本發(fā)明涉及一種pwm和pfm的切換電路，特別涉及一種應(yīng)用于開關(guān)式穩(wěn)壓器的pwm和pfm的自動切換電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)在開關(guān)式穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)時(shí)，pwm和pfm自動切換功能通過獨(dú)立設(shè)計(jì)的pwm和pfm控制模塊，產(chǎn)生一個(gè)模擬狀態(tài)的pwm/pfm臨界切換點(diǎn)，通過判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)和切換點(diǎn)的關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)pwm/pfm自動切換。因?yàn)榉€(wěn)壓器開關(guān)信號不可避免的抖動和干擾，pwm/pfm臨界切換點(diǎn)必然呈現(xiàn)小范圍內(nèi)的離散和失配狀態(tài)，因?yàn)榕袛帱c(diǎn)的不確定性，導(dǎo)致輸出電壓紋波隨負(fù)載和輸入輸出電壓的變化存在突變范圍，測試中表現(xiàn)為多個(gè)周期導(dǎo)通的一簇簇的紋波，導(dǎo)致輸出電壓紋波幅度增大，輕載效率也被降低，不能達(dá)到理想的pwm和pfm平滑過渡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)pwm和pfm平滑過渡的一種應(yīng)用于開關(guān)式穩(wěn)壓器的pwm和pfm的自動切換電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于開關(guān)式穩(wěn)壓器的pwm和pfm的自動切換電路，包括pfm判斷模塊、最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊、第一或非門電路、第二或非門電路、第三或非門電路、第四或非門電路、第五或非門電路、第六反相器、第七與門電路，所述第一或非門電路、第二或非門電路、第三或非門電路、第四或非門電路、第五或非門電路均為二輸入或非門；

所述第一或非門電路的一個(gè)輸入端連接最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊的輸出端，第二或非門電路的另一個(gè)輸入端用以連接外部pwm信號；

所述pfm判斷模塊的第一輸入端與第一或非門電路的輸出端連接，pfm判斷模塊的第二輸入端與第六反相器的輸入端連接；

第二或非門電路的輸入端分別連接pfm判斷模塊的輸出端和第六反相器的輸入端；

第三或非門電路的輸入端分別連接第二或非門電路的輸出端和第一或非門電路的輸出端；

第四或非門電路的輸入端分別連接第三或非門電路的輸出端和第五或非門電路的輸出端；

第五或非門電路的輸入端分別連接第四或非門電路的輸出端和第七與門電路的輸出端；

第六反相器的輸入端用以連接外部的開關(guān)穩(wěn)壓振蕩器信號；

第七與門電路的輸入端分別連接第一或非門電路的輸出端和第六反相器的輸出端；

所述pfm判斷模塊功能如下：當(dāng)?shù)谝惠斎攵穗娖綖檫壿?時(shí)，輸出端電平為邏輯1，當(dāng)?shù)谝惠斎攵穗娖綖檫壿?時(shí)，第二輸入端接收到開關(guān)穩(wěn)壓振蕩器信號處在上升沿時(shí)，輸出端電平為邏輯0；

所述最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊功能如下：當(dāng)輸入端電平為邏輯0時(shí)，輸出端信號電平為邏輯0，當(dāng)輸入端電平為邏輯1時(shí)，輸出端電平為邏輯1，且經(jīng)過一個(gè)固定延遲時(shí)間后電平翻轉(zhuǎn)為邏輯0。

進(jìn)一步的是：所述最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊包括第八反相器、第九反相器、電阻、電容、第十或非門，所述第八反相器的輸入端與第五反相器的輸出端連接，第九反相器的輸入端與第八反相器的輸出端連接，第九反相器的輸出端與電阻的一端連接，所述第十或非門的輸入端分別與電阻的另一端和第八反相器的輸出端連接，所述第十或非門的輸出端與第一或非門的輸入端連接，所述電容的正極與電阻的另一端連接，電容的負(fù)極與地級連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將傳統(tǒng)的pwm信號經(jīng)過數(shù)字邏輯運(yùn)算產(chǎn)生pfm信號，避免了pwm模塊參數(shù)和pfm模塊參數(shù)在設(shè)計(jì)上的匹配性問題，從根本上解決了pwm和pfm自動切換帶來的突變點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)pwm和pfm平滑過渡。

附圖說明

圖1為pwm/pfm自動切換原理圖。

圖2為最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊原理圖。

圖3為pwm和pfm工作時(shí)序說明圖。

圖中標(biāo)記為：pfm判斷模塊1、最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2、第一或非門電路3、第二或非門電路4、第三或非門電路5、第四或非門電路6、第五或非門電路7、第六反相器8、第七與門電路9、第八反相器10、第九反相器11、電阻12、電容13、第十或非門14。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1至圖3所示的一種應(yīng)用于開關(guān)式穩(wěn)壓器的pwm和pfm的自動切換電路，包括pfm判斷模塊1、最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2、第一或非門電路3、第二或非門電路4、第三或非門電路5、第四或非門電路6、第五或非門電路7、第六反相器8、第七與門電路9，所述第一或非門電路3、第二或非門電路4、第三或非門電路5、第四或非門電路6、第五或非門電路7均為二輸入或非門；

所述第一或非門電路3的一個(gè)輸入端連接最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2的輸出端，第二或非門電路4的另一個(gè)輸入端用以連接外部pwm信號；

所述pfm判斷模塊1的第一輸入端與第一或非門電路3的輸出端連接，pfm判斷模塊1的第二輸入端與第六反相器8的輸入端連接；

第二或非門電路4的輸入端分別連接pfm判斷模塊1的輸出端和第六反相器8的輸入端；

第三或非門電路5的輸入端分別連接第二或非門電路4的輸出端和第一或非門電路3的輸出端；

第四或非門電路6的輸入端分別連接第三或非門電路5的輸出端和第五或非門電路7的輸出端；

第五或非門電路7的輸入端分別連接第四或非門電路6的輸出端和第七與門電路9的輸出端；

第六反相器8的輸入端用以連接外部的開關(guān)穩(wěn)壓振蕩器信號；

第七與門電路9的輸入端分別連接第一或非門電路3的輸出端和第六反相器8的輸出端；

所述pfm判斷模塊1功能如下：當(dāng)?shù)谝惠斎攵穗娖綖檫壿?時(shí)，輸出端電平為邏輯1，當(dāng)?shù)谝惠斎攵穗娖綖檫壿?時(shí)，第二輸入端接收到開關(guān)穩(wěn)壓振蕩器信號處在上升沿時(shí)，輸出端電平為邏輯0，所述pfm判斷模塊1為普通觸發(fā)電路；

所述最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2功能如下：當(dāng)輸入端電平為邏輯0時(shí)，輸出端信號電平為邏輯0，當(dāng)輸入端電平為邏輯1時(shí)，輸出端電平為邏輯1，且經(jīng)過一個(gè)固定延遲時(shí)間后電平翻轉(zhuǎn)為邏輯0。

上述電路中的各門電路可通過傳統(tǒng)電路搭建而成也可使用cpld等數(shù)字邏輯編輯器進(jìn)行搭建，上述兩種方法均為搭建邏輯電路的常用方法，此處便不再贅述。

為了方便描述，設(shè)第一或非門電路3的輸出端為第二節(jié)點(diǎn)，pfm判斷模塊1的輸出端為第三節(jié)點(diǎn)，第二或非門電路4的輸出端為第四節(jié)點(diǎn)，第三或非門輸出端為第五節(jié)點(diǎn)，第四或非門輸出端為第六節(jié)點(diǎn)，第五或非門輸出端為第七節(jié)點(diǎn)、最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2的輸出端為第一節(jié)點(diǎn)。

在工作時(shí)，本pwm和pfm切換電路的外部構(gòu)架和本領(lǐng)域中pwm和pfm切換電路中的外部構(gòu)架相同，第二或非門電路4的另一個(gè)輸入端用以連接外部開關(guān)式穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)pwm信號，pwm信號由外部反饋電壓控制，pwm上升沿時(shí)可觸發(fā)第七節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)為邏輯0，第三節(jié)點(diǎn)連接外部標(biāo)準(zhǔn)pfm控制模塊，該pfm控制模塊對電路其余模塊的控制行為與普通pfm完全一致，第七節(jié)點(diǎn)連接外部主功率管，第六反相器8連接外部osc信號，即開關(guān)穩(wěn)壓器振蕩器信號，osc信號的上升沿觸發(fā)功率管開啟，當(dāng)?shù)谄吖?jié)點(diǎn)輸出邏輯1時(shí)，驅(qū)動主功率管開啟，當(dāng)?shù)谄吖?jié)點(diǎn)輸出邏輯0時(shí)，主功率管關(guān)閉，當(dāng)?shù)谌?jié)點(diǎn)輸出邏輯1時(shí)，表示pfm控制模塊處在工作狀態(tài)中，當(dāng)?shù)谌?jié)點(diǎn)輸出邏輯0時(shí)，表示pfm控制模塊處在待機(jī)狀態(tài)中，ocs信號置為邏輯0，且本電路中，pwm信號不受pfm信號控制。

配合圖3的工作時(shí)序圖，圖1所示的pwm/pfm切換原理如下所述：

當(dāng)pwm為邏輯1時(shí)，第二節(jié)點(diǎn)信號為邏輯0，第三節(jié)點(diǎn)信號為邏輯1，第四節(jié)點(diǎn)信號為邏輯0，第五節(jié)點(diǎn)信號為邏輯0，第六節(jié)點(diǎn)和第七節(jié)點(diǎn)信號均為邏輯1，使得功率管開啟，在最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2的作用下，開啟時(shí)間為ton_min，在pwm上升沿觸發(fā)第七節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)為邏輯0，主功率管關(guān)閉，pfm信號維持邏輯1，直到下個(gè)周期osc上升沿來臨時(shí)才再次檢測。

當(dāng)pwm為邏輯0時(shí)，第二節(jié)點(diǎn)信號為邏輯1，第三節(jié)點(diǎn)信號為邏輯0，pfm控制模塊處在待機(jī)狀態(tài)，第四節(jié)點(diǎn)為1，第五節(jié)點(diǎn)為0，第六節(jié)點(diǎn)為1，第七節(jié)點(diǎn)為0，主功率處于關(guān)閉狀態(tài)，主功率管關(guān)閉后，系統(tǒng)上切斷了輸入功率到輸出功率的傳遞路徑，隨著負(fù)載的持續(xù)消耗，穩(wěn)壓器的輸出電壓將不斷降低，輸出反饋電壓持續(xù)下降，迫使pwm信號翻轉(zhuǎn)為邏輯1，第二節(jié)點(diǎn)信號復(fù)位為邏輯0，第三節(jié)點(diǎn)信號被置為邏輯1，第七節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)為邏輯1，主功率管開啟，此后的系統(tǒng)邏輯可以根據(jù)附圖1所示重復(fù)推演,本電路即為在輕載狀態(tài)下按照最小導(dǎo)通時(shí)間ton_min工作的pfm，隨著負(fù)載加重，導(dǎo)通時(shí)間維持ton_min不變，而工作頻率逐漸提高并最終等于pwm固定頻率，之后隨著負(fù)載進(jìn)一步加重，導(dǎo)通時(shí)間將逐漸增大，進(jìn)入pwm模式，整個(gè)過渡區(qū)間系統(tǒng)均工作于單周期模式，達(dá)到理想的pwm/pfm切換。

本發(fā)明將傳統(tǒng)的pwm信號經(jīng)過數(shù)字邏輯運(yùn)算產(chǎn)生pfm信號，避免了pwm模塊參數(shù)和pfm模塊參數(shù)在設(shè)計(jì)上的匹配性問題，從根本上解決了pwm和pfm自動切換帶來的突變點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)pwm和pfm平滑過渡。

在上述基礎(chǔ)上，所述最小導(dǎo)通時(shí)間控制模塊2包括第八反相器10、第九反相器11、電阻12、電容13、第十或非門14，所述第八反相器10的輸入端與第五反相器的輸出端連接，第九反相器11的輸入端與第八反相器10的輸出端連接，第九反相器11的輸出端與電阻12的一端連接，所述第十或非門14的輸入端分別與電阻12的另一端和第八反相器10的輸出端連接，所述第十或非門14的輸出端與第一或非門的輸入端連接，所述電容13的正極與電阻12的另一端連接，電容13的負(fù)極與地級連接，根據(jù)電阻12和電容13的值決定ton_min的具體脈寬，即電容的充電時(shí)間即為ton_min的具體脈寬。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。