[发明专利]一种用于开关电源的瞬态响应增强电路

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，涉及一种用于开关电源的瞬态响应增强电路。

背景技术

在不同种类的电源产品中，响应速度一直是共同的追求目标。对于传统的电压控制模式，由于误差放大器及其补偿网络至少会形成一个极点(或两个极点一个零点)，因此导致环路对于剧烈的瞬态跳变不能及时响应和调整。

基于纹波的COT(Constant On-Time)控制模式的BUCK型DC-DC转换器中，希望提高系统的响应速度，必然离不开电感电流信息采样，且在低ESR(Equivalent Series Resistor)电容的应用下，利用电感电流信息可以保证反馈纹波补偿电路的系统仍然稳定工作。然而系统的瞬态响应速度往往受到控制环路带宽的限制，考虑到系统稳定性的要求，其通常被限制在一定的范围内，制约着系统的整体响应速度。此外为了保证系统工作频率的相对稳定，ACOT(Adaptive Constant On-Time)控制模式目前被广泛使用。

而ACOT控制模式会出现如下两个问题：为保证系统控制环路的稳定性，常采用带有较大输出电容的误差放大器以构建频率补偿所需的零、极点，但这也决定了在负载跳变时误差放大器的输出不能及时调整至纹波补偿电路输出的直流电平，导致瞬态响应变差；另外，ACOT模式中由于导通时间Ton与输出电压Vout成正比关系，重载(轻载)跳轻载(重载)时，Vout突然增大(减小)，导致导通时间增加(减小)而进一步加剧输出电压的上冲(下降)幅度，从而恶化整个系统的瞬态响应速度。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提供一种瞬态增强技术，采用实时监测输出电压是否超出阈值范围来动态调整误差放大器输出的直流电平并结合相应的环路控制逻辑，动态调节ACOT控制系统的导通时间与关断时间，以增强系统的瞬态响应速度。

本发明的技术方案：一种用于开关电源的瞬态响应增强电路，包括脉冲计数器、瞬态检测电路、电平跟随辅助电路；

所述瞬态检测电路与输出反馈电压和基准电压连接，用于将输出反馈电压和基准电压进行比较，将检测到的上升信号与下降信号输入到脉冲计数器和电平跟随辅助电路；

所述脉冲计数器与瞬态检测电路的输出端和开关电源高端功率管驱动信号连接，用于在接收到瞬态检测电路的下降信号时将上升信号屏蔽一定周期，具体方法为通过对功率管输出脉冲进行计数，根据计数结果通过锁存功能对上升信号进行屏蔽；

所述电平跟随辅助电路与瞬态检测电路的输出端、输出反馈电压、开关电源低端功率驱动信号和开关电源纹波补偿信号连接，用于当检测到下降信号后根据开关电源低端功率管驱动信号将开关电源误差放大器的输出信号抬升至开关电源纹波补偿电路的输出电压；当检测到上升信号时，电压跟随辅助电路将开关电源误差放大器的输出信号下拉至输出反馈电压，保证输出电压回复正常范围后系统不会出现两次连续开启；

所述瞬态检测电路由第一比较器和第二比较器构成；其中，第一比较器的正向输入端接输出反馈电压，其反向输入端接基准电压，其输出端为上升信号；第二比较器的正向输入端接基准电压，其反向输入端接输出反馈电压，其输出端为下降信号；

所述脉冲计数器由第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四与非门、第五与非门、第二反相器、第三反相器构成；其中，第四与非门的一个输入端接功率管输出脉冲信号，其另一个输入端接软启动信号，其输出端接第一D触发器的复位输入端；第一D触发器的D输入端接电源VDD，其输出端接第五与非门的一个输入端；第五与非门的另一个输入端接软启动信号，其输出端接第二D触发器的复位输入端；第二D触发器的D输入端接电源VDD，其Q输出端接第三D触发器的复位输入端，其时钟信号端接第二反相器的输出端；第二反相器的输入端接功率管输出脉冲信号；第三D触发器的时钟信号端接开关电源高端功率驱动信号，其输出端接第一D触发器的时钟信号端，其输出经第三反相器输出锁存信号；