CN110190748A - 一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路 - Google Patents

一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路 Download PDF

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Abstract

一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，属于电子电路领域。本发明利用瞬态跳变检测模块通过检测降压型电压转换器的输出电压，当检测到输出电压增大时产生第一控制信号，当检测到输出电压减小时产生第二控制信号，从而自适应地检测降压型电压转换器响应负载跳变的时间；补偿电压预测运算模块用于预测调整补偿电压的大小并通过内部有源补偿模块将调整后的补偿电压叠加到降压型电压转换器中调整降压型电压转换器的占空比，设置驱动控制插入逻辑模块还可以进一步提高响应速度。本发明能够动态提高降压型电压转换器的工作带宽，加快了降压型电压转换器的瞬态响应和恢复，减少了环路调整过程中导致的电压波动，适用范围广。

Description

一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路
技术领域
本发明属于基本电子电路领域，具体涉及一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路。
背景技术
在降压型变压器的系统设计中，为了调整输出电压，除了迟滞模式的电压变换器，系统一般通过调整占空比的方式间接调整输出电压的大小，一般情况下为了保持系统稳定，占空比的变化速度不能过于快速地变化。然而针对负载跳变引起的输出电压波动，本质上是由于系统的输出电流不能既快速又稳定地跟随负载电流变化而变化。
现有系统为了加快输出电流调整的速度，通常会在环路中引入零点加快环路响应，提高系统截止频率；但是为了保证系统稳定设计过程中截止频率仍然不能设计得过高，一般来讲为了提高系统响应速度需要提高工作频率，而这样又会提高工作开关损耗。
功率电源针对负载跳变的过程分为响应时间和恢复时间，现在已经有很多方法来缩短系统响应的时间，减少负载跳变时产生的输出电压上冲或者下冲，但针对恢复时间的优化还比较少，而这基本上还是靠提高系统截止频率的方法来优化。
发明内容
针对传统降压型电压转换器截止频率设计较低、负载切换或负载跳变时恢复时间较长的问题，本发明提出一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，可以在不影响原系统环路特性和稳定性的基础上，通过检测降压型电压转换器输出电压发生异动的时刻来检测负载电流跳变的时刻，根据外部输入输出条件和瞬态跳变的响应时间长度自适应地预测补偿电压的合适电平补偿到降压型电压转换器中，最终加快系统的稳定速度，等效地实现系统动态带宽可调，加快了降压型电压转换器系统的瞬态响应和恢复，减少了环路调整过程中导致的电压波动，优化了降压型转换器在瞬态跳变过程中的带宽，提高了系统的截止频率。
本发明的技术方案是：
一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，包括瞬态跳变检测模块、补偿电压预测运算模块和内部有源补偿模块，
所述瞬态跳变检测模块用于检测所述降压型电压转换器的输出电压，当检测到所述降压型电压转换器的输出电压增大时产生第一控制信号；
当所述第一控制信号产生时，若所述降压型电压转换器从重载跳轻载则控制所述降压型电压转换器中下功率管常开，若所述降压型电压转换器从轻载跳重载则控制所述降压型电压转换器中上功率管常开；
所述补偿电压预测运算模块包括跨导放大器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一电容、第一开关、第二开关和第三开关，
跨导放大器的跨导能够调节，其差分输入电压为所述降压型电压转换器开关节点电压与所述降压型电压转换器输出电压之差的分压值，其输出端连接第一开关的一端；
第二开关的一端连接第一开关的另一端、第一缓冲器的输入端并通过第一电容后接地，其另一端连接第二缓冲器的输出端；
第三开关的一端连接第一缓冲器的输出端，其另一端连接第二缓冲器的输入端并作为所述补偿电压预测运算模块的输出端；
所述第一控制信号产生时闭合第一开关和第三开关并断开第二开关，反之断开第一开关和第三开关并闭合第二开关；
所述内部有源补偿模块的输入端连接所述补偿电压预测运算模块的输出端，其输出端连接所述降压型电压转换器中误差放大器的输出端。
具体的，所述瞬态跳变检测模块还用于在检测到所述降压型电压转换器的输出电压减小时产生第二控制信号；
所述瞬态响应增强电路还包括驱动控制插入逻辑模块，当所述降压型电压转换器为周期性开上功率管的控制模式，所述驱动控制插入逻辑模块用于在所述第二控制信号产生时开启所述降压型电压转换器中上功率管；
当所述降压型电压转换器为周期性开下功率管的控制模式，所述驱动控制插入逻辑模块用于在所述第二控制信号产生时开启所述降压型电压转换器中下功率管。
具体的，所述补偿电压预测运算模块还包括分压电阻、第一可控电流源和第二可控电流源，
分压电阻的一端连接偏置电压和跨导放大器的负输入端，其另一端连接跨导放大器的正输入端并通过第一可控电流源后接地；
第一可控电流源的电流值为其中VO为所述降压型电压转换器的输出电压，SW为所述降压型电压转换器的开关节点处电压，R为分压电阻的阻值，x为分压比；
第二可控电流源用于调整所述跨导放大器的跨导。
具体的，所述内部有源补偿模块为包括补偿电容的二型补偿结构，所述补偿电容为大电容，在所述第一控制信号产生时所述补偿电容能够转变为小电容。
本发明的有益效果为：本发明能够自适应地检测降压型电压转换器响应负载跳变的时间，并根据此时间自适应地调整补偿电压Vcomp的电平，预测补偿电压Vcomp新的稳态工作点，从而动态提高降压型电压转换器的工作带宽，加快了降压型电压转换器系统的瞬态响应和恢复，减少了环路调整过程中导致的电压波动；设置驱动控制插入逻辑模块还可以进一步提高响应速度；本发明不会影响降压型电压转换器现有环路的稳定性、工作频率或者零极点分布，也不需要在芯片外部添加额外的管脚；能够应用于所有的降压型电压转换器，适用范围广。
附图说明
图1是本发明提出的一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路的拓扑结构图。
图2本发明提出的一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路中补偿电压预测运算模块的实现方式图。
图3本发明提出的一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路在周期性开上功率管比较器关下功率管的脉宽调制电流模下的工作信号波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
本发明提出的用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路拓扑结构图如图1所示，包括瞬态跳变检测模块、补偿电压预测运算模块和内部有源补偿模块，图1所示电路的两个输入端口连接的电压值VO和SW，VO是降压型电压转换器的输出电压，SW是降压型电压转换器中上下功率管端接点处电压，SW电压在上功率管开启时为降压型电压转换器的输入电压Vin，在下功率管开启时为地电压GND。
瞬态跳变检测模块通过检测降压型电压转换器的输出电压VO是否发生变化从而检测负载大小的跳变，加速系统的响应，即根据输出电压VO变化斜率的异动，来检测判定负载跳变的来临。当检测到降压型电压转换器的输出电压VO增大时产生第一控制信号TRAN_CTL，即降压型电压转换器的输出电压VO增大时第一控制信号TRAN_CTL为高电平，降压型电压转换器的输出电压VO减小或不变时第一控制信号TRAN_CTL为低电平；利用第一控制信号TRAN_CTL控制补偿电压预测运算模块中第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的闭合或断开，从而改变补偿电压预测运算模块的工作状态。瞬态跳变检测模块检测到输出电压VO增大时产生高电平的第一控制信号TRAN_CTL，同时常开降压型电压转换器的上功率管或下功率管，若降压型电压转换器从重载跳轻载则控制下功率管常开，若降压型电压转换器从轻载跳重载则控制上功率管常开。
瞬态跳变检测模块在检测到降压型电压转换器的输出电压VO减小时还产生第二控制信号TRAN_L，即检测到降压型电压转换器的输出电压VO减小时第二控制信号TRAN_L为高电平，检测到降压型电压转换器的输出电压VO增大或不变时第二控制信号TRAN_L为低电平，当第一控制信号TRAN_CTL为低电平，第二控制信号TRAN_L为高电平时表示输出电压VO的变化斜率恢复为0，根据检测的VO不变即VO斜率为0的时刻判定降压型电压转换器系统瞬态响应时间结束，以此确定系统的响应时间，系统进入瞬态恢复时间，同时环路恢复正常控制状态。
如图3所示是降压型电压转换器周期性开上功率管比较器关下功率管的脉宽调制电流模下的工作信号波形示意图，本实施例中以电流模的降压型电压转换器为例，本发明还可以适用于其他模式的降压型电压转换器。电流采样信息反向叠加在补偿电压Vcomp上，I_out为降压型电压转换器的输出电流，I_Load为降压型电压转换器的负载电流，Vcomp为补偿电压，EA_pole为降压型电压转换器中误差放大器的稳态工作点，ramp为降压型电压转换器的斜坡信号，Vsense为电流采样信息的电压值。电流模控制下，稳定状态的降压型电压转换器中误差放大器输出端叠加的补偿电压Vcomp和电流采样信息的叠加结果在不同负载下都是相对稳定的，也就是在负载跳变前后有以下关系：
ΔVcomp+ΔVsense＝0
ΔVcomp是补偿电压Vcomp的变化量，ΔVsense是电流采样信息的变化量。又因为本发明提出的瞬态响应增强电路中负载跳变被检测后降压型电压转换器中上功率管或下功率管常开，占空比为100％或0％，电流采样结果的变化大小可以通过负载跳变被检测到输出电压VO斜率变为零(电感电流等于负载电流)的时间长度ttran确定。根据降压型电压转换器的电感参数和工作条件等得到：
L为降压型电压转换器中滤波电感值的大小，RDCR是外部电感自带的等效串联寄生电阻，Asense是降压型电压转换器系统电流采样的等效采样增益。
根据以上分析可知，只需要根据检测到的ttran的大小，就可以运算出新稳态下补偿电压Vcomp应该变化多少，本发明提出的补偿电压预测运算模块如图2所示，包括跨导放大器Gm、第一缓冲器Buffer1、第二缓冲器Buffer2、第一电容Ctran、第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，跨导放大器Gm的跨导能够调节，其差分输入电压为降压型电压转换器开关节点电压SW与降压型电压转换器输出电压VO之差的分压值，其输出端连接第一开关S1的一端；第二开关S2的一端连接第一开关S1的另一端、第一缓冲器Buffer1的输入端并通过第一电容Ctran后接地，其另一端连接第二缓冲器Buffer2的输出端；第三开关S3的一端连接第一缓冲器Buffer1的输出端，其另一端连接第二缓冲器Buffer2的输入端并作为补偿电压预测运算模块的输出端。第一控制信号TRAN_CTL控制第一开关S1和第三开关S3，第一控制信号的反相信号NTRAN_CTL控制第二开关S2，第一控制信号TRAN_CTL为高电平时，第一控制信号的反相信号NTRAN_CTL为低电平，此时闭合第一开关S1和第三开关S3并断开第二开关S2；第一控制信号TRAN_CTL为低电平时，第一控制信号的反相信号NTRAN_CTL为高电平，此时断开第一开关S1和第三开关S3并闭合第二开关S2。跨导放大器Gm的差分输入电压可以由分压电阻R和第一可控电流源提供，分压电阻R的一端连接偏置电压Vbias和跨导放大器Gm的负输入端，其另一端连接跨导放大器Gm的正输入端并通过第一可控电流源后接地，第一可控电流源的电流值为其中VO为降压型电压转换器的输出电压，SW为降压型电压转换器的开关节点处电压，R为分压电阻的阻值，x为分压比；第一可控电流源把降压型电压转换器的输出电压VO和开关节点处电压SW的电压差VO-SW转化为电流，再通过分压电阻R转为电压从而将电压差VO-SW缩放x倍。本发明中跨导放大器Gm为大输入线性范围的线性跨导运算放大器，其跨导Gm_tran可以通过一个外部可调的第二可控电流源调节。
本发明提出的补偿电压预测运算模块根据降压型电压转换器的输出电压VO、降压型电压转换器开关节点处电压SW、降压型电压转换器中电感大小L、降压型电压转换器的电流采样增益Asense等条件，以及瞬态响应增强电路检测到的瞬态跳变响应时间，运算预测新的工作条件下补偿电压Vcomp将会稳定的电平位置，加快跳变后补偿电压Vcomp的稳定和建立。
再将预测调整后的补偿电压Vcomp通过内部有源补偿模块后叠加到降压型电压转换器中误差放大器的输出端，内部有源补偿模块通过有源电路的设计，等效功能为转换器系统的二型补偿，在稳态条件和瞬态恢复过程中，内部有源补偿模块工作模式等效为大电容的二型补偿；当瞬态跳变检测模块检测到瞬态跳变，即第一控制信号TRAN_CTL翻高时，内部有源补偿模块工作模式改变，受内部有源补偿模块内部的开关控制转化为极小电容，从而可以被补偿电压预测运算模块的输出电压快速赋值，建立新的稳定点。
当降压型电压转换器的输出电压不变时表示降压型电压转换器处于稳态，当降压型电压转换器的输出电压增大时表示降压型电压转换器处于瞬态跳变阶段，当降压型电压转换器的输出电压减小时表示降压型电压转换器处于瞬态恢复阶段。
另外本发明还针对PWM控制模式的降压型电压转换器作了进一步优化，通过增加驱动控制插入逻辑模块在检测到降压型电压转换器输出电压VO下冲时跳过时钟信号提前开启降压型电压转换器中上功率管或下功率管。利用瞬态跳变检测模块在检测到降压型电压转换器的输出电压减小时产生第二控制信号TRAN_L，当降压型电压转换器为周期性开上功率管比较器关下功率管的控制模式时，利用驱动控制插入逻辑模块在第二控制信号TRAN_L产生时开启降压型电压转换器中上功率管；当降压型电压转换器为周期性开下功率管比较器关上功率管的控制模式时，利用驱动控制插入逻辑模块在第二控制信号TRAN_L产生时开启降压型电压转换器中下功率管。利用驱动控制插入逻辑模块在检测到降压型电压转换器输出电压VO下冲时跳过时钟信号提前开启降压型电压转换器中上功率管或下功率管，能够使环路更早的获得信息，提高响应速度。
下面具体分析本发明的工作过程：
在稳态条件和瞬态恢复过程中，第一控制信号TRAN_CTL为低，补偿电压预测运算模块根据降压型电压转换器的输出电压VO、降压型电压转换器开关节点处电压SW、降压型电压转换器中电感大小L、降压型电压转换器的电流采样增益Asense等条件，以及瞬态响应增强电路检测到的瞬态跳变响应时间，预测新的工作条件下补偿电压Vcomp的变化值，并将调整之后的补偿电压Vcomp保存在第一电容Ctran中，内部有源补偿模块工作模式可以等效为大电容的二型补偿实现稳态下的稳定功能；当瞬态跳变检测模块检测到瞬态跳变时，第一控制信号TRAN_CTL翻高，内部有源补偿模块工作模式改变，等效为极小电容可以被赋值补偿电压Vcomp，输出电压VO和开关节点处电压SW的电压差通过跨导放大器的跨导Gm_tran转化为电流灌入或抽取第一电容Ctran的电荷，从而控制第一电容Ctran的电压中与VO和SW电压相关的部分的关系线性改变，并实时把第一电容Ctran的电压赋值到补偿电压Vcomp，直到瞬态响应时间ttran结束，最终补偿电压Vcomp的电压改变大小为：
分压电阻的阻值R、分压比x和跨导放大器的跨导Gm_tran的大小都可以根据具体应用情况适当改变。其中图2中跨导放大器Gm为大输入线性范围的线性跨导运算放大器，同时可以实现芯片外部跨导可调，只需要设计跨导放大器Gm的跨导Gm_tran和第一电容Ctran的大小到合适值就可以实现电流采样值Vsense和补偿电压Vcomp两个电压变化量相等的关系，最终实现稳态工作点的预测。最终调整产生的补偿电压Vcomp叠加到降压型电压转换器中误差放大器的输出信号上，叠加电流采样信息后控制系统的占空比。
如图3所示，在响应时间结束、恢复时间开始时，由于有源补偿中零点电阻的作用，切换时会引入少量过冲保证系统平滑切换和恢复，最终等效结果为环路带宽扩展，实现系统动态带宽的调整。
本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，其特征在于，包括瞬态跳变检测模块、补偿电压预测运算模块和内部有源补偿模块，
所述瞬态跳变检测模块用于检测所述降压型电压转换器的输出电压，当检测到所述降压型电压转换器的输出电压增大时产生第一控制信号；
当所述第一控制信号产生时，若所述降压型电压转换器从重载跳轻载则控制所述降压型电压转换器中下功率管常开，若所述降压型电压转换器从轻载跳重载则控制所述降压型电压转换器中上功率管常开；
所述补偿电压预测运算模块包括跨导放大器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一电容、第一开关、第二开关和第三开关，
跨导放大器的跨导能够调节，其差分输入电压为所述降压型电压转换器开关节点电压与所述降压型电压转换器输出电压之差的分压值，其输出端连接第一开关的一端；
第二开关的一端连接第一开关的另一端、第一缓冲器的输入端并通过第一电容后接地，其另一端连接第二缓冲器的输出端；
第三开关的一端连接第一缓冲器的输出端，其另一端连接第二缓冲器的输入端并作为所述补偿电压预测运算模块的输出端；
所述第一控制信号产生时闭合第一开关和第三开关并断开第二开关，反之断开第一开关和第三开关并闭合第二开关；
所述内部有源补偿模块的输入端连接所述补偿电压预测运算模块的输出端，其输出端连接所述降压型电压转换器中误差放大器的输出端。
2.根据权利要求1所述的用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，其特征在于，所述瞬态跳变检测模块还用于在检测到所述降压型电压转换器的输出电压减小时产生第二控制信号；
所述瞬态响应增强电路还包括驱动控制插入逻辑模块，当所述降压型电压转换器为周期性开上功率管的控制模式，所述驱动控制插入逻辑模块用于在所述第二控制信号产生时开启所述降压型电压转换器中上功率管；
当所述降压型电压转换器为周期性开下功率管的控制模式，所述驱动控制插入逻辑模块用于在所述第二控制信号产生时开启所述降压型电压转换器中下功率管。
3.根据权利要求1所述的用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，其特征在于，所述补偿电压预测运算模块还包括分压电阻、第一可控电流源和第二可控电流源，
分压电阻的一端连接偏置电压和跨导放大器的负输入端，其另一端连接跨导放大器的正输入端并通过第一可控电流源后接地；
第一可控电流源的电流值为其中VO为所述降压型电压转换器的输出电压，SW为所述降压型电压转换器的开关节点处电压，R为分压电阻的阻值，x为分压比；
第二可控电流源用于调整所述跨导放大器的跨导。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于降压型电压转换器的瞬态响应增强电路，其特征在于，所述内部有源补偿模块为包括补偿电容的二型补偿结构，所述补偿电容为大电容，在所述第一控制信号产生时所述补偿电容能够转变为小电容。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117118222A (zh) * 2023-04-28 2023-11-24 荣耀终端有限公司 降压型电压变换电路和电子设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866484A (zh) * 2021-10-20 2021-12-31 南京微盟电子有限公司 一种集成了采样电阻的功率管电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594146A (zh) * 2011-01-06 2012-07-18 原景科技股份有限公司 具有快速瞬时响应机制的降压电路及其运作方法
US20150222181A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Fairchild Semiconductor Corporation Enhanced peak current mode dc-dc power converter
CN105406713A (zh) * 2015-12-23 2016-03-16 无锡硅动力微电子股份有限公司 高精度快速瞬态响应控制电路
TWI649951B (zh) * 2018-01-26 2019-02-01 茂達電子股份有限公司 快速負載暫態響應的電壓轉換器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102204072B (zh) * 2011-04-13 2013-06-12 华为技术有限公司 迟滞控制转换电路和供电系统
TWI635683B (zh) * 2017-06-26 2018-09-11 立錡科技股份有限公司 過電壓保護方法及具有過電壓保護功能的降壓型切換式電源供應器及其控制電路
CN108418427B (zh) * 2018-02-13 2020-07-14 昂宝电子（上海）有限公司 用于调节功率变换器中的一个或多个阈值的系统和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102594146A (zh) * 2011-01-06 2012-07-18 原景科技股份有限公司 具有快速瞬时响应机制的降压电路及其运作方法
US20150222181A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Fairchild Semiconductor Corporation Enhanced peak current mode dc-dc power converter
CN105406713A (zh) * 2015-12-23 2016-03-16 无锡硅动力微电子股份有限公司 高精度快速瞬态响应控制电路
TWI649951B (zh) * 2018-01-26 2019-02-01 茂達電子股份有限公司 快速負載暫態響應的電壓轉換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117118222A (zh) * 2023-04-28 2023-11-24 荣耀终端有限公司 降压型电压变换电路和电子设备

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