一种可变输出功率DC-DC电源架构及其控制方法与流程

技术特征：
1.一种可变输出功率dc-dc电源架构，包括依次连接且构成环路的驱动模块driver、开关模块、lc模块、采样模块和反馈控制模块；所述开关模块包括依次连接的pmos功率管和nmos功率管；所述采样模块包括串联的反馈电阻rf和增益电阻rg；所述反馈控制模块包括第一比较单元、第二比较单元和第一逻辑控制单元logic；所述第一比较单元和第二比较单元的输入端均与反馈电压vfb1连接，其输出端分别与第一逻辑控制单元的相应输入端连接；所述第一逻辑控制单元logic的输出端接驱动模块driver的输入端；所述第二比较单元包括第二比较器comp2；所述第一比较单元包括依次连接的误差放大器ea和第一比较器comp1；其中，误差放大器ea正输入端接第一参考电压vref1，第二比较器comp2负输入端接第二参考电压vref2；其特征在于：所述采样模块还包括数模转换单元dac；所述反馈电阻rf2为数字可调电阻器；所述第一参考电压vref1为固定值，所述第二参考电压vref2为固定值，且第二参考电压vref2＞第一参考电压vref1。2.一种可变输出功率dc-dc电源架构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：驱动模块控制开关模块的通断，输出电压通过lc模块后向负载rl提供输出电压vout1；当需要调整输出电压vout1来改变电源对负载rl的功率供给时，中央控制单元通过数模转换单元dac，调整采样模块中的反馈电阻rf的阻值，相应调整输出电压vout1的大小；反馈控制模块的第一比较器comp1将反馈电压vfb1与第一参考电压vref1进行比较，第二比较器comp2将反馈电压vfb1与第二参考电压vref2进行比较；当反馈电压vfb1大于第一参考电压vref1且小于第二参考电压vref2时，第一比较器comp1输出相应的负反馈控制信号，驱动模块在负反馈控制信号作用下，驱动环路调整输出电压vout2大小；当反馈电压vfb1大于第二参考电压vref2时，第一比较器comp1输出低电平；第二比较器comp2输出低功耗模式使能信号，驱动模块在低功耗模式使能信号作用下，关闭电源架构环路中除第二比较器之外的其它耗电电路；当输出电压降低导致反馈电压vfb1下降到第二参考电压vref2之下时，电源架构环路再次建立。3.一种可变输出功率dc-dc电源架构，包括依次连接且构成环路的驱动模块driver、开关模块、lc模块、采样模块和反馈控制模块；所述开关模块包括依次连接的pmos功率管和nmos功率管；所述采样模块包括串联的反馈电阻rf和增益电阻rg；其特征在于：所述反馈控制模块包括第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元和第一逻辑控制单元logic；所述第一比较单元和第二比较单元的输入端均与反馈电压vfb2连接，其输出端分别与第一逻辑控制单元的相应输入端连接；所述第一逻辑控制单元logic的输出端接驱动模块driver的输入端；
所述第二比较单元包括第二比较器comp2；所述第一比较单元包括依次连接的误差放大器ea和第一比较器comp1；其中，误差放大器ea正输入端接第一参考电压vref1，第二比较器comp2负输入端接第二参考电压vref2；所述第三比较单元包括依次连接的第三比较器comp3和第二逻辑控制单元logic_2；其中，第三比较器comp3的正输入端接反馈电压vfb2，其负输入端接第三参考电压vref3；所述采样模块还包括数模转换单元dac；所述反馈电阻rf为数字可调电阻器；所述第一参考电压vref1为固定值，所述第二参考电压vref2为固定值，所述第三参考电压vref3为固定值，且第三参考电压vref3＞反馈电压vfb2的峰值＞第二参考电压vref2＞第一参考电压vref1；所述第二逻辑控制单元logic_2的输出端npd接驱动模块的另一输入端，用于打开开关模块的nmos功率管。4.根据权利要求3所述可变输出功率dc-dc电源架构，其特征在于：所述第二逻辑控制单元logic_2包括依次连接且构成环路的计时与置零电路vrcgen、第四比较器comp4、反相器和延时电路td；其中，第四比较器comp4的正输入端接反馈电压vfb2，其负输入端接计时与置零电路vrcgen输出信号v
rc
，延时电路td的输出端接计时与置零电路vrcgen的置零端vpd；所述反相器输出信号npd接驱动模块的输入端。5.一种可变输出功率dc-dc电源架构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：驱动模块控制开关模块的通断；驱动模块控制开关模块的通断，输出电压通过lc模块后向负载rl提供输出电压vout2；当需要调整输出电压vout2来改变电源对负载rl的功率供给时，中央控制单元通过数模转换单元dac，调整采样模块中的反馈电阻rf的阻值，调整相应输出电压vout2的大小；反馈控制模块的第一比较器comp1、第二比较器comp2和第三比较器comp3将反馈电压vfb2分别与第一参考电压vref1、第二参考电压vref2和第三参考电压vref3进行比较，输出相应的控制信号；其中：当反馈电压vfb2大于第一参考电压vref1且小于第二参考电压vref2时，第一比较器comp1输出相应的负反馈控制信号，驱动模块在负反馈控制信号作用下，驱动环路调整输出电压vout2大小；当反馈电压vfb2大于第二参考电压vref2且小于第三参考电压vref3时，第一比较器comp1输出低电平；第二比较器comp2输出低功耗模式使能信号，驱动模块在低功耗模式使能信号作用下，关闭电源架构环路中除第二比较器和第三比较器comp3之外的其它耗电电路；当反馈电压vfb2大于第三参考电压vref3时，第一比较器comp1和第二比较器comp2均输出低电平；第三比较器comp3的输出信号通过逻辑电路，控制驱动模块打开开关模块中的nmos功率管，加快输出电压vout2的调整，帮助电源架构环路快速重新建立。

技术总结
一种可变输出功率DC-DC电源架构及其控制方法，包括驱动模块、开关模块、LC模块、采样模块和反馈控制模块。当需要调整输出电压来改变电源对负载RL的功率供给时，通过调整反馈电阻的阻值，调整相应输出电压大小；反馈控制模块的第一比较器、第二比较器和第三比较器将反馈电压分别与第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压进行比较，输出相应的控制信号，控制驱动模块打开开关模块中的NMOS功率管，加快输出电压的调整，帮助电源架构环路快速重新建立。本发明解决了现有DC-DC电源架构造成电路板或者集成芯片面积的浪费、比较器的设计复杂度高、环路稳定性差的技术问题，具有数模转换单元DAC数量少、比较器设计简单、环路稳定性好的优点。的优点。的优点。


技术研发人员：郭昌澎 薛若男 夏勤
受保护的技术使用者：陕西亚成微电子股份有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2022/5/16