[发明专利]DC-DC转换器的控制系统、方法及DC-DC转换器

说明书

本发明提供一种DC‑DC转换器的控制系统、方法及DC‑DC转换器，包括：在PFM模式下，检测一个充电周期内电感充放电的次数，若充放电的次数达到预设次数，则将DC‑DC转换器的工作模式切换为PWM模式；在PWM模式下，检测PWM占空比，若PWM占空比小于第一阈值，则将DC‑DC转换器的工作模式切换为PFM模式。本发明不需要消耗额外的静态电流，可以大幅提高DC‑DC转换器在轻负载时的电压转换效率，同时本发明还具有当电流突然增大，能够快速从PFM模式切换到PWM模式的瞬态响应性能。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种DC-DC转换器的控制系统、方法及DC-DC转换器。

背景技术

随着便携式电子设备的广泛使用，由电池供电的使用场景已成必需。为了最大化电池的使用时间，优秀的电源管理模块需要在轻负载和重负载时都能保证高的电源转化效率，并且在负载瞬间变化时能具有快速平稳的瞬态响应能力。DC-DC转换器因其电压转化效率高的特点得到广泛使用。为了在轻负载和重负载时都能具有高的电压转换效率，DC-DC转换器的控制器常常在轻负载时使用PFM(Pulse-Frequency Modulation，脉冲频率调制)控制模式，在重负载时使用PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲脉宽调制)控制模式。

为了实现两种模式随着负载的变化自动切换，现有的技术方案大多是用一个电流探测模块直接或间接地感知负载电流，再加一个比较器判断电流处于某个阈值之上还是之下，从而确定采用PFM还是PWM控制模式。为了提高瞬态响应的速度，还需要再加一个比较器来探测电压是否低于某个阈值，如果电压过低就直接切换到PWM模式，以上所述方案需要一个电流探测模块加上两个比较器一直处于工作状态来监控负载电流和输出电压，至少需消耗uA级的静态电流，当轻负载时，负载电流也只有几个uA，甚至更小，这些附加的静态电流就会大大降低电压转换效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种DC-DC转换器的控制系统、方法及DC-DC转换器，用于解决现有技术中DC-DC转换器两种工作模式切换时消耗静态电流，导致电压转换效率降低的问题。

本发明的第一方面提供一种DC-DC转换器的控制系统，所述DC-DC转换器包括电感和与所述电感串联的电容，所述控制系统包括：

模式切换模块，用于在PFM模式下，检测一个充电周期内电感充放电的次数，若充放电的次数达到预设次数，输出第一控制信号；还用于在PWM模式下，检测PWM占空比，若PWM占空比小于第一阈值，输出第二控制信号；

控制模块，用于根据所述DC-DC转换器的反馈参数输出PWM控制信号或PFM控制信号；其中，所述反馈参数包括电容电压、电感电流；

数据选择器，输入端与所述控制模块连接，控制端与所述模式切换模块连接，用于根据所述第一控制信号输出PWM控制信号；还用于根据所述第二控制信号输出PFM控制信号。

于本发明的一实施例中，所述DC-DC转换器还包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的源极与电源连接，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极连接，所述第二开关的源极接地；所述电感的一端与所述第一开关的漏极连接，所述电感的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地；所述电感的另一端与负载的一端连接，所述负载的另一端接地；所述第一开关的栅极、所述第二开关的栅极分别与所述数据选择器的输出端连接；

所述控制系统还包括：

过零点探测器，用于根据所述电感电流输出第三控制信号到所述控制模块，控制所述控制模块关闭所述第二开关。

于本发明的一实施例中，还包括驱动模块，所述驱动模块包括第一驱动器、第二驱动器；

第一驱动器的输入端与所述数据选择器的输出端连接，输出端与所述第一开关的栅极连接；