一種脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制電路的設(shè)計(jì)，尤其涉及的是，一種脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源常采用脈沖寬度調(diào)制的方式控制開關(guān)管的通斷，以穩(wěn)定其電壓輸出。但是當(dāng)開關(guān)電源處于輕載狀態(tài)時(shí)，其輸出電流較小，脈沖寬度調(diào)制波形占空比變小。當(dāng)占空比小到一定值后，采用脈沖寬度調(diào)制方式不利于開關(guān)電源效率的提高。脈沖跨周期調(diào)制是一種能夠跨過幾個(gè)脈沖周期并輸出脈沖寬度固定而脈沖頻率不固定的控制信號(hào)的調(diào)制方式。脈沖跨周期調(diào)制方式的效率幾乎與負(fù)載無關(guān)，且響應(yīng)速度快，非常適合開關(guān)電源在輕載狀態(tài)下采用。本實(shí)用新型針對開關(guān)電源在輕載狀態(tài)下效率不高的問題，設(shè)計(jì)了脈沖寬度調(diào)制與脈沖跨周期調(diào)制的雙t吳式轉(zhuǎn)換電路，有效提尚了開關(guān)電源的效率和性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路包括二個(gè)部分，其分別為參考電壓電路和高速電壓比較器電路。其中基準(zhǔn)電流源輸出基準(zhǔn)電流到參考電壓電路中，同時(shí)開關(guān)管峰值電壓也輸入到參考電壓電路中。參考電壓電路輸出參考電壓到高速電壓比較器電路中，同時(shí)反饋回路誤差電壓也輸入到高速電壓比較器電路中，并與參考電壓進(jìn)行比較。高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制開關(guān)管的通斷。
[0005]在脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路中，由于參考電壓電路輸入的開關(guān)管峰值電壓是隨負(fù)載發(fā)生變化的，因此參考電壓電路輸出的參考電壓也是變化的，并有一個(gè)最小值。當(dāng)高速電壓比較器電路中輸入的反饋回路誤差電壓始終大于參考電壓最小值時(shí)，高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。當(dāng)開關(guān)電源處于輕載狀態(tài)時(shí)，高速電壓比較器電路中輸入的反饋回路誤差電壓一旦小于參考電壓最小值，高速電壓比較器電路輸出信號(hào)將持續(xù)為低電平。當(dāng)誤差電壓再次大于參考電壓最小值時(shí)，高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，如此反復(fù)，即實(shí)現(xiàn)了脈沖跨周期調(diào)制。
[0006]在脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路中，參考電壓電路主要用于產(chǎn)生開關(guān)電源調(diào)制模式轉(zhuǎn)換的電壓參考值。參考電壓電路包括輸入電壓端口、基準(zhǔn)電流源、1號(hào)電阻、2號(hào)電阻、開關(guān)管峰值電壓輸入端口、參考電壓輸出端口。其中輸入電壓端口連接基準(zhǔn)電流源的上端，基準(zhǔn)電流源的下端連接1號(hào)電阻的上端。1號(hào)電阻的下端連接2號(hào)電阻的上端，2號(hào)電阻的下端接地。開關(guān)管峰值電壓輸入端口連接2號(hào)電阻的上端，參考電壓輸出端口連接1號(hào)電阻的上端。
[0007]在脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)制的雙模式轉(zhuǎn)換電路中，高速電壓比較器電路主要用于對反饋回路誤差電壓和參考電壓進(jìn)行比較，并輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。高速電壓比較器電路包括誤差電壓輸入端口、參考電壓輸入端口、脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端口、1至28號(hào)MOS管、3至4號(hào)電阻、1號(hào)反相器。由于開關(guān)電源的工作頻率比較高，因此要求比較器電路也具有較高的工作速度。高速電壓比較器電路通過將18號(hào)MOS管的源極連接20號(hào)MOS管的漏極，18號(hào)MOS管的漏極連接19號(hào)MOS管的漏極，從而對27號(hào)MOS管的柵極電壓產(chǎn)生鉗制作用。當(dāng)輸入電壓發(fā)生大幅度變化時(shí)，27號(hào)MOS管的柵極電壓變化很小，從而提高了比較器電路的工作速度。通過減小16號(hào)MOS管、17號(hào)MOS管、19號(hào)MOS管和20號(hào)MOS管的比例尺寸，27號(hào)MOS管柵極的寄生電容能夠得到明顯減小，從而進(jìn)一步提高比較器的工作速度。
[0008]在高速電壓比較器電路中，誤差電壓輸入端口連接3號(hào)M0S管的柵極，3號(hào)M0S管的源極連接2號(hào)M0S管的漏極。3號(hào)M0S管的漏極連接3號(hào)電阻的上端，3號(hào)電阻的下端接地。參考電壓輸入端口連接4號(hào)M0S管的柵極，4號(hào)M0S管的源極連接2號(hào)M0S管的漏極。4號(hào)M0S管的漏極連接4號(hào)電阻的上端，4號(hào)電阻的下端接地。5號(hào)M0S管的柵極連接2號(hào)M0S管的柵極，5號(hào)M0S管的漏極連接7號(hào)M0S管的漏極。7號(hào)M0S管的柵極連接18號(hào)M0S管的柵極，7號(hào)M0S管的源極接地。6號(hào)M0S管的柵極連接1號(hào)M0S管的柵極，6號(hào)M0S管的漏極連接8號(hào)M0S管的漏極。8號(hào)M0S管的柵極連接19號(hào)M0S管的柵極，8號(hào)M0S管的源極接地。12號(hào)M0S管的柵極連接9號(hào)M0S管的柵極，12號(hào)M0S管的漏極連接13號(hào)M0S管的源極。13號(hào)M0S管的柵極連接3號(hào)電阻的上端，13號(hào)M0S管的漏極連接16號(hào)M0S管的源極。14號(hào)M0S管的柵極連接4號(hào)電阻的上端，14號(hào)M0S管的漏極連接17號(hào)M0S管的源極。16號(hào)M0S管的柵極連接15號(hào)M0S管的柵極，16號(hào)M0S管的漏極連接18號(hào)M0S管的漏極。17號(hào)M0S管的柵極連接16號(hào)M0S管的柵極，17號(hào)M0S管的漏極連接18號(hào)M0S管的源極。19號(hào)M0S管的漏極連接16號(hào)M0S管的漏極，并連接21號(hào)M0S管的柵極。19號(hào)M0S管的源極連接21號(hào)M0S管的漏極，21號(hào)M0S管額源極接地。20號(hào)M0S管的漏極連接17號(hào)M0S管的漏極，20號(hào)M0S管的源極連接22號(hào)M0S管的漏極。22號(hào)M0S管的柵極連接21號(hào)M0S管的柵極，22號(hào)M0S管的源極接地。脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端口連接1號(hào)反相器的輸出端，1號(hào)反相器的輸入端連接27號(hào)M0S管的漏極。27號(hào)M0S管的柵極連接18號(hào)M0S管的源極，27號(hào)M0S管的源極接地。
[0009]本實(shí)用新型根據(jù)開關(guān)電源的負(fù)載狀態(tài)，使開關(guān)電源在脈沖寬度調(diào)制模式和脈沖跨周期調(diào)制模式間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，有效提高了開關(guān)電源的效率和響應(yīng)速度。本實(shí)用新型通過電壓鉗制電路設(shè)計(jì)及合理減小主要M0S管的比例尺寸，有效提高了電壓比較器的工作速度，充分滿足了開關(guān)電源工作頻率的需求。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的參考電壓電路的電路圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型的高速電壓比較器電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本說明書及其附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0014]需要說明的是，當(dāng)某一元件固定于另一個(gè)元件，包括將該元件直接固定于該另一個(gè)元件，或者將該元件通過至少一個(gè)居中的其它元件固定于該另一個(gè)元件。當(dāng)一個(gè)元件連接另一個(gè)元件，包括將該元件直接連接到該另一個(gè)元件，或者將該元件通過至少一個(gè)居中的其它元件連接到該另一個(gè)元件。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型主要包括二個(gè)部分，其分別為參考電壓電路和高速電壓比較器電路。其中基準(zhǔn)電流源輸出基準(zhǔn)電流In到參考電壓電路中，同時(shí)開關(guān)管峰值電壓Vp也輸入到參考電壓電路中。參考電壓電路輸出參考電壓Vn到高速電壓比較器電路中，同時(shí)反饋回路誤差電壓Ve也輸入到高速電壓比較器電路中，并與參考電壓進(jìn)行比較。高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)Vpwm控制開關(guān)管的通斷。
[0016]由于參考電壓電路輸入的開關(guān)管峰值電壓Vp是隨負(fù)載發(fā)生變化的，因此參考電壓電路輸出的參考電壓Vn也是變化的，并有一個(gè)最小值。當(dāng)高速電壓比較器電路中輸入的反饋回路誤差電壓Ve始終大于參考電壓Vn最小值時(shí)，高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)Vpwm。當(dāng)開關(guān)電源處于輕載狀態(tài)時(shí)，高速電壓比較器電路中輸入的反饋回路誤差電壓Ve—旦小于參考電壓Vn最小值，高速電壓比較器電路輸出信號(hào)將持續(xù)為低電平。當(dāng)誤差電壓Ve再次大于參考電壓Vn最小值時(shí)，高速電壓比較器電路輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)Vpwm，如此反復(fù)，即實(shí)現(xiàn)了脈沖跨周期調(diào)制。
[0017]如圖2所示，在脈沖寬度調(diào)制及脈沖跨周期調(diào)