[发明专利]一种应用于PWM DC/DC的浮动栅宽自适应切换逻辑电路

说明书

本发明请求保护一种应用于PWM DC/DC的浮动栅宽自适应切换逻辑电路，该控制逻辑电路主要包括比较器、状态机、分频器和工作监测模块等。加入分频器可避免电路还未进入稳定时又再次改变状态机的状态。经过分频后的时钟信号再用作状态机的时钟，比较器将电流检测信号限定在VL～VH的范围之内，比较器输出判别信号(Vsense1,Vsense2)后，对状态机输出状态(VCLK2,VCLK3)进行转换，状态机的输出信号(VCLK2,VCLK3)通过逻辑门电路来产生控制各级功率管的工作状态的信号，该信号经过反相器buffer后直接用于驱动各级驱动管。工作监测模块则是利用PWM时钟信号对开关信号VP进行监测，出现异常后自动将状态机的状态复位到(0,0)，使得各级功率管开始工作。本发明可以有效提高PWM DC/DC在轻负载的时候的转换效率。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，涉及到电源管理芯片设计，尤其涉及PWM DC/DC电路的设计。

背景技术

开关稳压器(Switching Regulator)由于通常用作直流转换，所以又称作DC/DC转换器，可以进行直流电压的降压(Buck)、升压(Boost)、升-降压(Boost-Buck)等转换。由于开关稳压器的功率转换效率比线性稳压器(Linear Regulator)更高和转换可调性而被利用于许多的设备中，成为电源的主流。

DC/DC转换器的控制方式，可以按其反馈调制方式的不同分为两大类。一种是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)，其特点是开关频率恒定、开关噪声可预测、滤波操作容易。另一种是脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)，其特点是频率会变化、开关噪声不稳定、难以滤波，但是PFM比PWM控制方式在轻负载的时候有更高的转换效率表现。

PWM DC/DC的一个缺点是在轻负载的时候，由于开关损耗的存在，会使转换效率急剧下降，很多时候就不得不采用PFM的方式来降低轻负载时候的开关损耗，这样一来失去了PWM输出频率成分单一的优势。除了PFM/PWM混合的方式，还可以采用浮动栅宽的设计，通过减小轻负载时功率管的尺寸来减小寄生电容，从而达到降低开关损耗的目的，而且可以有效地规避PFM带来的频率成分不单一的问题。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种应用于PWM DC/DC的浮动栅宽自适应切换逻辑电路。本发明的技术方案如下：

一种应用于PWM DC/DC的浮动栅宽自适应切换逻辑电路，其包括：比较器、状态机、分频器和工作监测模块，所述分频器和工作监测模块均采用边沿触发器，比较器的输出端(Vsense1,Vsense2)和状态机的输入端相连接，分频器的Q1端和状态机的clk2和clk3端相连接，工作监测模块的Q4端和状态机的Res端相连。

所述比较器采用的是带时钟控制的类型，给的时钟信号与PWM开关信号的频率一致，通过将电流检测信号与两个阈值电压VH和VL进行比较，判断转换核心模块是否工作在高效转换状态，限定电流检测信号在VH和VL之间，超出范围则输出信号改变状态机状态，状态机由D触发器和组合逻辑构成，组合逻辑电路通过接收比较器输出判别信号(Vsense1,Vsense2)后，对状态机输出状态(V_CLK2,V_CLK3)进行转换；分频器使用的是边沿触发器设计，将原本的PWM时钟信号进行分频操作后再作为状态机的时钟，避免电路还未进入稳定又再次改变状态机的状态；工作监测模块同样采用边沿触发器设计，检测PWM开关信号是否正常，出现异常后自动将状态机的状态复位到(0,0)；最后状态机的输出(VCLK2,VCLK3)利用逻辑门电路来对PWM开关信号进行屏蔽和通过的操作，达到控制功率晶体管工作状态的目的。