[发明专利]具有抗振铃模块电路的Buck型DC/DC转换器电路

说明书

本发明公开了具有抗振铃模块电路的Buck型DC/DC转换器。其特征在于，所述抗振铃控制电路集成于芯片内部，包括一振荡器时钟模块、一电荷泵模块、一高压电平转移模块和一高压NMOS管M_SW。其工作原理是：轻载应用下，当DC/DC转换器工作时的电感电流小于零时，系统进入DCM工作模式，此时上下功率管M_TOP和M_BOT都关断，内部逻辑信号ZCD和Mode使能电荷泵抗振铃控制电路，通过控制高压NMOS管M_SW将电感短路，从而切断了LC振荡回路，防止轻载下DCM工作时振铃现象的发生，使系统全负载应用下稳定。NMOS管常用做开关器件，在导通电阻、响应时间和制造工艺等方面都有优势。本发明构思新颖、应用范围广、实用性强。

技术领域

本发明属于开关电源领域，特别涉及一种具有抗振铃模块电路的Buck型DC/DC转换器电路。

背景技术

DC/DC转换器具有集成度高，效率高，稳压范围宽的优点，因此广泛应用于各种电子通讯等技术领域。而Buck型DC/DC转换器是一种输出电压小于输入电压的直流电压转换器。

现如今的大多数电子设备在大部分时间都处于空闲待机状态，对于Buck型DC/DC转换器来说就需要其在空载和轻载的情况下保证高稳定性和高效率。实际中，尽管采用了DCM模式来提高空载和轻载效率，但还是不可避免的触发了LC谐振，出现了振铃现象，严重的会使得电路工作不正常。目前的抗振铃电路多数是通过芯片外围电路进行振铃衰减，但从降低成本、缩小体积、减小串扰和提高可靠性的角度来看，将抗振铃电路集成在片内是很有必要的。

Buck型DC/DC转换器的部分电路如图1所示，由逻辑驱动电路102，功率MOS管103，LC滤波电路和负载104组成。所述功率MOS管103是由上功率管M_TOP，下功率管M_BOT和自举电容C_B构成，通过芯片内部的逻辑驱动模块102控制它们的导通时间来调节系统占空比，从而调节输出电压V_OUT达到预定值，电路进入稳定状态。所述LC滤波电路和负载104由电感L和输出电容C_OUT构成功率滤波器，分别利用电感储存磁能和电容储存电能的原理完成能量交换，对负载持续供电，一般因体积较大置于片外。

电路中的振铃是由于电路中的电容和电感在形成回路时会在谐振频率处产生自激振荡。CCM模式下，由于电感电流始终大于零，负载电阻R_L较小。在系统工作的整个周期内，上功率管M_TOP和下功率管M_BOT两者不会同时关断，那么它们各自的寄生电容要么被下功率管M_BOT短路，要么被上功率管M_TOP和电源组成的低阻抗回路短路，此时构成的二阶系统处于过阻尼状态，系统逐渐趋于稳定。随着负载电阻R_L增大，负载电流会逐渐减小，系统工作在DCM模式下。当上功率管M_TOP或下功率管M_BOT导通时，电路中的振铃和CCM模式下的分析完全相同。而当上功率管M_TOP和下功率管M_BOT关断时，电感L与上功率管M_TOP和下功率管M_BOT各自的寄生电容C_P和C_D构成LC环路，因为寄生电容C_P和C_D远小于负载电容C_L，此时构成的二阶系统处于欠阻尼状态，系统会发生振荡，并且振荡频率约为：