[发明专利]一种应用于高效率DC-DC转换器的自适应调制模式切换电路

说明书

本发明请求保护一种应用于高效率DC‑DC转换器的自适应模式切换电路。该电路主要包括一个三角波发生电路，一个屏蔽信号产生电路以及脉宽调制电路。脉宽调制环路和屏蔽信号产生电路实现自适应调制模式切换。三角波发生电路用于产生一个频率固定三角波信号V_RAMP和一个脉冲信号V_CLK，其中V_RAMP通过与一个基准电压VI经过比较器COMP1后产生一个同PWM控制方波周期相同的时钟信号，该时钟信号和V_CLK经过RS触发器后形成一个和PWM信号同时钟上升沿的脉冲信号V_CLK1。在负载比较重的时候，输出信号Q_DRIVE即为原控制环路调制信号PWM，当负载比较轻的时候，经过D触发器后屏蔽信号V_SKIP逻辑变为“1”。在此期间或门输出信号为高电平，将一部分工作周期屏蔽，电路进入跳周期工作模式，功率MOS管开关周期减小。开关损耗减小，转换器工作效率提高。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种应用于DC-DC转换器的自适应模式转换电路。

背景技术

随着现代科技的发展，便携式电子产品和消费类电子产品的大量开发和使用对电源管理芯片提出了越来越高的要求，如何满足日益增长的各种需求成为电源管理IC设计人员所面临的新挑战。传统的电源管理芯片主要包括低压差线性稳压器和DC-DC变换器，线性稳压器是一种输入与输出保持低压差的稳压器，其不需要外部电感，外围电路简单且纹波比较小。与线性稳压器相比尽管开关电源的外围器件比较复杂，纹波较大但是其优秀的转换效率使得其仍然成为了当今电源管理芯片的主流设计方式，对效率要求高的场合中得到了广泛的应用，更高的转换效率已经成为当今开关电源芯片研究的主要趋势和核心指标。

同步整流型PWM调制模式开关电源因为其纹波特性好，控制环路简单等特点已经成为如今开关电源设计的主要调制方式。但是由于PWM调制技术是一种固定开关频率的调制技术，在重载时由于损耗来源主要来自功率管传导损耗，因此其转换效率较高。当负载由重转轻时，此时损耗来源由传导损耗变为功率管开关损耗，由于PWM调制模式的特性，此时开关损耗较大。导致开关电源芯片工作效率较低。脉冲频率调制技术又称为PFM调制技术可以有效改善开关电源芯片在轻载时工作效率较低的问题。因此为满足如今开关电源芯片对于一个在大负载范围内都具有比较高工作效率的要求。一种集合PWM调制技术和PFM 调制技术优点的混合模式调制技术成为一种不错的解决方案。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种应用于高效率DC-DC 转换器的自适应调制模式切换电路。本发明的技术方案如下：

一种应用于高效率DC-DC转换器的自适应调制模式切换电路，用于根据输出负载判断控制驱动方波在不同负载情况的频率，重载情况下工作频率高，轻载情况下工作频率小，包括脉宽调制环路和三角波发生电路，脉宽调制环路产生一个占空比变化的脉宽调制方波，三角波发生电路产生一个周期固定的三角波信号，还包括一个设置于脉宽调制环路和三角波发生电路之间的屏蔽信号产生电路，屏蔽信号产生电路根据负载情况判断是否屏蔽一部分脉宽调制方波信号的周期，所述屏蔽信号产生电路包括比较器COMP1、比较器COMP3、D触发器DFF、 RS触发器RS2，所述比较器COMP1的正端分别与脉宽调制环路的比较器COMP2正端和三角波信号V_RAMP相连接，比较器COMP1的负端连接基准电压VI，比较器COMP1的输出端连接RS触发器RS2的输入端，RS触发器RS2的输出端与D触发器DFF 的时钟输入端口CLK相连接，比较器COMP3的正端连接脉宽调制环路中的误差放大器EA的输出电压VEA，负端连接基准电压VII，所述比较器COMP3的输出端与D触发器DFF的数据输入端口D端连接，D触发器DFF的正相输出Q端和脉宽调制环路产生的PWM信号通过或门OR得到驱动信号Q_DRIVE。