CN114696608A - 一种valley模式DC-DC转换器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种valley模式DC‑DC转换器，包括反馈控制单元和转换单元，所述反馈控制单元基于输出电压和参考电压生成反馈电压；反馈控制单元包括电流检测单元、NMOS管、误差放大器和逻辑控制电路；电流检测单元检测NMOS管的导通电流并生成感应电流；误差放大器基于参考电压和反馈电压生成误差放大电压；比较器基于误差放大电压和电流检测单元输出生成逻辑控制量；逻辑控制电路基于逻辑控制量和时钟信号控制转换单元生成输出电压。本发明电流检测单元只检测NMOS的电流，逻辑控制电路的输入信号变为高电平后，PMOS可以立刻被关掉，因此PMOS导通的时间可以很短，满足小占空比的应用。
Description
技术领域
本发明属于电子线路技术领域，涉及一种valley模式DC-DC转换器。
背景技术
DC-DC转换器是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，只对直流参数进行变换，其采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。
在有些应用中，DC-DC转换器要在占空比较小的条件下工作。此时，如果采用peak模式，上管的导通时间较短。但是由于开关噪声的影响，上管必须要加入前沿消患时间，这就导致上管必须有一个最小的导通时间。因此peak模式会限制DC-DC转换器在小占空比下的应用。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种valley模式DC-DC转换器。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种Valley模式DC-DC转换器转换器，包括反馈控制单元和转换单元；
所述反馈控制单元基于输出电压Vout和参考电压Vref生成反馈电压VFB；
所述反馈控制单元包括逻辑控制电路Logic、误差放大器、分压串联电阻单元、比较器comp、NMOS管、电流检测单元、直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻和开关S1；
所述电流检测单元用于检测NMOS管的导通电流，并基于所述NMOS管的导通电流生成感应电流ISENSE；
所述误差放大器基于参考电压Vref和所述反馈控制单元生成的反馈电压VFB生成误差放大电压VEA；
所述比较器comp基于误差放大电压VEA和电流检测单元输出Vsum生成并输出逻辑控制量Comp给逻辑控制电路Logic；
所述转换单元包括PMOS管、电感L和电容Cout；所述转换单元的PMOS管受控于逻辑控制电路Logic，逻辑控制电路Logic基于所述逻辑控制量Comp和时钟信号CLK，控制转换单元生成输出电压Vout；所述PMOS管的源极接电源电压；所述电感L一端与所述PMOS管的漏极相连接，所述电感L另一端为输出电压Vout，所述电感L连接反馈控制单元的分压串联电阻单元一端；所述电容Cout一端接所述转换器的输出端，另一端接地。
本发明进一步包括以下优选方案：
优选地，所述误差放大器负相输入端接入参考电压Vref，正相输入端接入所述反馈控制单元中分压串联电阻单元生成的反馈电压VFB，输出端连接所述反馈控制单元中比较器comp的负相输入端，并向所述比较器comp的负相输入端输出误差放大电压VEA，当VFB变低时，VEA也随之变低。
优选地，所述比较器comp负相输入端接入误差放大电压VEA，正相输入端接入所述电流检测单元的输出，所述比较器comp输出端接入逻辑控制电路Logic。
优选地，所述逻辑控制电路Logic分别接入时钟信号CLK和所述比较器comp的输出端输出信号Comp，所述逻辑控制电路Logic输出信号分别输出给所述PMOS管和NMOS管的栅极；
所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管和转换单元的PMOS管的漏极相连接。
优选地，所述电流检测单元分别与所述NMOS管的源漏极相连接并基于所述NMOS管的源漏极电流输出感应电流，所述电流检测单元的输出端分别连接直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻RSUM和开关S1的一端，直流电流源和斜坡电流源另一端接电源电压，电阻RSUM和开关S1的另一端均接地。
优选地，所述分压串联电阻单元包括第一分压电阻和第二分压电阻；并且，
所述第一分压电阻与第二分压电阻组成串联电路，所述串联电路一端接所述转换器的输出端Vout，另一端接地，并基于所述输出电压Vout按比例为所述误差放大器提供反馈电压VFB。
优选地，当所述电流检测单元的输出电压VSUM增加到高于误差放大电压VEA时，所述比较器comp翻转并输出高电平。
本申请所达到的有益效果：
本申请由于电流检测单元只检测NMOS的电流，所以只要逻辑控制电路Logic的输入信号CLK变为高电平后，PMOS可以立刻被关掉，因此PMOS导通的时间可以很短，可以满足小占空比的应用。
附图说明
图1是本发明电路原理图；
图2是本发明电路信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，以降压型DC-DC转换器为例进行说明。
本发明的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，包括反馈控制单元和转换单元；
所述反馈控制单元基于输出电压Vout和参考电压Vref生成反馈电压VFB；
所述反馈控制单元包括逻辑控制电路Logic、误差放大器、分压串联电阻单元、比较器comp、NMOS管、电流检测单元、直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻和开关S1；
所述电流检测单元用于检测NMOS管的导通电流，并基于所述NMOS管的导通电流生成感应电流ISENSE；
所述误差放大器基于参考电压Vref和所述反馈控制单元生成的反馈电压VFB生成误差放大电压VEA；
所述比较器comp基于误差放大电压VEA和电流检测单元输出Vsum生成并输出逻辑控制量Comp给逻辑控制电路Logic；
所述转换单元包括PMOS管、电感L和电容Cout；所述转换单元的PMOS管受控于逻辑控制电路Logic，逻辑控制电路Logic基于所述逻辑控制量Comp和时钟信号CLK，控制转换单元生成输出电压Vout；所述PMOS管的源极接电源电压；所述电感L一端与所述PMOS管的漏极相连接，所述电感L另一端为输出电压Vout，所述电感L连接反馈控制单元的分压串联电阻单元一端；所述电容Cout一端接所述转换器的输出端，另一端接地。
具体实施时，所述误差放大器负相输入端接入参考电压Vref，正相输入端接入所述反馈控制单元中分压串联电阻单元生成的反馈电压VFB，输出端连接所述反馈控制单元中比较器comp的负相输入端，并向所述比较器comp的负相输入端输出误差放大电压VEA。
当VFB变低时，VEA也随之变低。
所述比较器comp负相输入端接入误差放大电压VEA，正相输入端接入所述电流检测单元的输出，所述比较器comp输出端接入逻辑控制电路Logic。
所述逻辑控制电路Logic分别接入时钟信号CLK和所述比较器comp的输出端输出信号Comp，所述逻辑控制电路Logic输出信号Pgate和Ngate分别输出给所述PMOS管和NMOS管的栅极；
所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管和转换单元的PMOS管的漏极相连接。
当Pgate＝low时，PMOS导通，Pgate＝high时，PMOS截止；
当Ngate＝high时，NMOS导通，Ngate＝low时，NMOS截止。
所述电流检测单元分别与所述NMOS管的源漏极相连接并基于所述NMOS管的源漏极电流输出感应电流，所述电流检测单元的输出端分别连接直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻RSUM和开关S1的一端，直流电流源和斜坡电流源另一端接电源电压，电阻RSUM和开关S1的另一端均接地。
所述分压串联电阻单元包括第一分压电阻和第二分压电阻；并且，
所述第一分压电阻与第二分压电阻组成串联电路，所述串联电路一端接所述转换器的输出端Vout，另一端接地，并基于所述输出电压Vout按比例为所述误差放大器提供反馈电压VFB。
当所述电流检测单元的输出电压VSUM增加到高于误差放大电压VEA时，所述比较器comp翻转并输出高电平。
如图2所示，当逻辑控制电路Logic的输入信号CLK为high时，Pgage＝high,Ngate＝high，PMOS被关闭，NMOS被打开，电流检测单元开始工作，产生ISENSE，流进电流检测单元；
开关S1处于断开状态时，所以Rsum上的电压Vsum＝(IDC+ISLOPE-ISENSE)*Rsum；
随着电感L电流IL逐渐降低，ISENSE逐渐减小，同时ISLOPE逐渐增加，所以Vsum点电压值Vsum会逐渐增加，当Vsum增加到高于VEA时，比较器comp翻转，输出信号COMP变为high，经过逻辑控制电路Logic处理后，Pgage＝low,Ngate＝low，NMOS被关闭，PMOS被打开；
当DC-DC转换器的负载电流Iload变大时，输出电压Vout会变小，VFB＝Vout*R2/(R1+R2),所以VFB也会变小，VEA会变低，此时Vsum更容易高于VEA，也即是当IL没有下降很多时Vsum便高于VEA，比较器comp翻转，其输出Comp信号变为high；将NMOS关闭，PMOS打开，IL开始上升，传输给Vout的能量变大，使得传输给Vout的能量满足负载电流Iload的需求。因此系统会保持稳定的输出。
由于电流检测单元只检测NMOS的电流，所以只要CLK信号变为高电平后PMOS可以立刻被关掉，因此PMOS导通的时间可以很短，可以满足小占空比的应用。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种Valley模式DC-DC转换器转换器，包括反馈控制单元和转换单元，其特征在于：
所述反馈控制单元基于输出电压Vout和参考电压Vref生成反馈电压VFB；
所述反馈控制单元包括逻辑控制电路Logic、误差放大器、分压串联电阻单元、比较器comp、NMOS管、电流检测单元、直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻和开关S1；
所述电流检测单元用于检测NMOS管的导通电流，并基于所述NMOS管的导通电流生成感应电流ISENSE；
所述误差放大器基于参考电压Vref和所述反馈控制单元生成的反馈电压VFB生成误差放大电压VEA；
所述比较器comp基于误差放大电压VEA和电流检测单元输出Vsum生成并输出逻辑控制量Comp给逻辑控制电路Logic；
所述转换单元包括PMOS管、电感L和电容Cout；所述转换单元的PMOS管受控于逻辑控制电路Logic，逻辑控制电路Logic基于所述逻辑控制量Comp和时钟信号CLK，控制转换单元生成输出电压Vout；所述PMOS管的源极接电源电压；所述电感L一端与所述PMOS管的漏极相连接，所述电感L另一端为输出电压Vout，所述电感L连接反馈控制单元的分压串联电阻单元一端；所述电容Cout一端接所述转换器的输出端，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
所述误差放大器负相输入端接入参考电压Vref，正相输入端接入所述反馈控制单元中分压串联电阻单元生成的反馈电压VFB，输出端连接所述反馈控制单元中比较器comp的负相输入端，并向所述比较器comp的负相输入端输出误差放大电压VEA，当VFB变低时，VEA也随之变低。
3.根据权利要求1所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
所述比较器comp负相输入端接入误差放大电压VEA，正相输入端接入所述电流检测单元的输出，所述比较器comp输出端接入逻辑控制电路Logic。
4.根据权利要求3所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
所述逻辑控制电路Logic分别接入时钟信号CLK和所述比较器comp的输出端输出信号Comp，所述逻辑控制电路Logic输出信号分别输出给所述PMOS管和NMOS管的栅极；
所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管和转换单元的PMOS管的漏极相连接。
5.根据权利要求4所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
所述电流检测单元分别与所述NMOS管的源漏极相连接并基于所述NMOS管的源漏极电流输出感应电流，所述电流检测单元的输出端分别连接直流电流源IDC、斜坡电流源ISLOPE、电阻RSUM和开关S1的一端，直流电流源和斜坡电流源另一端接电源电压，电阻RSUM和开关S1的另一端均接地。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
所述分压串联电阻单元包括第一分压电阻和第二分压电阻；并且，
所述第一分压电阻与第二分压电阻组成串联电路，所述串联电路一端接所述转换器的输出端Vout，另一端接地，并基于所述输出电压Vout按比例为所述误差放大器提供反馈电压VFB。
7.根据权利要求1或6所述的一种Valley模式DC-DC转换器转换器，其特征在于：
当所述电流检测单元的输出电压VSUM增加到高于误差放大电压VEA时，所述比较器comp翻转并输出高电平。
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| CN202011564446.9A CN114696608A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种valley模式DC-DC转换器 |
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| CN117526711A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-06 | 拓尔微电子股份有限公司 | 电压转换电路、电压转换方法和电源管理芯片 |
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| CN117526711B (zh) * | 2024-01-03 | 2024-03-29 | 拓尔微电子股份有限公司 | 电压转换电路、电压转换方法和电源管理芯片 |
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