一种开关电源双调制模式自动转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源控制电路的设计，尤其涉及的是，一种开关电源脉冲宽度调制电路的设计。
【背景技术】
[0002]开关电源常采用脉冲宽度调制的方式控制开关管的通断，以稳定其电压输出。但是当开关电源处于轻载状态时，其输出电流较小，脉冲宽度调制波形占空比变小。当占空比小到一定值后，采用脉冲宽度调制方式不利于开关电源效率的提高。脉冲跨周期调制是一种能够跨过几个脉冲周期并输出脉冲宽度固定而脉冲频率不固定的控制信号的调制方式。脉冲跨周期调制方式的效率几乎与负载无关，且响应速度快，非常适合开关电源在轻载状态下采用。本发明针对开关电源在轻载状态下效率不高的问题，设计了脉冲宽度调制与脉冲跨周期调制自动转换电路，有效提尚了开关电源的效率和性能。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供了一种开关电源双调制模式自动转换电路。
[0004]本发明的技术方案如下:开关电源双调制模式自动转换电路包括二个部分，其分别为参考电压电路和高速电压比较器电路。其中基准电流源输出基准电流到参考电压电路中，同时开关管峰值电压也输入到参考电压电路中。参考电压电路输出参考电压到高速电压比较器电路中，同时反馈回路误差电压也输入到高速电压比较器电路中，并与参考电压进行比较。高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号控制开关管的通断。
[0005]在开关电源双调制模式自动转换电路中，由于参考电压电路输入的开关管峰值电压是随负载发生变化的，因此参考电压电路输出的参考电压也是变化的，并有一个最小值。当高速电压比较器电路中输入的反馈回路误差电压始终大于参考电压最小值时，高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号。当开关电源处于轻载状态时，高速电压比较器电路中输入的反馈回路误差电压一旦小于参考电压最小值，高速电压比较器电路输出信号将持续为低电平。当误差电压再次大于参考电压最小值时，高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号，如此反复，即实现了脉冲跨周期调制。
[0006]在开关电源双调制模式自动转换电路中，参考电压电路主要用于产生开关电源调制模式转换的电压参考值。参考电压电路包括输入电压端口、基准电流源、I号电阻、2号电阻、开关管峰值电压输入端口、参考电压输出端口。其中输入电压端口连接基准电流源的上端，基准电流源的下端连接I号电阻的上端。I号电阻的下端连接2号电阻的上端，2号电阻的下端接地。开关管峰值电压输入端口连接2号电阻的上端，参考电压输出端口连接I号电阻的上端。
[0007]在开关电源双调制模式自动转换电路中，高速电压比较器电路主要用于对反馈回路误差电压和参考电压进行比较，并输出脉冲宽度调制信号。高速电压比较器电路包括误差电压输入端口、参考电压输入端口、脉宽调制信号输出端口、I至28号MOS管、3至4号电阻、I号反相器。由于开关电源的工作频率比较高，因此要求比较器电路也具有较高的工作速度。高速电压比较器电路通过将18号MOS管的源极连接20号MOS管的漏极，18号MOS管的漏极连接19号MOS管的漏极，从而对27号MOS管的栅极电压产生钳制作用。当输入电压发生大幅度变化时，27号MOS管的栅极电压变化很小，从而提高了比较器电路的工作速度。通过减小16号MOS管、17号MOS管、19号MOS管和20号MOS管的比例尺寸，27号MOS管栅极的寄生电容能够得到明显减小，从而进一步提高比较器的工作速度。
[0008]在高速电压比较器电路中，误差电压输入端口连接3号MOS管的栅极，3号MOS管的源极连接2号MOS管的漏极。3号MOS管的漏极连接3号电阻的上端，3号电阻的下端接地。参考电压输入端口连接4号MOS管的栅极，4号MOS管的源极连接2号MOS管的漏极。4号MOS管的漏极连接4号电阻的上端，4号电阻的下端接地。5号MOS管的栅极连接2号MOS管的栅极，5号MOS管的漏极连接7号MOS管的漏极。7号MOS管的栅极连接18号MOS管的栅极，7号MOS管的源极接地。6号MOS管的栅极连接I号MOS管的栅极，6号MOS管的漏极连接8号MOS管的漏极。8号MOS管的栅极连接19号MOS管的栅极，8号MOS管的源极接地。12号MOS管的栅极连接9号MOS管的栅极，12号MOS管的漏极连接13号MOS管的源极。13号MOS管的栅极连接3号电阻的上端，13号MOS管的漏极连接16号MOS管的源极。14号MOS管的栅极连接4号电阻的上端，14号MOS管的漏极连接17号MOS管的源极。16号MOS管的栅极连接15号MOS管的栅极，16号MOS管的漏极连接18号MOS管的漏极。17号MOS管的栅极连接16号MOS管的栅极，17号MOS管的漏极连接18号MOS管的源极。19号MOS管的漏极连接16号MOS管的漏极，并连接21号MOS管的栅极。19号MOS管的源极连接21号MOS管的漏极，21号MOS管额源极接地。20号MOS管的漏极连接17号MOS管的漏极，20号MOS管的源极连接22号MOS管的漏极。22号MOS管的栅极连接21号MOS管的栅极，22号MOS管的源极接地。脉宽调制信号输出端口连接I号反相器的输出端，I号反相器的输入端连接27号MOS管的漏极。27号MOS管的栅极连接18号MOS管的源极，27号MOS管的源极接地。
[0009]本发明根据开关电源的负载状态，使开关电源在脉冲宽度调制模式和脉冲跨周期调制模式间自动转换，有效提高了开关电源的效率和响应速度。本发明通过电压钳制电路设计及合理减小主要MOS管的比例尺寸，有效提高了电压比较器的工作速度，充分满足了开关电源工作频率的需求。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的参考电压电路的电路图；
图3为本发明的高速电压比较器电路的电路图。
【具体实施方式】
[0011 ]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0012]需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
[0013]如图1所示，本发明主要包括二个部分，其分别为参考电压电路和高速电压比较器电路。其中基准电流源输出基准电流In到参考电压电路中，同时开关管峰值电压Vp也输入到参考电压电路中。参考电压电路输出参考电压Vn到高速电压比较器电路中，同时反馈回路误差电压Ve也输入到高速电压比较器电路中，并与参考电压进行比较。高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号Vpwm控制开关管的通断。
[0014]由于参考电压电路输入的开关管峰值电压Vp是随负载发生变化的，因此参考电压电路输出的参考电压Vn也是变化的，并有一个最小值。当高速电压比较器电路中输入的反馈回路误差电压Ve始终大于参考电压Vn最小值时，高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号Vpwm。当开关电源处于轻载状态时，高速电压比较器电路中输入的反馈回路误差电压Ve—旦小于参考电压Vn最小值，高速电压比较器电路输出信号将持续为低电平。当误差电压Ve再次大于参考电压Vn最小值时，高速电压比较器电路输出脉冲宽度调制信号Vpwmjn此反复，即实现了脉冲跨周期调制。
[0015]如图2所示，在开关电源双调制模式自动转换电路中，参考电压电路主要用于产生开关电源调制