专利名称：高效宽电压转换范围多模dc-dc变换器的制作方法
技术领域：
本发明属于变换器领域，本发明涉及一种为电池供电便携式电子设备提
供稳压电源的DC-DC变换器。
背景技术：
随着半导体工艺的快速发展，便携式电子产品得以快速发展，因此电子 产品对电源的要求也越来越苛刻，要求其电源变换器具有小体积、高功率密 度、高可靠、高效率和更低的成本。显然，传统的线性电源系统无论从体积、 效率、性能以及可靠性等各方面均已无法适应要求，而开关电源以其体积小、 重量轻、损耗小、效率高、应用范围广等优点，逐渐取代传统线性电源，成
为电子产品电源的主流产品。并且随着便携式电子产品的广泛运用，以DC-DC 变换器为核心的电源管理模块有着广阔的市场前景，电源管理IC内部的集成 度显著提高，控制方式呈现多样化，适用的范围越加广泛，科技含量也不断 增加。但是目前的DC-DC变换器也存在着一些问题，比如虽然Buck(降压) 变换器和Boost (升压)变换器效率较高，但只能实现单一的降压变换或升压 变换，转换模式单一，输入输出电压范围比较小，无法实现宽电压范围的变 换；而Buck-Boost (升降压)变换器虽然能实现宽电压范围内的电压变换， 但是由于四个开关管同时工作时损耗比较大，DC-DC变换器的效率较低。将 Buck-Boost (升降压)变换器根据输入与输出电压之间关系分段进行控制的 理论，即将Buck-Boost (升降压)变换器按输入电压小于输出电压、输入电 压约等于输出电压和输入电压大于输出电压的情况，使Buck-Boost (升降压) 变换器分别工作于Boost (升压)模式、Buck-Boost (升降压)模式和Buck (降压)模式，Buck-Boost变换器的效率将会大大提高，轻负载状态下的Burst 控制模式可使变换器在峰值电流箝位状态下工作时不改变开关频率，但在休眠模式下关闭芯片大部分模块以降低系统的静态功耗，同时,也降低了平均开
关频率，减小了开关损耗。仿真结果表明最低效率能达到80%。但是Burst控 制模式有别于PFM控制模式，并且还没有用在Buck-Boost (升降压)变换器 中。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高效宽电压转换 范围多模DC-DC变换器，该高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器包括
Buck-Boost功率变换模块100、驱动模块200、带隙基准模块300、 IC内 部供电模块400、波形发生器模块500、工作模式选择模块600、保护模块700、 电压检测模块800、电流检测模块900、软启动模块1000、 PWM控制器模块1100 和LD0控制器模块1200; Buck-Boost功率变换模块100与电源输入端、电源 输出端、驱动模块200和电流检测模块900连接，提供电流检测信号给电流 检测模块900;所述驱动模块200与Buck-Boost功率变换模块100、 P丽控制 器模块1100和LDO控制器模块1200连接，驱动模块200与Buck-Boost功率 变换模块100、 P丽控制器模块1100和LDO控制器模块1200提供驱动信号； 带隙基准模块300与电源输入端、IC内部供电模块400、工作模式选择模块 600、保护模块700、电压检测模块800、电流检测模块900、软启动模块1000 和LDO控制器模块1200连接并提供基准电压；IC内部供电模块400是给内部 电路提供1. 8V工作电压的模块，IC内部供电模块400与电源输入端连接；波 形发生器模块500给内部电路提供时钟信号，波形发生器模块500与IC内部 供电模块400连接，波形发生器模块500与P丽控制器模块1100连接，为该 模块提供时钟信号；工作模式选择模块600与电源输入端和带隙基准模块300 连接；保护模块700与带隙基准模块300、电压检测模块800、电流检测模块 900和P丽控制器模块1100连接；电压检测模块800与电源输出端、带隙基 准模块300、保护模块700和P丽控制器模块1100连接；电流检测模块900
7与Buck-Boost功率变换模块100、带隙基准模块300、保护模块700和PM 控制器模块1100连接；软启动模块1000与电源输出端、带隙基准模块300 和电压检测模块800连接；PWM控制器模块1100与驱动模块200、波形发生 器模块500、工作模式选择模块600、保护模块700、电压检测模块800、电 流检测模块900、软启动模块1000和LD0控制器模块1200连接；LD0控制器 模块1200与电源输出端、驱动模块200、带隙基准模块300和PWM控制器模 块IIOO连接。
所述Buck-Boost功率变换模块100包括与驱动模块200同名端口连接的 丽0S—syn栅极驱动端、丽0S—dri栅极驱动端、PMOS—dri栅极驱动端、PMOS—syn 栅极驱动端、与电源输入端连接的Vin端、Vout端、与外接电感两端连接的 Lin端和Lout端、与current_detect模块中的Isensor端相连接 current—sensor端；current—sensor端与地之间外接电阻R3，由此产生一个 电流检测信号。
所述驱动模块200包括与LDO控制器模块1200同名端口连接的pd一ldo 端和ps—ldo端、与P丽控制器模块1100同名端口连接的nd端、ns端、pd—pwm 端、psjwm端和select端、与Buck-Boost功率变换模块100连接的NM0S—dri 端、丽0S—syn端、PM0S—dri端及pmos—syn端。
所述带隙基准模块300包括与电源输入端连接的Vin端，与IC内部供电 模块400、工作模式选择模块600、保护模块700、电压检测模块800、电流 检测模块900、软启动模块1000和LDO控制器模块1200同名端口连接的Vref 端。
所述IC内部供电模块400与电源输入端连接；包括与电源输入端连接的 Vin端、与带隙基准模块300同名端口连接的Vref端、与波形发生器模块500 同名端口连接的Vdd端。
所述波形发生器模块500包括与IC内部供电模块400同名端口连接的Vdd 端、与P丽控制器模块1100同名端口连接的elk端。所述工作模式选择模块600包括通过外接电阻Rl与电源输入端连接的Vi 端、与保护模块700、电压检测模块800、电流检测模块900和软启动模块1000 同名端口连接的Vref端、与PWM控制器模块1100同名端口连接的ms端。
所述保护模块700包括与带隙基准模块300同名端口连接的Vref端、与 电流检测模块900同名端口连接的Id端、与电压检测模块800同名端口连接 的Vd端、与P丽控制器模块1100同名端口连接的pt端。
所述电压检测模块800包括与电源输出端连接的Vfb端、与带隙基准模 块300同名端口连接的Vref端、与保护模块700和PWM控制器模块1100同 名端口连接的Vd端；
所述电流检测模块900包括与Buck-Boost功率变换模块100同名端口连 接的Isensor端、与带隙基准模块300同名端口连接的Vref端、与保护模块 700和PWM控制器模块1100同名端口连接的Id端；
所述软启动模块1000包括与电源输出端连接的Vfb端、与带隙基准模块 300同名端口连接的Vref端、与电压检测模块800同名端口连接的sta—log 端。
所述PWM控制器模块1100包括与驱动模块200同名端口连接的nd端、 ns端、pd_pwm端及ps—pwm端、与波形发生器模块500同名端口连接的elk 端、与工作模式选择模块600同名端口连接的ms端、与保护模块700同名端 口连接的pt端、与电压检测模块800同名端口连接的Vd端、与电流检测模 块900同名端口连接的Id端、与软启动模块1000同名端口连接的sta一log 端、与LDO控制器模块1200同名端口连接的st—LDO端；
所述LDO控制器模块1200包括与电源输出端Vfb端、与驱动模块200
同名端口连接的pcLldo端及ps一ldo端、与带隙基准模块300同名端口连接
的Vref端、与P丽控制器模块1100同名端口连接的st—LDO端。
本发明设计的单片高频多模转换DC-DC变换器，可以实现开关管和同步 整流管实现全集成，外接变压电感和输出滤波电容；输入电压范围2. 5V-5. 5V，输出电压范围2.5V-5.5V可调，输出电流最大1000mA,工作频率最高lMHz， 输出电压精度控制在5%以内，轻负载时系统进入间歇工作模式，以实现系统 整体效率80%以上；控制环路为电压与电流双环控制，实现PWM与PFM双模式 控制，并能在特定的电压范围内实现LD0控制；实现过温、过电压和过电流 保护功能。
图1为本发明Buck-Boost功率变换模块的matlab系统模型；
图2为本发明Buck-Boost功率变换模块的matlab仿真结果；
图3为本发明Buck-Boost功率变换模块的电路图4为本发明Buck-Boost功率变换模块的引脚图； 图5为本发明多模转换DC-DC变换器的整体结构框具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述
参见图l、 2、 3、 4、 5,高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，包括 Buck-Boost功率变换模块100、驱动模块200、带隙基准模块300、 IC内部供 电模块400、波形发生器模块500、工作模式选择模块600、保护模块700、 电压检测模块800、电流检测模块900、软启动模块1000、PWM控制器模块1100 和LDO控制器模块1200; Buck-Boost功率变换模块100与电源输入端、电源 输出端、驱动模块200和电流检测模块900连接，提供电流检测信号给电流 检测模块900;所述驱动模块200与Buck-Boost功率变换模块100、 PWM控制 器模块1100和LDO控制器模块1200连接，驱动模块200与Buck-Boost功率 变换模块100、 P丽控制器模块1100和LDO控制器模块1200提供驱动信号； 带隙基准模块300与电源输入端、IC内部供电模块400、工作模式选择模块600、保护模块700、电压检测模块800、电流检测模块900、软启动模块1000 和LDO控制器模块1200连接并提供基准电压；IC内部供电模块400是给内部 电路提供1.8V工作电压的模块，IC内部供电模块400与电源输入端连接；波 形发生器模块500给内部电路提供时钟信号，波形发生器模块500与IC内部 供电模块400连接，波形发生器模块500与P丽控制器模块1100连接，为该 模块提供时钟信号；工作模式选择模块600与电源输入端和带隙基准模块300 连接；保护模块700与带隙基准模块300、电压检测模块800、电流检测模块 900和P麵控制器模块1100连接；电压检测模块800与电源输出端、带隙基 准模块300、保护模块700和P丽控制器模块1100连接；电流检测模块900 与Buck-Boost功率变换模块100、带隙基准模块300、保护模块700和P丽 控制器模块1100连接；软启动模块1000与电源输出端、带隙基准模块300 和电压检测模块800连接；PWM控制器模块1100与驱动模块200、波形发生 器模块500、工作模式选择模块600、保护模块700、电压检测模块800、电 流检测模块900、软启动模块1000和LDO控制器模块1200连接；LDO控制器 模块1200与电源输出端、驱动模块200、带隙基准模块300和P籠控制器模 块IIOO连接。
其中Buck-Boost功率变换模块是实现DC-DC变换器升降压的核心电路模 块，具体电路如图3所示，图3中M0和M1是丽OS， M2和M3是PM0S，其中 Ml和M2是开关MOS， M0和M3是同步整流M0S，根据发明的目的中的理论分 析，并结合图3中电路拓扑分别对上述四种控制模式进行简单分析若开关 Ml保持关断，M3保持导通，M0和M2由PWM控制，则电路变成buck变换； 若开关M0保持关断，M2保持导通，Ml和M3由P丽控制，则电路变成boost 变换；若4只M0S管同时由PWM控制，则电路是Buck-Boost变换；若M0和 Ml保持关断，而M2和M3由LDO控制器控制，则电路变成了 LDO变换。图3 中M0管的栅极驱动端是丽0S—syn， Ml管的栅极驱动端是丽0S—dri， M2管的栅极驱动端是PMOS—dri， M3管的栅极驱动端是PM0S—syn， Vin是外部电源的 输入端，Vout是经过变压后的电源输出端，外接滤波电容和负载，Lin是变 压电感器的输入端，Lout是变压电感器的输出端，Lin与Lout之间外接变压 电感器，current—sensor是电流检测端，外接小阻值电阻到地，对应的拓扑 电路框图如图4所示。
驱动模块是为了驱动主拓扑电路中的四个功率MOS管而设计的，包括两 部分驱动的设计，pd—ldo和ps—ldo是连接到LDO控制器模块的输出，通过 驱动模块到PMOS—dri和PM0S一syn输出，再连接到Buck-Boost拓扑模块的相 同命名端上，去驱动M2和M3管；nd、 ns、 pd_p 和ps—pwm是连接到PWM 控制器模块的输出，通过一系列的反相器链分别连接到固0S一dri、NM0S一syn、 PMOS—dri和PMOS—syn输出，再连接到Buck-Boost拓扑模块的相同命名端上， 去驱动对应的MOS管；select端是实现在上述两种驱动工作之间选择。
带隙基准模块输出的参考电压Vref连接到IC内部供电模块、模式选择 模块和各个检测模块，同时还为系统提供参考电压和偏置电流。
IC内部供电模块是根据输入电压和参考电压产生稳定的能驱动IC内部 电路工作的输出电压Vdd，用来驱动系统其它模块。
波形发生器模块是产生elk时钟信号输入给PWM控制器模块。
工作模式选择模块是根据输入电压和参考电压的比较来实现系统工作模 式的选择。
保护模块的输出信号输入到PWM控制器模块的输入端，决定系统是否进 入保护模式，并能提供过温、过电压和过电流保护。
电压检测模块检测输出电压的大小，以决定系统是应该提高输出电压还是降低输出电压，并且能检测出系统输出电压是否正常。
电流检测模块检测流过开关管的电流大小，并将检测结果分别输出给保 护模块和P丽控制器模块，以实现电流环路控制和电流异常保护。
软启动模块是为了避免在每次开启系统时的一段很短时间内可能存在过
大的浪涌电流冲击开关M0S管和输出滤波电容器而设计启动电路。
P画控制器模块是实现对4只开关M0S管提供可调占空比控制信号的控 制模块；并且此模块还实现了死区控制功能，提供各相输出信号不交叠，避 免上下双管共通；而且当系统工作在4管同时开关的Buck—Boost模式时，提 供两组开关管两两同时导通时存在小的时间间隔，避免了同时开关时两开关 管均存在开关损耗的可能，将开关损耗减少到最小。
LD0控制器模块提供了对输出电压的线性变换控制，是通过对M2和M3 管控制实现。
以上内容是本发明设计的DC-DC变换器内部各系统之间相互联系及工作 方式简单介绍，图5是本发明设计的DC-DC变换器的整体结构框图，图5中 的电源V0、电感L0、电容C0和电阻R1、 R2及R3均为外接的分立器件，R0 为负载；图5中各个框图为实现某一特定功能的模块，而所有的模块均为IC 内部电路。
如图5所示多模转换DC-DC变换器的整体结构框图中各个模块端口之间 的连接关系描述如下
Buck-Boost功率变换模块100是主电路拓扑模块，其中Vin端接电源 输入端；Vout端接电源输出端；Lin端和Lout端连接在外接电感两端； NMOS—dri端、NMOS—syn端、PMOS—dri端及pmos—syn端与drivers模块中的相同名端口相连接，由drivers模块提供输出驱动信号；current—sensor端 与地之间外接电阻R3，由此产生一个电流检测信号，并且current—sensor 端又与电流检测模块900中的Isensor端相连接，提供电流检测信号给电流 检测模块900。
带隙基准模块300是给内部电路提供基准电压的模块，其中Vin端接 电源输入端；Vref端与IC内部供电模块400、工作模式选择模块600、保护 模块700、软启动模块1000、电流检测模块900、电压检测模块800和LDO 控制器模块1200中的相同名端口相连接，为这些模块提供一组基准电压。
IC内部供电模块400是给内部电路提供1. 8V工作电压的模块，其中 Vin端接电源输入端；Vref端与带隙基准模块300中的Vref端相连接，由带 隙基准模块300提供参考电压；Vdd端与波形发生器模块500中的Vdd端相 连接，为该模块及内部电路提供1. 8V的直流电压，以保证数字电路的正常工 作。
波形发生器模块500是时钟信号发生模块，给内部电路提供时钟信号， 其中Vdd端与IC内部供电模块400中的Vdd端相连接，输入电压1. 8V; elk 端与PWM控制器模块1100中的elk端相连接，为该模块提供时钟信号。
工作模式选择模块600是根据输入电压与参考电压的比较来产生一组控 制信号的模块，这组控制信号使得系统能根据输入电压的高低自动在Boost、 Buck-Boost、 LDO及Buck四种模式之间相互切换，其中Vi端与电源输入端 之间外接电阻Rl; Vref端与带隙基准模块300中的Vref端相连接，由带隙 基准模块300提供参考电压;ms端与P丽控制器模块1100中的ms端相连接， 为该模块提供工作模式选择的控制信号。保护模块700是通过监测输出电压、电感电流及芯片温度的大小来判断 电路是否工作在过电压、过电流或过温度等异态情况，并产生异态控制信号 的模块，其中Vref端与带隙基准模块300中的Vref端相连接，由带隙基 准模块300提供参考电压；Id端与电流检测模块900中的Id端相连接，由 电流检测模块900提供电流监测结果；Vd端与电压检测模块800中的Vd端 相连接，由电压检测模块800提供电压监测结果;pt端与PWM控制器模块1100 中的pt端相连接，为该模块提供异态保护控制信号。
软启动模块IOOO是软启动模块，在每次系统上电时工作，作用是为了避 免系统上电时过大的浪涌电流冲击输出滤波电容而设计的，其中Vref端与 带隙基准模块300中的Vref端相连接，由带隙基准模块300提供参考电压； Vfb端与电源输出端之间外接电阻R2; sta—log端与电压检测模块800中的 stajog端相连接，为该模块提供软启动控制信号。
电流检测模块900是电流检测模块，其中Vref端与带隙基准模块300 中的Vref端相连接，由带隙基准模块300提供参考电压；Isensor端与 Buck-Boost功率变换模块100中的current— —sensor端相连接，由Buck-Boost 功率变换模块100提供电流检测信号；Id端与保护模块700和PWM控制器模 块1100中的相同名端口相连接，为这两个模块提供电流采样信号。
电压检测模块800是电压检测模块，其中Vref端与带隙基准模块300 中的Vref端相连接，由带隙基准模块300提供参考电压；Vfb端与电源输出 端之间外接电阻R2; Vd端与保护模块700和P丽控制器模块1100中的相同 名端口相连接，为这两个模块提供输出电压采样信号。
P丽控制器模块1100是实现PWM控制的核心模块，也是本发明专利的核心模块之一，其中clk端与波形发生器模块500中的clk端相连接，由波
形发生器模块500提供时钟信号；ms端与工作模式选择模块600中的ms端
相连接，由工作模式选择模块600提供工作模式选择的控制信号；pt端与保
护模块700中的pt端相连接，由保护模块700提供异态保护控制信号；
sta—log端与软启动模块1000中的sta—log端相连接，由软启动模块1000
提供软启动控制信号；Id端与电流检测模块900中的Id端相连接，由电流
检测模块900提供电流采样信号；Vd端与电压检测模块800中的Vd端相连
接，由电压检测模块800提供输出电压采样信号；st—LDO端与LDO控制器模
块1200中的stJJ)0端相连接，为该模块提供工作状态控制信号；nd端、ns
端、pd—pwm端及ps—pwm端与drivers模块中的相同名端口相连接，为该模
块提供pwm模式的驱动信号；sel端与drivers模块中的select端相连接，
为该模块提供输出驱动选择信号。
LDO控制器模块1200是实现线性模式控制的核心模块，其中Vfb端与
电源输出端之间外接电阻R2; Vref端与带隙基准模块300中的Vref端相连
接，由带隙基准模块300提供参考电压；st—LDO端与PWM控制器模块llOO
中的st—LDO端相连接，由P丽控制器模块1100提供工作状态控制信号；
pd—ldo端及ps—ldo端与drivers模块中的相同名端口相连接，为该模块提
供线性控制模式的驱动信号。
drivers模块是为了增强输出驱动信号的驱动能力而设计的模块，其中
pd—ldo端及ps_ldo端与LDO控制器模块1200中的相同名端口相连接，由LDO
控制器模块1200提供线性控制模式的驱动信号；nd端、ns端、pd_pwm端及
ps—pwm端与P丽控制器模块1100中的相同名端口相连接，由PWM控制器模块
1100提供pwm模式的驱动信号；select端与P丽控制器模块1100中的sel端相连接，由P丽控制器模块1100提供输出驱动选择信号；醒0S—dri端、 NMOS_syn端、PMOS—dri端及pmos_syn端与Buck-Boost功率变换模块100中 的相同名端口相连接，为该模块提供输出驱动信号。
高效在DC-DC变换器中，重负载状态下效率一般都高达90%以上，但是 在轻负载状态下系统效率却非常低；在对非全集成DC-DC变换器的研究中， 文献[l]袁冰，来新泉，李演明，叶强，王红义，贾新章，"便携应用DC-DC 轻负载高效率的实现"，半导体学报.vo1.29 No.6.June， 2008实验测得在轻 负载状态下系统效率为62%;本发明设计实现轻负载状态下系统效率高于80%。
宽电压转换范围输入电压范围2.5V-5.5V，输出电压范围2.5V-5.5V内 可调，实现宽电压输入和宽电压输出的要求。
多模采用四种控制模式的设计构思，以实现宽电压输入和宽电压输出 的要求Buck (降压)模式、Boost (升压)模式、Buck-Boost (升降压)模 式及LD0模式。
本发明设计的单片高频多模转换DC-DC变换器，可以实现开关管和同步 整流管全集成，外接变压电感和输出滤波电容；输入电压范围2.5V-5.5V，输 出电压范围2.5V-5.5V内可调，输出电流最大1000mA，工作频率最高lMHz， 输出电压精度控制在5%以内，轻负载时系统进入间歇工作模式，以实现系统 整体效率80%以上；控制环路为电压与电流双环控制，实现PWM与PFM双 模式控制，并能在特定的电压范围内实现LDO控制；实现过温、过电压和过 电流保护功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演 或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
1权利要求
1、高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征在于，包括Buck-Boost功率变换模块(100)、驱动模块(200)、带隙基准模块(300)、IC内部供电模块(400)、波形发生器模块(500)、工作模式选择模块(600)、保护模块(700)、电压检测模块(800)、电流检测模块(900)、软启动模块(1000)、PWM控制器模块(1100)和LDO控制器模块(1200)；Buck-Boost功率变换模块(100)与电源输入端、电源输出端、驱动模块(200)和电流检测模块(900)分别连接，提供电流检测信号给电流检测模块(900)；所述驱动模块(200)与Buck-Boost功率变换模块(100)、PWM控制器模块(1100)和LDO控制器模块(1200)分别连接，驱动模块(200)为Buck-Boost功率变换模块(100)、PWM控制器模块(1100)和LDO控制器模块(1200)分别提供驱动信号；带隙基准模块(300)与电源输入端、IC内部供电模块(400)、工作模式选择模块(600)、保护模块(700)、电压检测模块(800)、电流检测模块(900)、软启动模块(1000)和LDO控制器模块(1200)分别连接并提供基准电压；IC内部供电模块(400)是给内部电路提供1.8V工作电压的模块，IC内部供电模块(400)与电源输入端连接；波形发生器模块(500)与IC内部供电模块(400)连接，波形发生器模块(500)给IC内部供电模块(400)提供时钟信号；波形发生器模块(500)与PWM控制器模块(1100)连接，为该模块提供时钟信号；工作模式选择模块(600)与电源输入端和带隙基准模块(300)分别连接；保护模块(700)与带隙基准模块(300)、电压检测模块(800)、电流检测模块(900)和PWM控制器模块(1100)分别连接；电压检测模块(800)与电源输出端、带隙基准模块(300)、保护模块(700)和PWM控制器模块(1100)分别连接；电流检测模块(900)与Buck-Boost功率变换模块(100)、带隙基准模块(300)、保护模块(700)和PWM控制器模块(1100)分别连接；软启动模块(1000)与电源输出端、带隙基准模块(300)和电压检测模块(800)分别连接；PWM控制器模块(1100)与驱动模块(200)、波形发生器模块(500)、工作模式选择模块(600)、保护模块(700)、电压检测模块(800)、电流检测模块(900)、软启动模块(1000)和LDO控制器模块(1200)分别连接；LDO控制器模块(1200)与电源输出端、驱动模块(200)、带隙基准模块(300)和PWM控制器模块(1100)分别连接。
2、 根据权利要求1所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述Buck-Boost功率变换模块(100)包括与驱动模块(200)同名端口连 接的丽OS—syn栅极驱动端、丽OS—dri栅极驱动端、PMOS—dri栅极驱动端和 PMOS—syn栅极驱动端；与电源输入端连接的Vin端和Vout端；与外接电感两 端连接的Lin端和Lout端；与current—detect模块中的Isensor端相连接 current—sensor端；current—sensor 4瑞与i也之间夕卜接电阻R3，由此产生一个 电流检测信号。
3、 根据权利要求l所述高效宽电压转换范围多模变换器，其特征在于 所述驱动模块(200)包括与LDO控制器模块(1200)同名端口连接的pd—ldo端 和ps_ldo端；与PWM控制器模块(IIOO)同名端口连接的nd端、ns端、pd—pwm 端、ps—pwm端和select端；与Buck-Boost功率变换模块(100)连接的NMOS—dri 端、丽OS-Syn端、PMOS—dri端及pmos—syn端。
4、 根据权利要求1所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述带隙基准模块(300)包括与电源输入端连接的Vin端；分别与IC 内部供电模块(400)、工作模式选择模块(600)、保护模块(700)、电压检测模 块(800)、电流检测模块(900)、软启动模块(1000)和LDO控制器模块(1200) 同名端口连接的Vref端。
5、 根据权利要求l所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述IC内部供电模块(400)与电源输入端连接；包括与电源输入端连 接的Vin端、与带隙基准模块(300)同名端口连接的Vref端、与波形发生器 模块(500)同名端口连接的Vdd端。
6、 根据权利要求1所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述波形发生器模块(500)包括与IC内部供电模块(400)同名端口连接 的Vdd端、与PWM控制器模块(IIOO)同名端口连接的clk端。
7、 根据权利要求1所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述工作模式选择模块(600)包括通过外接电阻Rl与电源输入端连接 的Vi端、与保护模块(700)、电压检测模块(800)、电流检测模块(900)和软 启动模块(IOOO)同名端口连接的Vref端、与PWM控制器模块(1100)同名端口 连接的ms端。
8、 根据权利要求l所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于:所述保护模块(700)包括与带隙基准模块(300)同名端口连接的Vref端、 与电流检测模块(900)同名端口连接的Id端、与电压检测模块(800)同名端口 连接的Vd端、与P丽控制器模块(IIOO)同名端口连接的pt端。
9、 根据权利要求l所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特征 在于所述电压检测模块(800)包括与电源输出端连接的Vfb端、与带隙基准 模块(300)同名端口连接的Vref端、与保护模块(700)和PWM控制器模块(IIOO) 同名端口连接的Vd端；所述电流检测模块(900)包括与Buck-Boost功率变换模块(IOO)同名端口 连接的Isensor端、与带隙基准模块(300)同名端口连接的Vref端、与保护 模块(700)和P丽控制器模块(IIOO)同名端口连接的Id端；所述软启动模块(1000)包括与电源输出端连接的Vfb端、与带隙基准模 块(300)同名端口连接的Vref端、与电压检测模块(800)同名端口连接的 sta—log端。
10、 根据权利要求1所述高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，其特 征在于所述P丽控制器模块(1100)包括与驱动模块(200)同名端口连接的nd 端、ns端、pd—pwm端及ps』wm端、与波形发生器模块(500)同名端口连接的 clk端、与工作模式选择模块(600)同名端口连接的ms端、与保护模块(700) 同名端口连接的pt端、与电压检测模块(800)同名端口连接的Vd端、与电流 检测模块(900)同名端口连接的Id端、与软启动模块(1000)同名端口连接的 sta—log端、与LDO控制器模块(1200)同名端口连接的st—LDO端；所述LDO控制器模块(1200)包括与电源输出端Vfb端、与驱动模块(200)同名端口连接 的pd—ldo端及ps_ldo端、与带隙基准模块(300)同名端口连接的Vref端、 与P丽控制器模块(IIOO)同名端口连接的st_LDO端。
全文摘要
本发明公开了一种高效宽电压转换范围多模DC-DC变换器，该多模DC-DC变换器包括Buck-Boost功率变换模块、驱动模块、带隙基准模块、IC内部供电模块、波形发生器模块、工作模式选择模块、保护模块、电压检测模块、电流检测模块、软启动模块、PWM控制器模块和LDO控制器模块；本发明可以实现开关管和同步整流管全集成，外接电感和输出滤波电容；输入电压范围2.5V-5.5V，输出电压范围2.5V-5.5V可调，输出电流最大1000mA，最高工作频率1MHz，输出电压精度小于5％，轻负载时系统进入间歇工作模式，以实现系统整体效率80％以上；控制环路为电压与电流双环控制，实现PWM模式与PFM模式控制，并能在特定的电压转换范围内实现LDO控制；实现过温、过电压和过电流保护功能。
文档编号H02M1/00GK101577488SQ20091002284
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者李世杰, 轲 王, 王胜磊, 莉 耿, 范世全, 源 高 申请人:西安交通大学