[发明专利]一种基于自适应峰值电流的DC-DC模式切换电路

权利要求书

1.一种基于自适应峰值电流的DC-DC模式切换电路，其特征在于，包括：自适应峰值电流检测电路、PWM/PSM信号选择电路、自适应栅宽切换电路、降压核心电路，自适应峰值电流检测电路的输出电压为峰值电压V_SENSE，V_SENSE连接到自适应栅宽切换电路中的比较器的正端，比较器的输出电压为模式选择信号CHOOSE ，CHOOSE信号选择控制信号VH/VL、VH1/VL1，VH/VL、VH1/VL1同时又作为PWM/PSM信号选择电路的输入信号， PWM/PSM信号选择电路选择调制方式，控制降压核心电路中的开关管M1~M4，其中，自适应峰值电流检测电路由9个MOS器件以及一个电阻组成，晶体管M5/M6检测DC-DC的峰值电流，并且根据负载电流的大小来改变晶体管M5/M6的开断，当负载电流大于设定值时，使用晶体管M5/M6去检测峰值电流，当负载电流小于设定值时，使用晶体管M5去检测峰值电流，而晶体管M6则处于断开状态，用于自适应峰值电流检测；PWM/PSM信号选择电路由两个或门、一个非门、一个与门以及一个死区时间控制模块组成，通过模式选择信号CHOOSE信号来确定DC-DC电路是用脉冲宽度调制PWM还是脉冲跳周期调制PSM自适应栅宽切换电路由一个迟滞比较器，一个与门，或门，非门组成，通过自适应峰值电流检测电路检测到的峰值电压V_SENSE来自适应的调节栅宽，降压核心电路由4个大尺寸的开关管M1~M4组成，其中M1/M3的栅宽大于M2/M4，根据负载电流的情况来改变开关管M1~M4的状态；

所述自适应峰值电流检测电路由9个MOS器件M5~M13以及一个电阻组成，所述的晶体管M10的漏极与晶体管M8的漏极连接，晶体管M10的栅极与晶体管M9的栅极连接，晶体管M10的源极与GND连接，晶体管M8的漏极和栅极相连，晶体管M8的源极与晶体管M13的漏极连接，开关节点电压V_X设置在晶体管M8的源极与晶体管M13的漏极之间，晶体管M7的栅极与晶体管M8的栅极相连，晶体管M7的源极与晶体管M12的漏极连接，晶体管M7的漏极与晶体管M9的漏极相连，晶体管M9的源极与GND连接，晶体管M13的栅极与晶体管M12的栅极相连，栅压为降压核心电路开关管M1的控制信号VH取反后的电压INV_VH，晶体管M13/ M12/M5/M6的源极与输入电压V_IN相连接，晶体管M5/M6的栅极连接降压核心电路开关管M1/M2的控制信号VH/VH1，晶体管M5/M6的漏极与晶体管M7的源极以及晶体管M11的漏极相连接，晶体管M11的源端与电阻R连接，晶体管M11的栅极与晶体管M9的漏极相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应峰值电流的DC-DC模式切换电路，其特征在于，所述自适应峰值电流检测电路是通过复制开关管M1/M2的工作状态来提供开关电流来实现的，开关管M1/M2的有效宽度小于晶体管M5/M6；源极输入的运放M7-M10会让降压核心电路的开关节点电压V_X等于M7管的源极电压V_X1，开关管M1/M2和晶体管M5/M6的漏源电压相同，此时，开关管M1/M2管与晶体管M5/M6管的源、漏、栅极电压相等，由MOS管的电流公式得出，流过开关管M1/M2管与晶体管M5/M6管的电流只与宽长比有关；当降压核心电路M1的控制信号VH和降压核心电路M2的控制信号VH1为1时，开关管M1/M2将被关闭，并且M7和M8的源极电压会降为0， M7和M8将会被关闭，当降压核心电路M1的控制信号VH和降压核心电路M2的控制信号VH1为0时，M1-M4开启时会导致自适应峰值电流检测电路检测到的峰值电压V_SENSE高摆幅，电流检测电路使用额外的由降压核心电路M1的控制信号VH取反后的信号INV_VH控制上拉开关来防止M7和M8被关闭。