[发明专利]一种DC-DC变换器的数模混合控制电路和控制方法

说明书

一种DC‑DC变换器的数模混合控制电路和控制方法，将电感电压转换为电流并通过第一电流控制振荡器产生对应的频率信号作为数字滤波器的时钟，数字滤波器在每个时钟周期根据PWM信号进行计算从而产生与电感电流同相的电感电流数字信号；DC‑DC变换器输出电压和参考电压一方面被模数转换器将其差值转换为数字信号后经过数字补偿器得到补偿信号，另一方面被第二跨导放大器处理为电流i_ico2并经过第二电流控制振荡器转换为频率信号作为第二计数器的时钟，第二计数器在PWM信号下降沿开始计数，PWM上升沿停止计数并复位，从而产生斜坡信号；补偿信号和斜坡信号相加后与电感电流数字信号进行比较，当电感电流数字信号更小时控制PWM信号翻高，经过固定导通时间后PWM信号翻低。

技术领域

本发明属于集成电路领域与开关电源领域，涉及一种DC-DC变换器的数模混合控制电路和控制方法。

背景技术

近年来，电子技术发展越来越快，对开关电源性能的要求越来越高。开关电源主要由开关变换器和控制电路组成。开关变换器主要有降压(Buck)、升压(Boost)、升降压(Buck-Boost)、半桥、全桥、正激、反激等多种拓扑结构。控制电路用于监测开关变换器的工作状态和输出信号，同时产生脉冲控制信号控制开关管，以调节输出和稳定输出。目前，开关电源正朝着以下方面不断发展：1.高频、小型、轻薄；2.低噪声；3.数字化的控制。数字化控制能够使得开关电源实现更高的集成度，而且还可以消除模拟元件的温漂，从而使得开关电源实现高抗干扰性和高可靠性。数字控制可以通过编程设置电源模块的各参数，使得电源的模块化管理更加便利，通过灵活配置，可以满足不同应用的要求。

传统的脉冲宽度调制是最为常见的开关变换器控制方法，其控制思想是：将变换器输出电压与基准电压进行比较得到的误差信号经过误差放大器补偿后生成控制电压，并将控制电压与固定频率的锯齿波进行比较，获得脉冲控制信号PWM，再通过驱动电路控制开关管的导通和关断，实现对开关变换器输出电压的调节。近年来，越来越多的应用场合要求其供电电源具有快速的瞬态响应速度，如一些微处理器在待机、休眠、正常运行之间切换时，瞬态电流速率高达130A/μs，这就要求其供电电源具有快速的瞬态响应速度以满足负载的需求。传统的脉冲宽度调制的控制方法实现简单，但因采用误差放大器，具有瞬态性能差、补偿网络设计复杂等缺点，已很难满足负载这一需求。

另一种常见的开关变换器控制方法是脉冲频率调制，传统的恒定导通时间(COT)调制控制是较为常见的开关变换器脉冲频率调制控制方法之一，其基本思想是：每个开关周期开始时，开关管导通，变换器输出电压上升；经过恒定导通时间后，开关管关断，输出电压下降，当其下降至基准电压时，开关管再次导通，开始新的一个开关周期。与脉冲宽度调制的控制相比，采用脉冲频率调制的控制方法的开关变换器瞬态性能好，但是稳态精度差。

发明内容

基于上述传统开关变换器控制方法不能兼顾瞬态性能和稳态性能的不足之处，本发明基于脉冲频率调制控制方法，提出一种DC-DC变换器的数模混合控制电路和控制方法，集合模拟控制和数字控制的优点，能够同时兼顾好的瞬态性能和稳态性能，且本发明的控制电路结构简单，易于大规模集成。

本发明提出的控制电路的技术方案为：

一种DC-DC变换器的数模混合控制电路，包括模拟控制部分和数字控制部分，

所述模拟控制部分包括第一跨导放大器、第二跨导放大器、第一电流控制振荡器、第二电流控制振荡器和模数转换器，

所述第一跨导放大器的两个输入端分别连接所述DC-DC变换器中电感的两端，用于将所述DC-DC变换器的电感电压转换为电流信号后输出；

所述第一电流控制振荡器的输入端连接所述第一跨导放大器的输出端，用于根据所述第一跨导放大器输出的电流信号产生对应的频率信号后输出；