CN112910225B - 开关电路的控制方法、控制电路及开关电路 - Google Patents

开关电路的控制方法、控制电路及开关电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路，控制电路包括斜率缓冲器和第一运放，所述斜率缓冲器接收第一参考电压，将上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；第一运放接收输出反馈电压和基准电压，进行运算放大，得到补偿电压；当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。

Description

开关电路的控制方法、控制电路及开关电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路。
背景技术
在开关电源中，特别是在Intel处理器供电电源的应用中，需要接收处理器给出的指令，实时调整输出电压，以优化处理器性能和功耗。为实现此功能，在接收特定指令后，基准电压需要跟随输出电压。现有技术为采样输出电压，通过模数转换电路和数模转换电路产生跟随输出电压的基准电压。由于输出电压变化速率较快，需要快速的模数转换电路和数模转换电路。本发明直接用模拟电路实现参考电压跟随输出电压，实现方便，成本低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路，用以解决现有技术中需要快速的模数转换电路和数模转换电路来使得参考电压跟随基准电压的问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种开关电路的控制方法，产生第一参考电压，对上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；将输出反馈电压和基准电压进行运算放大，得到补偿电压；当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
作为可选，将第一参考电压的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制，产生第二参考电压。
作为可选，中央处理器设置所述斜率。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种开关电路的控制电路，所述控制电路包括斜率缓冲器和第一运放，所述斜率缓冲器接收第一参考电压，将上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；第一运放接收输出反馈电压和基准电压，进行运算放大，得到补偿电压；
当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
作为可选，将第一参考电压的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制，产生第二参考电压。
作为可选，中央处理器设置所述斜率。
作为可选，所述控制电路还包括数模转换电路，所述数模转换电路产生所述第一参考电压。
作为可选，当第一参考电压出现下降沿时，第一信号从无效变为有效；当第一参考电压出现上升沿时，第一信号从有效变为无效；当第一信号有效时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一信号无效时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
作为可选，当第一使能信号有效时，当所述第一参考电压出现下降沿时，所述第一信号从无效变为有效；当所述第一参考电压出现上升沿时，所述第一信号从有效变为无效；
当第一使能信号无效时，所述第一信号为无效。
作为可选，所述第一使能信号为SetVID_Decay。
作为可选，所述斜率缓冲器包括第二运放和第一电容；所述第二运放的第一端接收第一参考电压，所述第二运放的第二端连接到所述第二运放的输出端，并通过第一电容连接到开关电路的输出的负电压端。
作为可选，所述第一运放包括第一电流型运放、第一补偿电容、比例放大电路和第一电压跟随器，所述第一电流型运放接收输出反馈电压和基准电压，所述比例放大电路接收输出电压和基准电压，所述比例放大电路连接到共模电压，所述第一电流型运放的输出通过第一补偿电容连接到所述比例放大电路的输出，所述第一电流型运放的输出通过第一电压跟随器产生补偿电压。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种运算放大电路，包括第一电流型运放、第一补偿电容和比例放大电路，所述第一电流型运放接收第一反馈电压和基准电压，所述比例放大电路接收第一电压和基准电压，并连接到共模电压，对所述第一电压和所述基准电压进行比例放大，所述第一电流型运放的输出通过第一补偿电容连接到所述比例放大电路的输出，所述第一电流型运放的输出产生补偿电压。
作为可选，所述比例放大电路，包括第二电流型运放、和第一电阻，所述第二电流型运放接收第一电压和基准电压，所述第二电流型运放的输出通过第一电阻连接到共模电压，所述第二电流型运放的输出为所述比例放大电路的输出。
作为可选，还包括第一电压跟随器，所述第一电流型运放的输出通过第一电压跟随器产生补偿电压。
作为可选，所述第二电流型运放的增益为第一电流型运放的k倍，其中，k大于1。
作为可选，所述第一电压为输出电压，所述第一反馈电压为输出反馈电压，输出电压经过第二电阻连接到所述输出反馈电压，输出采样电流连接到所述输出反馈电压。
作为可选，所述第一电压经过分压电路连接到所述第一反馈电压；所述分压电路对第一电压进行分压。
作为可选，所述分压电路包括第一控制开关、第二控制开关、分压电阻和第二电压跟随器，第一电压经过所述第一控制开关连接到第二电压跟随器的输入端，第一电压经过所述分压电阻连接到所述第二控制开关，所述第二控制开关连接到所述第二电压跟随器的输入端，所述第二电压跟随器的输出端连接到所述第一反馈电压；所述运算放大电路接收基准电压和所述第二电压跟随器的输入端电压。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种开关电路。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：用模拟电路实现参考电压跟随输出电压，实现方便，成本低。
附图说明
图1为本发明的控制电路的示意图；
图2为本发明控制电路第一信号、第一参考电压、第二参考电压和基准电压的波形示意图；
图3为本发明控制电路的数模转换电路100的一种实施例的电路示意图；
图4为本发明运放300的一种实施例的电路示意图；
图5为本发明运放300的另一种实施例的电路示意图；
图6为本发明运放300加入DROOP的一种实施例的电路示意图；
图7为本发明运放300加入分压电路的一种实施例的电路示意图；
图8为本发明运放300加入DROOP和分压电路的一种实施例的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种开关电路的控制电路，请参考图1所示，所述控制电路包括斜率缓冲器200和第一运放300，所述斜率缓冲器200接收第一参考电压VA，将上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压VB；第一运放300接收输出反馈电压VFB和基准电压VBR，进行运算放大，得到补偿电压COMP；当第一参考电压VA出现下降沿时，所述基准电压VBR通过第一开关K410连接到所述第一参考电压VA，所述第二参考电压VB通过第二开关K420连接到输出电压VO+；当第一参考电压VA出现上升沿时，所述基准电压VBR通过第三开关K430连接到所述第二参考电压VB。请参考图2所示，为本发明控制电路第一参考电压VA、第二参考电压VB和基准电压VBR的波形示意图。在t01时刻，第一参考电压VA出现下降沿，经过斜率缓冲器200，第二参考电压VB的下降沿斜率变缓，基准电压VBR此时电压和第一参考电压VA一样；在t02时刻，第一参考电压VA出现上升沿，此时，第二参考电压VB还没有下降到第一参考电压VA的在t01和t02时刻之间的电压，就开始缓慢上升，基准电压VBR跳变到第二参考电压VB的值，并和第二参考电压VB一样开始缓慢上升。本发明用模拟电路实现参考电压跟随输出电压，实现方便，成本低。
在一个实施例中，将第一参考电压VA的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制。设置的斜率，不限于图2中的线性的斜率，可以是任意的斜率。在一个实施例中，中央处理器(CPU)设置所述斜率。
请继续参考图1所示，所述控制电路还包括数模转换电路100，所述数模转换电路产生所述第一参考电压VA。
请参考图3所示，为数模转换电路100的一个实施例。数模转换电路100包括运放110、由开关管M120和M130组成的电流镜、开关管M110、电阻R110和电阻R120。运放110接收内部参考电压VBG和电阻R110上的电压，运放110的输出连接到开关管M110的栅极，开关管M110的源极连接到电阻R110，电阻R110的另一端连接到参考地，开关管M110的漏极连接到电流镜的输入端，数字信号控制实际接入的电流镜的个数，电流镜的输出端连接到电阻R120，电阻R120上的电压为数模转换电路100的输出电压。
在一个实施例中，使用第一信号来控制第一开关K410、第二开关K420和第三开关K430。当第一参考电压VA出现下降沿时，第一信号TRACK从无效变为有效；当第一参考电压出现上升沿时，第一信号TRACK从有效变为无效；当第一信号有效时，所述基准电压VBR通过第一开关K410连接到所述第一参考电压VA，所述第二参考电压VB通过第二开关K420连接到输出电压VO+；当第一信号TRACK无效时，所述基准电压通过第三开关K430连接到所述第二参考电压VB。图1中的TRACKB和TRACK在逻辑上互补。在一个实施例中，可以有效对应高电平，无效对应低电平；在另一个实施例中，可也以有效对应低电平，无效对应高电平。
在一个实施例中，当第一使能信号有效时，当所述第一参考电压出现下降沿时，所述第一信号从无效变为有效；当所述第一参考电压出现上升沿时，所述第一信号从有效变为无效；当第一使能信号无效时，所述第一信号为无效。所述第一使能信号为SetVID_Decay。SetVID_Decay是Intel处理器与其供电电源之间通讯的SVID协议中的一个指令，用以让电源的输出电压以一个由负载决定的斜率下降到一个新的目标值，以节省功耗。
在一个实施例中，请继续参考图1所示，所述斜率缓冲器200包括第二运放210和第一电容C210；所述第二运放210的第一端接收第一参考电压VA，所述第二运放210的第二端连接到所述第二运放210的输出端VB，并通过第一电容C210连接到开关电路的输出的负电压端VO-。
请参考图4所示，所述第一运放300包括第一电流型运放310、第一补偿电容C310、比例放大电路320和第一电压跟随器330，所述第一电流型运放310接收输出反馈电压VFB和基准电压VBR，所述比例放大电路320接收输出电压VO+和基准电压VBR，所述比例放大电路320连接到共模电压VDC，所述第一电流型运放310的输出通过第一补偿电容C310连接到所述比例放大电路320的输出，所述第一电流型运放310的输出通过第一电压跟随器330产生补偿电压COMP。
本发明的技术解决方案是，提供一种开关电路的控制方法，产生第一参考电压，对上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；将输出反馈电压和基准电压进行运算放大，得到补偿电压；当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
作为可选，将第一参考电压的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制。
作为可选，中央处理器设置所述斜率。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种运算放大电路，请参考图4所示，包括第一电流型运放310、第一补偿电容C310和比例放大电路320，所述第一电流型运放310接收第一反馈电压VFB和基准电压VBR，所述比例放大电路320接收第一电压和基准电压VBR，并连接到共模电压VDC，对所述第一电压和所述基准电压VBR进行比例放大，所述第一电流型运放310的输出通过第一补偿电容C310连接到所述比例放大电路320的输出，所述第一电流型运放310的输出产生补偿电压COMP。在一个实施例中，还包括第一电压跟随器330，所述第一电流型运放310的输出通过第一电压跟随器330产生补偿电压。在图4中，第一电流型运放310的输出是经过电压跟随器330产生补偿电压COMP，电压跟随器330防止补偿电压COMP后面连接的电路对运算放大电路产生影响。因此，电压跟随器330也可以不加。
请参考图5所示，为比例放大电路320的一种实施方式，包括第二电流型运放321、和第一电阻R310，所述第二电流型运放321接收第一电压和基准电压VBR，所述第二电流型运放321的输出通过第一电阻R310连接到共模电压VDC，所述第二电流型运放321的输出为所述比例放大电路320的输出。
在一个实施例中，所述第二电流型运放321的增益为第一电流型运放310的k倍，其中，k大于1。
请参考图6所示，在一个实施例中，加入了DROOP功能，也就是当输出电流大，由于输出导线上的压降，导致输出端电压降低，而输出电压反馈采样的电压，是不包含导线上的压降的，因此，需要将导线上的压降也考虑进去。所述第一电压为输出电压VO+，所述第一反馈电压VFB为输出反馈电压，输出电压VO+经过第二电阻R340连接到所述输出反馈电压，输出采样电流Itotal连接到所述输出反馈电压。通过采样输出电流，流过第二电阻R340上产生压降，来等效输出导线上的压降。
请参考图7所示，在一个实施例中，加入了输出分压功能。所述第一电压经过分压电路连接到所述第一反馈电压；所述分压电路对第一电压进行分压。所述分压电路包括第一控制开关K310、第二控制开关K320、分压电阻R320、R330和第二电压跟随器340，第一电压经过所述第一控制开关K310连接到第二电压跟随器340的输入端，第一电压经过所述分压电阻R320连接到所述第二控制开关K320，所述第二控制开关K320连接到所述第二电压跟随器340的输入端，所述第二电压跟随器340的输出端连接到所述第一反馈电压VFB；所述运算放大电路接收基准电压VBR和所述第二电压跟随器的输入端电压VOS+。当第一控制开关K310导通，第二控制开关K320关断时，第一电压经过电压跟随器连接到第一反馈电压，第一反馈电压的值等于第一电压；当第二控制开关K320导通，第一控制开关K310关断时，第一电压经过电阻分压，再经过电压跟随器连接到第一反馈电压，第一反馈电压的值等于第一电压分压后的电压值。在开关电路中，第一电压为输出电压，第一反馈电压为输出反馈电压。
在一个实施例中，可以同时加入输出分压功能和DROOP功能。请参考图8所示，输出电压经过分压电路，再经过由电阻R340和输出采样电流Itotal组成的实现DROOP功能的电路，连接到反馈电压VFB。
本发明的又一技术解决方案是，提供一种开关电路。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
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 (11)

1.一种开关电路的控制方法，其特征在于：产生第一参考电压，对上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；将输出反馈电压和基准电压进行运算放大，得到补偿电压；当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：将第一参考电压的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制，产生第二参考电压。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：中央处理器设置所述斜率。
4.一种开关电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括斜率缓冲器和第一运放，所述斜率缓冲器接收第一参考电压，将上升沿和下降沿的斜率进行控制，产生第二参考电压；第一运放接收输出反馈电压和基准电压，进行运算放大，得到补偿电压；
当第一参考电压出现下降沿时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一参考电压出现上升沿时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：将第一参考电压的上升沿和下降沿的斜率按照设置的斜率进行控制，产生第二参考电压。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于：中央处理器设置所述斜率。
7.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括数模转换电路，所述数模转换电路产生所述第一参考电压。
8.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：当第一参考电压出现下降沿时，第一信号从无效变为有效；当第一参考电压出现上升沿时，第一信号从有效变为无效；当第一信号有效时，所述基准电压通过第一开关连接到所述第一参考电压，所述第二参考电压通过第二开关连接到输出电压；当第一信号无效时，所述基准电压通过第三开关连接到所述第二参考电压。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于：当第一使能信号有效时，当所述第一参考电压出现下降沿时，所述第一信号从无效变为有效；当所述第一参考电压出现上升沿时，所述第一信号从有效变为无效；
当第一使能信号无效时，所述第一信号为无效。
10.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：所述斜率缓冲器包括第二运放和第一电容；所述第二运放的第一端接收第一参考电压，所述第二运放的第二端连接到所述第二运放的输出端，并通过第一电容连接到开关电路的输出的负电压端。
11.一种开关电路，其特征在于：包括如权利要求4～10任意一项所述控制电路，或采用如权利要求1～3任意一项所述控制方法。
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