基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路制造技術(shù)

基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路，利用輸入電壓前饋模塊將DC?DC變換器的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)電流；再利用電流乘法器將輸入電壓前饋模塊的輸出電流和振蕩器產(chǎn)生的振蕩電流相乘并進(jìn)行歸一化處理；由電流調(diào)整模塊根據(jù)鎖相環(huán)檢測(cè)振蕩器時(shí)鐘頻率和DC?DC變換器開關(guān)頻率之間的頻率差或相位差產(chǎn)生的誤差信號(hào)對(duì)電流乘法器的輸出電流進(jìn)行微調(diào)獲得與振蕩電流成正比的計(jì)時(shí)電流；最后由輸出電壓反饋模塊利用計(jì)時(shí)電流控制DC?DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)的結(jié)束，從而調(diào)整DC?DC變換器的開關(guān)頻率，使得DC?DC變換器的開關(guān)頻率與振蕩器的時(shí)鐘頻率成正比。本發(fā)明專利技術(shù)改善了傳統(tǒng)ACOT計(jì)時(shí)電路中心頻率恒定的問題，在很寬的頻率范圍內(nèi)都能夠使DC?DC變換器的開關(guān)頻率跟隨振蕩器的時(shí)鐘頻率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路
本專利技術(shù)屬于電子電路
，涉及一種基于鎖相環(huán)(Phase-LockedLoop，PLL)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路。
技術(shù)介紹
在DC-DC變換器的應(yīng)用中，通常希望DC-DC變換器可以在較寬的頻率范圍內(nèi)工作。基于PLL調(diào)制的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間(AdaptiveConstantOntime，ACOT)控制的DC-DC變換器因其可以自適應(yīng)輸入輸出電壓和負(fù)載的變化而廣受應(yīng)用，但是在傳統(tǒng)ACOT控制DC-DC變換器的計(jì)時(shí)電路中，因?yàn)镈C-DC變換器的中心頻率恒定，計(jì)時(shí)電流Iton與振蕩電流Iosc為弱關(guān)系，即當(dāng)振蕩電流Iosc大幅度變化時(shí)，計(jì)時(shí)電流Iton只會(huì)很小幅度的變化，因此傳統(tǒng)ACOT控制DC-DC變換器只能工作在較窄的頻率范圍內(nèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)傳統(tǒng)ACOT控制DC-DC變換器工作頻率范圍窄的問題，本專利技術(shù)基于鎖相環(huán)調(diào)制提出一種能夠應(yīng)用于DC-DC變換器中的自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路，通過產(chǎn)生與振蕩電流成正比的計(jì)時(shí)電流，使得在較寬的頻率范圍內(nèi)DC-DC變換器的開關(guān)頻率都能夠跟隨振蕩器的時(shí)鐘頻率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路，適用于DC-DC變換器，所述DC-DC變換器包括振蕩器和鎖相環(huán)，所述振蕩器用于產(chǎn)生振蕩電流，所述鎖相環(huán)用于檢測(cè)所述振蕩器的時(shí)鐘頻率和所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率之間的頻率差或相位差并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)作為誤差信號(hào)；所述自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路包括輸入電壓前饋模塊、電流乘法器、電流調(diào)整模塊和輸出電壓反饋模塊，所述輸入電壓前饋模塊用于將所述DC-DC變換器的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)作為所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)；所述電流乘法器用于將所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)和所述振蕩電流相乘并進(jìn)行歸一化處理后獲得所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)；所述電流調(diào)整模塊用于根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)進(jìn)行微調(diào)獲得計(jì)時(shí)電流，使得所述計(jì)時(shí)電流與所述振蕩電流成正比；所述輸出電壓反饋模塊利用所述計(jì)時(shí)電流對(duì)第一電容充電，將第一電容上的電壓值與所述DC-DC變換器輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑娙萆系碾妷褐荡笥谒鯠C-DC變換器輸出電壓的采樣值時(shí)控制所述DC-DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束，從而調(diào)整所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率，使得所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率與所述振蕩器的時(shí)鐘頻率成正比。具體的，所述輸入電壓前饋模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一NMOS管和運(yùn)算放大器，第一電阻的一端連接所述DC-DC變換器的輸入電壓，另一端連接運(yùn)算放大器的正向輸入端并通過第二電阻后接地；第一NMOS管的柵極連接運(yùn)算放大器的輸出端，其源極連接運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端并通過第三電阻后接地，其漏極輸出所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)。具體的，所述輸出電壓反饋模塊包括第二NMOS管、第一電容、第四電阻、第五電阻和比較器，第二NMOS管的漏極連接所述計(jì)時(shí)電流，其源極連接比較器的負(fù)向輸入端并通過第一電容后接地，其柵極連接計(jì)時(shí)開始控制信號(hào)；所述計(jì)時(shí)開始控制信號(hào)為高電平時(shí)，所述DC-DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)開始，所述DC-DC變換器中上功率管開啟；第四電阻的一端連接所述DC-DC變換器的輸出電壓，另一端連接比較器的正向輸入端并通過第五電阻后接地；比較器的輸出端輸出計(jì)時(shí)截止控制信號(hào)，當(dāng)所述計(jì)時(shí)截止控制信號(hào)翻高時(shí)控制所述DC-DC變換器中上功率管關(guān)斷，所述DC-DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)通過電流乘法器將振蕩器的振蕩電流引入到計(jì)時(shí)電流中，使計(jì)時(shí)電流與振蕩電流成正比，從而改善了傳統(tǒng)ACOT計(jì)時(shí)電路中心頻率恒定的問題，在很寬的頻率范圍內(nèi)都能夠使DC-DC變換器的開關(guān)頻率跟隨振蕩器的時(shí)鐘頻率。附圖說明圖1為PLL調(diào)制ACOT控制Buck變換器的系統(tǒng)框圖。圖2為頻率與電流的關(guān)系示意圖。圖3為傳統(tǒng)自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本專利技術(shù)提出的基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路的一種實(shí)現(xiàn)電路圖。圖5為傳統(tǒng)自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路產(chǎn)生的計(jì)時(shí)電流與振蕩電流、以及本專利技術(shù)提出的基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路產(chǎn)生的計(jì)時(shí)電流與振蕩電流的關(guān)系對(duì)比圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案。本專利技術(shù)提出的基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路適用于DC-DC變換器，下面以Buck變換器為例介紹PLL(鎖相環(huán))調(diào)制ACOT控制DC-DC變換器原理，如圖1所示為PLL調(diào)制ACOT控制Buck變換器框圖，Buck變換器在一個(gè)開關(guān)周期中，上功率管M1的導(dǎo)通時(shí)間由自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路決定，下功率管M2的導(dǎo)通時(shí)間由電感電流的斜率決定。Buck變換器中的脈沖脈寬調(diào)制產(chǎn)生計(jì)時(shí)開始控制信號(hào)Vstart用于控制Buck變換器導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)的開始，本專利技術(shù)產(chǎn)生的計(jì)時(shí)截止控制信號(hào)Vton用于控制Buck變換器導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)的結(jié)束，通過調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間的截止點(diǎn)來調(diào)整Buck變換器的開關(guān)頻率。DC-DC變換器中振蕩器用于產(chǎn)生振蕩電流Iosc，鎖相環(huán)用于檢測(cè)振蕩器的時(shí)鐘頻率fCLK和DC-DC變換器的開關(guān)頻率fSW之間的頻率差或相位差并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)作為誤差信號(hào)Vreg。如圖2所示為頻率與電流的關(guān)系，從圖中可以看出，DC-DC變換器的開關(guān)頻率fSW與計(jì)時(shí)電流Iton成正比，振蕩器的時(shí)鐘頻率fCLK與振蕩電流Iosc成正比。如圖3所示為傳統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)電路，由于傳統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)電路中，計(jì)時(shí)電流Iton與振蕩電流Iosc為弱關(guān)系，使得DC-DC變換器的開關(guān)頻率fSW無法在寬頻率范圍內(nèi)跟隨振蕩器的時(shí)鐘頻率fCLK。如圖4所示是本專利技術(shù)提出的自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路的一種具體實(shí)現(xiàn)電路，包括輸入電壓前饋模塊、電流乘法器、電流調(diào)整模塊和輸出電壓反饋模塊，其中輸入電壓前饋模塊用于將DC-DC變換器的輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)作為輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)Ivin；本專利技術(shù)引入了電流乘法器，用于將輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)Ivin和振蕩電流Iosc相乘并進(jìn)行歸一化處理后獲得電流乘法器的輸出電流信號(hào)Imul；電流乘法器的輸出電流信號(hào)Imul再由電流調(diào)整模塊根據(jù)誤差信號(hào)Vreg進(jìn)行微調(diào)獲得計(jì)時(shí)電流Iton，這樣計(jì)時(shí)電流Iton與振蕩電流Iosc為正比關(guān)系。因此當(dāng)振蕩電流Iosc減小時(shí)，振蕩器的時(shí)鐘頻率fCLK減小，而本專利技術(shù)的自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路產(chǎn)生的計(jì)時(shí)電流Iton與振蕩電流Iosc成正比，計(jì)時(shí)電流Iton也減小，導(dǎo)致DC-DC變換器的上功率管M1導(dǎo)通時(shí)間增加，DC-DC變換器的開關(guān)頻率fSW減小，鎖相環(huán)PLL通過檢測(cè)fCLK與fSW的頻率差或相位差，對(duì)計(jì)時(shí)電流Iton進(jìn)行微調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)fCLK和fSW的鎖頻鎖相。同理振蕩電流Iosc增大時(shí)，振蕩器的時(shí)鐘頻率fCLK增大，計(jì)時(shí)電流Iton增大，上功率管M1的導(dǎo)通時(shí)間減小，DC-DC變換器的開關(guān)頻率fSW增大，PLL通過檢本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路，適用于DC-DC變換器，所述DC-DC變換器包括振蕩器和鎖相環(huán)，所述振蕩器用于產(chǎn)生振蕩電流，所述鎖相環(huán)用于檢測(cè)所述振蕩器的時(shí)鐘頻率和所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率之間的頻率差或相位差并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)作為誤差信號(hào)；/n其特征在于，所述自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路包括輸入電壓前饋模塊、電流乘法器、電流調(diào)整模塊和輸出電壓反饋模塊，/n所述輸入電壓前饋模塊用于將所述DC-DC變換器的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)作為所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)；/n所述電流乘法器用于將所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)和所述振蕩電流相乘并進(jìn)行歸一化處理后獲得所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)；/n所述電流調(diào)整模塊用于根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)進(jìn)行微調(diào)獲得計(jì)時(shí)電流，使得所述計(jì)時(shí)電流與所述振蕩電流成正比；/n所述輸出電壓反饋模塊利用所述計(jì)時(shí)電流對(duì)第一電容充電，將第一電容上的電壓值與所述DC-DC變換器輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑娙萆系碾妷褐荡笥谒鯠C-DC變換器輸出電壓的采樣值時(shí)控制所述DC-DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束，從而調(diào)整所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率，使得所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率與所述振蕩器的時(shí)鐘頻率成正比。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.基于鎖相環(huán)調(diào)制的寬頻應(yīng)用自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路，適用于DC-DC變換器，所述DC-DC變換器包括振蕩器和鎖相環(huán)，所述振蕩器用于產(chǎn)生振蕩電流，所述鎖相環(huán)用于檢測(cè)所述振蕩器的時(shí)鐘頻率和所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率之間的頻率差或相位差并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)作為誤差信號(hào)；
其特征在于，所述自適應(yīng)計(jì)時(shí)電路包括輸入電壓前饋模塊、電流乘法器、電流調(diào)整模塊和輸出電壓反饋模塊，
所述輸入電壓前饋模塊用于將所述DC-DC變換器的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)作為所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)；
所述電流乘法器用于將所述輸入電壓前饋模塊的輸出電流信號(hào)和所述振蕩電流相乘并進(jìn)行歸一化處理后獲得所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)；
所述電流調(diào)整模塊用于根據(jù)所述誤差信號(hào)對(duì)所述電流乘法器的輸出電流信號(hào)進(jìn)行微調(diào)獲得計(jì)時(shí)電流，使得所述計(jì)時(shí)電流與所述振蕩電流成正比；
所述輸出電壓反饋模塊利用所述計(jì)時(shí)電流對(duì)第一電容充電，將第一電容上的電壓值與所述DC-DC變換器輸出電壓的采樣值進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝浑娙萆系碾妷褐荡笥谒鯠C-DC變換器輸出電壓的采樣值時(shí)控制所述DC-DC變換器的導(dǎo)通時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束，從而調(diào)整所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率，使得所述DC-DC變換器的開關(guān)頻率與所述振蕩器的時(shí)鐘頻率成正比。

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅萍，趙忠，楊秉中，劉俊宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51