387A CN105515387A (zh) 2016-04-20
CN105515387B true CN105515387B (zh) 2018-11-27

Family

ID=55723121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510900030.2A Active CN105515387B (zh) 2015-12-09 2015-12-09 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105515387B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10186961B2 (en) * 2016-09-26 2019-01-22 Maxim Integrated Products, Inc. System and method for output voltage overshoot suppression
CN109149938B (zh) * 2018-08-30 2020-12-04 上海芯导电子科技有限公司 一种dc-dc电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540552A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 株式会社理光 电源装置
CN101548252A (zh) * 2006-08-18 2009-09-30 美国快捷半导体有限公司 具有滞后控制的功率转换器
CN103947092A (zh) * 2011-10-26 2014-07-23 美高森美公司 用于降压dc/dc转换器的滞后控制
CN104242645A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 阳光电源股份有限公司 一种降压电路的控制方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8248044B2 (en) * 2010-03-24 2012-08-21 R2 Semiconductor, Inc. Voltage regulator bypass resistance control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548252A (zh) * 2006-08-18 2009-09-30 美国快捷半导体有限公司 具有滞后控制的功率转换器
CN101540552A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 株式会社理光 电源装置
CN103947092A (zh) * 2011-10-26 2014-07-23 美高森美公司 用于降压dc/dc转换器的滞后控制
CN104242645A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 阳光电源股份有限公司 一种降压电路的控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105515387A (zh) 2016-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103580000B (zh) 开关电源输出过压保护方法及电路及带该电路的开关电源
CN101488712B (zh) 电压转换器
CN102255505B (zh) 一种apd电压控制电路及方法
CN103424605A (zh) 一种零电流检测电路和方法、及电压变换电路
TW201126328A (en) Power supply with low power consumption hiccup standby operation
CN103597721B (zh) 非绝缘降压开关稳压器及其控制电路、电子设备、ac适配器
CN107231091A (zh) 直流/直流转换器、整流电路、电源适配器、控制方法
CN203967969U (zh) 一种同步升压dc-dc转换器的超低压启动电路
CN205249038U (zh) 驱动控制电路以及开关电源
CN105099184B (zh) 一种轻载开关电源芯片
CN104079157A (zh) 一种同步升压dc-dc转换器的超低压启动电路
CN107342684B (zh) 开关转换器
CN107959421A (zh) Buck-boost型直流转换器及其控制方法
CN205070791U (zh) 一种开关电源的自供电电路
CN106787702B (zh) 开关电源及其音频噪声抑制方法
CN101471603B (zh) 直流到直流降压转换器及纹波改善电路
CN203167383U (zh) 一种抑制过冲快速软启动电路
CN103944385B (zh) 一种超低静态功耗的控制电路、控制方法及开关型调节器
CN105006966A (zh) 一种开关电源控制芯片及反激式ac-dc转换器
TW201705661A (zh) 電源供應模組與其電源供應方法
CN105515387B (zh) 一种超高频低纹波降压器及其降压控制方法
CN109756215A (zh) 一种多功能开关控制器及可切换方法
CN112653324B (zh) 一种无直接供电的升压转换器系统
CN105356564A (zh) 无线能量接收系统
CN104393755A (zh) 高效率升压电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant