專利名稱：電壓轉換器中的模式選擇控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子電路領域，特別是一種電壓轉換器中的PWM模式和PFM模式選擇電路。
背景技術：
在有些應用，如直流-直流轉換器或交流-直流轉換器中，為了提高較寬負載電流范圍內的轉換效率，會設計PWM(Pulse Width Modulation 脈沖寬度調制)^P PFM(Pulse Frequency Modulation 脈沖頻率調制)模式共存的控制方式。PWM模式下工作保證較重負載條件下的輸出紋波較小，PFM模式下工作降低開關損耗，提高效率。下面結合
圖1和圖2來說明現有技術中帶有PWM_PFM控制電路的轉換器工作原理。圖1為現有技術中PWM_PFM控制電路的示意圖，圖2為現有技術中含有圖1中的PWM_ PFM控制電路的直流-直流轉換器。在PWM模式工作時，由誤差放大器EA放大輸出反饋電壓FB信號和參考電壓信號Vref之間的差，產生誤差信號EAO。PWM比較器PWMC比較EA的輸出EAO信號和三角波信號Vramp，產生占空比信號PWM0。利用此占空比信號PWMO來控制功率器件的開關來實現穩(wěn)定的輸出電壓，分壓電路對所述輸出電壓進行分壓得到所述反饋電壓FB，這樣構成PWM控制回路。當工作在PFM模式時，比較器PFMC比較參考電壓信號 Vref和FB信號，如果FB比Vref高，SLEEP信號為高，D觸發(fā)器ffdf 1和ffdf2都被復位， PFMP和PFMN都輸出低電平，功率管PMOS和匪OS都關閉。當從P麗模式進入PFM模式時， PWM信號從高電平變低電平，觸發(fā)器ffdfl中的信號CK從高電平變低電平，產生下降沿，這樣觸發(fā)器ffdfl的輸出PFMP被置位為高電平，功率管PMOS導通。功率管PMOS導通后，電感Ll的電流上升，當上升至達到PFM模式下過流閾值時，OCP變成高電平，使ffdfl復位為低電平。然后，此下降沿信號使ffdf2的輸出PFMN被置位為高電平，控制功率管NMOS導通，電感電流下降。當電感電流下降至零時，RCP信號從低電平變高電平，0R3的輸出為高電平，從而將ffdf2的輸出信號PFMN復位為低電平。這樣就形成的PFM的邏輯信號PFMP 和PFMN。基于邏輯信號PFMP和PFMN對控制功率器件的開關來實現穩(wěn)定的輸出電壓，分壓電路對所述輸出電壓進行分壓得到所述反饋電壓FB，這樣構成PFM控制回路。理想情況下，PWM模式下FB電壓被調整等于Vref的電壓，而PFM模式下FB的平均值被調整為Vref和Vref+VHY的平均值，即Vref+V^/2，其中Vref為參考電壓信號Vref的電壓值，Vhy為遲滯比較器PFMC的遲滯電壓。但是實際情況下，誤差放大器EA存在輸入偏差， 即由于誤差放大器EA的輸入差分對管在集成電路工藝大規(guī)模生產中，存在隨機偏差，同時 PFM比較器PFMC也存在輸入偏差。所以PWM模式下FB電壓不是被精確調整到Vref電壓， 而是Vref+ Δ VQFFSET—EA。PFM模式下的FB電壓被調整至Vref+V^/2+ Δ VQFFSET—PMe。對于標準 CMOS工藝，輸入偏差可能隨機為-IOmV至+IOmV之間的任意值。另外FB電壓與電壓轉換器的輸出電壓一般成固定比例關系，由分壓電阻Rl和R2決定，如圖2所示。輸出電壓VO等于
權利要求
1.一種電壓轉換器中的模式選擇控制電路，其包括誤差放大器和參考電壓選擇模塊， 其特征在于反饋信號作為所述誤差放大器的第一輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PWM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PWM控制回路以實現PWM 控制，所述參考電壓選擇模塊選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號；在模式控制信號為PFM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PFM控制回路以實現PFM 控制，所述參考電壓選擇模塊基于所述誤差放大器的輸出從第一參考電壓和第二參考電壓中選擇一個作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號。
2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于所述誤差放大器的輸出經過至少一反相器進入PFM控制回路，所述參考電壓選擇模塊基于所述反相器的輸出從第一參考電壓和第二參考電壓中選擇一個作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號；所述誤差放大器通過一開關進入PWM控制回路，在模式控制信號為PWM模式時，所述開關導通，在模式控制信號為PFM模式時，所述開關截止。
3.根據權利要求2所述的電路，其特征在于第二參考電壓高于第一參考電壓。
4.根據權利要求2所述的電路，其特征在于所述參考電壓選擇模塊包括在模式控制信號為PWM模式時選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PFM模式且所述反相器的輸出為第一電平時選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PFM模式且所述反相器的輸出為第二電平時選擇第二參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號的控制邏輯。
5.根據權利要求1-4中任一所述的電路，其特征在于所述誤差放大器包括第一差分管、第二差分管、PMOS電流鏡、第一 NMOS電流鏡、第二 NMOS電流鏡，第一 NMOS電流鏡的一個支路與第一差分管相連，第一 NMOS電流鏡的另一個支路與 PMOS電流鏡的一個支路相連，第二 NMOS電流鏡的一個支路與第二差分管相連，第二 NMOS電流鏡的另一個支路與 PMOS電流鏡的另一個支路相連，在模式控制信號為PWM模式時，在PMOS電流鏡的支路與第一 NMOS電流鏡的支路之間串聯有級聯晶體管，在PMOS電流鏡的支路與第二 NMOS電流鏡的支路之間串聯有級聯晶體管，在模式控制信號為PFM模式時，將所述級聯晶體管短路。
6.一種電壓轉換器中的模式選擇控制電路，其包括誤差放大器和參考電壓選擇模塊， 其特征在于反饋信號作為所述誤差放大器的第一輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PWM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PWM控制回路以實現PWM 控制，所述參考電壓選擇模塊選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號；在模式控制信號為PFM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PFM控制回路以實現PFM 控制，所述參考電壓選擇模塊基于所述誤差放大器的輸出從第二參考電壓和第三參考電壓中選擇一個作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號，其中第一參考電壓為第二參考電壓和第三參考電壓的均值。
7.根據權利要求6所述的電路，其特征在于所述誤差放大器的輸出經過至少一反相器進入PFM控制回路，所述參考電壓選擇模塊基于所述反相器的輸出從第二參考電壓和第三參考電壓中選擇一個作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號；所述誤差放大器通過一開關進入PWM控制回路，在模式控制信號為PWM模式時，所述開關導通，在模式控制信號為PFM模式時，所述開關截止。
8.根據權利要求7所述的電路，其特征在于所述參考電壓選擇模塊包括在模式控制信號為PWM模式時選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PFM模式且所述反相器的輸出為第一電平時選擇第二參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PFM模式且所述反相器的輸出為第二電平時選擇第三參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號的控制邏輯。
9.根據權利要求6-8任一所述的電路，其特征在于所述誤差放大器包括第一差分管、第二差分管、PMOS電流鏡、第一 NMOS電流鏡、第二 NMOS電流鏡，第一 NMOS電流鏡的一個支路與第一差分管相連，第一 NMOS電流鏡的另一個支路與 PMOS電流鏡的一個支路相連，第二 NMOS電流鏡的一個支路與第二差分管相連，第二 NMOS電流鏡的另一個支路與 PMOS電流鏡的另一個支路相連，在模式控制信號為PWM模式時，在PMOS電流鏡的支路與第一 NMOS電流鏡的支路之間串聯有級聯晶體管，在PMOS電流鏡的支路與第二 NMOS電流鏡的支路之間串聯有級聯晶體管，在模式控制信號為PFM模式時，將所述級聯晶體管短路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電壓轉換器中的模式選擇控制電路，其包括誤差放大器和參考電壓選擇模塊，其中反饋信號作為所述誤差放大器的第一輸入端的輸入信號，在模式控制信號為PWM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PWM控制回路以實現PWM控制，所述參考電壓選擇模塊選擇第一參考電壓作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號；在模式控制信號為PFM模式時，所述誤差放大器的輸出進入PFM控制回路以實現PFM控制，所述參考電壓選擇模塊基于所述誤差放大器的輸出從第一參考電壓和第二參考電壓中選擇一個作為所述誤差放大器的第二輸入端的輸入信號。該電路在PWM模式和PFM模式下共享同一誤差放大器，從而降低兩種模式下輸出電壓的偏差。
文檔編號H02M1/00GK102290970SQ201110225758
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權日2011年8月8日
發(fā)明者尹航, 王釗 申請人:無錫中星微電子有限公司