[发明专利]基于频率和跨导可变的负载瞬态响应速度提升方法

权利要求书

1.一种基于频率可变和跨导可变的负载瞬态响应速度提升方法，基于负反馈动态电流产生电路(1)、频率动态可变振荡器电路(2)、可变跨导误差放大器电路(3)、瞬态过压检测电路(4)、电流倒灌检测电路(5)、电流倒灌计数电路(6)和分段驱动电路(7)构成的BoostDC-DC芯片；其特征在于，包括如下步骤：

1)通过检测输出电压反馈电压的动态变化，由负反馈动态电流产生电路(1)产生瞬态可变电流ΔI：

ΔI＝-g_mΔV_FB，

该可变电流ΔI通过两个隔直电容C₁和C₂，且只在负载瞬态变化中存在；当负载瞬态变化时，输出反馈电压V_FB快速小于基准电压V_REF2时，ΔI通过第一隔直电容C₁，电流镜M₄、M₅和M₆及叠加运算电路，产生瞬间电流ΔI_{1_EA}和ΔI_{3_OSC},其中ΔI_{1_EA}作用于误差放大器EA，瞬间增加误差放大器EA的跨导，ΔI_{3_OSC}作用于频率可变振荡器，瞬间增加频率；当反馈电压V_FB快速大于基准电压V_REF2时，ΔI通过第二隔直电容C₂，电流镜M₇、M₈和M₉及叠加运算电路，产生瞬间电流ΔI_{2_EA}和ΔI_{4_OSC}，其中ΔI_{2_EA}作用于误差放大器EA，瞬间增加EA的跨导，ΔI_{4_OSC}作用于频率可变振荡器，瞬间降低频率；

2)在负载瞬态响应过程中，恒定充电电流I和瞬态可变电流ΔI叠加后，共同对频率动态可变振荡器电路(2)中的振荡器电容C充电，充电比较基准电压为V_REF，振荡器频率为Freq(active)：

3)当输出负载发生瞬态变化时，负反馈动态电流产生电路产生的瞬态可变电流ΔI，瞬态可变电流ΔI通过电流镜像产生产生瞬间电流ΔI_{1_EA和}ΔI_{2_EA}，并将其输入到可变跨导误差放大器电路(3)中，产生瞬态可变跨导g_mEA：

其中，u_p为沟道迁移率，c_ox为栅氧化层电容，W和L分别是跨导放大器输入对管的宽度和长度，I_D是跨导放大器的固定偏置电流；

4)根据瞬态过压检测阈值V_THOV与瞬态过压检测阈值的迟滞V_OVHYS，进行瞬态过压检测比较：

V_THOV＝115％×V_REF

V_OVHYS＝15％×V_REF；

输出负载瞬间由大负载变化为轻负载时，瞬态过压检测输出V_OV为高电平，改变倒灌电流的阈值电阻，释放过冲电压；输出恢复后，V_OV为低电平，倒灌电流阈值电阻恢复；

5)电流倒灌检测电路(5)检测电流在采样电阻上的电压与输出电压的差值，再通过跨导放大得到采样电流I_SENSE：

I_SENSE＝g_mCS[V_OUT-(V_OUT-I_SENSER_S)]；

其中，g_mCS为采样电路的跨导，V_OUT表示输出电压，R_S表示采样电阻；

6)电流倒灌计数电路(6)通过输出电压V_OUT的反馈电压V_FB来使能计数器，计数器的时钟周期可选择T、2T、4T或8T；

7)倒灌计数周期结束后，输出倒灌电流的检测门限置为0，用于实现轻载高效；

8)在一个周期时间T内，恒定充电电流I在电容上充电产生锯齿波电压，锯齿波电压在电阻上产生斜坡电流I_SLOPE；

9)采样电流I_SENSE与斜坡电流I_SLOPE叠加后产生信号V_Σ，信号V_Σ再同误差放大器的输出信号V_COMP进行比较，产生PWM信号；振荡器输出的时钟信号OSC和PWM信号通过死区控制逻辑，交替控制功率管的开关。