专利名称：一种dcdc电源转换控制装置及开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种D⑶C电源转换控制装置及开关电源。
背景技术：
当前的便携式产品越来越多采用了可充电电源，需要对电源电量释放和充电有良好的管理，需要实现效率的电量转化，以及稳定、安全可靠的管理功能。由于线性电源转换效率低，发热量大的致命缺点，在很多方案中都采用转换效率高的开关电源。开关电源变换灵活，具有BUCK、BOOST等多种结构来实现降压、升压等功能，同时能提供更大的负载电流， 因此开关电源得到了广泛的应用。在开关电源控制方法中，峰值电流控制方法有着电压模式控制方法无法比拟的优点而得到了非常广泛的应用，成为主流控制方法；传统的峰值电流控制方法是固定频率，调节脉宽的PWM控制方式，例如固定时钟开启、峰值电流关闭控制模式等。但是这种峰值电流 PWM控制方式有着固有的缺点当占空比大于50%时，存在内环电流环工作不稳定的问题， 需要斜坡补偿模块才能保证系统的稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题为现有的DCDC电源转换控制装置电压、电流纹波不稳定的问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案一种D⑶C电源转换控制装置，用以控制一 D⑶C主电路输出电压；所述D⑶C电源转换控制装置包括关断控制单元，与所述D⑶C主电路相连，在D⑶C主电路中储能电感上的电流达到预设峰值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号；导通控制单元，分别与D⑶C主电路以及关断控制单元相连，在D⑶C主电路中储能电感上的电流由预设峰值电流下降到预设谷值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管导通的充电控制信号；逻辑单元，分别与所述关断控制单元和导通控制单元相连，用以根据所述放电控制信号和充电控制信号产生开关控制信号；驱动单元，与述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制DOTC主电路中开关管的导通及关断。进一步地，所述关断控制单元包括峰值电流比较单元，用以将所述储能电感的充电电流检测信号与所述预设峰值电流信号进行比较并根据比较结果输出放电控制信号。进一步地，所述充电电流检测信号由串联于DCDC主电路充电回路中的第一检测电阻产生。进一步地，所述预设峰值电流信号反映DCDC主电路输出电压的变化。进一步地，所述导通控制单元包括电感放电计时单元，与关断控制单元相连，接收到放电控制信号开始计时，计时到一预定时间后，输出充电控制信号。进一步地，所述DOTC主电路为降压型电源转换电路。进一步地，所述DOTC主电路为升压型电源转换电路。进一步地，所述DOTC主电路为升降压型电源转换电路。进一步地，所述逻辑单元为RS触发器。本发明还提供了包括上述DOTC电源转换控制装置的开关电源。本发明所提供的一种D⑶C电源转换控制装置，在对D⑶C主电路开关管控制的过程中，关断控制单元，在DCDC主电路中储能电感上的电流达到预设峰值电流时，产生控制 DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号；导通控制单元，在DCDC主电路中储能电感上的电流由预设峰值电流下降到预设谷值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管导通的充电控制信号；由此使得DCDC主电路工作过程中电感的放电时间成为固定值，不需要斜坡补偿模块便能保证系统的稳定。
图1为本发明实施例一-的原理框图2为本发明实施例二J勺DCDC主电路图3为本发明实施例二-的关断控制单元的原理框图4为本发明实施例二-的峰值电流设定的电路图5为本发明实施例二-的电感放电计时单元的电路图
图6为本发明实施例二Jf辑单元的电路图7为本发明实施例三的DCDC主电路图8为本发明实施例三的关断控制单元的原理框图9为本发明实施例三的峰值电流设定的电路图10为本发明实施例_三的电感放电计时单元的电路图
图11为本发明实施例―三逻辑单元的电路具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例一图1为本发明实施例的原理框图；如图1所示的一种D⑶C电源转换控制装置10， 用以控制一 DCDC主电路20输出电压；所述DCDC电源转换控制装置包括关断控制单元，与所述D⑶C主电路相连，在D⑶C主电路中储能电感上的电流达到预设峰值电流时，产生控制 DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号；导通控制单元，分别与DCDC主电路以及关断控制单元相连，在DCDC主电路中储能电感上的电流由预设峰值电流下降到预设谷值电流时， 产生控制DCDC主电路中开关管导通的充电控制信号；逻辑单元，分别与所述关断控制单元和导通控制单元相连，用以根据所述放电控制信号和充电控制信号产生开关控制信号；驱动单元，与述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制DCDC主电路中开关管的导通及关断。其中，所述关断控制单元具体为峰值电流比较单元，用以将所述储能电感的充电电流检测信号与一预设峰值电流信号进行比较并根据比较结果输出放电控制信号。其中，所述充电电流检测信号由串联于DCDC主电路充电回路中的第一检测电阻产生。其中，所述预设峰值电流信号反映D⑶C主电路输出电压的变化，例如以D⑶C主电路输出的恒定电压为预设的峰值电流信号。其中，所述导通控制单元包括电感放电计时单元，与关断控制单元相连，接收到放电控制信号开始计时，计时到一预定时间后，输出充电控制信号。实施例二实施例二为在实施例一的基础上，以控制降压型DCDC主电路为例，对本发明进行进一步说明图2为本发明实施例二的DOTC主电路图；具体为降压型DOTC电源转换电路，主要由开关管Q1、电感Li、电容Cl、续流管组成；其中开关管Ql为PMOS管，其源极经电阻Rsen 接直流电压VCC，在此电阻Rsen用以检测电感Ll的充电电流，电阻Rsen与开关管Ql之间的节点输出充电电流检测信号Vsen ；开关管Ql漏极经续流管与地相连；其中DRV为开关管 Ql的控制端；电感Ll的一端连接于开关管Ql和续流管之间，电感Ll的另一端与电容Cl的一个极板相连，电容Cl的另一个极板与地相连。图3为本发明实施例二的关断控制单元的原理框图；所述关断控制单元具体为峰值电流比较单元Cl，用以将所述储能电感的充电电流检测信号Vsen与一预设峰值电流信号V_PEAK_SET进行比较，当两者相等时，则电感电流达到所设定的峰值电流I_PEAK，峰值电流比较单元输出放电控制信号ΡΕΑΚ_0Κ。图4为本发明实施例二的峰值电流设定的电路图；其包括运算放大器0PA1、NMOS 开关管Q2、电阻R2，运算放大器OPAl的第一输入端与输出电压反馈信号Vset相连，输出电压反馈信号Vset反映DCDC主电路输出电压的变化，例如以DCDC主电路输出的电压VOUT设定预设峰值电流信号；运算放大器OPAl的第二输入端与开关管Q2的源极相连，开关管Q2 的源极还经过电阻R2与地相连，开关管Q2的漏极经电流源Il与VCC相连，由此可知运算放大器OPAl与开关管Q2构成一源跟随电路，并和电阻R2形成一恒流源II，预设峰值电流信号V_PEAK_SET为VCC减去Il的比例电流A*I1流经电阻Rset所产生的压降的差，A为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整。图5为本发明实施例二的电感放电计时单元的电路图；其包括运算放大器0PA2、 NMOS开关管Q3、电阻R3，运算放大器0PA2的第一输入端与续流状态DCDC主电路电感两端的压差相连，对于降压D⑶C电源转换电路续流状态D⑶C主电路电感两端的压差等于D⑶C 主电路输出电压VOUT ；在本实施例中，运算放大器0PA2的第一输入端接入的实际为B*V0UT，B为大于0 的比例常数，可根据实际需要进行调整；运算放大器的第二输入端与开关管Q3的源极相连，开关管Q3的源极还经电阻R3与地相连，开关管Q3的漏极经电流源12与VCC相连，由此可知运算放大器0PA2与开关管Q3构成一源跟随电路，并和电阻R3形成一恒流源12 ；电感放电计时单元还包括比较器C0MP1、电容C2，比较器COMPl的第一输入端经开关Sl与12的比例电流E*I2相连，E为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整；比较器COMPl的第一输入端还经过开关S2与地相连，电容C2的一个极板连接于比较器COMPl的第一输入端何开关S2之间，电容C2的另一个极板与地相连；当电感电流达到峰值时，关断控制单元产生控制DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号ΡΕΑΚ_0Κ，此时放电控制信号ΡΕΑΚ_0Κ经逻辑处理转换为电感放电计时单元的计时触发信号Tot^START,控制开关Sl导通，开关S2 关闭，比例电流E*I2开始对电容C2进行充电，当电容C2上电压V_CAL达到基准电压VREF_ CAL时，说明电感电流达到预设谷值电流，比较器COMPl输出控制DOTC主电路中开关管导通的充电控制信号TROVER ；图6为本发明实施例二逻辑单元的电路图；其具体为一 RS触发器，R端接放电控制信号PEAK_0K，S端接充电控制信号TROVER，Q端与DCDC主电路中开关管的控制端相连，Q反端，输出计时触发信号Tqff_START，Toff_START与TQFF_0VER的时间差即为电感放电计时单元的预定时间。实施例三实施例三为在实施例一的基础上，以控制升压型DCDC主电路为例，对本发明进行进一步说明图7为本发明实施例三的DOTC主电路图；具体为降压型DOTC电源转换电路，主要由开关管Q4、电感L2、电容C3、续流管组成；其中开关管Q4为NMOS管，其源极经电阻Rsenl 接地，在此电阻Rsenl用以检测电感L2的充电电流，电阻Rsenl与开关管Q4之间的节点输出充电电流检测信号Vsenl ；开关管Q4漏极经电感L2接电源VCC，其中DRVl为开关管Q4 的控制端；续流管的一端连接于开关管Q4和电感L2之间，续流管的另一端与电容C3的一个极板相连，电容C3的另一个极板与地相连。图8为本发明实施例三的关断控制单元的原理框图；所述关断控制单元具体为峰值电流比较单元CI1，用以将所述储能电感的充电电流检测信号Vsenl与一预设峰值电流信号V_PEAK_SET1进行比较，当两者相等时，则电感电流达到所设定的峰值电流I_PEAK1， 峰值电流比较单元输出放电控制信号PEAK_0K1。图9为本发明实施例三的峰值电流设定的电路图；其包括运算放大器0PA3、NMOS 开关管Q5、电阻R4，运算放大器OPAl的第一输入端与输出电压反馈信号Vsetl相连，输出电压反馈信号Vsetl反映DCDC主电路输出电压额变化，例如以DCDC主电路输出的电压 VOUT设定预设峰值电流信号；运算放大器0PA3的第二输入端与开关管Q5的源极相连，开关管Q5的源极还经过电阻R4与地相连，开关管Q4的漏极经电流源13与VCC相连，由此可知运算放大器0PA3与开关管Q5构成一源跟随电路，并和电阻R4形成一恒流源13，V_PEAK_ SETl为比例电流C*I3流经电阻Rsetl所产生的压降，C为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整。图10为本发明实施例三的电感放电计时单元的电路图；对于升压DCDC电源转换电路续流状态D⑶C主电路电感两端的压差等于D⑶C主电路输出电压VOUT与输入电压VIN 之差；电感放电计时单元的电路包括运算放大器0PA4、NMOS开关管Q6、电阻R5，运算放大器0PA4的第一输入端与续流状态D⑶C主电路输出电压相连，在本实施例中，运算放大器 0PA4的第一输入端接入的实际为F*V0UT F为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整；运算放大器0PA4的第二输入端与开关管Q6的源极相连，开关管Q6的源极还经电阻R5 与地相连，开关管Q6的漏极经电流源14与VCC相连，由此可知运算放大器0PA4与开关管 Q6构成一源跟随电路，并和电阻R5形成一恒流源14 ；电感放电计时单元的电路还包括运算放大器0PA5、NMOS开关管Q7、电阻R6，运算放大器0PA5的第一输入端与主电路输入电压相连，在本实施例中，运算放大器0PA4的第一输入端接入的实际为G*VIN，G为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整；运算放大器 0PA5的第二输入端与开关管Q7的源极相连，开关管Q7的源极还经电阻R6与地相连，开关管Q7的漏极经电流源15与VCC相连，由此可知运算放大器0PA5与开关管Q7构成一源跟随电路，并和电阻R6形成一恒流源15 ；电感放电计时单元还包括比较器C0MP2、电容C4，比较器C0MP2的第一输入端经开关SlO与16的比例电流H*I6相连，H为大于0的比例常数，可根据实际需要进行调整；其中 16 = 15-14 ；比较器C0MP2的第一输入端还经过开关S20与地相连，电容C4的一个极板连接于比较器C0MP2的第一输入端和开关S20之间，电容C4的另一个极板与地相连；当电感电流达到峰值时，关断控制单元产生控制DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号PEAK_ OKI，此时放电控制信号PEAK_0K1经逻辑处理转换为电感放电计时单元的计时触发信号 TQFF_START1，控制开关SlO导通，开关S20关闭，比例电流H*I6开始对电容C4进行充电，当电容C4上电压V_CAL1达到基准电压VREF_CAL1时，说明电感电流达到预设谷值电流，比较器C0MP2输出控制D⑶C主电路中开关管导通的充电控制信号TtwJWERl ；图11为本发明实施例三逻辑单元的电路图；其具体为一 RS触发器，R端接放电控制信号PEAK_0K1，S端接充电控制信号Tot^OVERI，Q端与DCDC主电路中开关管的控制端 DRVl相连，Q反端输出计时触发信号Tqff_START1，Toff_START1与TQFF_0VER1的时间差即为电感放电计时单元的预定时间。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种DCDC电源转换控制装置，用以控制一 DCDC主电路输出电压；其特征在于所述 D⑶C电源转换控制装置包括关断控制单元，与所述DOTC主电路相连，在DOTC主电路中储能电感上的电流达到预设峰值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号；导通控制单元，分别与D⑶C主电路以及关断控制单元相连，在D⑶C主电路中储能电感上的电流由预设峰值电流下降到预设谷值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管导通的充电控制信号；逻辑单元，分别与所述关断控制单元和导通控制单元相连，用以根据所述放电控制信号和充电控制信号产生开关控制信号；驱动单元，与述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制DCDC主电路中开关管的导通及关断。
2.根据权利要求1所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述关断控制单元包括峰值电流比较单元，用以将所述储能电感的充电电流检测信号与所述预设峰值电流信号进行比较并根据比较结果输出放电控制信号。
3.根据权利要求2所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述充电电流检测信号由串联于DCDC主电路充电回路中的第一检测电阻产生。
4.根据权利要求2所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述预设峰值电流信号反映DCDC主电路输出电压的变化。
5.根据权利要求1所述的D⑶C电源转换控制装置，其特征在于所述导通控制单元包括电感放电计时单元，与关断控制单元相连，接收到放电控制信号开始计时，计时到一预定时间后，输出充电控制信号。
6.根据权利要求1所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述DCDC主电路为降压型电源转换电路。
7.根据权利要求1所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述DCDC主电路为升压型电源转换电路。
8.根据权利要求1所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述DCDC主电路为升降压型电源转换电路。
9.根据权利要求1所述的DCDC电源转换控制装置，其特征在于所述逻辑单元为RS触发器。
10.一种开关电源，其特征在于包括权利要求1至9任一项所述的D⑶C电源转换控制装置。
全文摘要
本发明所提供的一种DCDC电源转换控制装置，在对DCDC主电路开关管控制的过程中关断控制单元，在DCDC主电路中储能电感上的电流达到预设峰值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管关断的放电控制信号；导通控制单元，在DCDC主电路中储能电感上的电流由预设峰值电流下降到预设谷值电流时，产生控制DCDC主电路中开关管导通的充电控制信号；逻辑单元，根据充电控制信号和放电控制信号产生开关控制信号；驱动单元，根据开关控制信号控制DCDC主电路中开关管的导通及关断；由此使得DCDC主电路工作过程中电感的放电时间成为固定值，不需要斜坡补偿模块便能保证系统的稳定。
文档编号H02M3/155GK102347688SQ201010244458
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者滕庆宇, 王德伟, 赵一飞 申请人:比亚迪股份有限公司