CN116885943B - 一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，包含频率检测模块FREQ_DET、输出稳定比较器CMP、误差放大器EA、分压反馈电路FB、模式选通电路MODE_MUX、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL，当系统占空比减小到电感电流持续积累，持续高于峰值电流模的限流点时，从峰值电流模切换到谷值电流模，在谷值电流模式下自动降频，当谷值电流模的开关信号频率追上外部时钟频率时，从谷值电流模自动切换到峰值电流模。本发明解决了峰值电流模在极小占空比下自动切换到谷值电流模降频的问题，两种模式对应了不同频率的开关控制信号，无需进行两种模式的时钟同步，只做逻辑的比较，切换过程无需修调，在各种外围环境下均可切换。

Description

一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统
技术领域
本发明涉及一种电源控制系统，特别是一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，属于电源技术领域。
背景技术
随着电子产品的日益扩张，越来越多的产品走向电子化，例如汽车、眼镜、家居等。由此，电源管理类IC的负载需求增加，负载复杂度增加，意味着电源管理类IC所面临的负载范围变大，对于DC-DC类开关电源而言，一是输入电压高压需求增加，以适应汽车等高压产品的需求；而是输出电压的低压需求增加，以适应后级负载的功耗降低，以适应穿戴类产品的低功耗需求。这些需求的增加统一都是对DC-DC类开关电源占空比的极致挑战。
DC-DC类开关电源主要通过对负载电容周期性的充电和放电来实现输出电压的调节。充电时间，即为导通时间；放电时间，即为关断时间。导通时间与关断时间的比例即为占空比，输入电压与占空比的乘积决定了输出电压的大小。因此当输入电压增大，输出电压的需求却减小时，就要求占空比的大幅度减小。然而受限于逻辑电路和模拟电路本身的延迟，导通时间通常有个最小导通时间，便不能继续减小了。因此，要进一步减小占空比，只能降低开关时钟频率，延长关断时间，从而降低占空比。
受限于一些产品应用，要求开关电源能同步外部时钟，可以通过外部时钟的调节来控制电源的开关频率，那么通常采用峰值电流模来进行控制模式的选择，如图6所示。峰值电流模以固定时钟为准，时钟上升沿来临时，进入导通模式；当电感电流触碰到峰值电流限时，进入关断模式。因此，峰值电流模的时钟固定，且可同步外部时钟。其缺点是无法降频，无法实现小占空比。
按照上述分析，如果要实现小占空比，就必须降频。通常采用的方式是选择谷值电流模，如图7所示。该控制模式是通过电感电流触碰到谷值电流限时，进入导通模式；导通时间由输入电压和输出电压的值来定，固定导通时间后，退出导通模式，进入关断模式。因此，在小占空比应用时，该模式可以延长关断时间，直到触碰到谷值电流限再开启下一个周期，自动降频。其缺点是没有固定时钟，无法同步外部时钟，无法适用于需要同步外部时钟的应用，或者需要额外引入锁相环去进行时钟的同步。
因此，要实现同步外部时钟且能自动降频的话，最好的方式是可以结合峰值电流模和谷值电流模，实现两个模式的自动切换。现有技术1（CN202211160067,一种基于峰谷值电流模的电源控制系统）的切换仅限于BUCK-BOOST的应用，可以直接以输入电压和输出电压的大小为判断依据，这种切换方式在单BUCK或者单BOOST的应用下无法适用。现有技术2（US202117462081A，Low on time control for switching power supply）实现了单BUCK的自动切换如图8所示，但要求在峰值电流控制的同时，谷值电流控制电路要并行工作并时时同步峰值电流控制的时钟频率，同步后进行导通时间的比较，这需要两个控制电路同时工作，增加功耗以及时钟同步电路的复杂度。现有技术3（2023041401104780，一种岁占空比自动切换风估值电流模的电源控制系统）采用了EA的输出电压作为判定条件进行切换，如图9所示，缺点在于EA的DC值受工艺影响大，需要对每颗芯片进行判定电压值的修调，修调工作量大效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，解决峰值电流模在极小占空比下自动切换到谷值电流模降频的问题，且无需进行两种模式的时钟同步，也不需要大量修调。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，包含频率检测模块FREQ_DET、输出稳定比较器CMP、误差放大器EA、分压反馈电路FB、模式选通电路MODE_MUX、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL，分压反馈电路FB的输入端连接系统输入信号VOUT，分压反馈电路FB输出端的输出信号VFB并与误差放大器EA的一个输入端和输出稳定比较器CMP的一个输入端连接，误差放大器EA的另一个输入端连接基准电压信号VREF，误差放大器EA的输出端的输出信号VFB分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的一个输入端，峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的另一个输入端连接上管电流采样信号VIL_HS，谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的另一个输入端连接下管电流采样信号VIL_LS，输出稳定比较器CMP的另一个输入端连接系统基准电压VL，输出稳定比较器CMP输出端的输出信号PG连接频率检测模块FREQ_DET的第一输入端，频率检测模块FREQ_DET的第二输入端、第三输入端和第四输入端分别连接时钟信号CLK、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，频率检测模块FREQ_DET的出端连接模式选通电路MODE_MUX的SEL端，模式选通电路MODE_MUX的输入端S1连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输入端S2连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号VCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输出端OUT连接系统输出信号HSON，模式选通电路MODE_MUX的OUTB端连接系统输出信号LSON。
进一步地，所述频率检测模块FREQ_DET包含进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET、退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET以及或门OR3。
进一步地，所述进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET包含或门OR1、或门OR2、与非门NAND1、与非门NAND2和反相器INV1，或门OR1的两个输入端分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和输出稳定比较器CMP的输出信号PG，或门OR2的两个输入端分别连接或门OR1的输出信号PWM_READY和系统输入的时钟信号CLK，与非门NAND1的两个输入端分别连接或门OR2的输出信号PWM_CLK和与非门NAND2的输出端，与非门NAND2的两个输入端分别连接与非门NAND1的输出端和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，反相器INV1的输入端连接与非门NAND1的输出端，反相器INV1输出端的输出信号VCM_READY连接或门OR3的一个输入端。
进一步地，所述退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET包含反相器INV2、反相器INV3、与门AND1、D触发器DFF1、D触发器DFF2、D触发器DFF3和D触发器DFF4，反相器INV2的输入端连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号TON_VCM，与门AND1的两个输入端分别连接反相器INV2的输出信号TONB_VCM和系统输入电源信号AVDD，与门AND1输出端的输出信号TONB_READY连接D触发器DFF1的输入端CLK，反相器INV3的输入端连接系统输入的时钟信号CLK，反相器INV3的输出端连接D触发器DFF4的输入端CLKB，D触发器DFF4的输入端D与D触发器DFF4的输出端QB连接，D触发器DFF4的输入端R连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF4的输出端Q的输出信号CLK1连接D触发器DFF1的输入端R和D触发器DFF2的输入端R，D触发器DFF1输出端QB的输出信号Q1B连接D触发器DFF1的输入端D和D触发器DFF2的输入端CLK，D触发器DFF2的输出端QB的输出信号Q2B连接D触发器DFF2的输入端D，D触发器DFF2的输出端Q的输出信号Q2连接D触发器DFF3的输入端CLK，D触发器DFF3的输入端D连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF3的输入端R连接输出稳定比较器CMP的输出信号PG，D触发器DFF3输出端QB的输出信号PCM_READYB连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的一个输入端，D触发器DFF3输出端Q的输出信号PCM_READY连接或门OR3的另一个输入端。
进一步地，所述或门OR3的两个输入端分别连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的输出信号VCM_READYB和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READY，或门OR3输出端的输出信号SEL连接到模式选通电路MODE_MUX的输入端SEL。
进一步地，所述分压反馈电路FB包含电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接系统输入信号VOUT，电阻R1的另一端连接电阻R2一端和输出信号VFB，电阻R2另一端接地。
进一步地，所述峰值电流模控制电路PCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM1和触发器RS1，脉宽比较器PWM1的一个输入端连接系统输入的上管电流采样信号VIL_HS，脉宽比较器PWM1的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM1输出端的PCM_PWM与触发器RS1的输入端R连接，触发器RS1的输入端S连接系统输入的时钟信号CLK，触发器RS1的输出端Q的输出信号PCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S1。
进一步地，所述谷值电流模控制电路VCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM2、导通时间生成模块TON_GEN和触发器RS2，脉宽比较器PWM2的一个输入端连接系统输入的下管电流采样信号VIL_LS，脉宽比较器PWM2的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM2输出端的输出信号VCM_PWM连接触发器RS2的输入端S，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VIN连接系统输入信号VIN，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VOUT连接系统输入信号VOUT，导通时间生成模块TON_GEN的输入端EN连接模式选通电路MODE_MUX的输出信号HSON，导通时间生成模块TON_GEN输出端PULSE的输出信号TON_VCM连接触发器RS2的输入端R，触发器RS2输出端Q的输出信号VCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S2。
进一步地，当输出信号PCM_VCM=0时，HSON=PCM_HSON，则电源系统工作在峰值电流模下；当输出信号PCM_VCM=1时，HSON=VCM_HSON，则系统工作在谷值电流模下。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明解决了峰值电流模在极小占空比下自动切换到谷值电流模降频的问题，两种模式对应了不同频率的开关控制信号，无需进行两种模式的时钟同步，只做逻辑的比较。当系统占空比减小到电感电流持续积累，持续高于峰值电流模的限流点时，从峰值电流模切换到谷值电流模，在谷值电流模式下自动降频，支持极小占空比的应用；当谷值电流模的开关信号频率追上外部时钟频率时，从谷值电流模自动切换到峰值电流模，可与外部时钟进行同步。进出的切换均通过逻辑比较，无电平电压的比较，则切换过程无需修调，在各种外围环境下均可切换。
附图说明
图1是本发明的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统的示意图。
图2是本发明的频率检测模块FREQ_DET的示意图。
图3是本发明的频率检测模块FREQ_DET生成自动切换SEL信号示意图。
图4是本发明的进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET工作信号示意图。
图5是本发明的退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET工作信号示意图。
图6是现有技术峰值电流模控制电路的示意图。
图7是现有技术固定频率谷值电流模控制电路示意图。
图8是现有技术同步的峰谷值电流模控制电路示意图。
图9是现有技术基于VEA判定的峰谷值电流模控制电路示意图。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，包含频率检测模块FREQ_DET、输出稳定比较器CMP、误差放大器EA、分压反馈电路FB、模式选通电路MODE_MUX、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL，分压反馈电路FB的输入端连接系统输入信号VOUT，分压反馈电路FB输出端的输出信号VFB并与误差放大器EA的一个输入端和输出稳定比较器CMP的一个输入端连接，误差放大器EA的另一个输入端连接基准电压信号VREF，误差放大器EA的输出端的输出信号VFB分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的一个输入端，峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的另一个输入端连接上管电流采样信号VIL_HS，谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的另一个输入端连接下管电流采样信号VIL_LS，输出稳定比较器CMP的另一个输入端连接系统基准电压VL，输出稳定比较器CMP输出端的输出信号PG连接频率检测模块FREQ_DET的第一输入端，频率检测模块FREQ_DET的第二输入端、第三输入端和第四输入端分别连接时钟信号CLK、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，频率检测模块FREQ_DET的出端连接模式选通电路MODE_MUX的SEL端，模式选通电路MODE_MUX的输入端S1连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输入端S2连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号VCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输出端OUT连接系统输出信号HSON，模式选通电路MODE_MUX的OUTB端连接系统输出信号LSON。
本发明解决了峰值电流模在极小占空比下自动切换到谷值电流模降频的问题，当系统占空比减小到电感电流持续积累，持续高于峰值电流模的限流点时，从峰值电流模切换到谷值电流模，在谷值电流模式下自动降频，支持极小占空比的应用；当谷值电流模的开关信号频率追上外部时钟频率时，从谷值电流模自动切换到峰值电流模，可与外部时钟进行同步。
如图2所示，频率检测模块FREQ_DET包含进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET、退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET以及或门OR3。其功能在于通过对PCM_PWM信号的逻辑判断以及对TON_VCM的频率检测来自动检测是否进入/退出谷值电流模，从而实现主动降频/时钟恢复同步的功能。
其中，进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET包含或门OR1、或门OR2、与非门NAND1、与非门NAND2和反相器INV1，或门OR1的两个输入端分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和输出稳定比较器CMP的输出信号PG，或门OR2的两个输入端分别连接或门OR1的输出信号PWM_READY和系统输入的时钟信号CLK，与非门NAND1的两个输入端分别连接或门OR2的输出信号PWM_CLK和与非门NAND2的输出端，与非门NAND2的两个输入端分别连接与非门NAND1的输出端和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，反相器INV1的输入端连接与非门NAND1的输出端，反相器INV1输出端的输出信号VCM_READY连接或门OR3的一个输入端。当系统占空比减小到电感电流持续积累，持续高于峰值电流模的限流点时，CMP信号会持续为低，在下一次CLK低电平来临时，PWM_CLK信号翻低，此时输出信号VCM_READYB翻低，表明此时系统需要进入谷值电流模来实现降频。
退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET包含反相器INV2、反相器INV3、与门AND1、D触发器DFF1、D触发器DFF2、D触发器DFF3和D触发器DFF4，反相器INV2的输入端连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号TON_VCM，与门AND1的两个输入端分别连接反相器INV2的输出信号TONB_VCM和系统输入电源信号AVDD，与门AND1输出端的输出信号TONB_READY连接D触发器DFF1的输入端CLK，反相器INV3的输入端连接系统输入的时钟信号CLK，反相器INV3的输出端连接D触发器DFF4的输入端CLKB，D触发器DFF4的输入端D与D触发器DFF4的输出端QB连接，D触发器DFF4的输入端R连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF4的输出端Q的输出信号CLK1连接D触发器DFF1的输入端R和D触发器DFF2的输入端R，D触发器DFF1输出端QB的输出信号Q1B连接D触发器DFF1的输入端D和D触发器DFF2的输入端CLK，D触发器DFF2的输出端QB的输出信号Q2B连接D触发器DFF2的输入端D，D触发器DFF2的输出端Q的输出信号Q2连接D触发器DFF3的输入端CLK，D触发器DFF3的输入端D连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF3的输入端R连接输出稳定比较器CMP的输出信号PG，D触发器DFF3输出端QB的输出信号PCM_READYB连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的一个输入端，D触发器DFF3输出端Q的输出信号PCM_READY连接或门OR3的另一个输入端。
CLK信号的反相信号CLKB经过DFF4产生倍频信号CLK1，当CLKB第一个周期的上升沿来临时，CLK1翻高，此时对应的DFF1和DFF2的R输入端为高，当检测到TONB_READY的第一个上升沿时，Q1翻高，当检测到TONB_READY的第二个上升沿时，Q1翻低，Q2翻高，意味着连续两个CLK信号周期都检测到了TON_VCM的翻转信息，表明此时由谷值电流模生成的控制信号TON_VCM的频率已经大于或等于CLK信号的频率，因此输出信号PCM_READY翻高，表明可以退出谷值电流模，进入峰值电流模，恢复时钟同步。当CLKB第二个周期的上升沿来临时，CLK1翻低，此时对应的DFF1和DFF2的R输入端为低，即两个周期后复位DFF1和DFF2，重新检测TON_VCM的频率。后面每两个周期以此类推。
或门OR3的两个输入端分别连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的输出信号VCM_READYB和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READY，或门OR3输出端的输出信号SEL连接到模式选通电路MODE_MUX的输入端SEL。当PCM_READY或者VCM_READYB为高时，输出SEL=1，工作在峰值电流模下；当PCM_READY和VCM_READYB都为低时，输出SEL=0，工作在谷值电流模下。
输出稳定比较器CMP的两个输入端分别连接分压电路FB的输出信号VFB和系统基准电压VL，输出端输出信号PG，连接到FREQ_DET模块的一个输入端。当VFB大于VL值时，PG翻高，指示系统输出电压到达稳定输出值，可以开启模式切换判断。
误差放大器EA的一个输入端连接分压反馈电路FB的输出信号VFB，误差放大器EA的另一个输入端连接系统输入的基准电压信号VREF，输出信号VEA连接到HYS_CMP的输入端VN端口。分压反馈电路FB包含电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接系统输入信号VOUT，电阻R1的另一端连接电阻R2一端和输出信号VFB，电阻R2另一端接地。
模式选通电路MODE_MUX的输入端SEL连接频率检测模块FREQ_DET的输出端，模式选通电路MODE_MUX的输入端S1端连接峰值电流模控制电路的输出信号PCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输入端S2连接谷值电流模控制电路的输出信号VCM_HSON, 模式选通电路MODE_MUX的输出端OUT连接系统输出信号HSON，并连接到复制电流模控制电路中导通时间生成模块TON的输入端EN，模式选通电路MODE_MUX的输出端OUTB连接系统输出信号LSON。当SEL=1时，HSON=PCM_HSON，则电源系统工作在峰值电流模下；当SEL=0时，HSON=VCM_HSON，则系统工作在谷值电流模下，可以实现更小的占空比。
峰值电流模控制电路PCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM1和触发器RS1，脉宽比较器PWM1的一个输入端连接系统输入的上管电流采样信号VIL_HS，脉宽比较器PWM1的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM1输出端的PCM_PWM与触发器RS1的输入端R连接，触发器RS1的输入端S连接系统输入的时钟信号CLK，触发器RS1的输出端Q的输出信号PCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S1。
谷值电流模控制电路VCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM2、导通时间生成模块TON_GEN和触发器RS2，脉宽比较器PWM2的一个输入端连接系统输入的下管电流采样信号VIL_LS，脉宽比较器PWM2的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM2输出端的输出信号VCM_PWM连接触发器RS2的输入端S，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VIN连接系统输入信号VIN，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VOUT连接系统输入信号VOUT，导通时间生成模块TON_GEN的输入端EN连接模式选通电路MODE_MUX的输出信号HSON，导通时间生成模块TON_GEN输出端PULSE的输出信号TON_VCM连接触发器RS2的输入端R，触发器RS2输出端Q的输出信号VCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S2。
如图3所示，本发明采用自动切换方法，固定输出电压，通过输入电压的变化来表征占空比大小的变化。当输入电压VIN逐渐升高到电压值V2时，占空比逐渐减小，此时PCM_READY信号翻低，VCM_READYB翻高，SEL=1，系统仍然工作在峰值电流模，开始对是否进入谷值电流莫进行检测；当VIN继续升高到电压值V1时，占空比逐渐减小以至导通时间无法继续减小，此时VCM_READYB信号翻低，SEL信号翻低，系统进入谷值电流模工作；当VIN开始降低时，系统工作频率逐渐升高，SEL=0，系统仍然工作在谷值电流模；当VIN降低到电压值V2时，此时PCM_READY信号翻高，SEL信号翻高，系统进入峰值电流模工作。其中V1>V2，确保切换无异常。
如图4所示，当系统工作在PG翻高到t1时，此时工作在峰值电流模：CLK的下降沿决定了HSON的上升沿；VIL_HS信号的峰值触碰到VEA时，PCM_PWM翻低，决定了HSON的下降沿，该过程PWM_CLK持续为高。输入电压VIN持续上升，HSON的占空比逐渐降低。当系统工作在t1时刻，此时系统导通时间降低到极限，电感电流积累导致VIL_HS持续高于VEA值，PCM_PWM持续为低，在CLK翻低时，PCM_PWM信号依旧为低，此时PWM_CLK信号翻低，VCM_READYB信号翻低，系统进入谷值电流模，进行降频。
如图5所示，当系统工作在t2时刻前，此时工作在谷值电流模，TON信号的翻低决定了HSON的下降沿，随着输入电压的降低，TON信号频率增大。在tclk1时刻，CLKB翻高，CLK1翻高，此时TONB_READY信号为低，则Q1=0；在tclk2时刻，TONB_READY翻高，Q1翻高；在clk3时刻，CLKB翻高，CLK1翻低，复位后Q1翻低；在tclk4时刻，CLKB翻高，CLK1翻高，此时TONB_READY信号为高，则Q1=1；在t2时刻，TONB_READY翻高，则Q1翻低，Q2翻高，Q2翻高决定了PCM_READY翻高，系统退出谷值电流模，进入峰值电流模。
本发明解决了峰值电流模在极小占空比下自动切换到谷值电流模降频的问题，两种模式对应了不同频率的开关控制信号，无需进行两种模式的时钟同步，只做逻辑的比较。当系统占空比减小到电感电流持续积累，持续高于峰值电流模的限流点时，从峰值电流模切换到谷值电流模，在谷值电流模式下自动降频，支持极小占空比的应用；当谷值电流模的开关信号频率追上外部时钟频率时，从谷值电流模自动切换到峰值电流模，可与外部时钟进行同步。进出的切换均通过逻辑比较，无电平电压的比较，则切换过程无需修调，在各种外围环境下均可切换。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，其特征在于：包含频率检测模块FREQ_DET、输出稳定比较器CMP、误差放大器EA、分压反馈电路FB、模式选通电路MODE_MUX、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL，分压反馈电路FB的输入端连接系统输入信号VOUT，分压反馈电路FB输出端的输出信号VFB并与误差放大器EA的一个输入端和输出稳定比较器CMP的一个输入端连接，误差放大器EA的另一个输入端连接基准电压信号VREF，误差放大器EA的输出端的输出信号VFB分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL和谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的一个输入端，峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的另一个输入端连接上管电流采样信号VIL_HS，谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的另一个输入端连接下管电流采样信号VIL_LS，输出稳定比较器CMP的另一个输入端连接系统基准电压VL，输出稳定比较器CMP输出端的输出信号PG连接频率检测模块FREQ_DET的第一输入端，频率检测模块FREQ_DET的第二输入端、第三输入端和第四输入端分别连接时钟信号CLK、峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，频率检测模块FREQ_DET的出端连接模式选通电路MODE_MUX的SEL端，模式选通电路MODE_MUX的输入端S1连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输入端S2连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号VCM_HSON，模式选通电路MODE_MUX的输出端OUT连接系统输出信号HSON，模式选通电路MODE_MUX的OUTB端连接系统输出信号LSON；
所述频率检测模块FREQ_DET包含进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET、退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET以及或门OR3；所述进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET包含或门OR1、或门OR2、与非门NAND1、与非门NAND2和反相器INV1，或门OR1的两个输入端分别连接峰值电流模控制电路PCM_CONTROL的输出信号PCM_PWM和输出稳定比较器CMP的输出信号PG，或门OR2的两个输入端分别连接或门OR1的输出信号PWM_READY和系统输入的时钟信号CLK，与非门NAND1的两个输入端分别连接或门OR2的输出信号PWM_CLK和与非门NAND2的输出端，与非门NAND2的两个输入端分别连接与非门NAND1的输出端和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READYB，反相器INV1的输入端连接与非门NAND1的输出端，反相器INV1输出端的输出信号VCM_READY连接或门OR3的一个输入端；
所述退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET包含反相器INV2、反相器INV3、与门AND1、D触发器DFF1、D触发器DFF2、D触发器DFF3和D触发器DFF4，反相器INV2的输入端连接谷值电流模控制电路VCM_CONTROL的输出信号TON_VCM，与门AND1的两个输入端分别连接反相器INV2的输出信号TONB_VCM和系统输入电源信号AVDD，与门AND1输出端的输出信号TONB_READY连接D触发器DFF1的输入端CLK，反相器INV3的输入端连接系统输入的时钟信号CLK，反相器INV3的输出端连接D触发器DFF4的输入端CLKB，D触发器DFF4的输入端D与D触发器DFF4的输出端QB连接，D触发器DFF4的输入端R连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF4的输出端Q的输出信号CLK1连接D触发器DFF1的输入端R和D触发器DFF2的输入端R，D触发器DFF1输出端QB的输出信号Q1B连接D触发器DFF1的输入端D和D触发器DFF2的输入端CLK，D触发器DFF2的输出端QB的输出信号Q2B连接D触发器DFF2的输入端D，D触发器DFF2的输出端Q的输出信号Q2连接D触发器DFF3的输入端CLK，D触发器DFF3的输入端D连接系统输入电源信号AVDD，D触发器DFF3的输入端R连接输出稳定比较器CMP的输出信号PG，D触发器DFF3输出端QB的输出信号PCM_READYB连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的一个输入端，D触发器DFF3输出端Q的输出信号PCM_READY连接或门OR3的另一个输入端；所述或门OR3的两个输入端分别连接进入谷值控制模块ENTER_VCM_DET的输出信号VCM_READYB和退出谷值控制模块EXIT_VCM_DET的输出信号PCM_READY，或门OR3输出端的输出信号SEL连接到模式选通电路MODE_MUX的输入端SEL。
2.根据权利要求1所述的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，其特征在于：所述分压反馈电路FB包含电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接系统输入信号VOUT，电阻R1的另一端连接电阻R2一端和输出信号VFB，电阻R2另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，其特征在于：所述峰值电流模控制电路PCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM1和触发器RS1，脉宽比较器PWM1的一个输入端连接系统输入的上管电流采样信号VIL_HS，脉宽比较器PWM1的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM1输出端的PCM_PWM与触发器RS1的输入端R连接，触发器RS1的输入端S连接系统输入的时钟信号CLK，触发器RS1的输出端Q的输出信号PCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S1。
4.根据权利要求1所述的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，其特征在于：所述谷值电流模控制电路VCM_CONTROL包含脉宽比较器PWM2、导通时间生成模块TON_GEN和触发器RS2，脉宽比较器PWM2的一个输入端连接系统输入的下管电流采样信号VIL_LS，脉宽比较器PWM2的另一个输入端连接误差放大器EA的输出信号VEA，脉宽比较器PWM2输出端的输出信号VCM_PWM连接触发器RS2的输入端S，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VIN连接系统输入信号VIN，导通时间生成模块TON_GEN的输入端VOUT连接系统输入信号VOUT，导通时间生成模块TON_GEN的输入端EN连接模式选通电路MODE_MUX的输出信号HSON，导通时间生成模块TON_GEN输出端PULSE的输出信号TON_VCM连接触发器RS2的输入端R，触发器RS2输出端Q的输出信号VCM_HSON连接模式选通电路MODE_MUX的输入端S2。
5.根据权利要求1所述的一种基于峰值电流模可降频的电源控制系统，其特征在于：当输出信号PCM_VCM=0时，HSON=PCM_HSON，则电源系统工作在峰值电流模下；当输出信号PCM_VCM=1时，HSON=VCM_HSON，则系统工作在谷值电流模下。
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