CN108566073B - 一种开关稳压器的瞬态响应电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种开关稳压器的瞬态响应电路，包括：降压模块；第一采集模块；第二采集模块；第三采集模块；比较模块；比较模块将斜坡信号和反馈信号的叠加信号与采集信号进行比较，并通过比较输出端输出一比较信号；脉宽调制模块；其中，第三采集模块于采集到的主电路上的工作电流大于一预设值时，输出的反馈信号与主电路上的工作电流的比值等于1；第三采集模块于采集到的主电路上的工作电流小于预设值时，输出的反馈信号与主电路上的工作电流的比值小于1；具有的瞬态响应的能力强，反应速度快，可靠性高。

Description

一种开关稳压器的瞬态响应电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种开关稳压器的瞬态响应电路。

背景技术

随着微电子技术的迅猛发展，开关稳压器由于电路结构简单、调整方便、可靠性高等优点，在各种场合有着广泛应用，开关稳压器常常采用PWM(Pulse Width Modulation)控制方式，具有良好的降噪优势。

然而，传统的采用PWM技术进行控制的开关稳压器，受负载的影响较大，瞬态响应能力较差，无法为负载提供足够稳定的电源，造成电力问题的概率较大，可靠性不高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种开关稳压器的瞬态响应电路，其中，包括：

降压模块，包括：

用于接收输入信号的一信号输入端和用于输出输出信号的一信号输出端；

主电路，串联于所述信号输入端和所述信号输出端之间；

一第一MOS管和一第二MOS管，用于控制所述主电路的导通；

第一采集模块，连接所述信号输出端，以采集所述信号输出端的所述输出信号，并根据所述输出信号输出一采集信号；

第二采集模块，连接所述信号输出端，以采集所述信号输出端的所述输出信号，并根据所述输出信号输出斜坡信号；

第三采集模块，用于采集所述降压模块中所述主电路上的工作电流并输出一反馈信号；

比较模块，包括：

一正相输入端，与所述第一采集模块连接，用于接收所述采集信号；

一第一反相输入端，与所述第二采集模块连接，用于接收所述斜坡信号；

一第二反相输入端，与所述第三采集模块连接，用于接收所述反馈信号；

一比较输出端；

所述比较模块将所述斜坡信号和所述反馈信号的叠加信号与所述采集信号进行比较，并通过所述比较输出端输出一比较信号；

脉宽调制模块，分别连接所述比较输出端、所述第一MOS管和所述第二MOS管，以接收并根据所述比较信号生成对应占空比的控制信号控制所述第一MOS管和所述第二MOS管；

其中，所述第三采集模块于采集到的所述主电路上的工作电流大于一预设值时，输出的所述反馈信号与所述主电路上的工作电流的比值等于1；所述第三采集模块于采集到的所述主电路上的工作电流小于所述预设值时，输出的所述反馈信号与所述主电路上的工作电流的比值小于1。

上述的瞬态响应电路，其中，所述预设值为所述主电路上的工作电流的额定值的25％～95％。

上述的瞬态响应电路，其中，所述预设值为所述主电路上的工作电流的额定值的50％。

上述的瞬态响应电路，其中，所述第一采集模块中包括一误差放大单元，用于将采集的所述输出信号与一预设参考信号进行比较后放大。

上述的瞬态响应电路，其中，所述第一采集模块中还包括一稳压单元，所述稳压单元与所述误差放大单元的输出口连接，以对所述误差放大单元产生的放大后的信号进行稳压形成所述采集信号。

上述的瞬态响应电路，其中，所述稳压单元包括第一补偿电容、第二补偿电容和补偿电阻；

所述第一补偿电容与所述补偿电阻串联后与所述第二补偿电容并联。

上述的瞬态响应电路，其中，所述降压模块中包括串联在所述主电路中的感应电阻；

所述第三采集模块采集所述感应电阻上的感应电压，并将所述感应电压乘以一反馈系数后生成所述反馈信号。

上述的瞬态响应电路，其中，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管。

有益效果：本发明提出的一种开关稳压器的瞬态响应电路，具有的瞬态响应的能力强，反应速度快，可靠性高。

附图说明

图1为本发明一实施例中开关稳压器的瞬态响应电路的结构示意图；

图2为本发明一实施例中开关稳压器的瞬态响应电路中第一采集模块的电路原理图；

图3为本发明一实施例中开关稳压器的瞬态响应电路中主电路的电路原理图；

图4为本发明一实施例中开关稳压器的瞬态响应电路中叠加信号的波形图；

图5为本发明一实施例中开关稳压器的瞬态响应电路中比较模块的输出波形和脉冲信号的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在一个较佳的实施例中，提出了一种开关稳压器的瞬态响应电路，其中，可以包括：

降压模块10，包括：

用于接收输入信号的一信号输入端INT和用于输出输出信号的一信号输出端OUT；

主电路11，串联于信号输入端INT和信号输出端OUT之间；

一第一MOS管M1和一第二MOS管M2，用于控制主电路11的导通；

第一采集模块21，连接信号输出端，以采集信号输出端的输出信号，并根据输出信号输出一采集信号；

第二采集模块22，连接信号输出端OUT，以采集信号输出端OUT的输出信号，并根据输出信号输出斜坡信号；

第三采集模块23，用于采集降压模块10中主电路11上的工作电流并输出一反馈信号；

比较模块30，包括：

一正相输入端，与第一采集模块21连接，用于接收采集信号；

一第一反相输入端，与第二采集模块22连接，用于接收斜坡信号；

一第二反相输入端，与第三采集模块23连接，用于接收反馈信号；

一比较输出端Cout；

比较模块30将斜坡信号和反馈信号的叠加信号与采集信号进行比较，并通过比较输出端Cout输出一比较信号；

脉宽调制模块40，分别连接比较输出端Cout、第一MOS管和M1第二MOS管M2，以接收并根据比较信号生成对应占空比的控制信号控制第一MOS管M1和第二MOS管M2；

其中，第三采集模块23于采集到的主电路11上的工作电流大于一预设值时，输出的反馈信号与主电路11上的工作电流的比值等于1；第三采集模块23于采集到的主电路11上的工作电流小于预设值时，输出的反馈信号与主电路11上的工作电流的比值小于1。

上述技术方案中，第一MOS管M1和第二MOS管M2可以均分别与主电路11连接，用以在控制信号的控制下进行导通，从而控制主电路11的导通，控制信号为具有一特定占空比的脉冲信号，能够使得第一MOS管M1和第二MOS管M2在每个时间周期内依次导通，从而通过不同的占空比控制主电路的电流/电压，但这是本领域技术人员的惯用技术手段，在此不再赘述。

在一个较佳的实施例中，预设值为主电路11上的工作电流的额定值的25％～95％。

上述技术方案中，举例来说，预设值可以为主电路11上工作电流的额定值的35％，或40％，或45％，或55％，或60％，或65％等。

上述实施例中，优选地，预设值为主电路上的工作电流的额定值的50％。

上述技术方案中，若第三采集模块23采集到的主电路11上的工作电流大于额定值的50％时，则认为主电路11中需要进行过流保护，对于持续下降的工作电流，反馈信号与主电路11上的工作电流的比值小于1，即反馈信号也会不断降低，从而能够使得脉冲信号的占空比增加，进而使得瞬态响应的速度提高；当工作电流趋于稳定后，再将反馈信号与主电路11上的工作电流的比值恢复为1。

上述技术方案中，反馈信号与主电路11上的工作电流的比值大小于时，具体的比值可以是小于1的一个固定的系数值，也可以是不断增长的一个变化的系数值。

如图2所示，在一个较佳的实施例中，第一采集模块21中包括一误差放大单元gm，用于将采集的输出信号与一预设参考信号Vref进行比较后放大。

上述技术方案中，采集的输出信号从输入口In1进入；输出信号进入后还可以通过一分压单元形成进入误差放大单元gm的反相输入端的电压Veain；图2中的分压单元由串联的电阻R1和电阻R2组成，电阻R2可以并联有电容C2，电阻R1未连接电阻R2的一端可以接地。

上述实施例中，优选地，第一采集模块21中还可以包括一稳压单元，稳压单元与误差放大单元gm的输出口连接，以对误差放大单元21产生的放大后的信号进行稳压形成采集信号。

上述技术方案中，稳压后产生的采集信号从输出口Ou1输出。

上述实施例中，优选地，稳压单元包括第一补偿电容Cth、第二补偿电容Cthp和补偿电阻Rth；

第一补偿电容Cth与补偿电阻Rth串联后与第二补偿电容Cthp并联。

上述技术方案中，第一补偿电容Cth和第二补偿电容Cthp的电容值可以是不同的；该稳压单元还可以包括一端接地的电阻R0。

如图3所示，在一个较佳的实施例中，降压模块10中包括串联在主电路11中的感应电阻Rsense；

第三采集模块23采集感应电阻Rsense上的感应电压，并将感应电压乘以一反馈系数后生成反馈信号。

上述技术方案中，从信号输入端INT输入的输入信号通过第一MOS管M1后从主电路11的输入口In2进入主电路11，经过整流电感L以后从输出口Ou2输出；感应电阻Rsense可以串联在整流电感L的后面。

在一个较佳的实施例中，第一MOS管M1和第二MOS管可以均为NMOS管M2，但这只是一种优选的情况，也可以两者均为PMOS的情况，或者其中一个为PMOS另一个为NMOS。

具体地，如图4所示，该图4中VCS表示斜坡信号的波形，Vcomp表示反馈信号的波形，该反馈信号的幅值呈快速上升的趋势，可以使得脉冲信号的占空比增加，从而保证瞬态响应的过程的迅速、有效；如图5所示，该图5中VEAO表示比较模块30输出的比较信号的波形，Vlx表示脉冲信号的占空比的波形，由于占空比持续上升，比较模块30输出的比较信号的值持续且快速上升。

综上所述，本发明提出的一种开关稳压器的瞬态响应电路，包括：降压模块；第一采集模块；第二采集模块；第三采集模块；比较模块；比较模块将反馈信号和斜坡信号的叠加信号与采集信号进行比较，并通过比较输出端输出一比较信号；脉宽调制模块；其中，第三采集模块于采集到的主电路上的工作电流大于一预设值时，输出的反馈信号与主电路上的工作电流的比值等于1；第三采集模块于采集到的主电路上的工作电流小于预设值时，输出的反馈信号与主电路上的工作电流的比值小于1；具有的瞬态响应的能力强，反应速度快，可靠性高。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种开关稳压器的瞬态响应电路，其特征在于，包括：

降压模块，包括：

用于接收输入信号的一信号输入端和用于输出输出信号的一信号输出端；

主电路，串联于所述信号输入端和所述信号输出端之间；

一第一MOS管和一第二MOS管，用于控制所述主电路的导通；

第一采集模块，连接所述信号输出端，以采集所述信号输出端的所述输出信号，并根据所述输出信号输出一采集信号；

第二采集模块，连接所述信号输出端，以采集所述信号输出端的所述输出信号，并根据所述输出信号输出斜坡信号；

第三采集模块，用于采集所述降压模块中所述主电路上的工作电流并输出一反馈信号；

比较模块，包括：

一正相输入端，与所述第一采集模块连接，用于接收所述采集信号；

一第一反相输入端，与所述第二采集模块连接，用于接收所述斜坡信号；

一第二反相输入端，与所述第三采集模块连接，用于接收所述反馈信号；

一比较输出端；

所述比较模块将所述斜坡信号和所述反馈信号的叠加信号与所述采集信号进行比较，并通过所述比较输出端输出一比较信号；

脉宽调制模块，分别连接所述比较输出端、所述第一MOS管和所述第二MOS管，以接收并根据所述比较信号生成对应占空比的控制信号控制所述第一MOS管和所述第二MOS管；

其中，所述第三采集模块于采集到的所述主电路上的工作电流大于一预设值时，输出的所述反馈信号与所述主电路上的工作电流的比值等于1；所述第三采集模块于采集到的所述主电路上的工作电流小于所述预设值时，输出的所述反馈信号与所述主电路上的工作电流的比值小于1；

所述第一采集模块包括一分压单元和一误差放大单元，所述分压单元连接在所述信号输出端和所述误差放大单元之间，所述分压单元用于将采集的所述输出信号进行分压处理；

所述误差放大单元用于将进行分压处理后的所述输出信号与一预设参考信号进行比较后放大。

2.根据权利要求1所述的瞬态响应电路，所述预设值为所述主电路上的工作电流的额定值的25％～95％。

3.根据权利要求2所述的瞬态响应电路，其特征在于，所述预设值为所述主电路上的工作电流的额定值的50％。

4.根据权利要求1所述的瞬态响应电路，其特征在于，所述第一采集模块中还包括一稳压单元，所述稳压单元与所述误差放大单元的输出口连接，以对所述误差放大单元产生的放大后的信号进行稳压形成所述采集信号。

5.根据权利要求4所述的瞬态响应电路，其特征在于，所述稳压单元包括第一补偿电容、第二补偿电容和补偿电阻；

所述第一补偿电容与所述补偿电阻串联后与所述第二补偿电容并联。

6.根据权利要求1所述的瞬态响应电路，其特征在于，所述降压模块中包括串联在所述主电路中的感应电阻；

所述第三采集模块采集所述感应电阻上的感应电压，并将所述感应电压乘以一反馈系数后生成所述反馈信号。

7.根据权利要求1所述的瞬态响应电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管。

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