CN115313830B - Dc-dc变换器 - Google Patents

Dc-dc变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN115313830B
CN115313830B CN202210983558.0A CN202210983558A CN115313830B CN 115313830 B CN115313830 B CN 115313830B CN 202210983558 A CN202210983558 A CN 202210983558A CN 115313830 B CN115313830 B CN 115313830B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coupled
voltage
output
tube
logic
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
CN202210983558.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115313830A (zh
Inventor
李铎
张宝全
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.)
SG Micro Beijing Co Ltd
Original Assignee
SG Micro Beijing 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 SG Micro Beijing Co Ltd filed Critical SG Micro Beijing Co Ltd
Priority to CN202210983558.0A priority Critical patent/CN115313830B/zh
Publication of CN115313830A publication Critical patent/CN115313830A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115313830B publication Critical patent/CN115313830B/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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
    • 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
    • H02M3/157—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 with digital control
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

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

Abstract

本公开的实施例提供一种DC‑DC变换器，其包括：环路控制电路、逻辑和驱动电路、功率管、续流管、输出电容器、电感器、过压检测电路、以及能量消耗电路。环路控制电路根据输出电压生成PWM信号。逻辑和驱动电路根据PWM信号生成功率管导通控制信号和续流管导通控制信号。功率管的控制极被提供功率管导通控制信号。功率管的第一极耦接续流管的第二极和电感器的第一端。续流管的控制极被提供续流管导通控制信号。输出电容器的第一端耦接电感器的第二端和输出电压端。输出电容器的第二端耦接第二电压端。过压检测电路根据输出电压和参考电压生成过压指示信号。能量消耗电路在过压指示信号处于有效电平的情况下，消耗电感器的能量。

Description

DC-DC变换器
技术领域
本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地，涉及DC-DC变换器。
背景技术
现今，大量智能终端和手持设备的应用对DC-DC变换器的负载电流突变和输出快速瞬态响应提出了越来越高的要求。具有优秀瞬态响应能力的DC-DC变换器越来越受到客户青睐。现有的DC-DC变换器在轻载和重载的情况下，都可以保持稳定的输出。但是当负载由重载转到轻载时，传统DC-DC变换器的输出电压会出现过冲的现象。在一些对输出纹波有严格要求的应用场景(例如，内存或flash存储等)，需要通过增加DC-DC变换器的输出电容器的电容值来降低过冲幅度。电容值越大的电容器的面积越大且成本越高。因此，这增加了DC-DC变换器的体积与成本。
发明内容
本文中描述的实施例提供了一种DC-DC变换器。
根据本公开的第一方面，提供了一种DC-DC变换器。该DC-DC变换器包括：环路控制电路、逻辑和驱动电路、功率管、续流管、输出电容器、电感器、过压检测电路、以及能量消耗电路。其中，环路控制电路被配置为根据DC-DC变换器的输出电压生成PWM信号。逻辑和驱动电路被配置为：根据PWM信号生成功率管导通控制信号和续流管导通控制信号，经由逻辑和驱动电路的第一输出端输出功率管导通控制信号，以及经由逻辑和驱动电路的第二输出端输出续流管导通控制信号。功率管的控制极耦接逻辑和驱动电路的第一输出端。功率管的第一极耦接续流管的第二极和电感器的第一端。功率管的第二极耦接输入电压端。续流管的控制极耦接逻辑和驱动电路的第二输出端。续流管的第一极耦接第二电压端。输出电容器的第一端耦接电感器的第二端和输出电压端。输出电容器的第二端耦接第二电压端。过压检测电路被配置为：根据输出电压和来自参考电压端的参考电压生成过压指示信号，并经由第一节点向能量消耗电路提供过压指示信号。能量消耗电路被配置为：在过压指示信号处于有效电平的情况下，消耗电感器的能量。
在本公开的一些实施例中，过压检测电路包括：电压比较器。其中，电压比较器的第一输入端耦接输出电压端。电压比较器的第二输入端耦接参考电压端。电压比较器的输出端耦接第一节点。
在本公开的一些实施例中，电压比较器是滞回电压比较器。
在本公开的一些实施例中，能量消耗电路包括：压控开关。其中，压控开关的控制端耦接第一节点。压控开关的第一端耦接电感器的第一端，压控开关的第二端耦接电感器的第二端。
在本公开的一些实施例中，DC-DC变换器还包括：续流管控制电路。续流管控制电路耦接在逻辑和驱动电路的第二输出端与续流管的控制极之间。续流管控制电路被配置为：根据续流管导通控制信号和过压指示信号来生成续流管导通实际控制信号。其中，在过压指示信号处于有效电平的情况下，续流管导通实际控制信号处于无效电平。
在本公开的一些实施例中，续流管控制电路包括：反相器、以及或非门。其中，反相器的输入端耦接逻辑和驱动电路的第二输出端。反相器的输出端耦接或非门的第一输入端。或非门的第二输入端耦接第一节点。或非门的输出端耦接续流管的控制极。
在本公开的一些实施例中，续流管是N型晶体管。
在本公开的一些实施例中，功率管是N型晶体管。功率管导通控制信号和续流管导通控制信号互为反相信号。
在本公开的一些实施例中，功率管是P型晶体管。功率管导通控制信号和续流管导通控制信号互为同相信号。
根据本公开的第二方面，提供了一种DC-DC变换器。该DC-DC变换器包括：环路控制电路、逻辑和驱动电路、功率管、续流管、输出电容器、电感器、电压比较器、压控开关、反相器、以及或非门。其中，环路控制电路被配置为根据DC-DC变换器的输出电压生成PWM信号。逻辑和驱动电路被配置为：根据PWM信号生成功率管导通控制信号和续流管导通控制信号，经由逻辑和驱动电路的第一输出端输出功率管导通控制信号，以及经由逻辑和驱动电路的第二输出端输出续流管导通控制信号。功率管的控制极耦接逻辑和驱动电路的第一输出端。功率管的第一极耦接续流管的第二极和电感器的第一端。功率管的第二极耦接输入电压端。反相器的输入端耦接逻辑和驱动电路的第二输出端。反相器的输出端耦接或非门的第一输入端。或非门的第二输入端耦接电压比较器的输出端。或非门的输出端耦接续流管的控制极。续流管的第一极耦接第二电压端。输出电容器的第一端耦接电感器的第二端和输出电压端。输出电容器的第二端耦接第二电压端。电压比较器的第一输入端耦接输出电压端。电压比较器的第二输入端耦接参考电压端。压控开关的控制端耦接电压比较器的输出端。压控开关的第一端耦接电感器的第一端。压控开关的第二端耦接电感器的第二端。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：
图1是一种DC-DC变换器的示例性电路图；
图2是根据本公开实施例的DC-DC变换器的示例性电路图；
图3是根据本公开实施例的DC-DC变换器的另一示例性电路图；以及
图4是根据本公开实施例的DC-DC变换器的又一示例性电路图。
在附图中，最后两位数字相同的标记对应于相同的元素。需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。
具体实施方式
为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。
在本公开的所有实施例中，由于晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)是对称的，并且N型晶体管和P型晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)之间的导通电流方向相反，因此在本公开的实施例中，将晶体管的受控中间端称为控制极，将晶体管的其余两端分别称为第一极和第二极。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。
图1示出了一种DC-DC变换器100的示例性电路图。该DC-DC变换器100包括：环路控制电路110、逻辑和驱动电路120、功率管HS、续流管LS、输出电容器Cout、以及电感器L。图1的示例还示出了输出电容器Cout的等效串联电阻Resr和负载电阻器RL。向DC-DC变换器100的输入电压端Vin提供输入电压Vin。从DC-DC变换器100的输出电压端Vout输出输出电压Vout。
环路控制电路110根据DC-DC变换器的输出电压Vout生成脉冲宽度调制(PWM)信号，并向逻辑和驱动电路120提供PWM信号。逻辑和驱动电路120根据PWM信号生成功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG，经由逻辑和驱动电路120的第一输出端P1输出功率管导通控制信号HG，以及经由逻辑和驱动电路120的第二输出端P2输出续流管导通控制信号LG。在功率管导通控制信号HG控制功率管HS开启而续流管导通控制信号LG控制续流管LS关断的情况下，电感器L处于储能状态，电感电流开始上升。在续流管导通控制信号LG控制续流管LS开启而功率管导通控制信号HG控制功率管HS关断的情况下，电感器L处于放电状态，电感电流开始下降。
在DC-DC变换器100的负载从重载转到轻载时，输出电压Vout会升高。此时，关断功率管HS，开启续流管LS，电感电流开始下降。随着电感电流下降，电感器L的能量全部传输到输出电容器Cout上，致使输出电压Vout产生一个较高的过冲。在电感电流降低为0A后，续流管LS被关断。
本公开的实施例提出了一种DC-DC变换器，旨在减小DC-DC变换器的负载从重载转到轻载时输出电压的过冲幅度。图2示出了根据本公开实施例的DC-DC变换器200的示例性电路图。该DC-DC变换器200可包括：环路控制电路210、逻辑和驱动电路220、功率管HS、续流管LS、输出电容器Cout、电感器L、过压检测电路230、以及能量消耗电路240。图2的示例还示出了输出电容器Cout的等效串联电阻Resr和负载电阻器RL。向DC-DC变换器200的输入电压端Vin提供输入电压Vin。从DC-DC变换器200的输出电压端Vout输出输出电压Vout。
环路控制电路210可耦接输出电压端Vout以及逻辑和驱动电路220。环路控制电路210可被配置为根据DC-DC变换器200的输出电压Vout生成PWM信号。
逻辑和驱动电路220的输入端可耦接环路控制电路210。逻辑和驱动电路220的第一输出端P1可耦接功率管HS的控制极。逻辑和驱动电路220的第二输出端P2可耦接续流管LS的控制极。逻辑和驱动电路220可被配置为：根据PWM信号生成功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG，经由逻辑和驱动电路220的第一输出端P1输出功率管导通控制信号HG，以及经由逻辑和驱动电路220的第二输出端P2输出续流管导通控制信号LG。在功率管HS和续流管LS的类型相同(二者都是N型晶体管或者二者都是P型晶体管)的情况下，逻辑和驱动电路220输出的功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG互为反相信号。在功率管HS和续流管LS的类型不同(一者是N型晶体管，而另一者是P型晶体管)的情况下，逻辑和驱动电路220输出的功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG互为同相信号。
功率管HS的控制极耦接逻辑和驱动电路220的第一输出端P1，从而被提供功率管导通控制信号HG。功率管HS的第一极耦接续流管LS的第二极和电感器L的第一端(SW点)。功率管HS的第二极耦接输入电压端Vin。续流管LS的控制极耦接逻辑和驱动电路220的第二输出端P2，从而被提供续流管导通控制信号LG。续流管LS的第一极耦接第二电压端V2。输出电容器Cout的第一端耦接电感器L的第二端和输出电压端Vout。输出电容器Cout的第二端耦接第二电压端V2。
过压检测电路230的两个输入端可分别耦接输出电压端Vout和参考电压端Vref。过压检测电路230的输出端可经由第一节点N1耦接能量消耗电路240。过压检测电路230可被配置为：根据输出电压Vout和来自参考电压端Vref的参考电压Vref生成过压指示信号OVP，并经由第一节点N1向能量消耗电路240提供过压指示信号OVP。在本公开的一些实施例中，过压指示信号OVP的有效电平指示输出电压Vout大于或者等于参考电压Vref。参考电压Vref的值可根据实际应用具体设置。
能量消耗电路240可经由第一节点N1耦接过压检测电路230的输出端。能量消耗电路240可耦接电感器L的两端。能量消耗电路240可从过压检测电路230接收过压指示信号OVP。能量消耗电路240可被配置为：在过压指示信号OVP处于有效电平的情况下，消耗电感器L的能量；以及在过压指示信号OVP处于无效电平的情况下，不消耗电感器L的能量。
在图2的示例中，第二电压端V2接地。
根据本公开实施例的DC-DC变换器200能够在输出电压Vout大于或者等于参考电压Vref的情况下消耗电感器L的能量，以减少传输到输出电容器Cout上的能量，从而降低了输出电压Vout的过冲幅度。
图3示出了根据本公开实施例的DC-DC变换器300的示例性电路图。在图2的示例的基础上，图3所示的DC-DC变换器300还包括续流管控制电路350。续流管控制电路350可耦接在逻辑和驱动电路220的第二输出端P2与续流管LS的控制极之间。续流管控制电路350可被配置为：根据续流管导通控制信号LG和过压指示信号OVP来生成续流管导通实际控制信号LG'。其中，在过压指示信号OVP处于有效电平的情况下，续流管导通实际控制信号LG'处于无效电平。处于无效电平的续流管导通实际控制信号LG'被提供给续流管LS的控制极，这样续流管LS被关断。
在这种情况下关断续流管LS的目的是将电感电流的斜率升高。如果续流管LS导通，则SW点的电压VSW＝Ils×Rds，其中，Ils表示流过续流管LS的电流，Rds表示续流管LS的导通电阻。续流管LS的导通电阻Rds的值通常很小，约等于0欧。因此，SW点的电压VSW约等于0V。在这种情况下，电感电流的斜率为k1＝Vout/L，其中L表示电感器L的电感值。在续流管LS被关断的情况下，SW点的电压VSW＝-0.7V(即，续流管LS的体二极管的结电压)。在这种情况下，电感电流的斜率为k2＝(Vout+0.7)/L。这样就增加了电感电流的斜率，使得电感电流下降速率加快。因此，流入输出电容器Cout的累积电流更小，从而减小输出电压过冲的幅度。
图4示出了根据本公开实施例的DC-DC变换器400的示例性电路图。在图3的示例的基础上，图4示出了过压检测电路430、能量消耗电路440以及续流管控制电路450的示例性电路结构。过压检测电路430可包括：电压比较器comp。其中，电压比较器comp的第一输入端耦接输出电压端Vout。电压比较器comp的第二输入端耦接参考电压端Vref。电压比较器comp的输出端耦接第一节点N1。在图4的示例中，电压比较器comp的第一输入端是同相输入端，电压比较器comp的第二输入端是反相输入端。在输出电压Vout大于或者等于参考电压Vref的情况下，从电压比较器comp的输出端输出的过压指示信号OVP翻转为有效电平(在这里是高电平)。
在本公开的一些实施例中，电压比较器comp是滞回电压比较器，以便在输出电压Vout下降至低于参考电压Vref一定预设值之后，才将过压指示信号OVP翻转为无效电平(在这里是低电平)。这样可避免输出电压Vout在参考电压Vref附近波动时造成过压指示信号OVP的来回翻转。
本领域技术人员应理解，图4中的过压检测电路430的内部结构是示例性的，还可以通过其他电路来实现过压检测电路430。本公开的实施例不限制过压检测电路430的具体实现方式。
能量消耗电路440可包括：压控开关K。为便于理解，在图4的示例中将压控开关K示出为开关元件和其内阻Rd。压控开关K的控制端耦接第一节点N1。压控开关K的第一端耦接电感器L的第一端(SW点)。压控开关K的第二端耦接电感器L的第二端。在图4的示例中，在过压指示信号OVP处于有效电平(在这里是高电平)时，压控开关K闭合，通过压控开关K的内阻Rd对电感器L放电，将电感器L的能量的一部分分散到压控开关K的内阻Rd上消耗掉。由于能量守恒原理，传输到输出电容器Cout上的能量就相应的减少，从而减小输出电压过冲的幅度。
压控开关K的内阻Rd的阻值越小，其对电感器L的放电速度越快。这样，流入输出电容器Cout上的累积电流越少，从而能够更好地减小输出电压过冲的幅度。
本领域技术人员应理解，图4中的能量消耗电路440的内部结构是示例性的，还可以通过其他电路来实现能量消耗电路440。本公开的实施例不限制能量消耗电路440的具体实现方式。
续流管控制电路450可包括：反相器NG、以及或非门NOR。其中，反相器NG的输入端耦接逻辑和驱动电路220的第二输出端P2。反相器NG的输出端耦接或非门NOR的第一输入端。或非门NOR的第二输入端耦接第一节点N1。或非门NOR的输出端耦接续流管LS的控制极。
本领域技术人员应理解，图4中的续流管控制电路450的内部结构是示例性的，还可以通过其他电路来实现续流管控制电路450。本公开的实施例不限制续流管控制电路450的具体实现方式。
在图4的示例中，续流管是N型晶体管。
在续流管是N型晶体管的情况下，在本公开的一些实施例中，功率管是N型晶体管。逻辑和驱动电路220输出的功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG互为反相信号。在本公开的另一些实施例中，功率管是P型晶体管。逻辑和驱动电路220输出的功率管导通控制信号HG和续流管导通控制信号LG互为同相信号。
本领域技术人员应理解，基于上述发明构思对图4所示的电路进行的变型也应落入本公开的保护范围之内。在该变型中，上述晶体管和电压端也可以具有与图4所示的示例不同的设置。
在DC-DC变换器400的输出电压Vout不超过参考电压Vref的情况下，过压指示信号OVP处于低电平。过压指示信号OVP不影响或非门NOR的输出。此时，续流管导通控制信号LG相当于被反相器NG和或非门NOR进行了两次反相。因此，续流管导通实际控制信号LG'与续流管导通控制信号LG同相。续流管控制电路450不影响对续流管LS的正常控制。由于过压指示信号OVP处于低电平，压控开关K断开，也不影响电感器L的正常充放电。
在DC-DC变换器400的输出电压Vout大于或者等于参考电压Vref的情况下，过压指示信号OVP处于高电平。因此，或非门NOR输出的续流管导通实际控制信号LG'处于低电平。此时，续流管LS被关断。电感电流下降速率加快。流入输出电容器Cout的累积电流更小，从而减小输出电压过冲的幅度。由于过压指示信号OVP处于高电平，压控开关K闭合，从而通过压控开关K的内阻Rd对电感器L放电，将电感器L的能量的一部分分散到压控开关K的内阻Rd上消耗掉。由于能量守恒原理，传输到输出电容器Cout上的能量就相应的减少，从而减小输出电压过冲的幅度。
综上所述，根据本公开的实施例的DC-DC变换器能够在输出电压超过参考电压的情况下减小输出电容器Cout上的能量，从而减小输出电压过冲的幅度。进一步地，本公开的实施例的DC-DC变换器还能够在这种情况下通过加快电感电流下降的速率来减小输出电压过冲的幅度。
除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。
适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。
以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种DC-DC变换器，包括：环路控制电路、逻辑和驱动电路、功率管、续流管、输出电容器、电感器、过压检测电路、以及能量消耗电路，
其中，所述环路控制电路被配置为根据所述DC-DC变换器的输出电压生成PWM信号；
所述逻辑和驱动电路被配置为：根据所述PWM信号生成功率管导通控制信号和续流管导通控制信号，经由所述逻辑和驱动电路的第一输出端输出所述功率管导通控制信号，以及经由所述逻辑和驱动电路的第二输出端输出所述续流管导通控制信号；
所述功率管的控制极耦接所述逻辑和驱动电路的所述第一输出端，所述功率管的第一极耦接所述续流管的第二极和所述电感器的第一端，所述功率管的第二极耦接输入电压端；
所述续流管的控制极耦接所述逻辑和驱动电路的所述第二输出端，所述续流管的第一极耦接第二电压端；
所述输出电容器的第一端耦接所述电感器的第二端和输出电压端，所述输出电容器的第二端耦接所述第二电压端；
所述过压检测电路被配置为：根据所述输出电压和来自参考电压端的参考电压生成过压指示信号，并经由第一节点向所述能量消耗电路提供所述过压指示信号；
所述能量消耗电路被配置为：在所述过压指示信号处于有效电平的情况下，消耗所述电感器的能量。
2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其中，所述过压检测电路包括：电压比较器，
其中，所述电压比较器的第一输入端耦接所述输出电压端，所述电压比较器的第二输入端耦接所述参考电压端，所述电压比较器的输出端耦接所述第一节点。
3.根据权利要求2所述的DC-DC变换器，其中，所述电压比较器是滞回电压比较器。
4.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其中，所述能量消耗电路包括：压控开关，
其中，所述压控开关的控制端耦接所述第一节点，所述压控开关的第一端耦接所述电感器的所述第一端，所述压控开关的第二端耦接所述电感器的所述第二端。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的DC-DC变换器，还包括：续流管控制电路，
所述续流管控制电路耦接在所述逻辑和驱动电路的所述第二输出端与所述续流管的所述控制极之间，并被配置为：根据所述续流管导通控制信号和所述过压指示信号来生成续流管导通实际控制信号，其中，在所述过压指示信号处于有效电平的情况下，所述续流管导通实际控制信号处于无效电平。
6.根据权利要求5所述的DC-DC变换器，其中，所述续流管控制电路包括：反相器、以及或非门，
其中，所述反相器的输入端耦接所述逻辑和驱动电路的所述第二输出端，所述反相器的输出端耦接所述或非门的第一输入端；
所述或非门的第二输入端耦接所述第一节点，所述或非门的输出端耦接所述续流管的所述控制极。
7.根据权利要求6所述的DC-DC变换器，其中，所述续流管是N型晶体管。
8.根据权利要求7所述的DC-DC变换器，其中，所述功率管是N型晶体管，所述功率管导通控制信号和所述续流管导通控制信号互为反相信号。
9.根据权利要求7所述的DC-DC变换器，其中，所述功率管是P型晶体管，所述功率管导通控制信号和所述续流管导通控制信号互为同相信号。
10.一种DC-DC变换器，包括：环路控制电路、逻辑和驱动电路、功率管、续流管、输出电容器、电感器、电压比较器、压控开关、反相器、以及或非门，
其中，所述环路控制电路被配置为根据所述DC-DC变换器的输出电压生成PWM信号；
所述逻辑和驱动电路被配置为：根据所述PWM信号生成功率管导通控制信号和续流管导通控制信号，经由所述逻辑和驱动电路的第一输出端输出所述功率管导通控制信号，以及经由所述逻辑和驱动电路的第二输出端输出所述续流管导通控制信号；
所述功率管的控制极耦接所述逻辑和驱动电路的所述第一输出端，所述功率管的第一极耦接所述续流管的第二极和所述电感器的第一端，所述功率管的第二极耦接输入电压端；
所述反相器的输入端耦接所述逻辑和驱动电路的所述第二输出端，所述反相器的输出端耦接所述或非门的第一输入端；
所述或非门的第二输入端耦接所述电压比较器的输出端，所述或非门的输出端耦接所述续流管的所述控制极；
所述续流管的第一极耦接第二电压端；
所述输出电容器的第一端耦接所述电感器的第二端和输出电压端，所述输出电容器的第二端耦接所述第二电压端；
所述电压比较器的第一输入端耦接所述输出电压端，所述电压比较器的第二输入端耦接所述参考电压端；
所述压控开关的控制端耦接所述电压比较器的所述输出端，所述压控开关的第一端耦接所述电感器的所述第一端，所述压控开关的第二端耦接所述电感器的所述第二端。
CN202210983558.0A 2022-08-16 2022-08-16 Dc-dc变换器 Active CN115313830B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210983558.0A CN115313830B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 Dc-dc变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210983558.0A CN115313830B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 Dc-dc变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115313830A CN115313830A (zh) 2022-11-08
CN115313830B true CN115313830B (zh) 2024-05-14

Family

ID=83862819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210983558.0A Active CN115313830B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 Dc-dc变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115313830B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108650744A (zh) * 2018-06-27 2018-10-12 北京集创北方科技股份有限公司 Led驱动控制器、led驱动电路及led发光装置
CN211880088U (zh) * 2020-03-12 2020-11-06 厦门市必易微电子技术有限公司 过压保护电路及恒流控制器
WO2022007460A1 (zh) * 2020-07-08 2022-01-13 无锡力芯微电子股份有限公司 降压型直流-直流转换器
CN114499116A (zh) * 2022-01-24 2022-05-13 上海翰迈电子科技有限公司 用于变换器的过零状态检测装置及变换器装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010008943B4 (de) * 2010-02-23 2012-02-09 Texas Instruments Deutschland Gmbh DC-DC-Wandler mit automatischer Induktivitätserfassung zur Effizienzoptimierung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108650744A (zh) * 2018-06-27 2018-10-12 北京集创北方科技股份有限公司 Led驱动控制器、led驱动电路及led发光装置
CN211880088U (zh) * 2020-03-12 2020-11-06 厦门市必易微电子技术有限公司 过压保护电路及恒流控制器
WO2022007460A1 (zh) * 2020-07-08 2022-01-13 无锡力芯微电子股份有限公司 降压型直流-直流转换器
CN114499116A (zh) * 2022-01-24 2022-05-13 上海翰迈电子科技有限公司 用于变换器的过零状态检测装置及变换器装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种用于电流模Buck变换器的电流采样电路;辛杨立;王卓;贾丽伟;梁华;范子威;张志文;明鑫;张波;;微电子学;20190420(第02期);全文 *
开关-耦合电感DC-DC变换器;余岱玲;丁新平;宋英杰;赵德林;;电测与仪表;20180710(第13期);全文 *
谐振直流环节逆变器的过零控制;王勤, 肖岚;南京航空航天大学学报;20011130(第05期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115313830A (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10355591B2 (en) Multilevel boost DC to DC converter circuit
US6794926B2 (en) Charge pump with current limiting circuit
US7304463B2 (en) DC-DC converter
US7696736B2 (en) Buck DC to DC converter and method
KR20080040667A (ko) 전원 장치 및 이를 이용한 전기 기기
CN110875686B (zh) 电子转换器和操作电子转换器的方法
CN111435819A (zh) 降压型迟滞式开关变换器及其控制方法
Qu et al. A fully soft switched point-of-load converter for resource constraint drone applications
US11784577B2 (en) Low noise power conversion system and method
WO2023246855A1 (zh) 一种dc-dc变换器
US11870343B1 (en) Switched capacitor recirculating converter circuits
CN115313830B (zh) Dc-dc变换器
CN115242054B (zh) 用于dc-dc转换器的供电电路
CN106160458B (zh) 改善瞬态响应的boost电路
US10348205B1 (en) Coupled-inductor cascaded buck converter with fast transient response
KR20160016190A (ko) 가변 펄스를 이용하는 벅 변환기
KR101710911B1 (ko) 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터 및 그 구동방법
CN112799456B (zh) 电压变换电路及方法以及升降压变换电路
US8508205B2 (en) Buck DC-to-DC converter and method
US11689195B2 (en) Semiconductor device
CN217363048U (zh) 单向导通电路
US11916480B2 (en) Switched mode power supply
CN110071634B (zh) 自举式电路及使用该电路的关联的直流转直流转换器
CN116436264A (zh) 用于fccm模式下的dc-dc变换器的轻载效率加强电路及dc-dc变换器
US20240146197A1 (en) Buck-boost converter and control method therefor

Legal Events

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