[发明专利]一种提高瞬态响应的BOOST电路及其应用方法

说明书

本发明提供一种提高瞬态响应的BOOST电路及其应用方法，该电路包括一BOOST变换器，用于产生一高于输入电压的输出电压，一电流采样模块，用于产生电流检测信号，一开关器件，于一PWM调制信号控制通断，一控制单元，用于在一基准电压、一输出电压的电压反馈信号、一电流检测信号及一斜坡补偿电压的作用下产生PWM调制信号，并于设定时间周期内产生预定占空比的调制信号，一输出电压斜率采样模块，用于采样开关器件关断时间内输出电压的下降斜率。本发明可以减小电感电流变化到最终负载电流的时间，从而改善BOOST的瞬态响应速度，以确保系统稳定。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种提高瞬态响应的BOOST电路以及应用于该电路的应用方法。

背景技术

近年来随着消费类电子产品的迅速发展，对电源的负载瞬态要求越来越高。BOOST变换器可以实现电压的升高输出，是实际应用当中非常广泛的一种变换器，但是传统的BOOST变换器由于右半平面零点的影响，其穿越频率必须小于这个零点的一半，因而其带宽不会很大，负载瞬态响应速度很慢。

专利申请号为CN201510134253.2的发明申请公开了一种改善瞬态响应的BOOST电路，该专利为解决瞬态响应问题(只包含了轻载转重载)，在负载瞬态增加时，产生一个预定大的占空比，比较99％的占空比信号，使负载电容充分充电，减少输出电压的下降。

如图1所示，图1为此专利改善瞬态响应的原理图，图中BOOST采用的是PFM/PWM双模控制，即轻载下工作于PFM，重载下工作于PWM，解决的问题是从PFM向PWM切换的瞬态过程。图中切换信号控制OSC_ON_DEALY，让频率改变以产生大占空比信号，使得瞬态增加的过程中电感电流迅速上升。如图2所示，可以看出瞬态下冲电压有明显的减小。

然而，此专利有以下缺点：

(1)依赖于PFM/PWM切换信号，只能应用于极轻载向重载的切换。需知只有负载小于一定值才工作于PFM模式，当负载超过这个值时，电路会工作于PWM的断续模式，此时负载并不算很大，切换到重载时同样面临瞬态下冲问题，这是此专利无法解决的问题。

(2)加预定的大的占空比会存在问题，当占空比加的很大时，重载的负载电流不是特别大，就会导致电感电流过充，即向输出输送的能量太多，这样又会导致输出电压上冲；当占空比加的太小，电感电流上升的速度又会很慢，输出不能得到足够能量而下冲，达不到大幅度改善瞬态下冲的效果。

(3)在图1和图2中，负载瞬变的速度并不快，而且跳变的重载也不够大，因而瞬态发生时LX为高的时间段输出电压还在上升，实际应用中负载瞬变的速度会快很多，跳变的重载也可能很大，因而下冲会比图中的更加严重。

综上，此专利受限条件过多，实际应用局限性很大，实际价值会大打折扣。

专利申请号为CN201910003125.2的发明申请公开了一种采用负反馈频率和跨导可变的BoostDCDC提高瞬态响应的方法，其动态电流随电源电压、输出电压和负载电流动态地变化，误差放大器的跨导动态变化，并且通过瞬态过压检测，动态的使能电流倒灌电路，使得输出电压能够快速响应恢复到调整值，提高了芯片的瞬态响应速度。

如图3所示，图3是此专利提高瞬态响应的原理图，其通过负反馈动态电流产生电路将输出电压的变化由跨导运放转换成电流，然后进入到频率可变振荡器和可变跨导中，从而在瞬态发生时改变迅速占空比，达到提高瞬态响应的效果。

具体的，当负载瞬态电流增加时，输出电压起初会有一定的下降，然后由负反馈动态电流产生电路转换成电流，增加振荡器的频率，并且将可变跨导EA的跨导增加，从而使占空比迅速上升，电感电流很快超过重载电流值，最终使输出电压的下冲减小。当负载瞬态电流减小时，输出电压起初会有一定的上升，然后由负反馈动态电流产生电路转换成电流，减小振荡器的频率与可变跨导EA的跨导，从而使占空比迅速下降，电感电流很快小于轻载电流值，同时，当输出电压超过一定值时，电路还允许倒灌电流，这样输出电压的上冲会进一步减小。