一种电压转换器中的负载切换调节电路及方法与流程

本发明涉及集成电路领域，更具体地，涉及一种电压转换器中的负载切换调节电路及方法。

背景技术：

1、目前，dc-dc(直流-直流，direct current-direct current)转换器作为一种转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器。这种转换器被广泛的应用于手机、mp3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。

2、通常来说，当dc-dc转换器的负载从轻载或空载方式切换到重载方式的瞬间，由于输出电压欠冲较大，容易使得dc-dc转换器在状态切换后的较长时间内，其输出电压难以恢复到正常幅度。为了防止这种情况的发生，现有技术一方面依赖误差放大器自身的反馈来调节电感峰值电流，另一方面也经常采用会采用涡轮(turbo)模式来对dc-dc转换器中误差放大器的输出信号eao进行补偿，以使得输出电压快速恢复正常状态。

3、然而，第一种情况对于电感电流的调节幅度有限，且其调节过程较慢。第二种方式种虽然能够快速实现调节，但是涡轮模式以改变误差放大器的频率为基础，这种电路结构复杂，且容易出现各种意想不到的问题，并向电压转换器的输出电压中引入误差，使得输出电压不够准确。

4、为了防止上述问题的发生，亟需一种新的电压转换器中的负载切换调节电路。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种电压转换器中的负载切换调节电路，通过对输出电压和参考电压进行比较，生成能够控制上管和下管导通方式的开关管控制时间。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种电压转换器中的负载切换调节电路，其中，电路包括比较单元、第一延时单元、上管控制单元和下管控制单元；比较单元用于采集电压转换器的输出电压，并比较输出电压和所述基准电压的大小，以生成负载切换信号；第一延时单元，用于基于负载切换信号生成开关管控制时间；上管控制单元，基于开关管控制时间，延长上管的导通时间；下管控制单元，基于开关管控制时间，缩短下管的导通时间。

4、优选的，比较单元，包括第一比较器；第一比较器的正相输入端接入参考电压vref1，负相输入端接入输出电压vout，输出端生成负载切换信号a。

5、优选的，第一延时单元，当检测到负载切换信号的上升沿时，输出设定时间的高电平信号；设定时间为开关管控制时间。

6、优选的，上管控制单元包括电流源、mos管和第二比较器；其中，电压转换器中的误差放大器，正相输入端与第二参考电压vref2连接，负相输入端与输出电压连接，输出端分别与mos管的源极、第二比较器的正相输入端连接；mos管的栅极与第一延时单元的输出端连接，漏极经过电流源i1与电源电压连接；第二比较器的负相输入端与电感电流连接，输出端与pwm单元中的上管栅极信号生成单元连接。

7、优选的，下管控制单元包括非门、或门和第二延时单元；其中，非门的输入端与第一延时单元的输出端连接，输出端输入至或门的第二输入端；或门的第一输入端与上管控制单元的输出端连接，或门的输出端与第二延时单元连接，用于提供下管最小导通时间至pwm单元中的上管栅极信号生成单元。

8、优选的，下管在下管控制单元启动最小导通时间时以最小导通时间实现导通，在下管控制单元关断最小导通时间时以正常导通时间导通。

9、优选的，当参考电压vref1小于输出电压vout时，第一比较器输出低电平，mos管关断，且上管控制单元和下管控制单元不控制电压转换器中的上管和下管；上管和下管以正常导通时间实现导通和截止。

10、优选的，当参考电压vref1大于输出电压vout时，第一比较器输出高电平，mos管导通，且上管控制单元和下管控制单元控制电压转换器中的上管和下管；上管以开关管控制时间导通，下管以最小导通时间导通。

11、优选的，当参考电压vref1大于输出电压vout后，电感电流的最大值和最小值均逐周期升高。

12、本发明第二方面，涉及一种电压转换器中的负载切换调节方法，其中，方法包括如本发明第一方面中所述的一种电压转换器中的负载切换调节方法。

13、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种电压转换器中的负载切换调节电路，能够通过对输出电压和参考电压进行比较，生成合理控制上管和下管导通方式的开关管控制时间。本发明方法简单、元件少、电路结构简易，能够有效的实现对电压转换器电路电感电流的快速升高。

14、本发明的有益效果还包括：

15、1、本发明方法只是改变了上管和下管的导通时间长度的逻辑，就实现了对于负载切换情况下，电路输出信号的快速回升和恢复，不需要引入复杂的逻辑，或者是修改电路中其他部分的内容，不会影响到电压转换器电路整体的输出和响应，不会造成意想不到的问题和对输出信号的干扰。

16、2、本发明的方法可以根据电压转换器在实际应用过程中，接入的后级负载的负载实际切换情况，提供合适的电流源i1与合适的下管最小导通时间toff_min就可以实现对于电路的控制。元件的选择和调整非常方便，能够根据需求准确的控制电感电流和输出电压的回升速度。

技术特征：

1.一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

2.根据权利要求1中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

3.根据权利要求2中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

4.根据权利要求3中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

5.根据权利要求4中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

6.根据权利要求5中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

7.根据权利要求6中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

8.根据权利要求6中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

9.根据权利要求7或8中所述的一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：

10.一种电压转换器中的负载切换调节方法，其特征在于：

技术总结
一种电压转换器中的负载切换调节电路，其特征在于：所述电路包括比较单元、第一延时单元、上管控制单元和下管控制单元；其中，所述比较单元用于采集所述电压转换器的输出电压，并比较所述输出电压和所述基准电压的大小，以生成负载切换信号；所述第一延时单元，用于基于所述负载切换信号生成开关管控制时间；所述上管控制单元，基于所述开关管控制时间，延长所述上管的导通时间；所述下管控制单元，基于所述开关管控制时间，缩短所述下管的导通时间。本发明方法简单、元件少、电路结构简易，能够有效的实现对电压转换器电路电感电流的快速升高。

技术研发人员：王佳,郝军哲,吴皓楠
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13