申请/专利权人：无锡格兰德微电子科技有限公司

申请日：2022-06-22

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN115037125B

主分类号：H02M1/08

分类号：H02M1/08;H02M1/00;H02H7/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.09#公开

摘要：本发明涉及一种高可靠宽电压范围Buck控制器电路，包括反馈电压检测电路、第一电流检测电路、第二电流检测电路、综合补偿电路、输入高压检测电路、补偿比较器电路、控制逻辑电路、高低侧输出保护及驱动电路、过温保护电路、反向比较电路和低压电源及参考电压产生电路。开关电源输出的反馈电压FB同时由3个环路处理，提高反馈精度和效率；开关电源输出电流信号CSP由两个电流检测电路同时处理，提高输出电流反馈精度；增加了前馈控制环路，对输入高压VIN的情况实时响应，提高控制器的输入电压范围；本发明采用多环路控制逻辑，保持Buck控制器的稳定性，对各环路的工作模式和状态进行精确控制；采用欠压、过温和反向比较等保护模块，提高控制器的可靠性。

主权项：1.高可靠宽电压范围Buck控制器电路，其特征是，包括反馈电压检测电路（1）、第一电流检测电路（2）、第二电流检测电路（3）、综合补偿电路（4）、输入高压检测电路（5）、补偿比较器电路（6）、控制逻辑电路（7）、第一输出保护及驱动电路（8）、第二输出保护及驱动电路（9）、过温保护电路（10）、反向比较电路（11）和低压电源及参考电压产生电路（12）；所述反馈电压检测电路（1）接收开关电源输出经分压后的反馈电压FB，并产生检测信号Vf，连接到控制逻辑电路（7）的输入端；第一电流检测电路（2）接收开关电源输出电流信号CSP，并产生检测信号Vcs2，分别连接到第二电流检测电路（3）的输入端和控制逻辑电路（7）的输入端；第二电流检测电路（3）的输入端还连接反馈电压FB、开关电源输出电流信号CSP和开关电源输出电流信号CSN，用于同时检测开关电源输出电流信号CSP和开关电源输出电流信号CSN，并结合检测信号Vcs2产生检测信号Vcs1；所述输入高压检测电路（5）连接输入高压信号VIN，根据输入高压信号VIN的变化，产生可调整的参考电压Vadj1和参考电压Vadj2；参考电压Vadj1连接到综合补偿电路（4）的输入端，参考电压Vadj2连接到补偿比较器电路（6）的输入端；所述综合补偿电路（4）的输入端还连接反馈电压FB和检测信号Vcs1，根据反馈电压FB、检测信号Vcs1和参考电压Vadj1的大小和变化情况，产生电流补偿信号Vcom；电流补偿信号Vcom连接到补偿比较器电路（6）的输入端，补偿比较器电路（6）对电流补偿信号Vcom和参考电压Vadj2进行比较，得到补偿输出信号Dcom，连接到控制逻辑电路（7）的输入端；所述控制逻辑电路（7）还连接第一输出保护及驱动电路（8）、第二输出保护及驱动电路（9）和低压电源及参考电压产生电路（12）；所述过温保护电路（10）检测整体Buck控制器芯片的温度，并输出过温保护信号OTP连接到控制逻辑电路（7）；所述反向比较电路（11）用于检测Buck控制器输出SW端口与GND端口的电位，并输出反向比较信号Revs连接到控制逻辑电路（7）；低压电源及参考电压产生电路（12）用于产生电路工作需要的片内低压电源和所有参考电压，另外输出欠压保护信号UVL1连接到控制逻辑电路（7）；控制逻辑电路（7）产生6路控制信号Ctr1~Ctr6分别用于控制反馈电压检测电路（1）、第一电流检测电路（2）、第二电流检测电路（3）、综合补偿电路（4）、输入高压检测电路（5）和补偿比较器电路（6）的工作状态，并根据检测信号Vf、检测信号Vcs2、补偿输出信号Dcom、低压电源及参考电压产生电路（12）输出的欠压保护信号UVL1、第一输出保护及驱动电路（8）输出的欠压保护信号UVL2、第二输出保护及驱动电路（9）输出的欠压保护信号UVL3、过温保护信号OTP和反向比较信号Revs，综合处理产生脉冲驱动信号Dh和脉冲驱动信号Dl，第一输出保护及驱动电路（8）连接脉冲驱动信号Dh，将脉冲驱动信号Dh进行电流和电压放大，输出有大电流驱动能力的信号HG，并输出欠压保护信号UVL2给控制逻辑电路（7）；第二输出保护及驱动电路（9）用于将脉冲驱动信号Dl进行电流和电压放大，输出有大电流驱动能力的信号LG，并输出欠压保护信号UVL3给控制逻辑电路（7）；高侧输出驱动电路连接高压电源BST端口和浮动地SW端口，低侧输出驱动电路连接地电压GND端口；所述控制逻辑电路（7）包括振荡器（100）、第一输入滤波电路（101）、第二输入滤波电路（102）、错误处理逻辑电路（103）、计数器（104）、综合判别控制电路（105）、控制寄存器（106）；所述振荡器（100）产生的高频时钟Clk同时连接到第一输入滤波电路（101）、第二输入滤波电路（102）、计数器（104）和综合判别控制电路（105）的输入端；所述第二输入滤波电路（102）在高频时钟Clk的控制下，对检测信号Vf进行滤波处理，输出补偿数据Dc2，连接到综合判别控制电路（105）；所述第一输入滤波电路（101）在高频时钟Clk的控制下，对检测信号Vcs2进行滤波处理，输出补偿数据Dc1，连接到综合判别控制电路（105）；综合判别控制电路（105）输出计数选择信号Sel给计数器（104）；计数器（104）根据计数选择信号Sel情况选择计数器（104）计数输出Count，输出给综合判别控制电路（105）；所述错误处理逻辑电路（103）根据欠压保护信号UVL1、UVL2、UVL3、过温保护信号OTP以及反向比较信号Revs的情况产生错误信号ERR，连接到综合判别控制电路（105）；综合判别控制电路（105）根据计数输出Count、补偿数据Dc2、补偿数据Dc1、错误信号ERR和补偿输出信号Dcom的状态，首先产生状态控制信号Set连接到控制寄存器（106）的输入端，然后综合处理产生脉冲驱动信号Dh和Dl；Buck控制器芯片上电后，振荡器（100）首先开始工作，振荡器（100）正常工作后输出高频时钟Clk同时输入到第一输入滤波电路（101）、第二输入滤波电路（102）、计数器（104）和综合判别控制电路（105）；紧接着，综合判别控制电路（105）先产生第一种状态控制信号Set并输出给控制寄存器（106），控制寄存器（106）根据状态控制信号Set先输出控制信号Ctr3、Ctr4、Ctr6，同时，将脉冲驱动信号Dh和Dl均设置为一种固定频率的方波脉冲；经过一段延时时间td1，待补偿输出信号Dcom由初始状态开始改变为脉冲信号时，综合判别控制电路（105）将会解锁脉冲驱动信号Dh和Dl，使之改为由补偿输出信号Dcom控制；然后经过一段延时时间td2，综合判别控制电路（105）产生第二种状态控制信号Set并输出给控制寄存器（106），控制寄存器（106）根据状态控制信号Set输出控制信号Ctr1、Ctr2；最后再经过一段延时时间td3，综合判别控制电路（105）产生第三种状态控制信号Set并输出给控制寄存器（106），控制寄存器（106）根据状态控制信号Set输出控制信号Ctr5，此时整体Buck控制器的所有控制环路开启；上述综合判别控制电路（105）改变状态控制信号Set所依据的延时时间td1、td2和td3，均由综合判别控制电路（105）通过依次提供不同的计数选择信号Sel进而产生不同的计数器计数输出Count进行控制。

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