[发明专利]一种针对宽输入应用的降压电源芯片的电流模控制方法

权利要求书

1.一种针对宽输入应用的降压电源芯片的电流模控制方法，包括电感、第一开关管Q1、第二开关管Q2、电流采样模块、恒定时间控制模块、误差放大器、比较放大器、预设开关时间产生电路和开关电源PWM控制器；输入电压VIN接第一开关管Q1的一端，第一开关管Q1的另一端接电感的一端和第二开关的一端，电感的另一端输出电压VOUT，第二开关管Q2的另一端接地；开关电源PWM控制器的输入为电流采样模块、误差放大器和恒定时间控制模块，其中误差放大器的同相输入端为基准电压，反相输入端为输出反馈电压；恒定时间控制模块的输入端为比较放大器，比较放大器的一个输入为预设开关时间产生电路，另一个输入为第一开关管Q1或第二开关管Q2的驱动信号，开关电源PWM控制器的输出控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的开启和关闭；其特征在于，所述控制方法为，通过比较器对第一开关管Q1或第二开关管Q2的开启周期宽度与预设开关时间产生电路产生的时间做比较，将结果反馈到恒定时间控制模块，使恒定时间控制模块产生的控制时间进行延展，最终确保任何时候开关管开启周期宽度都大于电路极限设计时间，从而不会使得电感电流或者输出电压失控；

若所述电流采样模块为峰值电流采样模块，执行S1，若所述电流采样模块为谷值电流采样模块，执行S2：

S1、将电感电流上升周期所需固定时间的最小值定义为Min-Ton，所述预设开关时间产生电路为预设最小开启时间产生电路，定义预设最小开启时间产生电路产生的时间为REF-Ton，并满足REF-Ton大于Min-Ton，预设最小开启时间产生电路包括第一延时模块、第一非门和第一与门，第一延时模块的输入端和第一与门的一个输入端均接第一开关管Q1的驱动信号，第一非门的输入接第一延时模块的输出，第一与门的另一个输入端接非门的输出；比较放大器包括第一D触发器、第二D触发器、第二非门、第三非门、第四非门、第二延时模块、第二与门、第三开关、第四开关、第一电流源、第二电流源和跨导放大器；第二非门的输入端接第一开关管Q1的驱动信号，第二非门的输出接第一D触发器的时钟信号输入端，第一D触发器的D输入端置1，第一D触发器的Q输出端输出第三开关的控制信号；第三非门的输入端接第一与门的输出端，第三非门的输出端接第二D触发器的时钟信号输入端，第二D触发器的D输入端置1，第二D触发器的Q输出端输出第四开关的控制信号；第二与门的一个输入端接第一D触发器的Q输出端，第二与门的另一个输入端接第二D触发器的Q输出端，第二与门的输出端接第二延时模块的输入端，第二延时模块的输出端接第四非门的输入端，第四非门的输出端分别接第一D触发器的复位端和第二D触发器的复位端；第一电流源的输入端接电源VDD，输出端接第三开关的一端，第三开关的另一端接第四开关的一端，第四开关的另一端接第二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；跨导放大器的反相输入端接基准电压VREF，跨导放大器的同相输入端接第三开关和第四开关的连接点，定义第三开关和第四开关的连接点输出误差积分信号Comp_Ton，跨导放大器的输出为比较放大器的输出，定义输出电流为Ictr1；所述恒定时间控制模块为恒定关闭时间控制模块，恒定关闭时间控制模块根据输入电压VIN、输出电压VOUT和开关电压得到自适应控制时间，电流Ictr1输入到恒定关闭时间控制模块的控制方式为：当VIN和VOUT接近时，Comp_Ton下降低于VREF，跨导放大器输出电流减小且为负，因此输出电流Ictrl为0而无法影响恒定关闭时间控制模块，此时恒定关闭时间控制模块输出的时间不受影响；当VIN上升远大于VOUT时，Comp_Ton上升，跨导放大器输出电流为正且增加，因此输出电流Ictrl为正，使恒定关闭时间控制模块输出的时间延展，最终第一开关管Q1的开启时间等于REF-Ton，又因为REF-Ton大于Min-Ton，即确保工作最终稳态下，电感电流上升周期所需固定时间始终大于Min-Ton；

S2、将电感电流下降周期所需固定时间的最小值定义为Min-Toff，所述预设开关时间产生电路为预设最小关闭时间产生电路，定义预设最小关闭时间产生电路产生的时间为REF-Toff，并满足REF-Toff大于Min-Toff，预设最小关闭时间产生电路包括第一延时模块、第一非门和第一与门，第一延时模块的输入端和第一与门的一个输入端均接第二开关管Q2的驱动信号，第一非门的输入接第一延时模块的输出，第一与门的另一个输入端接非门的输出；比较放大器包括第一D触发器、第二D触发器、第二非门、第三非门、第四非门、第二延时模块、第二与门、第三开关、第四开关、第一电流源、第二电流源和跨导放大器；第二非门的输入端接第二开关管Q2的驱动信号，第二非门的输出接第一D触发器的时钟信号输入端，第一D触发器的D输入端置1，第一D触发器的Q输出端输出第三开关的控制信号；第三非门的输入端接第一与门的输出端，第三非门的输出端接第二D触发器的时钟信号输入端，第二D触发器的D输入端置1，第二D触发器的Q输出端输出第四开关的控制信号；第二与门的一个输入端接第一D触发器的Q输出端，第二与门的另一个输入端接第二D触发器的Q输出端，第二与门的输出端接第二延时模块的输入端，第二延时模块的输出端接第四非门的输入端，第四非门的输出端分别接第一D触发器的复位端和第二D触发器的复位端；第一电流源的输入端接电源VDD，输出端接第三开关的一端，第三开关的另一端接第四开关的一端，第四开关的另一端接第二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；跨导放大器的反相输入端接基准电压VREF，跨导放大器的同相输入端接第三开关和第四开关的连接点，定义第三开关和第四开关的连接点输出误差积分信号Comp_Toff，跨导放大器的输出为比较放大器的输出，定义输出电流为Ictr1；所述恒定时间控制模块为恒定开启时间控制模块，恒定开启时间控制模块根据输入电压VIN、输出电压VOUT和开关电压得到自适应控制时间，电流Ictr1输入到恒定开启时间控制模块的控制方式为：当VIN远大于VOUT时，Comp_Toff下降低于VREF，跨导放大器输出电流减小且为负，因此输出电流Ictrl为0而无法影响恒定开启时间控制模块，此时恒定开启时间控制模块输出的时间不受影响；当VIN接近VOUT时，Comp_Toff上升，跨导放大器输出电流为正且增加，因此输出电流Ictrl为正，使恒定开启时间控制模块输出的时间延展，最终第二开关管Q2的开启时间等于REF-Toff，又因为REF-Toff大于Min-Toff，即确保工作最终稳态下，电感电流下降周期所需固定时间始终大于Min-Toff。