[发明专利]混合式开关电源转换器及自动切换控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及具有PWM和PFM两种工作模式的混合式开关电源转换器以及实现混合式开关电源转换器自动切换的自动切换控制电路。

背景技术

由于便携式消费电子产品的日益普及，使得便携式电子设备的开关电源技术得到了快速的发展。开关电源通常有PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)和PFM(Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制)两种工作模式，通过混合式开关电源转换器对两种工作模式进行转换。混合式开关电源转换器在便携式电子设备中得到了广泛的应用。

在PWM工作模式下，混合式开关电源转换器工作在恒定开关频率下，PWM控制单元根据负载的情况调节功率开关的导通时间。通常，在PWM工作模式下，混合式开关电源转换器具有较强的负载能力，输出电压的纹波较小且纹波频率固定，在重负载条件下可以获得较高的效率，而在轻负载下，混合式开关电源转换器的固定开关损耗使得效率下降。

在PFM工作模式下，混合式开关电源转换器的工作频率随负载大小而变化。当负载较轻时，工作频率下降，因此开关损耗下降，从而使得混合式开关电源转换器在轻负载下能够获得较高的效率。

由上文可知，便携式设备所采用的混合式开关电源转换器，如果具有PWM和PFM两种工作模式，并能根据负载情况在两种工作模式之间自动选择切换，则可以使混合式开关电源转换器始终维持较高的工作效率，从而提高电源的利用效率，增加电池续航时间。但是，目前能够自动切换两种工作模式的混合式开关电源转换器通常实现复杂并且容易受到噪声干扰。例如公开号为CN1707929A，发明名称为《一种具有自动切换脉冲宽度/频率调变模式的转换器》的中国专利申请中公开了一种在PWM与PFM两种工作模式之间自动切换的转换器。文中所述的转换器通过检测负载电流的大小实现自动切换方式，但是由于作为负载的大规模数字电路，其电流消耗不可避免的会频繁出现瞬间跳变，其对于负载电流检测电路来说，相当于严重的噪声干扰，故而很容易引起PWM或PFM控制单元的误动作，错误地改变工作模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合式开关电源转换器及自动切换控制电路，使得混合式开关电源转换器能够根据负载情况自动切换工作模式，在整个负载范围内都能够维持较高的工作效率，并且具有较好的抗干扰能力。

为实现上述目的，本发明提供一种混合式开关电源转换器，包括：参考电压和参考电流产生单元，产生至少一个参考电压信号和至少一个参考电流信号；

脉冲宽度调制PWM控制单元，从功率开关及输出电路取得电压反馈信号及电流反馈信号，接收参考电压信号和参考电流信号，输出第一检测信号；根据接收到的工作模式选择信号，输出PWM控制逻辑信号给功率开关驱动单元；

脉冲频率调制PFM控制单元，从功率开关及输出电路取得电压反馈信号及电流反馈信号，接收所述参考电压信号，并输出电压检测信号；根据接收到的工作模式选择信号，输出PFM控制逻辑信号给所述功率开关驱动单元；

功率开关驱动单元，接收所述的PWM或者PFM控制逻辑信号，输出驱动信号；

功率开关及输出电路，接收所述驱动信号，依据驱动信号而导通与关断；

以及自动切换控制电路，接收所述第一检测信号和电压检测信号，在预定的时间内对所述第一检测信号和电压检测信号进行计数，当计数结果达到预定的阈值时输出所述模式选择信号。

本发明还提供一种混合式开关电源转换器的自动切换控制电路，包括：

计数单元，在预定的第一计数时间内，对所接收到的第一检测信号计数，根据计数结果与预先设置的第一阈值进行比较，输出触发信号；在预定的第二计数时间内，对所接收到的电压检测信号计数，根据计数结果与预先设置的第二阈值进行比较，输出触发信号；

计数重置单元，接收所述第一检测信号和所述电压检测信号，当所述第一检测信号或所述电压检测信号发生间断时，将所述计数单元重置初值；以及模式切换触发器，根据所述触发信号输出所述模式选择信号。