自适应电压定位直流稳压器及其控制方法专利名称：自适应电压定位直流稳压器及其控制方法技术领域： 本发明涉及直流稳压器电路，更具体地说，本发明涉及自适应电压定位直流稳压器电路背景技术： 近几年来，一种叫做自适应电压定位(AVP)的控制被广泛应用于稳压器中自适应电压定位控制的基本数学关系可参看图1如图1所示，其纵坐标为稳压器输出电压VO，横坐标为稳压器输出电流IO，并且稳压器输出电压VO与输出电流IO呈函数关系 VO＝VSET-R*IO(1) 其中R为其变化斜率，VSET、R均为定值当系统负载电流急剧增大(如t1时刻系统从相对轻载跳至相对重载，即输出电流IO增大)，则根据等式(1)，输出电压VO变小，如图2所示，输出电压从接近VMAX降至接近VMIN；当系统负载电流急剧减小(如t2时刻系统从相对重载跳至相对轻载，即输出电流IO减小)，根据等式(1)，输出电压VO变大，如图2所示，输出电压从接近VMIN升至接近VMAX可以看到，此时输出电压VO的变化范围为(VMAX-VMIN)而如图2中间部分所示，当系统没有自适应电压定位控制时，当系统负载在t1时刻出现电流急剧增大，其输出电压VO从V减小至接近VMIN，而后又迅速回到V；当系统负载在t2时刻出现电流急剧减小，其输出电压VO从V增大至接近VMAX，而后又迅速回到V。
可以看到，无自适应电压定位控制的系统，其输出电压VO的变化范围为0.5*(VMAX-VMIN)其中VMAX和VMIN分别为系统输出电压VO可被允许的正负波动值可以看到，自适应电压定位控制的系统，其输出电压可波动范围比无自适应电压定位控制的系统大一倍同时，自适应电压定位控制的系统，当系统负载电流增大时，其输出电压相应减小，相应减小了损耗 现有自适应电压定位控制技术如图3所示如图3所示，电路50包括由开关管S1、S2，电感L，电容CO，负载RL组成的传统buck电路，其为电路50的直流变换主电路电路50的直流变换控制电路包括连接在电感L和电容CO之间的电流采样电阻RS，并联在负载RL两端的反馈电阻R1和R2，比较器U0、跨导放大器U1、电流源A、PWM产生器以及驱动电路其中电流采样电阻RS两端电压被送至跨导放大器U1的两端，并被转化成相应电流ISENCE被送至PWM产生器的第一输入端反馈电阻R1和R2构成分压器，反馈系统输出电压反馈电压经由电阻R3连接至比较器U0的反相输入端，比较器U0的同相输入端接收一参考电平VREF另外输出电流为I＝K*ISENCE的电流源A的输出端连接至比较器U0的反相输入端和电阻R3的一端。
其中K为一常系数，ISENCE即跨导放大器U1的输出电流比较器U0的输出端连接一补偿网络Zf，补偿网络Zf的另一端接地；比较器的输出端还连接至PWM产生器的第二输入端PWM产生器的第三输入端接收一时钟信号CLK，其输出端连接至驱动电路的输入端驱动电路的两个输出端分别连接至开关管S1、S2的门极 电路50直流变换主电路的运行情况即为传统buck电路运行情况，这里不再阐述其原理以下阐述其直流变换控制电路的工作情况由于比较器U0呈高阻状态，电流源A的输出电流I流向电阻R3而根据比较器U0的“虚短”特性，其反相输入端的电压等于其正相输入端的电压VREF，即 可以推出 而I＝K*ISENCE， 所以 而ISENCE由系统输出电流IO决定，因此上述等式(2)即等式(1)所表现的输出电压与输出电流IO的函数关系 因此现有技术电路50实现了自适应电压定位控制即，当电路50的负载电流急剧增大，即从相对轻载跳至相对重载，采样电阻RS两端电压增大，增大的电压经过跨导放大器U1后其电流ISENCE增大，使得电流源A的输出电流I增大，而根据等式(2)，电路50的输出电压将减小反之，当电路50的负载电流出现急剧减小，即从相对重载跳至相对轻载，采样电阻RS两端电压减小，减小的电压经过跨导放大器U1后其电流ISENCE减小，使得电流源A的输出电流I减小，而根据等式(2)，电路50的输出电压将增大。
于是，电路50实现了自适应电压定位控制技术输出电压可波动范围大，损耗小的优点 然而，现有技术电路50通过跨导放大器U1接收采样电阻RS反馈的系统输出电流，这需要芯片提供两个额外的引脚接收电阻RS两端信号差，而且电阻RS本身将造成一定损耗，降低了效率；同时电路50需要反映输出电流的电流源A，使得内部结构比较复杂 于是有必要提供一种内部结构简单、外接引脚不多并且可以实现自适应电压定位控制的比较简单的直流稳压器电路发明内容 因此本发明的目的在于提供了一种改进的自适应电压定位直流稳压器，该直流稳压器具有内部结构简单、无需芯片提供额外引脚等优点 为实现上述目的，本发明公开了一种自适应电压定位直流稳压器，包括一直流变换主电路和一直流变换控制电路，其特征在于，所述直流变换控制电路包括一采样部分，一反馈部分，一比较部分，一PWM产生器部分，一驱动电路部分；所述采样部分的输入端采样直流变换主电路的输出电流，其输出端连接至所述反馈部分的输入端；所述反馈部分的输出端连接至所述比较部分的第一输入端；所述比较部分的第二输入端接收一参考电平，所述比较部分的输出端连接至所述PWM产生器部分的第一输入端，所述PWM产生器部分的第二输入端接收一时钟信号，所述PWM产生器的输出端连接至所述驱动电路部分的输入端；所述驱动电路部分的输出端连接至直流变换主电路各开关管的门极控制端。
如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述直流变换主电路为buck电路 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述直流变换主电路为隔离直流变换电路，如半桥、全桥、正激 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述反馈部分为一分压器 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述分压器由串联连接的第一电阻和第二电阻组成，其中两个电阻的串联连接点作为所述反馈部分的输出端，第一电阻的另一端作为所述反馈部分的输入端，第二电阻的另一端接地 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述比较部分包括一比较器和一补偿网络，所述比较器的输入端为所述比较部分的输入端，所述比较器的输出端为所述比较部分的输出端，所述补偿网络的一端连接于所述比较器的输出端，所述补偿网络的另一端接地 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述PWM产生器部分还包括第三输入端，所述第三输入端接收直流变换主电路一开关管电流或电感电流 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述采样部分包括一电阻和一电容，所述电阻和电容串联连接，两者的共同连接点作为所述采样部分的输出端 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述采样部分包括两个电阻与一电容，所述其中一个电阻与所述电容并联，两者并联后再与一电阻串联，三者的共同连接点作为所述采样部分的输出端。
如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述采样部分包括两个电阻与一电容，所述其中一个电阻与所述电容串联，所述串联连接点作为所述采样部分的输出端；所述其中另一个电阻与所述直流变换主电路的电感串联，两者串联后再与所述串联连接的电阻与电容相并联 如本发明所述的一种自适应电压定位直流稳压器，其中所述采样部分为一电阻，所述电阻与直流变换主电路的电感串联 为实现上述目的，本发明还公开了一种自适应电压定位的控制方法，包括在采样部分采样直流变换主电路的输出电流，并转化为相应电压信号；在反馈部分反馈所述电压信号得到反馈信号；在比较部分将所述反馈信号与一预定值进行比较得到比较信号；将所述比较信号输入PWM产生器部分得到PWM信号；将所述PWM信号输入驱动电路部分得到驱动信号；将所述驱动信号输入所述直流变换主电路，用以控制所述直流变换主电路各开关管的开通与关断 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述反馈部分为一分压器 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述分压器由串联连接的第一电阻和第二电阻组成，其中两个电阻的串联连接点作为所述反馈部分的输出端，所述第一电阻的另一端作为所述反馈部分的输入端，所述第二电阻的另一端接地。
如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述比较部分包括一比较器和一补偿网络，所述比较器的输入端为所述比较部分的输入端，所述比较器的输出端为所述比较部分的输出端，所述补偿网络的一端连接于所述比较器的输出端，所述补偿网络的另一端接地；所述预定值为一参考电平 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述采样部分包括一电阻和一电容，所述电阻和电容串联连接，两者的共同连接点作为所述采样部分的输出端 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述采样部分包括两个电阻与一电容，所述其中一个电阻与所述电容并联，两者并联后再与一电阻串联，三者的共同连接点作为所述采样部分的输出端 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述采样部分包括两个电阻与一电容，所述其中一个电阻与所述电容串联，所述串联连接点作为所述采样部分的输出端；所述其中另一个电阻与所述直流变换主电路的电感串联，两者串联后再与所述串联连接的电阻与电容相并联 如本发明所述的一种自适应电压定位的控制方法，其中所述采样部分为一电阻，所述电阻与直流变换主电路的电感串联 本发明的优点在于所提供的直流稳压器实现了自适应电压定位控制，并且其内部结构简单、外部所需引脚少。
图1为自适应电压定位控制的基本数学关系图 图2为当系统输出电流跳变时，具有和不具有自适应电压定位控制的电路输出电压变化的比较 图3为现有具有自适应电压定位控制的电路50 图4为根据本发明第一实施例的具有自适应电压定位控制的电路100 图5为根据本发明第二实施例的具有自适应电压定位控制的电路200 图6为根据本发明第三实施例的具有自适应电压定位控制的电路300 图7为根据本发明第四实施例的具有自适应电压定位控制的电路400 图8为根据本发明第五实施例的具有自适应电压定位控制的电路500 图9为根据本发明第六实施例的具有自适应电压定位控制的电路600 图10为根据本发明第七实施例的具有自适应电压定位控制的电路700 图11为根据本发明第八实施例的具有自适应电压定位控制的电路800具体实施例方式 如图4所示，为根据本发明的一种具有自适应电压定位控制的电路100，其为本发明的第一实施例其与背景技术电路50相同的部分采用相同的附图标记如图所示，电路100包括由开关管S1、S2，电感L，电容CO，负载RL组成的传统buck电路，其为电路100的直流变换主电路即输入VIN一端连接至开关管S1的一端，开关管S1的另一端连接至开关管S2的一端和电感L的一端，电感L的另一端连接至输出电容CO的一端和负载RL的一端；输入VIN的另一端、开关管S2的另一端、输出电容CO的另一端和负载RL的另一端均接地。
电阻DCR为电感L的直流电阻，其与电感L相串联，连接于电感L和输出电容CO之间电路100还包括一直流变换控制电路所述直流变换控制电路包括一采样部分、一反馈部分、一比较部分、一PWM产生器部分、一驱动电路部分其中采样部分包括电阻RS、电容CS，电阻RS与电容CS串联连接，两者的共同连接点作为采样部分的输出端连接至反馈部分的输入端电阻RS的另一端连接至开关管S1、开关管S2以及电感L的共同连接点；电容CS的另一端连接至电感L的直流电阻DCR、输出电容CO以及负载RL的共同连接点，从而采样直流变换主电路的输出电流，并转化为相应电压信号反馈部分为串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2构成的分压器，第一电阻R1和第二电阻R2的共同连接点作为反馈部分的输出端连接至比较部分的第一输入端第一电阻R1的。