一种转换器工作模式快速切换的控制电路及方法与流程

本发明涉及电源，特别是一种转换器工作模式快速切换的控制电路及方法。

背景技术：

1、随着便携设备的广泛应用，计算机、通讯和汽车等行业的迅速发展推动开关电源技术不断进步。由于应用领域的不断扩大，要求开关电源具备高效率、高可靠性和高功率密度且低emi等特点，这对开关电源芯片设计提出了新的挑战。pwm与pfm混合调制策略应运而生。pwm工作模式在重载情况下有着低emi的特点，pfm工作模式在轻载情况下有着低功耗的特点，这正好符合了当前开关电源的发展趋势。

2、而现有的pwm/pfm切换控制器结构简单，转换器需要切换工作模式时，电路瞬态响应较差，在pfm模式切换成pwm模式时，也无法做到以相同频率进行两种工作模式的切换从而容易导致系统出现错误，系统切换稳定性差。

技术实现思路

1、本发明提供一种转换器工作模式快速切换的控制电路，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转换器工作模式快速切换的控制电路，能够提高电路的瞬态响应，并提升切换时的稳定性。

2、本发明还提出一种转换器工作模式快速切换的控制方法。

3、第一方面，本发明的技术方案涉及一种转换器工作模式快速切换的控制电路，包括放大模块、pwm信号控制模块、pfm信号控制模块、工作模式检测模块以及工作模式切换模块；所述放大模块用于采集所述转换器的电压反馈信号并根据所述电压反馈信号生成误差放大信号，所述误差放大信号的电压值大于或等于所述电压反馈信号电压值的百分之五十，且所述误差放大信号的电压值小于或等于所述电压反馈信号电压值的百分之一百五十；所述pwm信号控制模块用于根据所述误差放大信号的变化输出对应占空比的pwm信号，当所述误差放大信号的电压值越高，所述pwm信号的占空比越高；所述pfm信号控制模块用于根据所述误差放大信号的变化输出对应频率的pfm信号，当所述误差放大信号的电压值等于参考电压的次数越多，所述pfm信号的频率越高；所述工作模式检测模块用于采集所述转换器的检测电流信号、所述电压反馈信号和所述误差放大信号中的至少一种信号，并选择输出第一切换信号或第二切换信号；所述工作模式切换模块用于接收所述pwm信号和所述pfm信号，并根据所述第一切换信号或所述第二切换信号，选择向所述转换器输出所述pfm信号或所述pwm信号；其中，当所述检测电流信号降低至小于或等于第一阈值、或所述误差放大信号降低至小于或等于第二阈值、或所述电压反馈信号升高至大于或等于第三阈值时，所述工作模式检测模块输出所述第一切换信号，所述工作模式切换模块选择向所述转换器选择输出所述pfm信号；当所述检测电流信号升高至大于或等于第四阈值、或所述误差放大信号升高至大于或等于第五阈值、或所述电压反馈信号降低至小于或等于第六阈值时，所述工作模式检测模块输出所述第二切换信号，所述工作模式切换模块选择向所述转换器选择输出所述pwm信号。

4、第二方面，本发明的技术方案还涉及一种转换器工作模式快速切换的控制方法，包括以下步骤：

5、实时采集所述转换器的电压反馈信号和检测电流信号，根据所述电压反馈信号生成误差放大信号，所述误差放大信号的电压值大于或等于所述电压反馈信号电压值的百分之五十，且所述误差放大信号的电压值小于或等于所述电压反馈信号电压值的百分之一百五十；

6、根据所述误差放大信号的变化分别输出对应占空比的pwm信号和对应频率的pfm信号，当所述误差放大信号的电压值越高，所述pwm信号的占空比越高；当所述误差放大信号的电压值等于参考电压的次数越多，所述pfm信号的频率越高；

7、根据所述检测电流信号、所述误差放大信号以及所述电压反馈信号的变化，选择以下任一步骤：

8、当所述检测电流信号降低至小于或等于第一阈值、或所述误差放大信号降低至小于或等于第二阈值、或所述电压反馈信号升高至大于或等于第三阈值时，选择向所述转换器输出所述pfm信号；

9、当所述检测电流信号升高至大于或等于第四阈值、或所述误差放大信号升高至大于或等于第五阈值、或所述电压反馈信号降低至小于或等于第六阈值时，选择向所述转换器输出所述pwm信号。

10、本发明的有益效果如下：根据检测电流信号、误差放大信号或电压反馈信号的信号变化，则能够实时检测转换器的负载情况，进而判断是否需要切换工作模式，以使转换器能够在轻负载电流条件下使用pfm模式，或在较重负载电流条件下使用pwm模式；

11、根据误差放大信号的变化来调节pwm信号的占空比，且误差放大信号的电压值一直是大于或等于电压反馈信号电压值的百分之五十的状态，故可以使pwm信号实时的占空比一直处于较高的状态，进而在转换器需要从pfm模式下转换成pwm模式时，可以实现工作模式快速地切换，以提升电路的瞬态响应；同时根据参考电压和误差放大信号的变化，能够控制pfm信号频率的快慢，可以实时根据转换器的工作情况调整pfm信号的频率，从而在转换器的负载电流增加时，可以提升转换器的充电次数，使转换器的储能电容可以充分充电，有效地降低转换器输出电压的波动幅度；同时，由于一直处于实时调节pfm信号频率的状态，在pwm模式转换成pfm模式时，能够快速输出对应的pfm信号，实现工作模式的快速转换；根据检测转换器的电压反馈信号和误差放大信号的变化，实时调整pwm信号的占空比和pfm信号的频率，能够有效地提升切换控制电路架构的瞬态响应，也同步提升了模式转换时的稳定性，确保转换器在转换工作模式时可以稳定地快速完成切换。

技术特征：

1.一种转换器工作模式快速切换的控制电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的转换器工作模式快速切换的控制电路，其特征在于，还包括频率检测模块(170)，所述频率检测模块(170)用于接收系统时钟信号和所述pfm信号，当所述pfm信号频率与所述系统时钟信号频率相等时，向所述工作模式检测模块(140)反馈，并使所述工作模式检测模块(140)输出所述第二切换信号。

3.根据权利要求1所述的转换器工作模式快速切换的控制电路，其特征在于，所述pwm信号控制模块(120)根据所述误差放大信号和所述检测电流信号的变化来调节所述pwm信号的占空比，当所述检测电流信号的对应电压值等于所述误差放大信号的电压值时，所述pwm信号为低电平信号。

4.根据权利要求1至3任一项所述的转换器工作模式快速切换的控制电路，其特征在于：

5.根据权利要求1至3任一项所述的转换器工作模式快速切换的控制电路，其特征在于，所述pfm信号控制模块(130)根据所述检测电流信号或固定电流信号或固定电压信号任一信号的变化，调节所述pfm信号的关断时间。

6.一种转换器工作模式快速切换的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的转换器工作模式快速切换的控制方法，其特征在于，还包括步骤：

8.根据权利要求6所述的转换器工作模式快速切换的控制方法，其特征在于，所述当所述误差放大信号的电压值越高，所述pwm信号的占空比越高的步骤包括：当系统时钟信号置高时，所述pwm信号为高电平信号；

9.根据权利要求6所述的转换器工作模式快速切换的控制方法，其特征在于，所述当所述误差放大信号的电压值等于参考电压的次数越多，所述pfm信号的频率越高的步骤包括：

10.根据权利要求6至9任一项所述的转换器工作模式快速切换的控制方法，其特征在于，所述根据所述电压反馈信号和所述误差放大信号生成对应开启时间的pfm信号的步骤还包括步骤：

技术总结
本发明涉及电源技术领域，公开了一种转换器工作模式快速切换的控制电路及方法，能够提高电路的瞬态响应，提升切换时的稳定性。本发明包括放大模块、PWM信号控制模块、PFM信号控制模块、工作模式检测模块以及工作模式切换模块。本发明由于误差放大信号的电压值一直是大于或等于电压反馈信号电压值的百分之五十的状态，故可以使PWM信号实时的占空比一直处于较高的状态，且PFM信号也一直在实时调整，在需要切换工作模式时，可以有效地提升电路的瞬态响应，根据转换器电压反馈信号和误差放大信号的变化，实时调整PWM信号的占空比和PFM信号的频率，有效地提升切换控制电路架构的瞬态响应，也同步提升了模式转换时的稳定性。

技术研发人员：张传瑜
受保护的技术使用者：深圳市智融微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16