改善瞬態響應的BOOST電路的製作方法

2023-12-03 15:41:11 1

本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種BOOST電路。

背景技術：

BOOST電路以其低供電電壓、低功耗、高效率、高輸出電壓和大輸出電流等特點在智慧型手機、平板電腦等行動裝置中應用廣泛，根據控制機制不同，BOOST電路分為PWM(Pulse Width Modulation)控制方式、PFM(Pulse Frequency Modulation)控制方式和混合控制方式三種，混合控制方式在重負載情況下，採用PWM工作方式，在輕負載情況下，切換為PFM工作方式，以保證在整個負載範圍內轉換器都具有較高的轉換效率，然而，現有的BOOST電路的瞬態響應較慢，嚴重影響晶片性能，同時也使得負載跳變時輸出電壓存在較大過衝和下降，參照圖1的電路圖及圖2的波形圖可以看出，圖2中自上而下分別為負載電流Iload、輸出電壓Vout及交匯結點Lx的波形圖，負載電流突然增加時，瞬態響應較差，影響系統的正常功能實現。

技術實現要素：

本發明的目的在於，提供一種改善瞬態響應的BOOST電路，解決以上技術問題；

本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現：

改善瞬態響應的BOOST電路，其中，包括，

一設置有儲能元件的工作電路，用於產生一高於輸入電壓的輸出電壓；

一開關器件組，連接於所述工作電路中，於一PWM調製信號或一PFM調製信號作用下控制所述工作電路於充電模式和放電模式之間交替切換；

一控制單元，用以根據一基準電壓、一採樣自所述輸出電壓的電壓反饋信號、一採樣自所述儲能元件的充電電流的電流檢測信號及一切換控制信號作用下產生所述PWM調製信號或所述PFM調製信號，並於設定時間周期內產生預定佔空比的調製信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述控制單元包括，

一誤差放大器，用於對所述基準電壓與所述電壓反饋信號進行比較，得到一誤差放大信號；

一比較器，用於對所述誤差放大信號與所述電流檢測信號進行比較，產生一比較信號；

一時鐘單元，用於產生時鐘信號；

一PWM/PFM調製器，所述PWM/PFM調製器連接所述時鐘信號和所述切換控制信號，用於依據所述比較信號、所述時鐘信號及所述切換控制信號產生所述PWM調製信號或所述PFM調製信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述切換控制信號通過一邏輯控制單元產生，所述邏輯控制單元的輸入端連接所述誤差放大信號，用以對所述誤差放大信號與一第二基準電壓進行比較，依據所述比較結果產生所述切換控制信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述PWM/PFM調製器於所述切換控制信號的作用下輸出PFM調製信號時，於負載突然增加的第一個周期輸出佔空比為99％的調製信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述工作電路包括，

充電控制支路，連接於一接地端與一交匯結點之間；

充放電支路，連接於一輸入端和所述交匯結點之間；

放電控制支路，連接於所述交匯結點與一輸出端之間；

所述儲能元件串聯於所述充放電支路上；

所述工作電路於充電模式時，所述充電控制支路及所述充放電支路導通，所述放電控制支路斷開，所述輸入端輸入的電流對所述儲能元件充電；

所述工作電路於放電模式時，所述放電控制支路及所述充放電支路導通，所述充電控制支路斷開，所述儲能元件對所述輸出端放電。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述電壓反饋信號通過一反饋網絡產生，所述反饋網絡主要由一電阻分壓電路形成，所述電阻分壓電路包括預訂數量且相互串聯地連接於所述輸出端與所述接地端之間的分壓電阻，所述分壓電阻間相連接的點形成分壓節點，所述電壓反饋信號自所述分壓節點引出。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述輸出端與所述接地端之間連接一負載電容。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述電流檢測信號通過一電流檢測電路產生，所述電流檢測電路包括，

一檢測電阻，串聯於所述電流檢測電路上；

一電流採樣單元，連接所述檢測電阻的兩端，用以檢測流過所述檢測電阻的電流；

一受所述PWM調製信號或所述PFM調製信號控制通斷的檢測控制開關，連接於所述電流檢測電路上。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，所述檢測控制開關採用N溝道的金屬氧化物半導體場效應電晶體。

有益效果：由於採用以上技術方案，本發明可以在負載瞬間增加時，產生預定佔空比的調製信號，使得負載電容充分充電，減少輸出電壓的下降；可以改善電路的瞬態響應，以確保系統穩定。

附圖說明

圖1為現有技術的電路示意圖；

圖2為現有技術的負載電流Iload、輸出端電壓Vout、交匯結點Lx的波形圖；

圖3為本發明的電路示意圖；

圖4為本發明的負載電流Iload、輸出端電壓Vout、交匯結點Lx的波形圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作 出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。

參照圖3、圖4，改善瞬態響應的BOOST電路，其中，包括，

一設置有儲能元件的工作電路，用於產生一高於輸入電壓的輸出電壓；

一開關器件組，連接於工作電路中，於一PWM調製信號或一PFM調製信號作用下控制工作電路於充電模式和放電模式之間交替切換；

一控制單元，用以根據一基準電壓Vref、一採樣自輸出電壓的電壓反饋信號Vfb、採樣自該儲能元件的充電電流的電流檢測信號及一切換控制信號Osc_on_delay作用下產生PWM調製信號或PFM調製信號，並於設定時間周期內產生預定佔空比的調製信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，控制單元可以包括，

一誤差放大器6，用於對基準電壓Vref與電壓反饋信號Vfb進行比較，得到一誤差放大信號；

一比較器2，用於對誤差放大信號與電流檢測信號進行比較，產生一比較信號；

一時鐘單元5，用於產生時鐘信號；

一PWM/PFM調製器1，PWM/PFM調製器1連接時鐘信號和切換控制信號Osc_on_delay，用於依據比較信號、時鐘信號及切換控制信號Osc_on_delay產生PWM調製信號或PFM調製信號。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，切換控制信號Osc_on_delay可以通過一邏輯控制單元8產生，邏輯控制單元8的輸入端連接誤差放大信號，用以對誤差放大信號與一第二基準電壓Vref2進行比較，依據比較結果產生切換控制信號Osc_on_delay。PWM/PFM調製器1還於邏輯控制單元8的作用下於PWM調製信號或PFM調製信號之間切換，誤差放大信號小於第二基準電壓Vref2，如0.4V的基準電壓時，進入PFM模式，當大於第二基準電壓Vref2時，進入PWM模式。PFM也被稱作「節電」模式。工作在節電模式下的轉換器在輕負載電流條件下使用PFM模式，在較重負載電流條件下使用PWM模式。這種工作模式使轉換器可以在寬泛的電流輸出範圍內均保持極高的效率。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，PWM/PFM調製器可以於切換控制信號Osc_on_delay的作用下輸出PFM調製信號時，於負載突然增加的第一個周期輸出佔空比為99％的調製信號。即負載突然增加時，邏輯控制單元8於負載突然增加的第一個周期調整切換控制信號Osc_on_delay，使PWM/PFM調製器輸出佔空比為99％的調製信號，從而使得負載電容充分充電，減少輸出電壓的下降，

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，工作電路包括，

充電控制支路，連接於一接地端GND與一交匯結點Lx之間；

充放電支路，連接於一輸入端VDD和交匯結點Lx之間；

放電控制支路，連接於交匯結點Lx與輸出端Vout之間；

儲能元件L串聯於充放電支路上；

工作電路於充電模式時，充電控制支路及充放電支路導通，放電控制支 路斷開，輸入端VDD輸入的電流對儲能元件L充電；

工作電路於放電模式時，放電控制支路及充放電支路導通，充電控制支路斷開，儲能元件L對輸出端Vout放電。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，電壓反饋信號Vfb通過一反饋網絡產生，反饋網絡主要由一電阻分壓電路形成，電阻分壓電路包括預訂數量且相互串聯地連接於輸出端Vout與接地端GND之間的分壓電阻，分壓電阻間相連接的點形成分壓節點；電壓反饋信號Vfb自分壓節點引出。

一種具體實施例，充電控制支路上串聯一N溝道MOS管Mn，放電控制支路上串聯一P溝道MOS管Mp，N溝道MOS管Mn的襯底連接一控制信號Body SEL，一負載電容C連接於輸出端Vout與接地端GND之間，輸出端Vout與接地端GND之間還連接相互串聯的電阻R1和電阻R2，分壓電阻間相連接的點形成分壓節點，電壓反饋信號自電阻R1和電阻R2相連接的點處引出。

本發明的改善瞬態響應的BOOST電路，電流檢測信號通過一電流檢測電路產生，電流檢測電路可以包括，

一檢測電阻Rb，串聯於電流檢測電路上；

一電流採樣單元3，連接檢測電阻Rb的兩端，用以檢測流過檢測電阻Rb的電流；

一受PWM調製信號或PFM調製信號控制通斷的檢測控制開關Msen，連接於電流檢測電路上。電流檢測電路還可以採用現有技術中的其他電流檢測電路實現，在此不作贅述。

本發明在進入PFM模式的時候，遇到負載電流突然增加的第一個周期產 生的調製信號為99％佔空比，參照圖4的波形圖可以看出，本發明使得負載電容充分充電，減少輸出電壓的下降，本發明可以改善電路的瞬態響應，以確保系統穩定。

以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。