專利名稱：一種dcdc電源轉換控制裝置及開關電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種D⑶C電源轉換控制裝置及開關電源。
背景技術：
當前的便攜式產(chǎn)品越來越多采用了可充電電源，需要對電源電量釋放和充電有良好的管理，需要實現(xiàn)效率的電量轉化，以及穩(wěn)定、安全可靠的管理功能。由于線性電源轉換效率低，發(fā)熱量大的致命缺點，在很多方案中都采用轉換效率高的開關電源。開關電源變換靈活，具有BUCK、BOOST等多種結構來實現(xiàn)降壓、升壓等功能，同時能提供更大的負載電流， 因此開關電源得到了廣泛的應用。在開關電源控制方法中，峰值電流控制方法有著電壓模式控制方法無法比擬的優(yōu)點而得到了非常廣泛的應用，成為主流控制方法；傳統(tǒng)的峰值電流控制方法是固定頻率，調節(jié)脈寬的PWM控制方式，例如固定時鐘開啟、峰值電流關閉控制模式等。但是這種峰值電流 PWM控制方式有著固有的缺點當占空比大于50%時，存在內環(huán)電流環(huán)工作不穩(wěn)定的問題， 需要斜坡補償模塊才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題為現(xiàn)有的DCDC電源轉換控制裝置電壓、電流紋波不穩(wěn)定的問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供如下技術方案一種D⑶C電源轉換控制裝置，用以控制一 D⑶C主電路輸出電壓；所述D⑶C電源轉換控制裝置包括關斷控制單元，與所述D⑶C主電路相連，在D⑶C主電路中儲能電感上的電流達到預設峰值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號；導通控制單元，分別與D⑶C主電路以及關斷控制單元相連，在D⑶C主電路中儲能電感上的電流由預設峰值電流下降到預設谷值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管導通的充電控制信號；邏輯單元，分別與所述關斷控制單元和導通控制單元相連，用以根據(jù)所述放電控制信號和充電控制信號產(chǎn)生開關控制信號；驅動單元，與述邏輯單元相連，用以根據(jù)所述開關控制信號控制DOTC主電路中開關管的導通及關斷。進一步地，所述關斷控制單元包括峰值電流比較單元，用以將所述儲能電感的充電電流檢測信號與所述預設峰值電流信號進行比較并根據(jù)比較結果輸出放電控制信號。進一步地，所述充電電流檢測信號由串聯(lián)于DCDC主電路充電回路中的第一檢測電阻產(chǎn)生。進一步地，所述預設峰值電流信號反映DCDC主電路輸出電壓的變化。進一步地，所述導通控制單元包括電感放電計時單元，與關斷控制單元相連，接收到放電控制信號開始計時，計時到一預定時間后，輸出充電控制信號。進一步地，所述DOTC主電路為降壓型電源轉換電路。進一步地，所述DOTC主電路為升壓型電源轉換電路。進一步地，所述DOTC主電路為升降壓型電源轉換電路。進一步地，所述邏輯單元為RS觸發(fā)器。本發(fā)明還提供了包括上述DOTC電源轉換控制裝置的開關電源。本發(fā)明所提供的一種D⑶C電源轉換控制裝置，在對D⑶C主電路開關管控制的過程中，關斷控制單元，在DCDC主電路中儲能電感上的電流達到預設峰值電流時，產(chǎn)生控制 DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號；導通控制單元，在DCDC主電路中儲能電感上的電流由預設峰值電流下降到預設谷值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管導通的充電控制信號；由此使得DCDC主電路工作過程中電感的放電時間成為固定值，不需要斜坡補償模塊便能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明實施例一-的原理框圖2為本發(fā)明實施例二J勺DCDC主電路圖3為本發(fā)明實施例二-的關斷控制單元的原理框圖4為本發(fā)明實施例二-的峰值電流設定的電路圖5為本發(fā)明實施例二-的電感放電計時單元的電路圖
圖6為本發(fā)明實施例二Jf輯單元的電路圖7為本發(fā)明實施例三的DCDC主電路圖8為本發(fā)明實施例三的關斷控制單元的原理框圖9為本發(fā)明實施例三的峰值電流設定的電路圖10為本發(fā)明實施例_三的電感放電計時單元的電路圖
圖11為本發(fā)明實施例―三邏輯單元的電路具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例一圖1為本發(fā)明實施例的原理框圖；如圖1所示的一種D⑶C電源轉換控制裝置10， 用以控制一 DCDC主電路20輸出電壓；所述DCDC電源轉換控制裝置包括關斷控制單元，與所述D⑶C主電路相連，在D⑶C主電路中儲能電感上的電流達到預設峰值電流時，產(chǎn)生控制 DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號；導通控制單元，分別與DCDC主電路以及關斷控制單元相連，在DCDC主電路中儲能電感上的電流由預設峰值電流下降到預設谷值電流時， 產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管導通的充電控制信號；邏輯單元，分別與所述關斷控制單元和導通控制單元相連，用以根據(jù)所述放電控制信號和充電控制信號產(chǎn)生開關控制信號；驅動單元，與述邏輯單元相連，用以根據(jù)所述開關控制信號控制DCDC主電路中開關管的導通及關斷。其中，所述關斷控制單元具體為峰值電流比較單元，用以將所述儲能電感的充電電流檢測信號與一預設峰值電流信號進行比較并根據(jù)比較結果輸出放電控制信號。其中，所述充電電流檢測信號由串聯(lián)于DCDC主電路充電回路中的第一檢測電阻產(chǎn)生。其中，所述預設峰值電流信號反映D⑶C主電路輸出電壓的變化，例如以D⑶C主電路輸出的恒定電壓為預設的峰值電流信號。其中，所述導通控制單元包括電感放電計時單元，與關斷控制單元相連，接收到放電控制信號開始計時，計時到一預定時間后，輸出充電控制信號。實施例二實施例二為在實施例一的基礎上，以控制降壓型DCDC主電路為例，對本發(fā)明進行進一步說明圖2為本發(fā)明實施例二的DOTC主電路圖；具體為降壓型DOTC電源轉換電路，主要由開關管Q1、電感Li、電容Cl、續(xù)流管組成；其中開關管Ql為PMOS管，其源極經(jīng)電阻Rsen 接直流電壓VCC，在此電阻Rsen用以檢測電感Ll的充電電流，電阻Rsen與開關管Ql之間的節(jié)點輸出充電電流檢測信號Vsen ；開關管Ql漏極經(jīng)續(xù)流管與地相連；其中DRV為開關管 Ql的控制端；電感Ll的一端連接于開關管Ql和續(xù)流管之間，電感Ll的另一端與電容Cl的一個極板相連，電容Cl的另一個極板與地相連。圖3為本發(fā)明實施例二的關斷控制單元的原理框圖；所述關斷控制單元具體為峰值電流比較單元Cl，用以將所述儲能電感的充電電流檢測信號Vsen與一預設峰值電流信號V_PEAK_SET進行比較，當兩者相等時，則電感電流達到所設定的峰值電流I_PEAK，峰值電流比較單元輸出放電控制信號ΡΕΑΚ_0Κ。圖4為本發(fā)明實施例二的峰值電流設定的電路圖；其包括運算放大器0PA1、NMOS 開關管Q2、電阻R2，運算放大器OPAl的第一輸入端與輸出電壓反饋信號Vset相連，輸出電壓反饋信號Vset反映DCDC主電路輸出電壓的變化，例如以DCDC主電路輸出的電壓VOUT設定預設峰值電流信號；運算放大器OPAl的第二輸入端與開關管Q2的源極相連，開關管Q2 的源極還經(jīng)過電阻R2與地相連，開關管Q2的漏極經(jīng)電流源Il與VCC相連，由此可知運算放大器OPAl與開關管Q2構成一源跟隨電路，并和電阻R2形成一恒流源II，預設峰值電流信號V_PEAK_SET為VCC減去Il的比例電流A*I1流經(jīng)電阻Rset所產(chǎn)生的壓降的差，A為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整。圖5為本發(fā)明實施例二的電感放電計時單元的電路圖；其包括運算放大器0PA2、 NMOS開關管Q3、電阻R3，運算放大器0PA2的第一輸入端與續(xù)流狀態(tài)DCDC主電路電感兩端的壓差相連，對于降壓D⑶C電源轉換電路續(xù)流狀態(tài)D⑶C主電路電感兩端的壓差等于D⑶C 主電路輸出電壓VOUT ；在本實施例中，運算放大器0PA2的第一輸入端接入的實際為B*V0UT，B為大于0 的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整；運算放大器的第二輸入端與開關管Q3的源極相連，開關管Q3的源極還經(jīng)電阻R3與地相連，開關管Q3的漏極經(jīng)電流源12與VCC相連，由此可知運算放大器0PA2與開關管Q3構成一源跟隨電路，并和電阻R3形成一恒流源12 ；電感放電計時單元還包括比較器C0MP1、電容C2，比較器COMPl的第一輸入端經(jīng)開關Sl與12的比例電流E*I2相連，E為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整；比較器COMPl的第一輸入端還經(jīng)過開關S2與地相連，電容C2的一個極板連接于比較器COMPl的第一輸入端何開關S2之間，電容C2的另一個極板與地相連；當電感電流達到峰值時，關斷控制單元產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號ΡΕΑΚ_0Κ，此時放電控制信號ΡΕΑΚ_0Κ經(jīng)邏輯處理轉換為電感放電計時單元的計時觸發(fā)信號Tot^START,控制開關Sl導通，開關S2 關閉，比例電流E*I2開始對電容C2進行充電，當電容C2上電壓V_CAL達到基準電壓VREF_ CAL時，說明電感電流達到預設谷值電流，比較器COMPl輸出控制DOTC主電路中開關管導通的充電控制信號TROVER ；圖6為本發(fā)明實施例二邏輯單元的電路圖；其具體為一 RS觸發(fā)器，R端接放電控制信號PEAK_0K，S端接充電控制信號TROVER，Q端與DCDC主電路中開關管的控制端相連，Q反端，輸出計時觸發(fā)信號Tqff_START，Toff_START與TQFF_0VER的時間差即為電感放電計時單元的預定時間。實施例三實施例三為在實施例一的基礎上，以控制升壓型DCDC主電路為例，對本發(fā)明進行進一步說明圖7為本發(fā)明實施例三的DOTC主電路圖；具體為降壓型DOTC電源轉換電路，主要由開關管Q4、電感L2、電容C3、續(xù)流管組成；其中開關管Q4為NMOS管，其源極經(jīng)電阻Rsenl 接地，在此電阻Rsenl用以檢測電感L2的充電電流，電阻Rsenl與開關管Q4之間的節(jié)點輸出充電電流檢測信號Vsenl ；開關管Q4漏極經(jīng)電感L2接電源VCC，其中DRVl為開關管Q4 的控制端；續(xù)流管的一端連接于開關管Q4和電感L2之間，續(xù)流管的另一端與電容C3的一個極板相連，電容C3的另一個極板與地相連。圖8為本發(fā)明實施例三的關斷控制單元的原理框圖；所述關斷控制單元具體為峰值電流比較單元CI1，用以將所述儲能電感的充電電流檢測信號Vsenl與一預設峰值電流信號V_PEAK_SET1進行比較，當兩者相等時，則電感電流達到所設定的峰值電流I_PEAK1， 峰值電流比較單元輸出放電控制信號PEAK_0K1。圖9為本發(fā)明實施例三的峰值電流設定的電路圖；其包括運算放大器0PA3、NMOS 開關管Q5、電阻R4，運算放大器OPAl的第一輸入端與輸出電壓反饋信號Vsetl相連，輸出電壓反饋信號Vsetl反映DCDC主電路輸出電壓額變化，例如以DCDC主電路輸出的電壓 VOUT設定預設峰值電流信號；運算放大器0PA3的第二輸入端與開關管Q5的源極相連，開關管Q5的源極還經(jīng)過電阻R4與地相連，開關管Q4的漏極經(jīng)電流源13與VCC相連，由此可知運算放大器0PA3與開關管Q5構成一源跟隨電路，并和電阻R4形成一恒流源13，V_PEAK_ SETl為比例電流C*I3流經(jīng)電阻Rsetl所產(chǎn)生的壓降，C為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整。圖10為本發(fā)明實施例三的電感放電計時單元的電路圖；對于升壓DCDC電源轉換電路續(xù)流狀態(tài)D⑶C主電路電感兩端的壓差等于D⑶C主電路輸出電壓VOUT與輸入電壓VIN 之差；電感放電計時單元的電路包括運算放大器0PA4、NMOS開關管Q6、電阻R5，運算放大器0PA4的第一輸入端與續(xù)流狀態(tài)D⑶C主電路輸出電壓相連，在本實施例中，運算放大器 0PA4的第一輸入端接入的實際為F*V0UT F為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整；運算放大器0PA4的第二輸入端與開關管Q6的源極相連，開關管Q6的源極還經(jīng)電阻R5 與地相連，開關管Q6的漏極經(jīng)電流源14與VCC相連，由此可知運算放大器0PA4與開關管 Q6構成一源跟隨電路，并和電阻R5形成一恒流源14 ；電感放電計時單元的電路還包括運算放大器0PA5、NMOS開關管Q7、電阻R6，運算放大器0PA5的第一輸入端與主電路輸入電壓相連，在本實施例中，運算放大器0PA4的第一輸入端接入的實際為G*VIN，G為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整；運算放大器 0PA5的第二輸入端與開關管Q7的源極相連，開關管Q7的源極還經(jīng)電阻R6與地相連，開關管Q7的漏極經(jīng)電流源15與VCC相連，由此可知運算放大器0PA5與開關管Q7構成一源跟隨電路，并和電阻R6形成一恒流源15 ；電感放電計時單元還包括比較器C0MP2、電容C4，比較器C0MP2的第一輸入端經(jīng)開關SlO與16的比例電流H*I6相連，H為大于0的比例常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行調整；其中 16 = 15-14 ；比較器C0MP2的第一輸入端還經(jīng)過開關S20與地相連，電容C4的一個極板連接于比較器C0MP2的第一輸入端和開關S20之間，電容C4的另一個極板與地相連；當電感電流達到峰值時，關斷控制單元產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號PEAK_ OKI，此時放電控制信號PEAK_0K1經(jīng)邏輯處理轉換為電感放電計時單元的計時觸發(fā)信號 TQFF_START1，控制開關SlO導通，開關S20關閉，比例電流H*I6開始對電容C4進行充電，當電容C4上電壓V_CAL1達到基準電壓VREF_CAL1時，說明電感電流達到預設谷值電流，比較器C0MP2輸出控制D⑶C主電路中開關管導通的充電控制信號TtwJWERl ；圖11為本發(fā)明實施例三邏輯單元的電路圖；其具體為一 RS觸發(fā)器，R端接放電控制信號PEAK_0K1，S端接充電控制信號Tot^OVERI，Q端與DCDC主電路中開關管的控制端 DRVl相連，Q反端輸出計時觸發(fā)信號Tqff_START1，Toff_START1與TQFF_0VER1的時間差即為電感放電計時單元的預定時間。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種DCDC電源轉換控制裝置，用以控制一 DCDC主電路輸出電壓；其特征在于所述 D⑶C電源轉換控制裝置包括關斷控制單元，與所述DOTC主電路相連，在DOTC主電路中儲能電感上的電流達到預設峰值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號；導通控制單元，分別與D⑶C主電路以及關斷控制單元相連，在D⑶C主電路中儲能電感上的電流由預設峰值電流下降到預設谷值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管導通的充電控制信號；邏輯單元，分別與所述關斷控制單元和導通控制單元相連，用以根據(jù)所述放電控制信號和充電控制信號產(chǎn)生開關控制信號；驅動單元，與述邏輯單元相連，用以根據(jù)所述開關控制信號控制DCDC主電路中開關管的導通及關斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述關斷控制單元包括峰值電流比較單元，用以將所述儲能電感的充電電流檢測信號與所述預設峰值電流信號進行比較并根據(jù)比較結果輸出放電控制信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述充電電流檢測信號由串聯(lián)于DCDC主電路充電回路中的第一檢測電阻產(chǎn)生。
4.根據(jù)權利要求2所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述預設峰值電流信號反映DCDC主電路輸出電壓的變化。
5.根據(jù)權利要求1所述的D⑶C電源轉換控制裝置，其特征在于所述導通控制單元包括電感放電計時單元，與關斷控制單元相連，接收到放電控制信號開始計時，計時到一預定時間后，輸出充電控制信號。
6.根據(jù)權利要求1所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述DCDC主電路為降壓型電源轉換電路。
7.根據(jù)權利要求1所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述DCDC主電路為升壓型電源轉換電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述DCDC主電路為升降壓型電源轉換電路。
9.根據(jù)權利要求1所述的DCDC電源轉換控制裝置，其特征在于所述邏輯單元為RS觸發(fā)器。
10.一種開關電源，其特征在于包括權利要求1至9任一項所述的D⑶C電源轉換控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明所提供的一種DCDC電源轉換控制裝置，在對DCDC主電路開關管控制的過程中關斷控制單元，在DCDC主電路中儲能電感上的電流達到預設峰值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管關斷的放電控制信號；導通控制單元，在DCDC主電路中儲能電感上的電流由預設峰值電流下降到預設谷值電流時，產(chǎn)生控制DCDC主電路中開關管導通的充電控制信號；邏輯單元，根據(jù)充電控制信號和放電控制信號產(chǎn)生開關控制信號；驅動單元，根據(jù)開關控制信號控制DCDC主電路中開關管的導通及關斷；由此使得DCDC主電路工作過程中電感的放電時間成為固定值，不需要斜坡補償模塊便能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。
文檔編號H02M3/155GK102347688SQ201010244458
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權日2010年7月29日
發(fā)明者滕慶宇, 王德偉, 趙一飛 申請人:比亞迪股份有限公司