[发明专利]一种DC-DC变换器及其控制电路和控制方法

说明书

本申请公开了一种DC‑DC变换器及其控制电路和控制方法，控制电路包括电流检测电路、误差放大器、模式切换电路以及驱动电路，电流检测电路通过检测流经功率晶体管的电流以获得检测信号，误差放大器用于根据DC‑DC变换器的输出电压与一基准电压得到一误差放大信号，模式切换电路用于将检测信号与一预设电压进行比较，根据比较结果生成不同的参考信号，驱动电路根据该不同的参考信号和误差放大信号生成不同的驱动信号，以控制功率晶体管工作于开关模式或者线性模式，当DC‑DC变换器工作在小负载状态时，功率晶体管工作于线性模式，可降低输出电压的纹波以及电路的静态电流和开关造成的EMI干扰。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种DC-DC变换器及其控制电路和控制方法。

背景技术

在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中都可能用到一个或多个DC-DC变换器。DC-DC变换器为将输入电压转换为固定输出电压的电压转换器。现有的DC-DC变换器可用于多种负载场景，不同的负载之间相对高低不同，小负载和大负载之间根据具体应用、系统和/或用户要求而不同。

DC-DC变换器根据工作模式可分为线性模式稳压器和开关模式稳压器这两种，不同的DC-DC变换器适用于不同的负载中。例如线性模式稳压器在小负载时具有噪声低、静态电流小等优点；而开关模式稳压器在大负载时可提供精准的输出电压，且具有较高的效率。

对于负载变化的应用场景，传统的方法是在小负载时使用线性模式稳压器，例如LDO，在大负载时使用开关模式稳压器，根据条件不同在两种变换器之间进行切换。这种方法需要使用两个DC-DC变换器，所需要的元件较多，且变换器之间切换也需要额外的引脚，成本较高且复杂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种同时具有线性模式和开关模式的DC-DC变换器及其控制电路和控制方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种DC-DC变换器的控制电路，所述DC-DC变换器包括彼此连接的功率晶体管和电感，所述控制电路用于提供驱动信号以控制所述功率晶体管的状态，其中，所述控制电路包括：电流检测电路，用于检测流经所述功率晶体管的负载电流以获得检测信号；误差放大器，用于根据所述DC-DC变换器的输出电压与基准电压得到误差放大信号；模式切换电路，用于将所述检测信号与预设电压进行比较，根据比较结果生成不同的参考信号；以及驱动电路，用于根据所述不同的参考信号和所述误差放大信号控制所述功率晶体管工作于开关模式或者线性模式，其中，所述不同的参考信号至少包括基准参考电压或者三角波信号。

优选地，当所述检测信号大于所述预设电压时，所述驱动电路根据所述三角波信号与所述误差放大信号生成第一驱动信号，所述功率晶体管响应于所述第一驱动信号工作于开关模式，当所述检测信号小于所述预设电压时，所述驱动电路根据所述基准参考电压与所述误差放大信号生成第二驱动信号，所述功率晶体管响应于所述第二驱动信号工作于线性模式。

优选地，当所述检测信号大于所述预设电压时，所述驱动电路作为比较器工作，以及当所述检测信号小于所述预设电压时，所述驱动电路作为误差放大器工作。

优选地，所述模式切换电路包括：比较器，用于将所述检测信号与所述预设电压进行比较；第一开关管，第一端用于接收所述三角波信号，控制端与所述比较器的输出端连接，用于在导通时将所述三角波信号提供给所述驱动电路；以及第二开关管，第一端用于接收所述基准参考电压，控制端与所述比较器的输出端连接，用于在导通时将所述基准参考电压提供给所述驱动电路，其中，当所述检测信号大于所述预设电压时，所述比较器导通所述第一开关管，并关断所述第二开关管，当所述检测信号小于所述预设电压时，所述比较器导通所述第二开关管，并关断所述第一开关管。

优选地，所述比较器通过迟滞比较器实现。

优选地，所述第一开关管选自N型的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第二开关管选自P型的金属氧化物半导体场效应晶体管。