一种稳压电源及稳压控制方法 |
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申请号 | CN202211396818.0 | 申请日 | 2022-11-09 | 公开(公告)号 | CN118017812A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
申请人 | 炬芯科技股份有限公司; | 发明人 | 王涛; 曾华丽; | ||||
摘要 | 本 申请 公开了一种稳压电源及稳压控制方法,在辅助 开关 处于导通状态并接收到控 制模 块 发送的启动 信号 时,复位使能模块可以根据检测到的流过辅助开关的 电流 的下降程度和第一 电压 的变化,动态调整复位时长,并在复位时长内向 控制模块 输出复位使能信号,以使控制模块可以向比较模块输出复位信号,进而对基于复位信号对输出的 控制信号 进行复位处理,再通过控制模块控制第一电压的大小,避免第一电压的纹波出现较大的 波动 ,实现第一电压低纹波稳定输出,并且通过动态调整复位时长,提升稳压电源的带载能 力 。 | ||||||
权利要求 | 1.一种稳压电源,其特征在于,包括:比较模块、控制模块、输出模块和复位使能模块; |
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说明书全文 | 一种稳压电源及稳压控制方法技术领域[0001] 本申请涉及电源管理技术领域,尤指一种稳压电源及稳压控制方法。 背景技术[0002] 通常,稳压电源为实现其稳定性,需要进行大量的补偿工作,例如,电流模斜坡补偿、电压模零极点补偿、固定导通时间纹波补偿等补偿方式,这些补偿方式占用较大的面积,导致稳压电源存在较大的功耗;并且,由于现代工艺所使用的电容,通常具备超低的ESR(即Equivalent Series Resistance,等效串联电阻)阻值,且电感和电流存在的位差,这些可以导致稳压电源输出的电压呈现多周期、纹波急剧增加等稳定性问题。发明内容 [0003] 本申请实施例提供了一种稳压电源及稳压控制方法,用以实现稳压电源的低纹波稳定输出,同时不需要额外的环路补偿,极大地节省了面积,降低了功耗。 [0006] 所述控制模块还分别与所述主开关、所述辅助开关和所述复位使能模块电连接,所述控制模块用于:根据所述控制信号,控制所述主开关或所述辅助开关导通,进而控制所述第一电压的大小;在所述辅助开关导通时,向所述复位使能模块发送启动信号;以及,在接收到复位使能信号时,向所述比较模块输出所述复位信号; [0007] 所述复位使能模块还与所述辅助开关电连接,所述复位使能模块用于:在接收到所述启动信号时,根据检测到的流过所述辅助开关的电流的下降程度和所述第一电压的变化,动态调整复位时长,并在所述复位时长内向所述控制模块输出所述复位使能信号。 [0008] 第二方面,本申请实施例提供了一种稳压控制方法,包括: [0009] 比较模块根据稳压电源的输出端输出的第一电压输出控制信号; [0010] 控制模块根据所述控制信号,控制主开关或辅助开关导通,进而控制所述第一电压的大小; [0011] 在所述辅助开关导通时,所述控制模块向复位使能模块发送启动信号; [0012] 所述复位使能模块在接收到所述启动信号时,根据检测到的流过所述辅助开关的电流的下降程度和所述第一电压的变化,动态调整复位时长,并在所述复位时长内向所述控制模块输出复位使能信号,以使所述控制模块在接收到所述复位使能信号时,向所述比较模块输出复位信号,进而基于所述复位信号对所述控制信号进行复位处理。 [0013] 本申请有益效果如下: [0014] 本申请实施例提供的一种稳压电源及稳压控制方法,在辅助开关处于导通状态并接收到控制模块发送的启动信号时,复位使能模块可以根据检测到的流过辅助开关的电流的下降程度和第一电压的变化,动态调整复位时长,并在复位时长内向控制模块输出复位使能信号,以使控制模块可以向比较模块输出复位信号,进而对基于复位信号对输出的控制信号进行复位处理,再通过控制模块控制第一电压的大小,避免第一电压的纹波出现较大的波动,实现第一电压低纹波稳定输出,并且通过动态调整复位时长,提升稳压电源的带载能力。附图说明 [0015] 图1为本申请实施例中提供的一种稳压电源的结构示意图; [0016] 图2为本申请实施例中提供的另一种稳压电源的结构示意图; [0017] 图3为本申请实施例中提供的一种采集电路和电流比较电路的结构示意图; [0018] 图4为本申请实施例中提供的一种触发逻辑电路的结构示意图; [0019] 图5本申请实施例中提供的一种第一单元的结构示意图; [0020] 图6本申请实施例中提供的一种稳压控制方法的流程图。 具体实施方式[0021] 下面将结合附图,对本申请实施例提供的一种稳压电源及稳压控制方法的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。 [0022] 本申请实施例提供了一种稳压电源,如图1所示,包括:比较模块10、控制模块20、输出模块30和复位使能模块40;输出模块30包括:主开关31和辅助开关32; [0023] 比较模块10分别与控制模块20和输出模块30的输出端(如图1中的节点N0所示)电连接,比较模块10用于:根据输出端输出的第一电压(如V1)输出控制信号(如S0);以及,在接收到复位信号(如RESET)时,对控制信号S0进行复位处理; [0024] 控制模块20还分别与主开关31、辅助开关32和复位使能模块40电连接,控制模块20用于:根据控制信号S0,控制主开关31或辅助开关32导通,进而控制第一电压V1的大小; 在辅助开关32导通时,向复位使能模块40发送启动信号(如EN);以及,在接收到复位使能信号(如RE_EN)时,向比较模块10输出复位信号RESET; [0025] 复位使能模块40还与辅助开关32电连接,复位使能模块40用于:在接收到启动信号EN时,根据检测到的流过辅助开关32的电流的下降程度和第一电压V1的变化,动态调整复位时长,并在复位时长内向控制模块20输出复位使能信号RE_EN。 [0026] 如此,在辅助开关处于导通状态并接收到控制模块发送的启动信号时,复位使能模块可以根据检测到的流过辅助开关的电流的下降程度和第一电压的变化,动态调整复位时长,并在复位时长内向控制模块输出复位使能信号,以使控制模块可以向比较模块输出复位信号,进而对基于复位信号对输出的控制信号进行复位处理,再通过控制模块控制第一电压的大小,避免第一电压的纹波出现较大的波动,实现第一电压低纹波稳定输出,并且通过动态调整复位时长,提升稳压电源的带载能力。 [0027] 在本申请实施例中,如图2所示,主开关31包括N型晶体管(如MN0),辅助开关32包括P型晶体管(如P1);这时在控制模块的作用下,在N型晶体管导通的同时,控制P型晶体管断开,在N型晶体管断开的同时,控制P型晶体管导通,控制P型晶体管导通的同时,控制N型晶体管断开,然而在P型晶体管断开的同时,并不一定控制N型晶体管导通;也即,N型晶体管的导通状态决定着P型晶体管的导通状态,但是P型晶体管的导通状态不一定会决定N型晶体管的导通状态,所以,N型晶体管属于主动控制型晶体管,P型晶体管属于被动控制型晶体管。 [0028] 在一些实施例中,稳压电源可以为升压电源,这时输出模块还可以包括电感L和电容C,且电感L和电容C的设置位置如图2所示;其中: [0029] 电感L的第一端与电源端VIN电连接,电感L的第二端分别与N型晶体管MN0的第一极和P型晶体管P1的第一极电连接; [0030] 电容C设于接地端GND与P型晶体管P1的第二极之间; [0031] P型晶体管P1的控制极和N型晶体管MN0的控制极均与控制模块20电连接; [0032] N型晶体管MN0的第二极与接地端GND电连接。 [0033] 当然,稳压电源除了可以为升压电源之外,还可以为降压电源或升压‑降压电源,并且,升压电源和升压‑降压电源也均包括电感和电容,只是不同种类的电源中电感和电容的设置位置、以及N型晶体管和P晶体管的设置位置可能会有所不同,具体可以根据实际需要进行设置,在此不作限定。下面均是以稳压电源为升压电源为例进行说明。 [0034] 在一些实施例中,如图2所示,辅助开关32还可以包括另一个P型晶体管(如P2),P型晶体管P2可以看作为采样管,P型晶体管P2的控制极与控制模块20电连接,第一极与电感L电连接,第二极与复位使能模块40中的采样电路(图2中未示出)电连接,以便于采集流过辅助开关32的电流,也即采集流过P型晶体管P1的电流;并且,在本申请实施例中提及的采集辅助开关32的电流,均可以理解为采集流过P型晶体管P1的电流; [0035] 相应地,P型晶体管P1可以看作为续流管,通过该P型晶体管P1,可以在续流阶段(即辅助开关32导通的阶段)为电容C充电。 [0036] 下面分别对稳压电源中包括的各模块分别进行介绍。 [0037] 1、复位使能模块。 [0038] 在一些实施例中,如图2所示,复位使能模块包括:第一单元41和第二单元42; [0039] 第一单元41分别与输出端(如节点N0)和第二单元42电连接,第一单元41用于:根据第一电压V1输出动态电流信号(如Ioffset),且动态电流信号Ioffset与第一电压V1负相关;即动态电流信号Ioffset是随着第一电压V1的变化而动态变化的,第一电压V1增加,动态电流信号Ioffset则减小,第一电压V1减小,动态电流信号Ioffset则增加; [0040] 第二单元42分别与基准电压端(如VIB)、辅助开关32和控制模块20电连接,第二单元42用于: [0041] 检测流过辅助开关32的电流; [0042] 确定检测到的流过辅助开关32的电流在下降过程中产生的动态上拉能力,以及动态电流信号Ioffset和基准电压端VIB提供的基准电压产生的动态综合下拉能力; [0043] 根据动态上拉能力与动态下拉综合能力的动态变化、以及启动信号EN,动态调整复位时长;并在复位时长内,向控制模块20输出复位使能信号RE_EN。 [0044] 其中,对于主开关而言,在其中流过的电流达到预设峰值时,控制模块可以控制主开关断开;在此基础之上,基准电压端VIB提供的基准电压可以理解为:与预设峰值相关的偏置电压,对于基准电压的具体大小,可以根据预设峰值而定,在此不作限定。 [0045] 并且,动态电流信号可以产生下拉能力,基准电压也可以产生下拉能力,将二者的下拉能力综合起来即为本申请实施例中提及的动态综合下拉能力。 [0046] 值得注意的是,在稳压电源的工作过程中,基准电压保持不变,所以基准电压产生的下拉能力也保持不变;而动态电流信号是第一单元基于第一电压输出的,所以在第一电压的大小改变时动态电流信号的大小也会随之改变,进而因动态电流信号引起的下拉能力随之改变,进一步地引起动态综合下拉能力的改变。 [0047] 由于动态上拉能力可以基于检测到的流过辅助开关的电流的下降程度确定,所以流过辅助开关的电流变化时,动态上拉能力也随之改变。 [0048] 这样,可以基于动态上拉能力和动态综合下拉能力的大小的动态变化以及启动信号,动态调整复位时长,从而控制复位使能信号的输出,再基于控制模块对比较模块输出的控制信号进行复位处理。 [0049] 需要强调的是,结合图2所示,在辅助开关32的导通过程中,电感L为电容C充电,使得第一电压V1逐渐升高,直至电感L上的电流小于负载电流时,电感L继续释放电能,且电容C向负载放电,使得第一电压V1开始降低;若在此过程中未对控制信号S0进行复位处理时,在比较模块10包括比较器11时,由于比较器11的迟滞作用,在比较模块10和控制模块20的控制下,可能会控制主开关31导通和辅助开关32断开,这时将结束为电容C的充电过程,继续为电感L充电,在主开关31断开和辅助开关32导通时,则继续执行电感L为电容C充电的过程;由于未进行复位,使得电感L上的电能未充分转移电容C中就转入对电感L的再次充电过程中,导致主开关31持续的高频率开启和关闭,使得主开关31上的功耗增加,降低了能量转换效率,开关噪声及电磁干扰增加,导致第一电压V1的输出纹波增加; [0050] 如果在辅助开关32的导通过程中对控制信号S0进行复位,可以避免在此期间主开关31导通和辅助开关32断开,进而避免电感L上的电能未充分转移电容C中就转入对电感L的再次充电过程中,避免电感L出现多周期的充电和放电,从而可以降低第一电压V1的输出纹波,实现第一电压V1低纹波、稳定地输出。 [0051] 说明一点,在本申请实施例中,基准电压端和基准电压均采用VIB表示。 [0052] 在一些实施例中,如图3和图4所示,第二单元42包括:采样电路a1、电流比较电路a2、以及触发逻辑电路a3; [0053] 采样电路a1分别与辅助开关和电流比较电路a2电连接,采样电路a1用于检测流过辅助开关的电流; [0054] 电流比较电路a2分别与基准电压端VIB、触发逻辑电路a3和第一单元41电连接,电流比较电路a2用于:确定检测到的流过辅助开关的电流在下降过程中产生的动态上拉能力,以及动态电流信号Ioffset和基准电压产生的动态综合下拉能力,在动态上拉能力大于或等于动态综合下拉能力时输出第一电平信号(如rst=0),在动态上拉能力小于动态综合下拉能力时输出第二电平信号(如rst=1); [0055] 触发逻辑电路a3与控制模块电连接,触发逻辑电路a3用于:按照预设延时处理规则,对启动信号EN进行延时处理,得到延时信号(如EN2); [0056] 在接收到启动信号EN和第一电平信号,且延时信号EN2的上升沿到来时刻,确定出复位起始时刻,并开始输出复位使能信号(即RE_EN翻转为1); [0057] 在接收到启动信号EN和第二电平信号时,确定出复位结束时刻,并停止输出复位使能信号(即RE_EN翻转为0)。 [0058] 这样,在动态上拉能力大于或等于动态综合下拉能力、接收到启动信号EN、以及在延时信号EN2的上升沿到来时,作为复位起始时刻开始输出复位使能信号,这时RE_EN从0翻转为1,使得控制模块向比较模块输出的复位信号RESET从0翻转为1,开始对控制信号进行复位处理; [0059] 在动态上拉能力小于动态综合下拉能力、以及接收到启动信号EN时,作为复位结束时刻停止输出复位使能信号,这时RE_EN从1翻转为0,使得控制模块向比较模块输出的复位信号RESET从1翻转为0,结束对控制信号进行复位处理,使得比较模块恢复比较功能,若比较模块通过比较器来实现,且比较器的两个输入端分别连接参考信号端和稳压电源的输出端时,比较器可以重新基于第一电压与参考信号的大小关系输出控制信号,使得比较器恢复比较功能,以通过控制模块控制主开关导通、辅助开关断开。 [0060] 并且,在动态上拉能力小于动态综合下拉能力时,表示动态综合下拉能力较大,动态上拉能力较小,由于动态综合下拉能力的大小受到动态电流信号的大小影响,所以比较器恢复比较功能的时机受到动态电流信号大小的影响;如果动态电流信号较大,表示动态综合下拉能力较大,可以较早地达到动态上拉能力小于动态综合下拉能力的状态,即较早地到达复位结束时刻,缩短复位时长,这时比较器可以较早地恢复比较功能;如果动态电流信号较小,表示动态综合下拉能力较小,即晚一些到达复位结束时刻,延长复位时长,可以晚一些达到动态上拉能力小于动态综合下拉能力的状态,这时比较器可以晚一些恢复比较功能。 [0061] 基于此,可以通过对动态电流信号的大小设置,实现对复位时长的动态调整,控制比较模块的比较功能的恢复时机,从而可以通过控制模块控制主开关和辅助开关的导通状态,实现第一电压的稳定输出。 [0062] 并且,在通过对动态电流信号的大小设置,控制比较模块的比较功能的恢复时机的基础之上,可以控制辅助开关在断开时的电流(即电流谷值)大小,在电流谷值较大时,可以实现为重载提供电流,在电流谷值较小时,可以实现为轻载提供电流,从而在提高带载能力的同时,实现为负载提供电流的自适应调整。 [0063] 在一些实施例中,如图4示,触发逻辑电路a3包括:第一触发器D1、第二触发器D2、第三触发器D3、逻辑与D5和延时器D4; [0064] 第一触发器D1的数据输入端(如D)与控制模块电连接,第一触发器D1的时钟端(如CK)和第一输出端(如Q)均与电流比较电路a2电连接,第一触发器D1的复位端(如RB)分别与控制模块和逻辑与D5的第一输入端电连接; [0065] 第二触发器D2的数据输入端D与控制模块电连接,第二触发器D2的时钟端CK与延时器D4的输出端电连接,第二触发器D2的第二输出端(如QB)与控制模块电连接,第二触发器D2的复位端RB与逻辑与D5的输出端电连接; [0066] 第三触发器D3的数据输入端D与控制模块电连接,第三触发器D3的时钟端CK与电流比较电路a2电连接,第三触发器D3的第二输出端QB与逻辑与D5的第二输入端电连接,第三触发器D3的复位端RB与控制模块电连接; [0067] 延时器D4的输入端与控制模块电连接。 [0068] 其中,对于延时器而言,预先设置有预设延时处理规则,该规则可以但不限于为:根据流过辅助开关的电流的下降速率确定出的延时时间,例如,流过辅助开关的电流的下降速率较快,可以将延时时间设置的短一些,流过辅助开关的电流的下降速率较慢,可以将延时时间设置的长一些;这样,在接收到启动信号时,可以对启动信号进行延时处理,以输出延时信号。 [0069] 在本申请实施例中,延时处理可以理解为:如果延时时间为t0,启动信号的上升沿在T1时刻到来时,输出的延时信号的上升沿则在T1+t0时刻到来。 [0070] 如此,通过三个触发器、逻辑与和延时器,即可实现触发逻辑电路的功能,实现复位使能信号的输出。 [0071] 在一些实施例中,如图3所示,电流比较电路a2包括:第一晶体管MN1、第二晶体管MP2、第三晶体管MP3、第四晶体管MP4、第五晶体管MN5、第六晶体管MN6、第七晶体管MP7和第一反相器F1; [0072] 第一晶体管MN1的控制极与采样电路a1电连接,第一晶体管MN1的第一极分别与接地端GND、第五晶体管MN5的第一极和第六晶体管MN6的第一极电连接,第一晶体管MN1的第二极分别与第二晶体管MP2的第一极、第二晶体管MP2的控制极、第三晶体管MP3的控制极和第四晶体管MP4的控制极电连接; [0073] 第二晶体管MP2的第二极分别与辅助开关、第三晶体管MP3的第二极、第四晶体管MP4的第二极和第七晶体管MP7的第二极电连接; [0074] 第三晶体管MP3的第一极分别与第五晶体管MN5的第二极和触发逻辑电路a3电连接; [0075] 第四晶体管MP4的第一极分别与第七晶体管MP7的第一极、第一反相器F1的输入端、第一单元和第六晶体管MN6的第二极电连接; [0076] 第五晶体管MN5的控制极与第六晶体管MN6的控制极均与基准电压端VIB电连接; [0077] 第一反相器F1的输出端与触发逻辑电路a3电连接。 [0078] 其中,第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第七晶体管可以均为P型,第一晶体管、第五晶体管和第六晶体管可以均为N型;或者,第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第七晶体管可以均为N型,第一晶体管、第五晶体管和第六晶体管可以均为P型;具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。 [0079] 如此,通过七个晶体管和第一反相器,即可实现电流比较电路的功能,从而确定流过辅助开关的电流在下降过程中产生的动态上拉能力,以及动态电流信号和基准电压产生的动态综合下拉能力,并比较出动态上拉能力与动态综合下拉能力的大小,以便于触发逻辑电路基于动态上拉能力与动态综合下拉能力的大小关系,输出复位使能信号,实现对比较模块的复位处理。 [0080] 说明一点,在本申请实施例中,对比较模块的复位处理与对控制信号的复位处理表示的是相同的含义,均表示在复位处理时段,控制模块基于控制信号控制主开关断开的时段。 [0081] 在一些实施例中,如图3所示,电流比较电路a2还包括:第二反相器F2和第三反相器F3; [0082] 第二反相器F2和第三反相器F3串联连接于第三晶体管MP3的第一极与触发逻辑电路a3之间。 [0083] 其中,第二反相器和第三反相器可以对向触发逻辑电路输出的第一电平信号进行整流处理,使得输出的第一电平信号更加规整,从而可以提高触发逻辑电路控制的准确度。 [0084] 在一些实施例中,如图3所示,采样电路a1可以包括:第八晶体管MP8、第九晶体管MP9、第十晶体管MN10、第十一晶体管MN11、第十二晶体管MP12和第十三晶体管MN13; [0085] 第八晶体管MP8的第二极与辅助开关中的采样管电连接,第八晶体管MP8的第一极、第八晶体管MP8的控制极、第九晶体管MP9的控制极均与第十晶体管MN10的第二极电连接; [0086] 第九晶体管MP9的第一极分别与第十二晶体管MP12的控制极、第十一晶体管MN11的第二极电连接,第九晶体管MP9的第二极与稳压电源的输出端(也即图1中的节点N0)电连接; [0087] 第十晶体管MN10的控制极与基准电压端VIB电连接,第十晶体管MN10的第一极与接地端GND电连接; [0088] 第十一晶体管MN11的控制极与基准电压端VIB电连接,第十一晶体管MN11的第一极与接地端GND电连接; [0089] 第十二晶体管MP12的第一极分别与第十三晶体管MN13的控制极、第十三晶体管MN13的第二极、以及电流比较电路a2电连接,第十二晶体管MP12的第二极与辅助开关中的采样管电连接; [0090] 第十三晶体管MN13的第一极与接地端GND电连接。 [0091] 其中,第八晶体管、第九晶体管和第十二晶体管均为P型,第十晶体管、第十一晶体管和第十三晶体管均为N型;或者,第八晶体管、第九晶体管和第十二晶体管均为N型,第十晶体管、第十一晶体管和第十三晶体管均为P型;具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。 [0092] 如此,通过六个晶体管即可实现采样电路的功能,从而对流过辅助开关的电流进行采集,以便于后续基于采集到的流过辅助开关的电流,确定动态上拉能力。 [0093] 并且,由于采样电路采用六个晶体管来实现,且晶体管一般存在寄生电容,所以在采集电流时会存在一定的时延,在经过晶体管自身的寄生时延后,采样电路进入精准地采集电流的工作。 [0094] 此外,结合图3所示,由于采样电路a1在采集电流存在一定的时延,使得电流比较电路a2也存在一定的时延,由于基准电压端VIB提供的基准电压可以提早建立,使得第五晶体管MN5和第六晶体管MN6的下拉能力提早建立,从而在采集电路a1进入精准地采集电流工作之前,第一节点N1和第二节点N2均输出高电平信号,在第一触发器D1、第二触发器D2和第三触发器D3的作用下,输出的RE_RN为0; [0095] 在采集电路a1进入精准地采集电流工作之后,第三晶体管MP3和第四晶体管MP4的动态上拉能力增加,且在续流阶段的初始时段动态上拉能力较大,使得第一节点N1和第二节点N2均输出低电平信号,在第一触发器D1、第二触发器D2和第三触发器D3的作用下,输出的RE_RN从0翻转1。 [0096] 由于采样电路a1中的延时,使得RE_RN从0翻转1时,流过辅助开关的电流与初始电流(即续流阶段的初始时刻流过辅助开关的电流)相比已经下降了一部分;所以可以通过设置采样电路a1中晶体管的寄生电容调节延时时间,从而控制在进行复位处理时流过辅助开关的电流的下降比例。 [0097] 在一些实施例中,第一单元包括:跨导放大器; [0098] 跨导放大器的第一输入端与输出端电连接,跨导放大器的第二输入端与参考信号端电连接,跨导放大器的输出端与第二单元电连接。 [0099] 说明一点,在本申请实施例中,跨导放大器的第一输入端与稳压电源的输出端之间可以设置有分压电路,以对第一电压进行分压处理得到反馈电压,再将反馈电压传输至跨导放大器中,以避免第一电压较大时对跨导放大器造成损坏。 [0100] 在此基础之上,跨导放大器在输出动态电流信号时,满足以下关系式:I=gm*(VREF‑FB),其中,gm表示跨导放大器的放大系数,VREF表示参考信号端提供的参考信号,FB表示反馈电压。 [0101] 其中,在本申请实施例中,参考信号端和参考信号均采用VREF表示。 [0102] 这样,跨导放大器可以基于第一电压和参考信号端提供的参考信号的大小关系,输出动态电流信号,并且参考信号与第一电压的差值与动态电流信号正相关,使得第一电压增加时,动态电流信号降低,第一电压降低,动态电流信号增加,从而实现对输出的动态电流信号进行调整。 [0103] 在一些实施例中,如图5示,第一单元41还可以包括:第十四晶体管MN14和第十五晶体管MN15; [0104] 其中,第十四晶体管MN14的控制极、第十四晶体管MN14的第二极、第十五晶体管MN15的控制极均与跨导放大器OTA的输出端电连接; [0105] 第十四晶体管MN14的第一极与第十五晶体管MN15的第一极均与接地端GND电连接; [0106] 第十五晶体管MN15的第二极与第二单元电连接。 [0107] 其中,第十四晶体管和第十五晶体管可以均为N型,还可以均为P型,具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。 [0108] 从而,通过设置第十四晶体管和第十五晶体管,可以对跨导放大器输出的动态电流信号进行镜像处理后再输出,以减少干扰,提高动态电流信号的准确性,避免基于动态电流信号进行后续操作时出现误差。 [0109] 2、比较模块。 [0110] 在一些实施例中,如图2所示,比较模块10可以包括比较器11,比较器11的第一输入端与参考电压端VREF电连接,第二输入端与输出端(即节点N0)电连接,输出端与控制模块20电连接。 [0111] 这时,比较器可以基于第一电压和参考电压端提供的参考电压的大小,输出控制信号,以便于控制模块基于控制信号控制辅助开关和主开关的导通状态,实现第一电压的稳定输出。 [0112] 说明一点,在本申请实施例中,比较器的第二输入端与稳压电源的输出端之间可以设置有分压电路,以对第一电压进行分压处理得到反馈电压,再将反馈电压传输至比较器中,以避免第一电压较大时对比较器造成损坏。并且,上述内容提及的分压电路与此处提及的分压电路可以为同一电路,也可以为不同电路,具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。 [0113] 3、控制模块。 [0114] 在一些实施例中,控制模块可以包括逻辑电路,也即控制模块通过逻辑电路来实现控制功能,并且逻辑电路的具体结构,可以为本领域技术人员所熟知的任何可以实现控制模块功能的结构,在此不作限定。 [0115] 4、其他模块。 [0116] 4.1、峰值检测模块。 [0117] 在一些实施例中,如图2所示,稳压电源还包括峰值检测模块50; [0118] 峰值检测模块50分别与主开关31、控制模块20和第一单元41电连接,峰值检测模块50用于: [0119] 检测流过主开关31的电流; [0120] 根据动态电流信号Ioffset确定预设峰值; [0121] 在检测到流过主开关31的电流达到预设峰值时,向控制模块20发送断开信号(如OCP); [0122] 控制模块20还用于:在接收到断开信号OCP时,控制主开关31断开。 [0123] 其中,在根据动态电流信号确定预设峰值时,可以具体为:峰值检测模块中预先设置有一峰值(下面均称之为初始峰值),在接收到动态电流信号时,将动态电流信号与初始峰值叠加处理,即可得到预设峰值。 [0124] 由于动态电流信号的大小可以随着第一电压的改变而改变,所以预设峰值也会随着第一电压的改变而改变,从而得到动态的预设峰值,进而动态地调整主开关的断开时机。 [0125] 结合图2所示,在动态电流信号Ioffset增加使得预设峰值增加时,那么在主开关31断开时,电感L上可以存储较多的电流,使得电感L上的电流较大,可以提高续流阶段的初始时刻流过辅助开关32的电流,这样可以为负载提供较大的电流,实现为重载提供电流,从而提高稳压电源的带载能力; [0126] 相反地,在动态电流信号Ioffset减小使得预设峰值减小时,那么在主开关31断开时,电感L上存储的电流较少,使得电感L上的电流会小一些,在续流阶段的初始时刻流过辅助开关32的电流就会减小,这样可以适用于轻载的场景,为轻载提供合适的电流。 [0127] 因此,通过峰值检测模块,不仅可以提高稳压电源的带载能力,还可以自适应地调整为负载提供的电流大小,与负载所需的电流进行适配,从而实现精准的输出,避免输出浪费,以及避免在轻载时输出较大的电流而对负载造成损坏。 [0128] 需要强调的是,此处为通过调整预设峰值以提高稳压电源的带载能力,此种提高带载能力的方式可以称之为方式1;而在上述内容中介绍了通过设置电流谷值提高稳压电源的带载能力,此种提高带载能力的方式可以称之为方式2; [0129] 在本申请实施例中,在提高带载能力时,可以仅采用方式2来实现,还可以采用方式1和方式2相结合来实现,具体采用的方式可以根据实际需要而定,在此不作限定。 [0130] 在一些实施例中,对于峰值检测模块的具体结构,可以为本领域技术人员所熟知的任何可以实现峰值检测模块功能的结构,在此不作限定。 [0131] 需要指出的是,上述内容均是以流过主开关的电流达到预设峰值时通过控制模块关断主开关,在本申请实施例中,除此之外,还可以设置为: [0132] 峰值检测模块对主开关的导通时间进行计时,在导通时间达到固定导通时间时,通过控制模块关断主开关; [0133] 其中,固定导通时间依然可以根据动态电流信号进行调节,以提高稳压电源的带载能力。 [0134] 4.2、过零检测模块。 [0135] 在一些实施例中,如图2所示,稳压电源还包括过零检测模块60; [0136] 过零检测模块60分别与辅助开关32和控制模块20电连接,过零检测模块60用于:在检测到流过辅助开关32的电流为零时,向控制模块20输出过零信号(如ZRDT); [0137] 控制模块20还用于:在接收到过零信号ZRDT时,控制辅助开关32断开。 [0138] 这样,在轻载的应用场景下,负载所需的电流小,所以第一电压下降的较慢,可能流过辅助开关的电流已经接近0了,但是控制模块依然没有断开辅助开关,此时过零检测模块在检测到流过辅助开关的电流为零时,向控制模块输出过零信号ZRDT,以使控制模块控制辅助开关断开,避免电流回流到电感L中; [0139] 在重载的应用场景下,负载所需的电流大,所以第一电压下降的较快,可能流过辅助开关的电流还较大时,控制模块已经控制辅助开关断开,此时过零检测模块不会输出过零信号ZRDT。 [0140] 因此,通过对过零检测模块的设置,可以在轻载的场景下及时断开辅助开关,避免发生电流回流,从而保护稳压电源不受损坏。 [0141] 在一些实施例中,对于过零检测模块的具体结构,可以为本领域技术人员所熟知的任何可以实现过零检测模块功能的结构,在此不作限定。 [0142] 下面对稳压电源的具体工作过程进行描述。 [0143] 结合图2至图4示的结构示意图。 [0144] 比较器11基于参考信号VREF与第一电压V1的大小关系,输出控制信号S0,假设第一电压V1小于参考信号VREF时,控制信号S0从0翻转为1,控制模块20控制晶体管MN0导通,P型晶体管P1和P型晶体管P2断开,此时可以对电感L进行充电,使得电感L上的电流逐渐增加,流过N型晶体管MN0的电流也逐渐增加,且流过N型晶体管MN0的电流与电感L上的电流可以看作是相同的; [0145] 峰值检测模块50在检测到流过N型晶体管MN0的电流到达预设峰值时,向控制模块20输出断开信号OCP,使得控制模块20控制N型晶体管MN0断开,P型晶体管P1和P型晶体管P2导通;并且,在控制模块20控制P型晶体管P1导通时,控制模块20向复位使能模块输出启动信号EN,且EN从0翻转为1。 [0146] 对于复位使能模块而言,在EN=1时: [0147] (1)因第五晶体管MN5和第六晶体管MN6的控制极均与基准电压端VIB电连接,且基准电压端VIB提供的基准电压作用在晶体管的控制极时,可以为晶体管提供稳定的基准电流,所以第五晶体管MN5和第六晶体管MN6的下拉能力可以提早建立,也即在采样电路a1还未采集到辅助开关32中流过的电流时,第五晶体管MN5和第六晶体管MN6的下拉能力已经建立; [0148] 在采样电路a1采集到辅助开关32中流过的电流时,通过第十三晶体管MN13和第一晶体管MN1的镜像作用、第二晶体管MN2和第三晶体管MP3的镜像作用、以及第二晶体管MN2和第四晶体管MP4的镜像作用,可以将采样电路a1采集到的电流镜像至第三晶体管MP3和第四晶体管MP4中; [0149] 在采集初期,因电感L刚开始向电容C充电,所以流过辅助开关32的电流较大,进而流过第三晶体管MP3和第四晶体管MP4的电流较大,使得第三晶体管MP3和第四晶体管MP4的动态上拉能力较强; [0150] 此时,第三晶体管MP3的动态上拉能力可以大于第五晶体管MN5的下拉能力,使得第一节点N1处于高电位,再经过第二反相器F2和第三反相器F3的作用,使得set1从0翻转为1;第四晶体管MP4的动态上拉能力可以大于第六晶体管MN6和动态电流信号Ioffset形成的动态综合下拉能力,使得第二节点N2处于高电位,经过第一反相器F1使得rst=0; [0151] 对于第一触发器D1而言:数据输入端D输入的是启动信号EN,且EN=1,在set1的上升沿到来时,第一输出端Q输出的set2为1,在第七晶体管MP7为P型晶体管时,第七晶体管MP7断开,第七晶体管MP7对第二节点N2无上拉作用;并且,第一触发器D1的复位端RB输入的也是启动信号EN,且EN=1,所以当前并未对第一触发器D1进行复位; [0152] 对于第三触发器D3而言:数据输入端D输入的是启动信号EN,且EN=1,因rst=0,所以第二输出端QB输出1;并且,复位端RB输入的也是启动信号EN,且EN=1,所以当前并未对第三触发器D3进行复位; [0153] 对于延时器D4而言:对启动信号EN进行延时处理,假设在EN的上升沿延迟t0输出时,EN2的上升沿比EN的上升沿晚t0; [0154] 对于第二触发器D2和逻辑与D5而言: [0155] 因逻辑与D5的第一输入端和第二输入端均输入高电位,所以逻辑与D5的输出端输出高电位,即向第二触发器D2的复位端RB输入1,所以当前并未对第二触发器D2进行复位;第二触发器D2的数据输入端D输入的是启动信号EN,且EN=1,在EN2的上升沿到来时,第二输出端QB输出的复位使能信号RE_EN翻转为0。 [0156] 其中,在复位使能信号RE_EN翻转为0时,控制模块20可以控制RESET=1,对比较器11输出的控制信号S0进行复位,保证在P型晶体管P1的导通期间控制信号S0为0,避免N型晶体管MN0导通,从而可以减小第一电压V1的纹波,实现第一电压V1低纹波稳定地输出。 [0157] (2)随着流过P型晶体管P1的电流逐渐降低,在降低至第三晶体管MP3的动态上拉能力小于第五晶体管MN5的下拉能力时,第一节点N1处于低电位,再经过第二反相器F2和第三反相器F3的作用之后,set1翻转为0;此时对于第一触发器D1而言,第一输出端Q输出的set2可以继续保持为1,第七晶体管MP7继续保持断开; [0158] 第四晶体管MP4的动态上拉能力小于动态综合下拉能力时,第二节点N2处于低电位,经过第一反相器F1的作用后,rst翻转为1;对于第三触发器D3而言,第二输出端QB输出的信号从1翻转为0;经过逻辑与D5的处理后,向第二触发器D2的复位端RB输出0,对第二触发器D2进行复位,使得第二触发器D2的第二输出端QB输出的复位使能信号RE_EN从0翻转为1,对应地,控制模块20控制输出的复位信号RESET翻转为0,结束对控制信号S0进行复位,比较器11恢复比较功能。 [0159] 其中,动态综合下拉能力由第六晶体管MN6的下拉能力和动态电流信号Ioffset的下拉能力组成,因基准电压保持不变,所以第六晶体管MN6的下拉能力保持不变,通过调整动态电流信号Ioffset,可以调整动态综合下拉能力;在增加动态电流信号Ioffset时,可以提高动态综合下拉能力,缩短复位时长,使得复位使能信号RE_EN尽早地从0翻转为1,尽早地恢复比较器11的比较功能; [0160] 在重载时,由于比较器11可以较早地恢复比较功能,所以在需要为电感L充电时,可以适时地关断P型晶体管P1,导通N型晶体管MN0,避免因需要导通N型晶体管MN0时但比较器11未恢复比较功能而无法导通N型晶体管MN0,从而保证稳压电源的带载能力。因此,动态电流信号Ioffset的大小影响着稳压电源的带载能力,通过对动态电流信号Ioffset的调整,可以提高稳压电源的带载能力。 [0161] 需要说明的是,在控制模块20接收到的复位使能信号RE_EN从0翻转为1时,可以控制启动信号EN从1翻转为0,避免复位使能模块内部出现误操作。 [0162] 基于同一发明构思,本申请实施例提供了一种稳压控制方法,如图6所示,包括: [0163] S601、比较模块根据稳压电源的输出端输出的第一电压输出控制信号; [0164] S602、控制模块根据控制信号,控制主开关或辅助开关导通,进而控制第一电压的大小; [0165] S603、在辅助开关导通时,控制模块向复位使能模块发送启动信号; [0166] S604、复位使能模块在接收到启动信号时,根据检测到的流过辅助开关的电流的下降程度和第一电压,动态调整复位时长,并在复位时长内向控制模块输出复位使能信号,以使控制模块在接收到复位使能信号时,向比较模块输出复位信号,进而基于复位信号对控制信号进行复位处理。 [0167] 在一些实施例中,根据检测到的流过辅助开关的电流的下降程度,向控制模块输出复位使能信号,包括: [0168] 根据第一电压确定动态电流信号,且动态电流信号与第一电压负相关; [0169] 检测流过辅助开关的电流; [0170] 确定检测到的流过辅助开关的电流在下降过程中产生的动态上拉能力,以及动态电流信号和基准电压端提供的基准电压产生的动态综合下拉能力; [0171] 根据动态上拉能力与动态下拉综合能力的动态变化、以及启动信号,动态调整复位时长;并在复位时长内,向控制模块输出复位使能信号。 [0172] 在一些实施例中,根据动态上拉能力与动态下拉综合能力的动态变化、以及启动信号,动态调整复位时长;并在复位时长内,向控制模块输出复位使能信号,包括: [0173] 按照预设延时处理规则,对启动信号进行延时处理,得到延时信号; [0174] 在动态上拉能力大于或等于动态综合下拉能力,确定出第一电平信号,接收到启动信号,且延时信号的上升沿到来时刻,确定出复位起始时刻,并开始输出复位使能信号; [0175] 在动态上拉能力小于动态综合下拉能力,确定出第二电平信号,且接收到启动信号时,确定出复位结束时刻,并停止输出复位使能信号。 [0176] 在一些实施例中,还包括: [0177] 峰值检测模块检测流过主开关的电流; [0178] 根据动态电流信号确定预设峰值; [0179] 在检测到流过主开关的电流达到预设峰值时,向控制模块发送断开信号,以使控制模块在接收到断开信号时,控制主开关断开。 [0180] 在一些实施例中,还包括: [0181] 零检测模块在检测到流过辅助开关的电流为零时,向控制模块输出过零信号,以使控制模块在接收到过零信号时,控制辅助开关断开。 [0182] 需要强调的是,本申请实施例提供的技术方案,具有以下优势: [0183] 1、本申请实施例提供的稳压电源及稳压控制方法,仅通过比较器复位及设定P型晶体管的关断阈值解除比较器的复位状态,从而可以实现第一电压低纹波且稳定的输出,不需要额外环路补偿,极大的节省了面积、功耗。 [0184] 2、根据第一电压动态调整P型晶体管的关断阈值,有效提升了主开关的开关频率、以及稳压电源的带载能力,保证第一电压的稳定。 [0185] 3、功能实现方式简洁,可以减少IC制作成本。 [0186] 4、不需要电容进行环路补偿,环路可快速响应,提高了瞬态响应速度。 |