[发明专利]用于DC-DC转换器轻负载跳脉冲模式的纹波减小电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种纹波减小电路，用于减小降压型DC-DC转换器轻负载跳脉冲模式的输出电压纹波。

背景技术

随着集成电路产业的飞速发展与模拟集成电路市场的日趋扩大，电源管理芯片的应用日渐广泛，其效率高、集成度高、重量轻等优点使其在便携式电子设备中广受欢迎。随着对电源管理要求的不断提高，便携式电子设备中的电源变换从以往的线性电源逐渐向着开关电源发展。开关式电源内部的关键器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量较低，因此电源转换效率远高于线性电源。目前高频高效的降压型DC-DC转换器的广泛应用就是很好的例子。

通常降压型DC-DC转换器重负载时，系统处于连续电流模式，当系统的输出负载从重载到轻载到空载的变化过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变。降压型DC-DC转换器在轻负载时有三种传统工作模式：突发模式、跳脉冲模式和强迫连续模式。突发模式由于使用特殊模块，使高端开关管的导通时间很短，停止工作的时间很长，因此极大降低开关损耗，提高了芯片转换效率，然而该工作模式的输出电压纹波大。跳脉冲模式可以防止反向电感电流，由于控制模块会使系统跳过一些脉冲，因此相比于连续工作模式，跳脉冲模式提高了轻载的效率，但其轻载的工作效率不如突发模式。强迫连续模式的输出电压纹波小并且其频率在整个负载变化范围内恒定，容易滤除噪声，但是其轻载效率也最低。

总体来看三种工作模式各有优缺点，从效率方面来讲轻载的三种工作模式，突发模式具有最高的轻载效率，跳脉冲模式次之，强迫连续模式轻载效率最低；从输出电压纹波来看，强迫连续模式的输出电压纹波最小，跳脉冲模式次之，突发模式的输出电压纹波最大。在一些通讯系统中，要求即使在轻负载的条件下仍然需要低的输出电压纹波和高的转换效率，这样三种传统的工作模式都不适用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述降压型DC-DC转换器轻负载跳脉冲模式的不足，提供了一种用于DC-DC转换器轻负载跳脉冲模式的纹波减小电路，以通过减小转换器中功率开关管的导通时间，减小电感电流峰值，实现小纹波的电压输出。

为实现上述目的，本发明包括：

电容充放电单元1，用于根据转换器内部产生的开关管关断信号ZC的不同，对电容进行充电或放电，得到不同大小的电压信号V_C1给比较单元2；

比较单元2，用于将转换器内部产生的两个基准电压VR1和VR2中的任意一个基准电压与电容充放电单元1输入的电压信号V_C1进行比较，并输出控制信号RR_CTL到逻辑控制单元3，作为逻辑控制单元3的清零信号；

逻辑控制单元3，用于对转换器下开关管的脉冲信号LG进行计数，对计数结果进行逻辑处理后，输出开关信号RR到导通时间控制单元4；

导通时间控制单元4，用于产生导通时间信号TON，控制转换器中的上开关管导通时间，以减小输出电压纹波；它包括充电电流产生模块41，比较器42，低压NMOS管M₅₀₈，第二电容C₂，与非门NAND和2个反相器INV5～INV6；

所述充电电流产生模块41，用于根据逻辑控制单元3输入的开关信号RR产生对应大小的充电电流I_C，该充电电流I_C通过第二电容C₂流到地，第二电容C₂上的电压为V_C2；

所述比较器42，其正相输入端连接电压V_C2，其负相输入端连接反馈电压V_FB，其输出端连接到与非门NAND的第一输入端m；

所述低压NMOS管M₅₀₈，其漏极连接到比较器42的正相输入端，其源极接地，其栅极连接上管导通信号TON_STA，用于控制第二电容C₂的充放电；

所述第五反相器INV5，其输入端连接上管导通信号TON_STA，其输出端连接到与非门NAND的第二输入端n，该非门NAND的输出端通过第六反相器INV6输出导通时间信号TON，控制转换器的上开关管关断。

上述用于DC-DC转换器轻负载跳脉冲模式的纹波减小电路，其中电容充放电单元1包括3个低压NMOS管M₃₀₉～M₃₁₁，1个低压PMOS管M₃₁₂，第一电容C₁和第一反相器INV1；