[发明专利]一种应用于高效率DC-DC转换器的浮动栅宽切换电路

说明书

本发明请求保护一种应用于DC‑DC转换器中的一种浮动栅宽切换电路。该电路主要包括一个脉宽调制环路，栅宽确定电路，和一个降压核心电路。脉宽调制环路用于产生一个周期不变占空比随输出负载发生变化的PWM(脉宽调制)信号，栅宽确定电路作用是根据负载情况改变驱动信号QP和QN，QP1和QN1以及QP2和QN2三对驱动信号的电平逻辑以改变降压核心模块三对功率MOS管的开关状态。降压核心模块用于给后续电路进行充放电达到稳压目的。减小了整个降压核心模块的寄生电容，减少了在轻载时降压核心模块的开关损耗，提高了电路在轻载情况下的转换效率。

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转换器的浮动栅宽转换电路。

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，此时开关损耗较大。导致开关电源芯片工作效率较低。由于转换器工作与轻载时，其损耗主要来源主要是开关损耗，根据损耗计算公式可知，开关损耗同寄生电容成正比，因此针对性的根据负载情况不同改变降压功率管的尺寸从而在轻载时选择减小降压核心模块的寄生电容来减小开算损耗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转换器的浮动栅宽切换电路。本发明的技术方案如下：

一种应用于高效率DC-DC转换器的浮动栅宽切换电路，其包括：一个脉宽调制环路，一个栅宽确定电路和一个降压核心电路，脉宽调制环路用于产生一个工作周期不变占空比随负载发生变化的PWM脉宽调制方波。栅宽确定电路用于根据负载情况从而改变PMOS1驱动信号QP1和NMOS1驱动信号QN1，以及PMOS2管驱动信号QP2和NMOS2管驱动信号QN2两对驱动信号的逻辑，以选择降压核心模块合适尺寸的功率MOS管进行工作；所述栅宽确定电路由两个比较器COMP2和COMP3，两个D触发器DFF1和DFF2，两个或门OR1和OR2，以及两个与门AND1和AND2组成；降压核心模块由三对大尺寸功率MOS管PMOS和NMOS，PMOS1和NMOS1，以及PMOS2和NMOS2组成，三对大尺寸功率MOS管的栅极分别对应接三对驱动信号。