开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法
【专利摘要】本发明提供一种开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法，该开关电源电路包括：开关电源主电路，所述开关电源主电路包括有开关节点；连接在所述开关节点和地之间的阻尼电路，所述阻尼电路包括多个电阻组成的电阻网络和多个电容组成的电容网络；调试电路，所述调试电路用于根据开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。本发明实施例提供改造集成电路的内部结构实现了开关节点的过冲幅度的自适应调整。
【专利说明】
开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法
技术领域
[0001]本发明涉及通信技术领域，特别是指一种开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法。【背景技术】
[0002]开关电源由于效率高、输出电流大，广泛应用在手机电路设计中。除了平台自带的直流电源DCDC，外部功能模块也需要独立的DCDC供电。比如给屏幕背光供电的背光驱动电路(背光驱动IC )、LCM(液晶显示模块)偏置电源驱动IC、给电池充电的充电IC等。
[0003]而开关电源由于其开关特性和使用的电感等器件的特性，加上手机板子面积和走线的限制，常常会出现一些信号质量的问题。比如DCDC启动的瞬间，开关脚常常会出现超过 IC规格的电压，导致损坏IC。
[0004]以boos t电路(升压电路)为例，描述问题的产生原因和现有技术中的解决方法。
[0005]如图1所示，该电路为升压电路对应的等效电路，已经考虑到板子和1C的寄生电容 CPAR和寄生电感LPAR。电感L1和两个开关(Q1和D1)连接的节点称为开关节点。开关到引线之间、开关和地、二极管和输出、电容和地之间存在寄生电感Lpar，二极管和FET(场效应晶体管)本身存在着寄生电容CPAR。由于寄生电容和寄生电感的作用，开关节点处经常会产生大于200M的振荡电压。如果振荡的电压幅度大于Q1的最大极限值，Q1将会损坏，同时该高频振荡产生的EMI(电磁干扰)会影响到附件的1C。根据图1的等效电路，振荡的根本原因是寄生参数引起的，SW节点线路与FET的寄生电感在FET关闭瞬间产生较大的di/dt (单位时间内电流的变化)。根据公式V = L*di/dt，由于寄生电感的存在，产生了尖峰电压。
[0006]有多种措施可以减小该振荡过冲的幅度。例如，1C设计的时候可以选择寄生电容小的FET和二极管，应用的时候开关和电感的布局尽量靠近1C放置，以减小Lpar2和Lpar3;或者减小FET和电源地之间的距离，以减小LPAR1;或者输出电容尽量靠近二极管和电源地放置， 减小LPAr4和LPAr5 ;或者在输出和电源地之间加一个0.〇luf-2.2uf的旁路电容Cout-BYP。
[0007]由于IC内部集成的FET的CPAR，LPAR1，LPAR2，LPAR3值已经固定不能改变，并且由于板子布局和尺寸问题，改善PCB布局也可能做不到，上面提出的措施不一定可行。因此，推荐在开关节点上加snubber电路(阻尼电路)，通过阻尼电路可以吸收能量，减小在开关打开时由于寄生电感产生的尖峰波形。snubber电路通过给寄生电感产生的电流到地提供一条备用路径，以降低电压瞬态响应、抑制在开关打开时寄生电容随后产生的振荡。图1中，RsNUB和CsUNB 构成了阻尼电路，抑制SW脚产生的高频过冲。实际解决的时候，需要通过示波器实测到SW脚启动的过冲电压，然后手动更换小电容去改善该问题。
[0008]即现有技术存在以下缺陷:
[0009]1、需要手动去更换电容和电阻去调试，不同的项目因为布局和走线的原因，有改善效果的电容值都可能不一样，调试效率降低；[〇〇1 〇] 2、1C无法检测到过压，无法去自动调整开关脚幅度，没有自适应功能；
[0011]3、由于板子一致性的问题，可能存在着固定电容和电阻无法解决某些板子的过冲幅度问题。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法，解决了现有技术中只能依靠手动去更换电容、电阻来调整开关节点幅度效率较低的问题。
[0013]为了达到上述目的，一方面，本发明实施例提供一种开关电源电路，包括:
[0014]开关电源主电路，所述开关电源主电路包括有开关节点；
[0015]连接在所述开关节点和地之间的阻尼电路，所述阻尼电路包括多个电阻组成的电阻网络和多个电容组成的电容网络；
[0016]调试电路，所述调试电路用于根据开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0017]另一方面，本发明实施例还提供一种对如上所述的开关电源电路进行调试的方法，所述方法包括:
[0018]调试电路检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度值；
[0019]所述调试电路根据所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0020]本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果:
[0021]本发明实施例的开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法中，通过将开关电源电路中的阻尼电路设置为由电阻网络和电容网络组成，并在开关电源电路内部集成一调试电路，由调试电路通过调整电阻网络和/或电容网络确定接入阻尼电路的电阻值和/或电容值，从而使得开关电源电路能够根据瞬时幅度值自动调整阻尼电路的电阻值和/或电容值，实现了过冲幅度的自适应调整。【附图说明】
[0022]图1表示现有技术中开关电源电路的组成结构图；
[0023]图2表示本发明的第一实施例提供的开关电源电路的组成结构示意图；
[0024]图3表示本发明的第二实施例提供的对开关电源电路进行调试的方法的基本步骤流程图；
[0025]图4表示本发明的第二实施例提供的对开关电源电路进行调试的方法的具体示例流程图。【具体实施方式】
[0026]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。[〇〇27] 第一实施例[0〇28 ]如图2所不，本发明的第一实施例提供一种开关电源电路，包括:
[0029]开关电源主电路，所述开关电源主电路包括有开关节点SW;如图1所示，开关电源主电路包括:输入电源1〇〇,输入电源1〇〇用于给正给开关电源电路及外围电路供电;输入电容101，输入电容101用于给输入电源100进行滤波；电感103,电感103用于为开关电源电路存储电流;第一开关管105和第二开关管106,通过调整第一开关管105和第二开关管106的导通时间来实现电压的升压;开关节点104,开关节点104为电感103和第一开关管105和第二开关管106连接的节点;输出电压108以及输出电容109,输出电容109用于对输出电压108 进行滤波。
[0030]连接在所述开关节点104和地之间的阻尼电路20,所述阻尼电路20包括多个电阻组成的电阻网络和多个电容组成的电容网络;该阻尼电路为可编程的RC电路，其包括一电阻网络和一电容网络，电阻网络由多个电阻组成，电容网络由多个电容组成;可通过改变多个电阻的连接方式来改变接入阻尼电路的电阻值和/或通过改变多个电容的连接方式来改变接入阻尼电路的电容值。
[0031]调试电路，所述调试电路用于根据开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0032]本发明实施例通过改造开关电源电路的内部结构来改善开关节点过冲，其开关电源电路为集成电路;具体的，本发明实施例中将RC阻尼电路放在集成电路的内部并增加调试电路，一旦调试模块自动检测到开关节点的瞬时幅度值超过规格要求，则自动调整RC阻尼电路的电阻值和电容值，进而来调整开关节点的过冲幅度，直到调整到开关节点的瞬时幅度值达到规格要求，完成过冲幅度的自适应调整，提高对开关电源电路的调试效率。
[0033]具体的，如图2所示，本发明的第一实施例中所述调试电路包括:
[0034]幅度检测电路31，所述幅度检测电路用于检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度值；
[0035]调整电路32,所述调整电路用于当所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值时，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0036]本发明的第一实施例中，幅度检测电路31自动检测开关节点104的瞬时幅度值，若所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值则表明该开关节点104存在过冲电压，可能会损坏第一开关管105或者第二开关管106,同时还会影响附近的其他电路;此时调整电路32 需要对接入阻尼电路的电阻值和/或电容值进行调整从而使得开关节点的瞬时幅度值小于或者等于预设幅度值。
[0037]进一步的，本发明的上述实施例中所述开关电源电路还包括:第一寄存器以及第二寄存器;具体的，所述调整电路32用于通过修改第一寄存器的值来调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或通过修改第二寄存器的值来调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0038]本发明的第一实施例中，调整电路32通过修改第一寄存器的值来控制与各个电阻连接的多个开关从而调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值；同样的，调整电路 32通过修改第二寄存器的值来控制与各个电容连接的多个开关从而调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0039]需要说明的是，调整电路32调整电阻值和/或电容值的过程中可能不会一次就调整成功，故每次调整之后均需重新启动开关电源主电路，重新进行又一次的开关节点的瞬时幅度检测判断和阻尼电路的调整，具体的，所述调整电路302调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整接入所述阻尼电路中的电容值之后，所述幅度检测电路31再次检测所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，若所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值大于所述预设幅度值，所述调整电路32调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或接入所述阻尼电路中的电容值直到所述幅度检测电路31检测到的所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值小于所述预设幅度值。
[0040]本发明的第一实施例中，开关电源主电路启动的时候，幅度检测电路31检测开关节点SW的瞬时幅度，如果超过规格预设值，则发命令给到调整电路32调整阻尼电路的接入电阻值和/或接入电容值，直到开关节点SW的瞬时幅度落入正常规格范围之内。
[0041]综上，本发明的第一实施例提供一种开关电源电路，通过改造集成电路的内部结构来改善开关节点SW过冲。本发明实施例把RC阻尼电路放在集成电路的内部，并增加高频幅度检测电路，一旦检测电路自动检测到开关节点SW超过规格书要求，则自动修改阻尼电路的RC的值，进而来调整SW的过冲幅度，直到调整到的SW幅度达到规格书要求，完成过冲幅度的自适应调整。本发明提供的实施方式无需手动调试测试，完全由集成电路内部完成开关节点的调试过程，降低调试的难度和设计的成本。[〇〇42] 第二实施例[〇〇43]如图3所示，本发明的第二实施例提供一种对如上所述的开关电源电路进行调试的方法，所述方法包括:
[0044]步骤301，调试电路检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度值;如图2所示，如图1所示，开关电源主电路包括:输入电源100，输入电源100 用于给正给开关电源电路及外围电路供电;输入电容101，输入电容101用于给输入电源100 进行滤波；电感103,电感103用于为集成电路存储电流;第一开关管105和第二开关管106， 通过调整第一开关管105和第二开关管106的导通时间来实现电压的升压;开关节点104,开关节点104为电感103和第一开关管105和第二开关管106连接的节点;输出电压108以及输出电容109,输出电容109用于对输出电压108进行滤波。
[0045]步骤302,所述调试电路根据所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。该阻尼电路为可编程的RC电路，其包括一电阻网络和一电容网络， 电阻网络由多个电阻组成，电容网络由多个电容组成;可通过改变多个电阻的连接方式来改变接入阻尼电路的电阻值和/或通过改变多个电容的连接方式来改变接入阻尼电路的电容值。
[0046]本发明实施例通过改造集成电路的内部结构来改善开关节点过冲；具体的，本发明实施例中将RC阻尼电路放在集成电路的内部并增加调试电路，一旦调试模块自动检测到开关节点的瞬时幅度值超过规格要求，则自动调整RC阻尼电路的电阻值和电容值，进而来调整开关节点的过冲幅度，直到调整到开关节点的瞬时幅度值达到规格要求，完成过冲幅度的自适应调整，提高对开关电源电路的调试效率。
[0047]具体的，本发明的第二实施例中所述调试电路包括幅度检测电路；相应的，步骤301，包括:
[0048]步骤3011，利用所述幅度检测电路来检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度值。
[0049]本发明的第一实施例中，幅度检测电路31自动检测开关节点104的瞬时幅度值，若所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值则表明该开关节点104存在过冲电压，可能会损坏第一开关管105或者第二开关管106,同时还会影响附近的其他电路。
[0050]进一步的，本发明的第二实施例中所述调试电路还包括调整电路；相应的，步骤 302,包括:
[0051]步骤3021，若所述幅度检测电路检测到的所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值，所述幅度检测电路发送控制信号给所述调整电路；[〇〇52] 步骤3022,所述调整电路根据所述控制信号调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0053]本发明的上述实施例中，幅度检测电路与开关节点连接，开关电源主电路启动的时候，幅度检测电路检测开关节点SW的瞬时幅度，如果超过规格预设值，则发控制信号给到调整电路，调整电路根据其控制信号调整阻尼电路的接入电阻值和/或接入电容值，直到开关节点SW的瞬时幅度落入正常规格范围之内。[〇〇54]具体的，本发明的第二实施例中步骤3022，包括:
[0055]所述调整电路接收到所述控制信号之后，通过修改第一寄存器的值来调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或通过修改第二寄存器的值来调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。
[0056]本发明的第二实施例中，调整电路通过修改第一寄存器的值来控制与各个电阻连接的多个开关从而修调所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值；同样的，调整电路通过修改第二寄存器的值来控制与各个电容连接的多个开关从而修调所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。[〇〇57]需要说明的是，调整电路302调整电阻值和/或电容值的过程中可能不会一次就调整成功，故每次调整之后均需重新启动开关电源主电路，重新进行又一次的开关节点的瞬时幅度检测判断和阻尼电路的调整，具体的，本发明的第二实施例提供的方法还包括:所述调整电路调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整接入所述阻尼电路中的电容值之后，所述幅度检测电路再次检测所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，若所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值大于所述预设幅度值，所述调整电路调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或接入所述阻尼电路中的电容值直到所述幅度检测电路检测到的所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值小于所述预设幅度值。
[0058]例如，如图4所示，本发明的第二实施例提供方法的具体步骤如下:[〇〇59] 步骤401，开关电源主电路开始启动。[〇〇6〇]步骤402，检测模块自动检测SW脚过冲幅度，包括启动瞬间的幅度以及SW脚正常工作的幅度。
[0061]步骤403，判断SW脚的幅度值，如果超过规格要求幅度则执行步骤404;否则，执行步骤408。
[0062]步骤404，检测电路发送控制命令，打开集成电路内部的寄存器，找到RC电路对应的寄存器的值。[〇〇63] 步骤405,自动修改RC寄存器的值来调整RC值，从而调整SW脚幅度。[〇〇64]步骤406，保存好寄存器的值，并生效；[〇〇65]步骤407,再次启动电路，并执行步骤402。[〇〇66] 步骤408,如果测到的SW脚幅度符合要求，则保存当前的RC电路对应的寄存器配置的值。[〇〇67] 步骤409，完成自适应RC对应寄存器的配置。[〇〇68]步骤410,集成电路开始正常工作。[〇〇69]综上，本发明的第二实施例提供一种改善开关电源电路的开关节点SW启动瞬间的瞬时幅度的方法，通过改造集成电路的内部结构来改善开关节点SW过冲。本发明实施例把 RC阻尼电路放在集成电路的内部，并增加高频幅度检测电路，一旦检测电路自动检测到开关节点SW超过规格书要求，则自动修改阻尼电路的RC的值，进而来调整SW的过冲幅度，直到调整到的SW幅度达到规格书要求，完成过冲幅度的自适应调整。本发明提供的实施方式无需手动调试测试，完全由集成电路内部完成开关节点的调试过程，降低调试的难度和设计的成本。
[0070]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种开关电源电路，其特征在于，包括:开关电源主电路，所述开关电源主电路包括有开关节点；连接在所述开关节点和地之间的阻尼电路，所述阻尼电路包括多个电阻组成的电阻网 络和多个电容组成的电容网络；调试电路，所述调试电路用于根据开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度 值，调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻 尼电路中的电容值。2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述调试电路包括:幅度检测电路，所述幅度检测电路用于检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源 主电路的开关节点的瞬时幅度值；调整电路，所述调整电路用于当所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值时，调整 所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中 的电容值。3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括:第一寄 存器和第二寄存器；所述调整电路还用于通过修改所述第一寄存器的值来调整所述电阻网络接入所述阻 尼电路中的电阻值和/或通过修改所述第二寄存器的值来调整所述电容网络接入所述阻尼 电路中的电容值。4.如权利要求2或3所述的开关电源电路，其特征在于，所述调整电路调整接入所述阻 尼电路中的电阻值和/或调整接入所述阻尼电路中的电容值之后，所述幅度检测电路再次 检测所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，若所述开关电源主电路启 动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值大于所述预设幅度值，所述调整电路调整接入所述阻尼 电路中的电阻值和/或接入所述阻尼电路中的电容值直到所述幅度检测电路检测到的所述 开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值小于所述预设幅度值。5.—种对如权利要求1-4任一项所述的开关电源电路进行调试的方法，其特征在于，所 述方法包括:调试电路检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度 值；所述调试电路根据所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所 述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的 电容值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调试电路包括幅度检测电路；检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关节点的瞬时幅度值的步 骤，包括:利用所述幅度检测电路来检测开关电源主电路启动瞬间，所述开关电源主电路的开关 节点的瞬时幅度值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调试电路还包括调整电路；根据所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值，调整所述电阻网络接 入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值的步骤，包括:若所述幅度检测电路检测到的所述开关节点的瞬时幅度值大于预设幅度值，所述幅度 检测电路发送控制信号给所述调整电路；所述调整电路根据所述控制信号调整所述电阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/ 或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调整电路根据所述控制信号调整所述电 阻网络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整所述电容网络接入所述阻尼电路中的电容 值的步骤，包括:所述调整电路接收到所述控制信号之后，通过修改第一寄存器的值来调整所述电阻网 络接入所述阻尼电路中的电阻值和/或通过修改第二寄存器的值来调整所述电容网络接入 所述阻尼电路中的电容值。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:所述调整电路调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或调整接入所述阻尼电路中的电 容值之后，所述幅度检测电路再次检测所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时 幅度值，若所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度值大于所述预设幅度 值，所述调整电路调整接入所述阻尼电路中的电阻值和/或接入所述阻尼电路中的电容值 直到所述幅度检测电路检测到的所述开关电源主电路启动瞬间所述开关节点的瞬时幅度 值小于所述预设幅度值。
【文档编号】H02M1/00GK105958812SQ201610423226
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李德健
【申请人】维沃移动通信有限公司