[发明专利]一种具有电感最小电流控制电路的BUCK开关变换器

权利要求书

1.一种BUCK开关变换器，其特征在于，包括：降压外围电路和控制电路；

所述降压外围电路包括主功率管PM、附从功率管NM、电感L、输出电容C_OUT、分压反馈电路；

所述电感L的一端加载在主功率管PM与附从功率管NM之间的连接线上，且另一端耦接输出端，用于开关变换器的降压输出；

所述控制电路包括：误差放大器EA、PWM比较器、斜坡生成电路、逻辑控制电路、时钟、驱动级电路和采样电路；

所述误差放大器EA的正相输入端加载有参考基准源V_REF，且所述误差放大器EA的反相输入端加载有输出电压的反馈值V_FB，所述误差放大器EA将该输出电压的反馈值V_FB与参考基准源V_REF放大后产生电压V_COMP；

所述误差放大器EA的输出端耦接PWM比较器的反相输入端，将V_COMP输入给PWM比较器；

所述PWM比较器的正相输入端耦接斜坡生成电路和采样电路，所述斜坡生成电路产生斜坡补偿信号，所述采样电路采样主功率管PM的电压信号与所述斜坡生成电路产生斜坡补偿信号叠加后产生电压V_SLOPE加载于PWM比较器的正相输入端，所述PWM比较器通过对正相输入端V_SLOPE与反相输入端V_COMP比较后产生状态QA并输出给逻辑控制电路；

所述逻辑控制电路包括：触发器、与门AND1、或门OR1、反相器INV1和与门AND2；

所述触发器的S端加载时钟控制信号CLK,且该触发器的R端耦接一与门AND1，且所述与门AND1的一路输入端加载QA控制端，另一路输入端耦接或门OR1；

所述或门OR1的一路输入端加载控制信号Ton_long，另一路输入端加载控制信号IMIN，所述触发器的输出端通过耦接反相器INV1加载于与门AND2的输入端，且该与门AND2的另一个输入端加载有控制信号IMIN_L，其中，控制信号IMIN和控制信号IMIN_L均为电感最小电流控制信号，且控制信号IMIN_L的电感最小电流为比控制信号IMIN小；

所述触发器分为两路输出端，其中，一路输出端通过与门AND2输出NCH控制信号，另一路输出端输出PCH控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种BUCK开关变换器，其特征在于：所述PWM比较器的输出状态QA的变化能够切换整个开关变换器工作于开关模式或直通模式；

当PWM比较器的输出QA=0，整个开关变换器工作于开关模式，并等待下一个clk时开启主功率管PM；

当QA=1，整个开关变换器进入NMOS管的线性限流的直通工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种BUCK开关变换器，其特征在于：所述主功率管PM开启后，不仅受IMIN的控制，也受Ton_long的控制。

4.根据权利要求1所述的一种BUCK开关变换器，其特征在于：在主功率管导通最大时间内电感电流没有达到电感最小电流，也允许关闭主功率管PM，能够提高跳频时的响应速度，减小开关纹波。

5.根据权利要求1所述的一种BUCK开关变换器，其特征在于：在主功率管导通最大时间内电感电流没有达到电感最小电流时，不开启附从功率管NM，电感L从附从功率管NM内部的衬底二极管续流；

当主功率管导通最大时间内电感电流超过IMIN_L的电流时，则开启主从功率管PM，使得输出的纹波很小。

6.一种电感最小电流控制电路，其特征在于，用于实现对BUCK开关变换器中IMIN或IMIN_L的逻辑控制，包括：功率管PW11、PW12、PW13，且功率管PW11、PW12、PW13组合形成镜像差分对管，用于差分比较输入电压与比较点的电压；其中，IMIN和IMIN_L均为电感最小电流，且IMIN_L的电感最小电流为比IMIN小；

所述电感最小电流控制电路还包括：采样电阻Rsense1和采样电阻Rsense2，且所述采样电阻Rsense1和采样电阻Rsense2的一端耦接降压变换器的输入端VIN，另一端分别耦接功率管PW11、PW12的源极；且，

所述采样电阻Rsense1和Rsense2是与主功率管PM匹配的采样器件组成的电阻，在主功率管PM、附从功率管NM与电感L之间具有一比较点SW，该比较点SW耦接控制信号IMIN实现电路的PW13，Rsense1越大，比较电路翻转的比较点SW越高；

所述电感最小电流控制电路还包括：输出比较器COMP，且输出比较器COMP的正相输入端加载有电阻R1，且输出比较器COMP的反相输入端加载有电阻R2；其中，

输入电压VIN与SW差值比较后放大到电阻R1和电阻R2上，经输出比较器COMP比较后输出IMIN或输出IMIN_L，IMIN是主功率管PM的电流采样比较器输出，轻载时，在主功率管PM开启的时间内，当电感L电流超过IMIN的电流时，逻辑输出IMIN=1。