[发明专利]一种电压模控制DC-DC模式自动转换电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种模拟集成电路，具体涉及一种电压模控制DC-DC模式自动转换电路。

背景技术

在电源管理领域，DC-DC转换器应用于在不同负载电流情况下，提供一个稳定的电压。对于电源管理芯片电路，高效率低损耗是其重要技术指标，效率高意味着电源更持久耐用。传统的DC-DC转换器采用脉冲宽度调制(PWM)模式同步控制功率管开关输出小纹波的稳定电压，采用这种转换方式的缺点是当负载很小时，PWM控制模式下电路的电流损耗很大，从而会导致电路效率低下，尤其是在锂电池供电的移动通信设备中电路效率非常低，较低的效率使得移动通信设备在待机模式下，电池的耗电量增大，使用时间明显缩短。

为了增加轻载效率，减小多余的电流损耗，延长电池工作时间，DC-DC转换器在轻载时，让其工作在低开关损耗和静态损耗的脉冲频率调制(PFM)模式。与PWM模式控制两个功率管连续导通关断不同，PFM控制模式可以在功率管连续工作几个周期后，控制功率管同时关断，并且使内部环路其他电路停止工作，进入休眠模式。此时由储存在电容中的能量提供负载所需的电流，当输出电压降低到预设范围时，电路退出休眠模式再正常工作。因而在PFM模式时，DC-DC转换器工作频率降低，有效地减小了开关损耗，休眠模式也减小了转换器的静态损耗。但是DC-DC转换器工作在PFM模式时，输出电压纹波会随着频率的降低而增加，相反PWM模式工作频率高，可以减小输出纹波的大小。

因此我们需要DC-DC转换器能够检测负载大小，自动转换工作模式，保证电路在轻载时有较高的效率，并且在重载时有较小的纹波。对于电流模DC-DC转换器，模式转换电路容易实现，因为PWM电压控制信号V_C能反映负载峰值电流的大小，根据峰值电流可以判断负载大小从而进行模式转换。对于图1所示的电压模DC-DC转换器，其模式转换技术是通过检测连续周期零电流来判断负载的轻重，即统计出现零电流的连续周期个数，周期数达到设定值N，则控制电路进入PFM模式。这种方法的缺点是在同样的重载负载时，若减小电感大小，则电路会工作在DCM(非连续导通)模式下，而进入PFM模式导致相同负载纹波增加。此外，也有通过检测占空比来检测DCM判断负载大小，但同样面临上述问题。另外一类模式转换方法是通过滤波器得到SW端平均电压V_AV，若V_AV小于基准电压，则为轻负载，电路进入PFM模式，反则工作于PWM模式。这种模式转换方法缺点是滤波器要占用很大的芯片面积，并且滤波后的平均电压纹波会导致比较器误触发，使电路在轻、重载模式之间震荡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服传统的DC-DC转换器占用芯片面积大、电路在轻、重载模式之间易震荡等缺陷的电压模控制DC-DC模式自动转换电路。

为达到上述目的，本发明包括功率级电路、反馈网络、PWM产生级、模式转换电路及控制逻辑电路，所述功率级电路设有第一输出端及第二输出端，所述功率级电路的第一输出端及第二输出端分别与所述反馈网络的输入端及模式转换电路的输入端相连接;所述反馈网络的输出端分别与所述PWM产生级及模式转换电路的输入端相连接;所述PWM产生级设有第一输出端及第二输出端，所述PWM产生级的第一输出端与所述模式转换电路的输入端相连接，所述PWM产生级的第二输出端分别与所述模式转换电路及控制逻辑电路的输入端相连接;所述模式转换电路的输出端与所述控制逻辑电路的输入端相连接;所述控制逻辑电路的输出端与所述功率级电路输入端相连接。

所述模式转换电路包括基准电路、采样比较器、反馈比较器、转换逻辑电路;

所述基准电路设有第一输入端L及第二输入端M，所述基准电路的第一输入端L及第二输入端M分别与芯片内的基准电流源I_REF及所述转换逻辑电路的输出端P5相连接;

所述采样比较器设有第一输入端H1及第二输入端L1，所述采样比较器的第一输入端H1及第二输入端L1分别与所述基准电路的输出端R及所述功率级电路的输出端相连接;

所述反馈比较器设有第一输入端H2及第二输入端L2，所述反馈比较器的第一输入端H2及第二输入端L2分别与芯片内的基准电压V_R及所述反馈网络的输出端相连接;