[发明专利]一种用于DC-DC变换器动态输出电压边界的控制电路

说明书

一种用于DC‑DC变换器动态输出电压边界的控制电路，属于电子电路技术领域。包括外部指令收集模块、时钟信号生成模块、指令译码模块和基准电压选择模块；外部指令收集模块用于产生多个指令信号；时钟信号生成模块包括输入单元和延迟单元，输入单元用于检测指令信号，当检测到任一指令信号发生翻转时产生一个脉冲信号；延迟单元用于将脉冲信号的上升沿或下降沿进行延迟后产生时钟信号，并在延迟期间屏蔽输入单元检测指令信号的翻转；指令译码模块在时钟信号的每个周期内根据指令信号产生不同的控制信号分别对应不同的测试电压值；基准电压选择模块根据控制信号输出对应的测试电压值。本发明具有准确、稳定、易操作和外部元件少等优点。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种用于DC-DC变换器动态输出电压边界的控制电路。

背景技术

DC-DC芯片是电子设备常见的电源管理模块，其作用是产生一个稳定的DC直流电压，作为电子设备中其他电子设备的输入电压。但DC-DC芯片输出电压不是绝对稳定的，比如在负载发生变化的时候，DC-DC芯片的输出电压会发生过冲或者下冲，所以大部分电子系统的输入电压都在一个小电压范围内摆动，这个摆动范围的上下限叫做电压边界。在电压边界范围内，电子系统要能够正常工作，才能保证其稳定性。

DC-DC芯片的动态输出电压边界功能就是在对以DC-DC芯片的输出电压作为供电电压的负载电路进行测试的过程中，通过有意地小范围调整DC-DC芯片的输出电压，来验证负载电路的可靠性，它评估了负载电路对随着温度和时间的变化供电电压可能发生的变化的承受能力。一般情况下是通过强制DC-DC芯片的输出电压变化标准值的±5％或±3％(视后级负载电路测试强度而定)，从而确保负载电路仍然能通过最终的验收测试。此外，该方法也可以用于输出线缆压降的补偿。

如图1(a)所示是典型DC-DC芯片架构示意图，其输出电压的表达式为：

其中，V_OUT是DC-DC芯片的输出电压，V_REF是连接在误差放大器正向输入端的基准电压，R_FB1和R_FB2是两个反馈分压电阻。由于动态电压边界功能只在对后级负载芯片测试时使用，因此一般不选择更换DC-DC芯片所在模组上反馈分压电阻的方式改变输出电压，而是通过外加外围元件的方式改变输出电压进行测试，测试完成后拆除外围元件即可。

为了实现动态输出电压边界功能，传统的解决方案主要分为两类：一种方案是在反馈分压电阻上并联额外的电阻，从而改变分压比，改变DC-DC芯片的输出电压，如图1(b)所示为传统动态电压边界实现方案一，其通过在反馈分压电阻R_FB2上并联额外的电阻R_test改变分压比，从而改变DC-DC芯片的输出电压：

其中，R_MSW是作为开关的NMOS晶体管MSW的等效电阻。当不需要使用动态电压边界功能时，NMOS晶体管MSW的栅极信号V_CTRL浮空，其栅极电位由下拉电阻R_pull,down拉低，确保NMOS晶体管MSW关断，从而使NMOS晶体管MSW等效为一个无穷大的电阻，即R_MSW≈∞，此时输出电压的表达式与式(1)相同，对应正常情况下的输出电压；当需要使用动态电压边界功能时，NMOS晶体管MSW栅极信号由V_CTRL信号拉高，NMOS晶体管MSW导通，此时NMOS晶体管MSW的导通电阻较小，远小于R_test，因此，R_test+R_MSW≈R_test。

注意到，传统动态电压边界实现方案一只能使得(2)式括号内分数项的分母减小，从而只能使得输出电压升高，并且对R_test的参数调节计算过程较为复杂，很难精确达到使输出电压变化±3％或±5％的要求。