[发明专利]一种导通时间可变Buck转换器电路

说明书

本发明公开一种导通时间可变Buck转换器电路，属于电子技术领域。本发明基于变导通时间充电电流产生模块实现误差电压到导通时间充电电流的线性转换，最终瞬态响应时导通时间与误差电压线性相关；解决了因存在最小关断时间，导致恒定导通时间控制模式下瞬态响应速度受最大占空比限制问题。

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及模拟集成电路，特别涉及一种导通时间可变Buck转换器电路。

背景技术

今年来功率继承芯片设计技术发展迅速，各类DC-DC转换器(即直流转换器)被大量应用于智能穿戴和消费电子等领域。使用者对DC-DC转换器提出了快速瞬态响应和高转换效率等要求，以满足其复杂工况和长工作时间应用要求。

恒定导通时间控制(COT)模式因具有：1、变频控制特性，在负载跳变时可增大芯片开关频率从而提升芯片瞬态响应速度；2、无峰值电流模式控制下次谐波振荡风险，基于伪恒频技术芯片稳态时可固定开关频率，从而减小EMMI噪声；3、无需设计电流及电压控制模式下CCM(强制连续) 和DCM(断续)等模式选择逻辑，可简化芯片结构降低设计成本；而适用于多种负载条件。

附图1所示为传统恒定导通时间Buck转换器。电感电流I_L经采样后，被传输至COMP1比较器的负输入端与误差放大器EA的输出进行比较。比较器COMP2、MOS管M1、充电电流I_ON和充电电容C_ON构成单次触发计时模块，C_ON上电压为三角波。脉宽调制模块调制COMP1比较器和COMP2 比较器输出生成PWM(占空比控制)信号，PWM控制充电电容C_ON处于充电或放电状态。

每个周期内导通时间T_ON为：

上式中V_ON为参考电压，用于设定COMP2翻转阈值，I_ON为导通时间充电电流。仅需设定V_ON正比于芯片输出，I_ON正比于芯片输入，即可保证芯片稳态时工作频率固定。

在实际电路设计中，因存在寄生电阻和寄生电容等非理想因素，为确保数字控制逻辑可正确工作，需针对寄生参数所引入传输延迟设计最小关断时间T_{OFF_min}。此时最大占空比D_max被限制为下式所示，其限制了芯片在输出电压动态调节和负载跳变时的瞬态响应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导通时间可变Buck转换器电路，以解决传统恒定导通时间控制模式Buck转换器因最大瞬态占空比受限于最小关断时间T_{OFF_min}，导致瞬态响应速度较慢的固有缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种导通时间可变Buck转换器电路，包括MOS管M_H、MOS管M_L、MOS管M₁、电流源I_VIN、电流源I_bias1、电流源I_bias2、电感L、电阻R_F1、电阻R_F2、电阻R_sense、电容C_OUT、电容 C_ON、比较器Comp1、比较器Comp2、误差放大器EA、驱动模块、脉宽调制模块、跨导放大器gm1和变导通时间充电电流产生模块；

MOS管M_H漏端接输入电压V_IN，栅端接驱动模块的输出端，源端接 MOS管M_L漏端；MOS管M_L栅端接驱动模块的输出端，源端接GND；驱动模块的输入端接脉宽调制模块的输出端；