CN201639474U

CN201639474U - 双模式降压切换电源调节电路的控制电路

Info

Publication number: CN201639474U
Application number: CN2010201587443U
Authority: CN
Inventors: 陈安东; 方立文
Original assignee: Richtek Technology Corp
Current assignee: Richtek Technology Corp
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2019-07-27

Abstract

本实用新型为一种双模式降压切换电源调节电路的控制电路，包含：误差放大器，将反馈讯号与一第一参考讯号相比较而产生误差放大讯号；PWM产生器，根据该误差放大讯号而产生第一与第二PWM讯号；以及模式选择电路，根据模式控制讯号而产生模式选择讯号，以选择使该降压切换电源调节电路进入同步或异步模式。

Description

双模式降压切换电源调节电路的控制电路

本申请为2009年7月27日提交的、申请号为200920168605.6的、实用新型名称为“双模式降压切换电源调节电路及其控制电路”的申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及一种可在同步与异步模式间变换的双模式降压切换电源调节电路的控制电路。

背景技术

图1与图2分别示出现有技术的同步降压切换电源调节电路1与异步降压切换电源调节电路2。图1中，上下桥功率晶体管Q1与Q2连接于一共同节点，上桥功率晶体管Q1连接于输入电压Vin和该共同节点之间，下桥功率晶体管Q2连接于该共同节点和地电位之间，电感L连接于该共同节点和输出电压Vout之间。控制电路10根据从输出电压Vout萃取出的反馈讯号FB，产生开关控制讯号控制功率晶体管Q1、Q2的开与关，以将电能从输入Vin传送给输出Vout。此电路中上下桥功率晶体管Q1与Q2同步切换，因此称为同步降压切换电源调节电路。图2中下桥功率晶体管Q2改由二极管D取代，此电路中仅有上桥功率晶体管Q1进行切换动作，因此称为异步降压切换电源调节电路。

上述现有技术的同步降压切换电源调节电路，在重载(亦即负载电流需求较高)时效率高，但缺点是轻载或无载时的效率较差。异步降压切换电源调节电路则反之，虽然在轻载或无载时因为没有负电流的关系使得效率较同步电路为高，但是在重载时，因为二极管的压降较大，其效率较为不佳。

因此，有需要提供一种能够结合两者长处的电路，以提高整体效率。

发明内容

有鉴于以上所述，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种可在同步与异步模式间变换的双模式降压切换电源调节电路。

本实用新型的另一目的在于，提出一种上述双模式降压切换电源调节电路的控制电路。

为达上述目的，就其中一个观点言，本实用新型提出一种双模式降压切换电源调节电路，包含：上桥功率晶体管，其一端电连接于输入电压，另一端电连接于一共同节点；电感，其一端电连接于该共同节点，另一端电连接于输出电压；下桥功率晶体管，其一端接地；二极管，其一端接地；以及控制电路，根据一反馈讯号而产生上下桥开关控制讯号控制上下桥功率晶体管的操作，此外并根据一模式控制讯号而产生模式选择讯号，以选择同步或异步模式，其中在同步模式时使下桥功率晶体管的另一端与该共同节点电连接，在异步模式时则使二极管的另一端与该共同节点电连接，且在异步模式时使下桥功率晶体管的另一端不与该共同节点电连接，或使下桥功率晶体管保持断路。

为达上述目的，就另一观点言，本实用新型提出一种双模式降压切换电源调节电路的控制电路，包含：误差放大器，将反馈讯号与一第一参考讯号相比较而产生误差放大讯号；PWM产生器，根据该误差放大讯号而产生第一与第二PWM讯号；以及模式选择电路，根据模式控制讯号而产生模式选择讯号，以选择使该降压切换电源调节电路进入同步或异步模式。

上述双模式降压切换电源调节电路或其控制电路中可还包含有一个开关电路，根据模式选择讯号而选择将下桥功率晶体管的另一端或二极管的另一端与该共同节点电连接。或者，该二极管的另一端可与该共同节点常态保持连接，而上述双模式降压切换电源调节电路或其控制电路中可还包含有一个开关电路，根据模式选择讯号而选择是否将下桥功率晶体管的另一端与该共同节点电连接。或者，该二极管的另一端可与该共同节点常态保持连接，而在异步模式时使下桥功率晶体管保持断路。

上述双模式降压切换电源调节电路的控制电路中可还包含门电路，对PWM产生器所产生的第二PWM讯号与模式选择讯号进行逻辑运算后，产生下桥开关控制讯号，当模式选择讯号选择异步模式时使下桥功率晶体管保持断路。

上述双模式降压切换电源调节电路的控制电路中可还包含限制最低导通时间产生电路(主要用意是为了可以传递足够的能量在一次的上桥导通中)，当模式选择讯号选择异步模式时，产生限制的最低导通时间，使上桥功率晶体管Q1根据此最低导通时间来操作。

上述双模式降压切换电源调节电路的控制电路中，该模式选择电路可包括一比较器，将模式控制讯号与一第二参考讯号比较，而产生所述模式选择讯号。模式控制讯号可为任何可用以判断负载状况的讯号。

下面通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为示意电路图，显示现有技术的同步降压切换电源调节电路的大致结构；

图2为示意电路图，显示现有技术的异步降压切换电源调节电路的大致结构；

图3至5为示意电路图，显示本实用新型的双模式降压切换电源调节电路的三个实施例；

图6为控制电路30的其中一个实施例；

图7举例说明模式选择电路303产生模式选择讯号33的方式；

图8举例说明控制电路30的另一个实施例；

图9、10说明控制电路30(30’)可将开关SW2(SW1)、二极管D、功率晶体管Q1，Q2等整合在集成电路之内。

图中符号说明

1 同步降压切换电源调节电路

2 异步降压切换电源调节电路

3 双模式降压切换电源调节电路

10 控制电路

20 控制电路

30，30’ 控制电路

301 误差放大器

302 PWM产生器

303 模式选择电路

304 最低导通时间产生电路

305 门电路

31 上桥开关控制讯号

32 下桥开关控制讯号

32’ PWM讯号

33 模式选择讯号

34 电感电流侦测讯号

D 二极管

FB 反馈讯号

Imin 参考讯号

L 电感

Q1 上桥功率晶体管

Q2 下桥功率晶体管

Ref 参考讯号

SW1，SW2 开关电路

Vin 输入电压

Vout 输出电压

具体实施方式

请参阅图3，本实用新型结合同步与异步降压切换电源调节电路的长处，在重载时使电路操作于同步模式，在轻载或无载时使电路操作于异步模式。如图所示，本实用新型的双模式降压切换电源调节电路3包含上桥功率晶体管Q1，其一端连接于输入电压Vin，另一端连接于一共同节点；电感L，其一端连接于该共同节点，另一端连接于输出电压Vout；下桥功率晶体管Q2，其一端接地；二极管D，其一端接地；以及控制电路30，根据从输出电压Vout萃取出的反馈讯号FB，产生开关控制讯号31，32控制功率晶体管Q1、Q2的操作，此外并产生模式选择讯号33，在同步模式时使下桥功率晶体管Q2的另一端与该共同节点连接，在异步模式时则使二极管D的另一端与该共同节点连接，且使下桥功率晶体管Q2的另一端不与该共同节点连接。

在本实施例中，上述同步模式与异步模式间的切换，可通过开关电路SW1来达成，视控制电路30所发出的模式选择讯号33，而决定将共同节点连接于下桥功率晶体管Q2或二极管D。

图4标出本实用新型的另一实施例，在本实施例中二极管D常态与共同节点保持连接，模式选择讯号33控制开关电路SW2，在同步模式时使下桥功率晶体管Q2与共同节点连接，在异步模式时则使下桥功率晶体管Q2不与该共同节点连接。虽然二极管D常态与共同节点连接，以致在同步模式时构成下桥功率晶体管Q2与二极管D的并联电路，但不影响电路的作用，可达成与前一实施例完全相同的功效。

图5标出本实用新型的另一实施例，在本实施例中省略开关电路SW1或SW2，在同步模式时控制电路30所发出的开关控制讯号32使下桥功率晶体管Q2与上桥功率晶体管Q1同步切换，在异步模式时则使下桥功率晶体管Q2保持断路，如此亦可达成与前两实施例完全相同的功效。

图6举例说明控制电路30的内部电路结构，误差放大器301将反馈讯号FB与参考讯号Ref相比较而产生误差放大讯号输入PWM产生器302；PWM产生器302根据误差放大讯号而产生第一与第二PWM讯号31，32，在本实施例中即为开关控制讯号31，32。控制电路30中另包含模式选择电路(Mode)303，此模式选择电路303根据模式控制讯号而决定应切换于同步模式或异步模式，并产生对应的模式选择讯号33。模式控制讯号可以有多种产生方式，例如可自负载电路(接受输出电压Vout的电路)而来，或在双模式降压切换电源调节电路3中根据输出电流而产生，等等，基本上任何可表示负载状况的讯号都可作为模式控制讯号。

图7举例说明模式选择电路303产生模式选择讯号33的方式，如图所示，因电感电流IL对应于输出电流、亦即供应给负载电路的电流，故可侦测电感电流IL并将代表该侦测结果的讯号34与代表所设最低电流Imin的讯号相比较，当电感电流IL低于参考讯号Imin时，即进入异步模式。当然，图6中的模式控制讯号不限于为本图的电感电流侦测讯号34，亦可为其它任何可用以判断负载状况的讯号，如前述自负载电路而来的讯号等等。

请回到图6，较佳地，但非绝对必要，控制电路30中可另包含限制最低导通时间产生电路(Min_ON)304，当模式选择讯号33选择异步模式时，产生限制的最低导通时间，使上桥功率晶体管Q1根据此最低导通时间来操作(亦即PWM产生器所产生的第一PWM讯号31使上桥功率晶体管Q1的导通时间不低于最低导通时间)，如此可以减少上桥功率晶体管Q1的切换次数，降低整体电源调节电路的能量耗损。

图8标出控制电路30的另一实施例，可搭配图5的电路。在本实施例中控制电路30不需要对外输出模式选择讯号33；门电路305对PWM产生器302所产生的第二PWM讯号32’与模式选择讯号33进行逻辑运算，产生下桥开关控制讯号32。门电路305可以是一个简单的与门(当然也可以是更复杂的电路)，当模式选择讯号33为低位准时，下桥开关控制讯号32便保持为低位准，而当模式选择讯号33为高位准时，下桥开关控制讯号32便跟随第二PWM讯号32’。对照图5，此表示在异步模式中使下桥功率晶体管Q2保持断路，而在同步模式中使下桥功率晶体管Q2受控切换。

以上各实施例中控制电路30为单独的集成电路，而开关SW1，SW2、二极管D、功率晶体管Q1，Q2等为外挂的独立元件。但如图9、10所示，亦可将二极管D及/或开关SW2(SW1当然亦可，不另绘示)整合在集成电路之内(如实线的控制电路30所示)，或甚至将功率晶体管Q1，Q2整合在集成电路之内(如虚线的控制电路30’所示)。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只足以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。本领域技术人员当可在本实用新型概念之内，立即思及各种等效变化。例如，功率晶体管Q1，Q2可以是PMOS或NMOS晶体管，比较器的正负输入端可以互换，各讯号高低位准的意义可以对调，等等，仅需在电路中有关的部份作相应的改变即可。故凡依本实用新型的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本实用新型的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，包含：

误差放大器，将反馈讯号与一第一参考讯号相比较而产生误差放大讯号；

PWM产生器，根据该误差放大讯号而产生第一与第二PWM讯号；以及

模式选择电路，根据模式控制讯号而产生模式选择讯号，以选择使该降压切换电源调节电路进入同步或异步模式。

2.如权利要求1的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，该降压切换电源调节电路包含上桥功率晶体管，其一端电连接于输入电压，另一端电连接于一共同节点；电感，其一端电连接于该共同节点，另一端电连接于输出电压；下桥功率晶体管，其一端接地；以及二极管，其一端接地；其中该控制电路在同步模式时使下桥功率晶体管的另一端与该共同节点电连接，在异步模式时则使二极管的另一端与该共同节点电连接，且在异步模式时使下桥功率晶体管的另一端不与该共同节点电连接，或使下桥功率晶体管保持断路。

3.如权利要求2的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，还包含有一个开关电路，根据模式选择讯号而选择将下桥功率晶体管的另一端或二极管的另一端与该共同节点电连接。

4.如权利要求2的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，还包含有一个开关电路，根据模式选择讯号而选择是否将下桥功率晶体管的另一端与该共同节点电连接。

5.如权利要求2的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，该二极管整合于该控制电路之内。

6.如权利要求2的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，该上下桥功率晶体管整合于该控制电路之内。

7.如权利要求1的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，还包括：门电路，对PWM产生器所产生的第二PWM讯号与模式选择讯号进行逻辑运算后，产生输出讯号，在异步模式时此输出讯号保持为相同位准，在同步模式时此输出讯号跟随第二PWM讯号。

8.如权利要求1的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，还包括：限制最低导通时间产生电路，当模式选择讯号选择异步模式时，产生限制的最低导通时间，使PWM产生器根据此最低导通时间而产生第一PWM讯号。

9.如权利要求1的双模式降压切换电源调节电路的控制电路，其特征在于，该模式选择电路包括一比较器，将模式控制讯号与一第二参考讯号比较而产生所述模式选择讯号。