一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源的制作方法

文档序号:22668000发布日期:2020-10-28 12:18阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:包括采样保持电路、误差放大电路、负载检测电路、时钟分频电路和动态响应提升电路;所述采样保持电路分别与电源系统中变压器反馈绕组单元和所述误差放大电路电性相连,用以将对反馈电压fb进行平台采样后输出的电压vsh与输入所述误差放大电路的参考电压vref1经所述误差放大电路进行误差比较及放大后输出误差电压信号vea;所述误差放大电路与所述负载检测电路电性相连,用以将所述误差电压信号vea与输入所述负载检测电路的参考电压vref2经负载检测电路比较后输出负载判断信号load;所述负载检测电路与所述动态响应提升电路电性相连,用以将所述负载判断信号load输入到动态响应提升电路;所述的时钟分频电路与所述动态响应提升电路电性相连,用以将产生时钟信号clk2、clk3输入到所述动态响应提升电路,所述动态响应提升电路通过对clk2、clk3信号的切换改变最小工作频率,用以提升电源系统动态响应。

2.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:所述的采样保持电路包括受控开关k1和与其电性相连的第一电容器c1;所述受控开关k1的一端接反馈电压fb,另一端与所述第一电容器c1的上极板连接,受控开关k1控制端输入采样控制信号tsp;所述第一电容器的下极板接地,第一电容器的上极板输出电压信号vsh。

3.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:所述误差放大电路采用的是固定增益放大器,所述固定增益放大器的同相输入端接参考电压vref1,反相输入端与所述采样保持电路的输出端连接,并输入电压vsh,所述固定增益放大器的输出端作为所述误差放大电路的输出端与所述负载检测电路的输入端连接,并输出电压vea。

4.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:

所述负载检测电路采用的是比较器,所述比较器的同相输入端作为所述负载检测电路的输入端并与所述误差放大电路的输出端连接,并输入电压vea;所述比较器的反相输入端接参考电压vref2,所述比较器输出端作为所述负载检测电路的输出端,与所述动态响应提升电路连接,并输出负载判断信号load。

5.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:

所述的时钟分频电路包括第一反相器、第二反相器、第一延时单元、第一与非门、第一或门、第一d触发器、第二d触发器、第三d触发器、第四d触发器、第五d触发器、第六d触发器、第七d触发器、第八d触发器、第九d触发器、第十d触发器、第十一d触发器;所述第一反相器的输入端输入电源系统工作周期tsw信号,第一反相器的输出分别与所述第一与非门的第一输入端和所述第二反相器的输入端连接;所述第二反相器的输出端与所述第一延时单元的输入端连接,所述第一延时单元的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接,所述第一与非门的输出端分别与所述第一d触发器的复位端以及第二d触发器、第三d触发器、第四d触发器、第五d触发器、第六d触发器、第七d触发器、第八d触发器、第九d触发器、第十d触发器、第十一d触发器的复位端连接;所述第一或门的第一输入端输入电源系统工作周期tsw信号,所述第一或门的第二输入端输入固定高频时钟信号clk1,所述第一或门的输出端与所述第一d触发器的clk端连接;所述第一d触发器的d端与其qn端连接,所述第一d触发器的q端与所述第二d触发器的clk端连接;第二d触发器的d端与其qn端连接,第二d触发器的q端与所述第三d触发器的clk端连接;所述第三d触发器的d端与其qn端连接,所述第三d触发器的q端与所述第四d触发器的clk端连接;所述第四d触发器的d端与其qn端连接,所述第四d触发器的q端与所述第五d触发器的clk端连接;所述第五d触发器的d端与其qn端连接,所述第五d触发器的q端与所述第六d触发器的clk端连接;所述第六d触发器的d端与其qn端连接,所述第六d触发器的q端与所述第七d触发器的clk端连接;所述第七d触发器的d端与其qn端连接,所述第七d触发器的q端与所述第八d触发器的clk端连接;所述第八d触发器的d端与其qn端,所述第八d触发器的q端与所述第九d触发器的clk端连接;所述第九d触发器的d端与其qn端连接,所述第九d触发器的q端与所述第十d触发器的clk端连接;所述第十d触发器的d端与其qn端连接,所述第十d触发器的q端与所述第十一d触发器的clk端连接;所述第十一d触发器的d端与其qn端连接;所述第九d触发器的q端输出分频信号clk2,所述第十一d触发器的q端输出分频信号clk3。

6.根据权利要求5所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:

所述第一延时电路包括第一偏置电流源、延时电容器c2、施密特触发器、第二开关k2和第三开关k3;所述第二开关k2和第三开关k3作为所述第一延时单元的输入端,并由所述第一延时单元的输入进行控制;供电电源vdd经第二开关k2分别与所述延时电容器c2的一端、所述第三开关k3的一端和所述施密特触发器的输入端连接;所述第三开关k3的另一端与所述第一偏置电流源的一端连接,所述第一偏置电流源的另一端与所述延时电容器c2的另一端均接地;所述施密特触发器的输出端作为所述第一延时单元的输出端。

7.根据权利要求5所述的一种提升电源系统动态响应的电路,其特征在于:所述动态响应提升电路包括第十二d触发器、第十三d触发器、第十四d触发器、第十五d触发器、第十六d触发器、第十七d触发器、第十八d触发器、第三反相器、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第一与门和第二或门;所述第十二d触发器的复位端以及第十三d触发器、第十四d触发器、第十五d触发器、第十六d触发器、第十七d触发器、第十八d触发器的复位端均与所述第三反相器的输入端和所述负载检测电路比较器的输出端连接,并输入负载判断信号load,用以产生受所述负载判断信号load控制的可变脉冲信号;所述第十二d触发器的d端与其qn端连接,所述第十二d触发器的q端与所述第十三d触发器的clk端连接;所述第十三d触发器的d端与其qn端连接,所述第十三d触发器的q端与所述第十四d触发器的clk端连接;所述第十四d触发器的d端与其qn端连接,所述第十四d触发器的q端与所述第十五d触发器的clk端连接;所述第十五d触发器的d端与其qn端连接,所述第十五d触发器的q端与所述第十六d触发器的clk端连接;所述第十六d触发器的d端分别与所述第十六d触发器的qn端和所述第一或非门的第一输入端连接;所述第十六d触发器的q端与所述第十七d触发器的clk端连接;所述第十七d触发器的d端与所述第十七d触发器的qn端连接,所述第十七d触发器的q端与所述第十八d触发器的clk端连接;所述第十八d触发器的d端分别与所述第十八d触发器的qn端和所述第一或非门的第二输入端连接;所述第一或非门的输出端与所述第二或非门的第一输入端连接,所述第二或非门的第二输入端与所述第三或非门的输出端连接;所述第三反相器的输出端与所述第三或非门的第一输入端连接,所述第三或非门的第二输入端分别与所述第二或非门的输出端以及第一与门的第一输入端连接,所述第一与门的第二输入端与所述第九d触发器的q端连接并接收信号clk2;所述第一与门的输出端与所述第二或门的第一输入端连接,所述第二或门的第二输入端与所述第十一d触发器的q端连接,并接收信号clk3;所述第二或门的输出端输出toff_max脉冲信号。

8.一种应用权利要求7所述的提升电源系统动态响应的电路的开关电源,其特征在于:包括变压器及其外围电路和控制电路;所述变压器及其外围电路和控制电路电性相连;所述变压器及其外围电路包括变压器t1、变压器t1反馈绕组单元、功率管q1、检测电阻rcs、第一二极管do、输出电容cout和输出负载rload;所述控制电路与所述变压器t1的反馈绕组单元相连,用以产生一个开关信号调节所述变压器的脉冲宽度和频率;

所述变压器t1原边第二绕组同名端与所述变压器t1反馈绕组单元连接;所述变压器t1原边第二绕组异名端接地;所述变压器t1原边第一绕组同名端连接到功率管q1的漏极;所述功率管q1的源极与所述检测电阻rcs的一端连接;所述功率管q1的栅极与所述控制电路连接;所述检测电阻rcs的另一端接地;所述变压器t1原边第一绕组异名端接输入电压;所述变压器t1幅边绕组的同名端与所述第一二极管do的阳极连接;所述第一二极管do的阴极分别与所述输出电容cout的一端和所述输出负载rload的一端连接;所述输出电容cout的另一端分别与所述变压器t1幅边绕组的异名端和所述输出负载rload的另一端连接,并同时接地;

所述变压器t1连接反馈绕组单元包括第二二极管d1、分压电阻r和第三电容c3;所述分压电阻r的一端与所述第三电容c3的一端连接,并同时接地;所述第三电容c3的另一端与所述第二二极管d1的阴极连接;所述第二二极管d1的阳极与所述分压电阻r的另一端连接并均与所述变压器t1原边第二绕组的同名端连接;

所述控制电路包括如权利要求7所述的提升电源系统动态响应的电路以及逻辑驱动电路;所述提升电源系统动态响应的电路与所述逻辑驱动电路电性相连;所述逻辑驱动电路与所述功率管q1的栅极连接,用以传输所述toff_max脉冲信号,并通过toff_max脉冲信号控制所述功率管q1的最大关断时间。


技术总结
本实用新型涉及一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源。该提升电源系统动态响应的电路能够检测电源系统负载变化,通过设定系统最大快速动态响应时间,切换系统最小工作频率实现一定时间范围内的负载切换时的快速动态响应。该开关电源包括变压器和控制电路。所述控制电路通过对变压器辅助绕组单元产生的电压信号进行平台采样判断系统的负载状态,并根据负载的状态切换系统的最小工作频率,提高电源系统的动态响应速度。所述控制电路包含上述提升电源系统动态响应的电路,该开关电源能够实现快速动态响应的性能。

技术研发人员:高耿辉;杨国坤;马田华
受保护的技术使用者:厦门元顺微电子技术有限公司;大连连顺电子有限公司;友顺科技股份有限公司
技术研发日:2020.01.20
技术公布日:2020.10.27
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