延长DC-DC转换器关断时间的控制电路、转换器、芯片及设备的制作方法

本申请涉及电源转换器，具体涉及一种延长dc-dc转换器关断时间的控制电路、转换器、芯片及设备。

背景技术：

1、随着科技的快速发展，便携式电子移动设备成为人们工作以及生活的一部分，而便携式电子移动设备的工作持续时间是直接由电源直接决定的。现如今市场上便携式电子移动设备大多采用单节锂电池进行供电，其存在充放电特性曲线不稳定的缺点，为保证系统内子电路模块的驱动电压恒定，需要在子电路和锂电池间加入稳压电源模块。为了满足这些需求，小体积、高效率、具有稳压功能的开关电源应运而生。

2、在dc-dc转换器中，为了获得快速的负载瞬态响应，常采用恒定关断时间(cft)控制架构。cft控制下dc-dc转换器的开关频率随负载变化，其控制信号占空比的调节通过控制功率管的导通时间ton来实现，功率管的关断时间由开关电源的输出电压和输入电压之间的关系确定，功率管的关断时间toff为恒定值。在连续导通工作模式(ccm)下，dc-dc转换器工作在重载或较轻负载，能够正常工作。但是，在非连续导通工作模式(dcm)下，当dc-dc转换器工作在轻载或深轻载状态下，随着负载降低，功率管的开关损耗和驱动损耗逐渐占据主导地位，toff恒定，ton随负载降低而越来越小，导致开关频率升高，dc-dc转换器的转换效率随负载减小而逐渐降低。

3、因此，如何解决在恒定关断时间控制架构中，使得dc-dc转换器在dcm模式下降低开关频率，提高转换效率，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于解决现有技术中，针对在恒定关断时间控制架构中，其关断时间toff恒定，在连续导通工作模式(ccm)下工作正常；当输出负载变轻，进入非连续工作模式(dcm)，开关频率升高，转换效率降低的技术问题，为此，本申请提供一种延长dc-dc转换器关断时间的控制电路、转换器、芯片及设备。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种延长dc-dc转换器关断时间的控制电路，控制电路包括误差放大模块、第一比较器、第二比较器、开关控制模块和电压转电流模块；

3、误差放大模块包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端用于接入基准电压，第二输入端用于接入反馈电压，第一输出端与第一比较器的反相输入端电连接，第一比较器的同相输入端用于接入参考电压，第二输出端与电压转电流模块的输入端电连接，电压转电流模块的输出端经开关控制模块与第二比较器的反相输入端电连接，第二比较器的同相输入端用于接入采集电压；

4、误差放大模块和第一比较器用于判断dc-dc转换器的工作模式；

5、第二比较器和开关控制模块用于控制dc-dc转换器在dcm工作模式下的关断时间；

6、电压转电流模块用于将电压转换为电流；

7、其中，基准电压由基准电压源产生，反馈电压由dc-dc转换器的输出电压分压所得，采集电压由dc-dc转换器的输入电压分压所得。

8、在其他实施例中，误差放大模块包括第一误差放大器和第二误差放大器，第一误差放大器和第二误差放大器的同相输入端电连接，该连接处对应作为误差放大模块的第一输入端，用于接入基准电压；

9、第一误差放大器和第二误差放大器的反相输入端电连接，该连接处对应作为误差放大模块的第二输入端，用于接入反馈电压；

10、第一误差放大器的输出端作为误差放大模块的第一输出端，与第一比较器的反相输入端电连接，第二误差放大器的输出端作为误差放大模块的第二输出端，与电压转电流模块的输入端电连接。

11、在其他实施例中，误差放大模块包括第三误差放大器，第三误差放大器包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端，分别对应作为误差放大模块的第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

12、第三输入端用于接入基准电压，第四输入端用于接入反馈电压，第三输出端与第一比较器的反相输入端电连接，第四输出端与电压转电流模块的输入端电连接。

13、在其他实施例中，开关控制模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第一电容，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第一电容的第一端分别与第二比较器的反相输入端电连接，第一开关管的第二端与第一电容的第二端连接后接地，第二开关管的第二端与电压转电流模块的输出端电连接，第三开关管用于接入ccm电流，第一比较器的输出端分别与第二开关管和第三开关管的控制端电连接。

14、在其他实施例中，误差放大模块和第一比较器用于判断dc-dc转换器的工作模式的步骤包括：

15、检测误差放大模块的第一输出端输出的第一输出电压；

16、第一比较器将第一输出电压与参考电压做比较；

17、若第一输出电压小于参考电压，dc-dc转换器由ccm工作模式进入dcm工作模式。

18、在其他实施例中，第二比较器用于判断dc-dc转换器在dcm工作模式下的关断时间的步骤包括：

19、检测第二比较器的反相输入端的输入电压；

20、当第二比较器的反相输入端的输入电压上升至采集电压时，第二比较器的输出端输出翻转信号。

21、本发明提供一种dc-dc转换器，转换器包括如前述的延长dc-dc转换器关断时间的控制电路，还包括电源输入端、电源输出端、电感、第一功率管、第二功率管、第三比较器和电流采样电路，电感的一端与电源输入端电连接，电感的另一端分别与第一功率管和第二功率管的一引脚电连接，第二比较器和第三比较器的输出端通过逻辑控制电路与第一功率管和第二功率管的控制端电连接，第三比较器的同相输入端与误差放大模块的第一输出端电连接，第三比较器的反相输入端与电流采样电路的输出端电连接，电流采样电路用于采样第一功率管的电流值。

22、在其他实施例中，转换器还包括反馈电路，反馈电路包括反馈输出端、第一电阻和第二电阻，反馈输出端与第一电阻和第二电阻的连接点电连接，第一电阻的另一端与电源输出端电连接，第二电阻的另一端接地。

23、本发明提供一种延长dc-dc转换器关断时间的控制芯片，控制芯片包括基板，以及设置在基板上的电路，电路为前述的延长dc-dc转换器关断时间的控制电路。

24、本发明提供一种电子设备，包括如前述的dc-dc转换器。

25、有益效果：本发明公开一种延长dc-dc转换器关断时间的控制电路、转换器、芯片及设备，控制电路通过误差放大模块输出第一输出电压与参考电压进行比较，当负载较重时，第一输出电压较高，控制电路处于ccm工作模式，此时关断时间toff由输出电压与输入之间的比例关系确定，从而获得恒定的工作频率；当负载较轻时，第一输出电压较低，此时控制电路切换到dcm工作模式，误差放大模块的第二输出端输出第二输出电压，关断时间由第二输出电压和输入电压共同决定，关断时间toff根据负载的轻、重条件自动调节大小，从而实现开关频率的自动调节，提高轻载工作条件下的转换效率。

技术特征：

1.一种延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括误差放大模块、第一比较器、第二比较器、开关控制模块和电压转电流模块；

2.如权利要求1所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述误差放大模块包括第一误差放大器和第二误差放大器，所述第一误差放大器和所述第二误差放大器的同相输入端电连接，该连接处对应作为所述误差放大模块的所述第一输入端，用于接入所述基准电压；

3.如权利要求1所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述误差放大模块包括第三误差放大器，所述第三误差放大器包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端，分别对应作为所述误差放大模块的第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

4.如权利要求1所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第一电容，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第一电容的第一端分别与所述第二比较器的反相输入端电连接，所述第一开关管的第二端与所述第一电容的第二端连接后接地，所述第二开关管的第二端与所述电压转电流模块的输出端电连接，所述第三开关管用于接入ccm电流，所述第一比较器的输出端分别与所述第二开关管和第三开关管的控制端电连接。

5.如权利要求1所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述误差放大模块和所述第一比较器用于判断所述dc－dc转换器的工作模式的步骤包括：

6.如权利要求1所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，其特征在于，所述第二比较器用于判断所述dc－dc转换器在dcm工作模式下的关断时间的步骤包括：

7.一种dc－dc转换器，其特征在于，所述转换器包括如权利要求1～6任一项所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路，还包括电源输入端、电源输出端、电感、第一功率管、第二功率管、第三比较器和电流采样电路，所述电感的一端与所述电源输入端电连接，所述电感的另一端分别与所述第一功率管和第二功率管的一引脚电连接，所述第二比较器和第三比较器的输出端通过逻辑控制电路与所述第一功率管和第二功率管的控制端电连接，所述第三比较器的同相输入端与所述误差放大模块的第一输出端电连接，所述第三比较器的反相输入端与所述电流采样电路的输出端电连接，所述电流采样电路用于采样所述第一功率管的电流值。

8.如权利要求7所述的dc－dc转换器，其特征在于，所述转换器还包括反馈电路，所述反馈电路包括反馈输出端、第一电阻和第二电阻，所述反馈输出端与所述第一电阻和第二电阻的连接点电连接，所述第一电阻的另一端与所述电源输出端电连接，所述第二电阻的另一端接地。

9.一种延长dc－dc转换器关断时间的控制芯片，其特征在于，所述控制芯片包括基板，以及设置在所述基板上的电路，所述电路为权利要求1～6中任一项所述的延长dc－dc转换器关断时间的控制电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7或权利要求8所述的dc－dc转换器。

技术总结
本发明公开一种延长DC－DC转换器关断时间的控制电路、转换器、芯片及设备，控制电路通过误差放大模块输出第一输出电压与参考电压进行比较，当负载较重时，第一输出电压较高，控制电路处于CCM工作模式，此时关断时间T<subgt;OFF</subgt;由输出电压与输入之间的比例关系确定，从而获得恒定的工作频率；当负载较轻时，第一输出电压低于参考电压，此时控制电路由CCM工作模式切换到DCM工作模式，误差放大模块的第二输出端输出第二输出电压，关断时间由第二输出电压和输入电压共同决定，即关断时间T<subgt;OFF</subgt;根据负载的轻、重条件自动调节大小，从而实现开关频率的自动调节，提高轻载工作条件下的转换效率。

技术研发人员：贺江平,骞海荣,刘文博
受保护的技术使用者：芯朗半导体（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4