专利名称：一种高效同步整流降压型稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电压转换装置，特别是一种峰值电流控制的降压 型稳压器。
背景技术：
由于VLSI的不断发展，开关电源芯片得到了迅猛的发展，并广泛应 用于各种设备中，尤其是便携式电子产品，诸如手机、MP3、 PDA、 PMP、 DSC等。
便携式产品的工作电压越低越好，这样可以大大降低电池电压的功耗， 延长电池的使用时间，对于降压型稳压器而言，由于肖特基二极管的正向 压降为0.4V至0.6V，甚至更大，采用它作为输出整流管，大电流情况下 的动态功耗很大。为了解决这个问题，提出了同步整流的概念，同步整流 是采用通态电阻很低的功率MOSFET (metallic oxide semiconductor field effecttransistor)金属氧化物半导体场效应晶体管来取代整流二极管以降低 整流损耗的一项新技术，它能大大提高降压型稳压器的转换效率。
目前降压型稳压器的拓扑结构，大多数采用外部电感电流检测电路， 不仅增加额外的I/O，而且电路实现复杂。同时，现有的降压型稳压器在 轻载情况下的转换效率很低，为了提高降压型稳压器的转换效率，在轻载 情况下，当电感电流过零时要关段同步整流MOSFET。现有的方法是在电 路中加入电流过零检测电路，但是检测电路中的电流互感器不仅体积大而 且价格昂贵，传感电阻也大大降低了降压型稳压器的效率。发明内容
本实用新型针对现有的降压型稳压器存在轻载情况下转换效率低，需
要增加额外的I/O，电路实现复杂这些缺点，提出一种峰值电流控制的高
效率降压型同步整流稳压器，在重载情况下关闭触发模式电路，在轻载情 况下开启触发模式电路。以使在各种负载条件下，降压型稳压器都具有高 效率，同时采用内部集成电感电流检测电路，使降压型稳压器的体积小， 重量轻和成本低。
一种高效同步整流降压型稳压器，包括主电路101、脉宽调制电路
102、触发模式电路103，其中所述主电路101为负载提供降压后的电压且 输出采样电压至脉宽调制电路102和触发模式电路103，基准电压1 Vrefl 输入至脉宽调制电路102，所述脉宽调制电路102输出脉冲信号至主电路 101，使能信号EN和基准电压2 Vref2输入至触发模式电路103，所述触 发模式电路103输出触发使能信号EN—Burst—Cmp至脉宽调制电路102， 脉宽调制电路102输出误差使能信号EN—EA至触发模式电路103。 本实用新型所述的主电路101构成如下
一直流电源Vin的正极接主开关管MP的源极，主开关管MP的漏极 接整流开关管MN的源极和储能电感L的一端，整流开关管MN的漏极接 地，储能电感L的另一端接储能电容C，储能电容C的另一端接地，负载 Rload的一端与储能电感L和储能电容C的公共端连接，负载Rkmd的另
一端接地。
本实用新型所述的脉宽调制电路102的构成如下
电阻R1的一端接所述主电路101中的储能电感L和储能电容C的公 共端，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，电阻R1与 电阻R2的公共端接误差放大器EA的负输入端，误差放大器EA的正输入 端接参考电压1 Vrefl，误差放大器EA输出误差信号Vea至脉宽调制比较 器PWM COMP的正输入端，并且输出误差使能信号EN-EA至触发比较器 Burst Cmp，脉宽调制比较器PWM COMP的负输入端接电感电流检测电路 和斜坡补偿电路，脉宽调制比较器PWMCOMP的输出端接驱动电路的输 入端，驱动电路的输出端接所述主电路101中的主开关管MP和整流开关 管MN的栅极。本实用新型所述的触发模式电路103的构成如下
触发比较器Burst Cmp的正输入端与所述的脉宽调制电路102中的R1 和R2之间的节点相连，负输入端与Vref2的负极相连，使能信号EN输入 至触发比较器Burst Cmp，触发比较器Burst Cmp输出触发使能信号 EN_Burs—Cmp至所述的脉宽调制电路102中的误差放大器EA。
本实用新型所述的电感电流检测电路和斜坡补偿电路集成于芯片内部。
本实用新型所述的误差放大器EA、脉冲调制比较器PWMCOMP、触 发比较器Burs Cmp、电感电流检测电路和斜坡补偿电路的工作频率高于脉 宽调制比较器输出的脉冲信号频率。
本实用新型解决了现有降压型稳压器轻载情况下效率低，瞬态响应慢、 输出电压精度小等问题，同时由于对电感电流检测电路进行集成，不需要 额外的I/0，具有效率高，结构简单，成本低等优点。
图1是本实用新型的功能模块图； 图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示， 一种高效同 步整流降压型稳压器，包括主电路101、脉宽调制电路102、触发模式电
路103，其中所述主电路101为负载提供降压后的电压且输出采样电压至 脉宽调制电路102和触发模式电路103，基准电压1 Vrefl输入至脉宽调制 电路102，所述脉宽调制电路102输出脉冲信号至主电路101，使能信号 EN和基准电压2 Vref2输入至触发模式电路103，所述触发模式电路103 输出触发使能信号EN_Burst—Cmp至脉宽调制电路102，脉宽调制电路102 输出误差使能信号EN_EA至触发模式电路103。 主电路101构成如下
一直流电源Vin的正极接主开关管MP的源极，主开关管MP的漏极 接整流开关管MN的源极和储能电感L的一端，整流开关管MN的漏极接地，储能电感L的另一端接储能电容C，储能电容C的另一端接地，负载 Rload的一端与储能电感L和储能电容C的公共端连接，负载Rload的另 一端接地。
脉宽调制电路102的构成如下
电阻R1的一端接所述主电路101中的储能电感L和储能电容C的公 共端，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，电阻R1与 电阻R2的公共端接误差放大器EA的负输入端，误差放大器EA的正输入 端接参考电压1 Vrefl ，误差放大器EA输出误差信号Vea至脉宽调制比较 器PWM COMP的正输入端，并且输出误差使能信号EN-EA至电压放大器 Burst Cmp，脉宽调制比较器PWMCOMP的负输入端接电感电流检测电路 和斜坡补偿电路，电感电流检测电路和斜坡补偿电路集成于芯片内部。脉 宽调制比较器PWM COMP的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输 出端分别连接所述主电路101中的主开关管MP和整流开关管MN的栅极。
触发模式电路103的构成如下
触发比较器Burst Cmp的正输入端与所述的脉宽调制电路102中的R1 和R2之间的节点相连，负输入端与Vref2的负极相连，使能信号EN输入 至触发比较器Burst Cmp，触发比较器Burst Cmp输出触发使能信号 EN—Burs—Cmp至所述的脉宽调制电路102中的误差放大器EA。
误差放大器EA、脉冲调制比较器PWM COMP、触发比较器Burs Cmp、 电感电流检测电路和斜坡补偿电路的工作频率高于脉宽调制比较器输出的 脉冲信号频率。
本实用新型的工作原理如下
本实用新型采用双环反馈控制模式，当负载变化时，电感电流检测电 路检测电感电流的峰值，并据此调节脉冲信号的占空比，稳定负载Rload 两端的电压。
本实用新型根据不同的应用情况，可分为轻载模式或是重载模式两种 工作状态。
工作在重载情况下时，关闭触发模式电路103，此时触发比较器Burst Cmp不起作用，电感电流连续，电感电流检测电路检测电感电流的值，并 据此控制脉冲信号的中空比，稳定负载Rload两端的电压。
当工作在轻载情况下时，使能信号EN开启触发模式电路103，触发 比较器Burst Cmp比较电阻网络Rl与R2之间的电压与基准电压vref2，产生触发使能信号EN—Burst一Cmp控制误差放大器EA使误差放大器的负 输入端与正输入端的直流电平不同，误差放大器EA放大电阻网络Rl和 R2之间的电压与基准电压vrefl的差，并产生一个误差使能信号EN—EA 至触发比较器Burst Cmp，使触发比较器Burst Cmp发回的触发使能信号 EN—Burst一Cmp翻转，脉冲调制比较器PWM COMP再根据误差放大器EA 输出进行斩波。
按负载Rload两端电压的上升和下降过程分析如下
当负载Rload两端的电压下降到正常下限电压时。此时触发比较器 Burst Cmp翻转，误差放大器EA的两个输入端共模电平相同，且此时误差 放大器输出的误差信号Vea转为高电压，脉冲调制比较器PWM COMP比 较误差信号Vea与电感检测电路检测到的电感L电流转换成的电压，输出 一系列脉冲，负载Rload两端的电压开始升高，当输出电压的反馈电压升 高到误差放大器的正输入端的基准电压Vrefl时，误差放大器EA产生误 差使能信号EN一EA控制触发比较器发出的触发使能信号EN—Burst—Cmp 发生翻转，使误差放大器EA两个输入端的共模电平不相同，脉宽调制比 较器PWM COMP持续输出低电平，主开关管MP截止负载Rload两端的 电压开始下降，负载Rload两端的电压下降到正常下限电压时又回到本段 开始处的循环。
重复上述过程就可实现在轻载情况下的输出电压。
本实用新型中的峰值电流控制的高效率同步整流降压型变换器可以根 据采样的电感电流值进行控制脉冲的占空比，瞬态响应快，且可以根据不 同的负载情况进行触发模式设置，使降压型稳压器轻载和重载情况下都具 有高效率，结构简单、成本低等特点。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限 于上述举例，本领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的 变化、改型、添加或替换，也应属于实用新型的保护范围。
权利要求1、一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在于包括主电路、脉宽调制电路、触发模式电路，其中所述主电路为负载提供降压后的电压且输出采样电压至脉宽调制电路和触发模式电路，基准电压1输入至脉宽调制电路，所述脉宽调制电路输出脉冲信号至主电路，使能信号EN和基准电压2输入至触发模式电路，所述触发模式电路输出触发使能信号至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出误差使能信号至触发模式电路。
2、 根据权利要求1所述的一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在 于，所述的主电路构成如下一直流电源的正极接主开关管的源极，主开关管的漏极接整流开关管的源极和储能电感L的一端，整流开关管的漏极接地，储能电感L的另一 端接储能电容C，储能电容C的另一端接地，负载的一端与储能电感L和 储能电容C的公共端连接，负载的另一端接地。
3、 根据权利要求1所述的一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在 于，所述的脉宽调制电路的构成如下电阻Rl的一端接所述主电路中的储能电感L和储能电容C的公共端， 另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，电阻R1与电阻R2 的公共端接误差放大器的负输入端，误差放大器的正输入端接参考电压1， 误差放大器输出误差信号至脉宽调制比较器的正输入端，并且输出误差使 能信号至触发模式电路，脉宽调制比较器的负输入端接电感电流检测电路 和斜坡补偿电路，脉宽调制比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电 路的输出端分别连接所述主电路中的主开关管和整流开关管的栅极。
4、 根据权利要求1所述的一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在 于，所述的触发模式电路的构成如下触发比较器的正输入端与所述的脉宽调制电路中Rl和R2之间的节点 相连，负输入端与参考电压2相连，使能信号EN输入至触发比较器，触 发比较器输出触发使能信号至所述的脉宽调制电路中的误差放大器。
5、 根据权利要求3所述的一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在 于所述的电感电流检测电路和斜坡补偿电路集成于芯片内部。
6、根据权利要求3所述的一种高效同步整流降压型稳压器，其特征在 于所述的误差放大器、脉冲调制比较器、电感电流检测电路和斜坡补偿 电路的工作频率高于脉宽调制比较器输出的脉冲信号频率。
专利摘要本实用新型公开了一种高效同步整流降压型稳压器，包括主电路、脉宽调制电路、触发模式电路，其中所述主电路为负载提供降压后的电压且输出采样电压至脉宽调制电路和触发模式电路，基准电压1输入至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出脉冲信号至主电路，使能信号EN和基准电压2输入至触发模式电路，触发模式电路输出触发使能信号至脉宽调制电路，脉宽调制电路输出误差使能信号至触发模式电路。本实用新型解决了现有降压型稳压器轻载情况下效率低，瞬态响应慢、输出电压精度小等问题，同时由于对电感电流检测电路进行集成，不需要额外的I/O，具有效率高，结构简单，成本低等优点。
文档编号G05F1/46GK201352323SQ20092013017
公开日2009年11月25日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者刘俊秀, 刘敬波, 吴玉强, 岭 石, 胡江鸣 申请人:深圳艾科创新微电子有限公司