[发明专利]PFM调制的DC-DC转换器、DC-DC转换芯片及控制方法

说明书

本发明涉及了一种PFM调制的DC‑DC转换器、DC‑DC转换芯片及控制方法，在该DC‑DC转换器中，控制级包括：电压检测模块，用于在零电感电流期，检测所述输出电压是否低于预设的基准电压；采样控制模块，用于在能量转换期，检测所述第一开关管的电流是否达到预设的峰值电流；在续流期，检测当前开关周期的开关时间是否到达；驱动模块，用于根据所述电压检测模块的检测结果和所述采样控制模块的信号处理结果，来实现对所述第一开关管和所述第二开关管的控制；自适应反馈调节模块，用于根据所述第二开关管在开关时间到达时的电流来自适应调节下一开关周期中的开关时间。实施本发明的技术方案，降低了静态功耗，提高了转换效率以及可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种PFM调制的DC-DC转换器、DC-DC转换芯片及控制方法。

背景技术

随着可穿戴式电子产品的迅猛发展，对为其供电的电源提出了更高的要求，其中关键点就是电源的低功耗、高转换效率以及微型化。由于可穿戴式电子产品整机功耗低并且需要长时间续航，因而需要电源具有轻负载高转换效率的优异性能。PFM调制的DC-DC转换器在轻负载时，可以根据负载电流大小来改变开关频率，因而有效减小了转换器在轻负载时的开关损耗，因此PFM调制在低功耗转换器中得到了广泛的应用。

传统的PFM调制的DC-DC转换器的电路结构如图1所示，该DC-DC转换器采用恒频的时钟对输出电压比较器采样来控制开关管的关断，进而调节输出电压。当输出电压VOUT小于设定值时，其反馈电压VFB小于基准109电压VREF，在时钟110上升沿到来后采样到比较器108的输出为高电平，此时导通PMOS管101，并通过电感103对输出电容104以及负载105供电；当输出电压VOUT超过设定值后，时钟110采样到比较器108输出为低电平，此时关断PMOS管101并开启NMOS管102，检测到电感103电流为零后关断NMOS102管，此后直到输出电压低于设定值后，时钟再次采样比较器108的输出电压从而开启下一个周期，以此往复下去保持输出电压的恒定。

在上述DC-DC转换器中，由于系统每次开关周期都需要时钟采样，因而输出电压精度、电压纹波、开关频率等都受采样时钟的控制。时钟频率越高输出电压精度越高、电压纹波就越小，然而时钟频率会导致开关频率的增加，进而导致系统功耗显著增加。在极低功耗需求下，传统架构的PFM调制模式已不能满足需求，因此研发一种内部无恒频时钟的PFM调制的DC-DC转换器低功耗架构是十分有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的功耗大的缺陷，提供一种功耗低的PFM调制的DC-DC转换器、DC-DC转换芯片及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PFM调制的DC-DC转换器，包括控制级和功率级，所述控制级在每个开关周期对所述功率级进行控制，以将输入电压转换成输出电压，所述开关周期包括能量转换期、续流期和零电感电流期，所述功率级包括第一开关管和第二开关管，所述控制级包括：

电压检测模块，用于在零电感电流期，检测所述输出电压是否低于预设的基准电压；

采样控制模块，用于在能量转换期，检测所述第一开关管的电流是否达到预设的峰值电流；在续流期，检测当前开关周期的开关时间是否到达；

驱动模块，用于根据所述电压检测模块的检测结果和所述采样控制模块的信号处理结果，来实现对所述第一开关管和所述第二开关管的控制；

自适应反馈调节模块，用于根据所述第二开关管在开关时间到达时的电流来自适应调节下一开关周期中的开关时间。

优选地，所述驱动模块，用于在所述输出电压低于基准电压时，控制所述第一开关管导通，以进入能量转换期；在所述第一开关管的电流达到峰值电流时，控制所述第一开关管关断及控制所述第二开关管导通，以进入续流期；在当前开关周期的开关时间到达时，控制所述第二开关管关断，以进入零电感电流期。