【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于开关电源领域，尤其涉及一种应用于buck变换器的自适应变频电路及其控制方法。
技术介绍
1、开关电源通常被广泛应用于各种电子设备中，负责将未调整的交流或直流输入电压变换为经调整后的交流或直流输出电压。电源电压调整器作为微处理器系统的核心组件，承担着向微处理器和相关器件提供稳定电压的重要任务。它需要快速、准确地响应微处理器的负载变化，并输出适当的电压，以确保系统的稳定性和性能。随着微处理器计算需求的不断增长，供电电压的稳定性对其性能至关重要。在负载电流发生跳变时，由于电感电流无法瞬间变化，可能会产生过冲或下冲的电压尖峰，影响负载的工作性能和寿命。
2、供电电源电压调整器作为微处理器系统中的重要组成部分，负责为微处理器和其他相关器件提供稳定的电压。它需要快速、准确地响应微处理器的负载变化，并输出适当的电压，以确保系统的稳定性和性能。在设计微处理器供电电源电压调整器时，pwm信号调制方案的设计至关重要。合理的调制方案能确保电压调整器具有出色的瞬态响应，以实时调整输出电压以满足微处理器在不同负载下的功耗需求。
3、传统的脉宽调制方案中，误差放大器输出电压vcomp与斜坡信号vramp进行比较，以产生pwm信号。为降低噪声影响，避免在一个开关周期内产生多个pwm脉冲，pwm调制器广泛采用r-s触发器，确保每个开关周期只产生一个pwm脉冲。然而，传统的pwm调制方案存在延迟问题，增加了对输出电容器的需求，迫使设计者使用更多电容来获得所需性能。
4、以传统的前沿脉冲调制方案和后沿脉冲调制方案为
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种应用于buck变换器的自适应变频电路及其控制方法,适用于脉宽调制方案，根据滤波器输出的ap和输出电压误差信号err，在瞬态期间调整开关频率，有效控制pwm信号占空比，以解决
技术介绍
中存在的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种应用于buck变换器的自适应变频电路，包括功率级模块、误差信号产生模块、pwm比较模块和载波调节模块；
4、其中功率级模块的输出作为整体电路的输出，也作为输入连接到误差信号产生模块中，误差信号产生模块与载波信号调节模块和pwm比较模块相连接，误差信号产生模块的输出同时作为载波信号调节模块和pwm比较模块的输入，载波信号产生模块的输出也作为输入连接到pwm比较模块中，pwm比较模块的输出则作为输入连接到功率级模块之中；
5、功率级模块包括两个开关管mos1和mos2，mos管驱动电路，滤波电感l，理想滤波电容co及其等效串联电阻esr；其中mos1的源极连接输入直流电压vin，mos1的漏极连接mos2的源极，mos1的栅极连接mos管驱动电路的输出；mos2的源极连接mos1的漏极，mos2的漏极连接地电位，mos2的栅极连接mos管驱动电路的输出；mos管驱动电路的输入为pwm比较模块的输出载波r，滤波电感l两端分别连接mos1的漏极和输出滤波电容co，其输出端的电压即为buck转换器的输出电压vout；
6、误差信号产生模块由误差放大器ea构成，误差放大器ea的两个输入端分别连接输出电压vout和基准电压vref，通过将输出电压vout与基准电压vref进行比较，将两者的差值作为误差电压err，并处理误差电压以调节pwm信号的占空比；
7、载波信号调节模块包括数字滤波器，载波调节电路和求和电路；误差电压err作为数字滤波器和载波调节电路的输入，数字滤波器的输出ap也作为载波调节电路的输入，载波调节电路的输出为变频载波信号r1和定频载波信号r2，求和电路将变频载波信号r1与定频载波信号r2求和作为载波信号调节模块的输出r，该模块通过检测误差电压err和滤波器输出ap的变化，从而产生对应峰值的载波信号r；当检测到滤波器输出ap和误差电压err超出设定阈值时，系统处于暂态(暂时的状态，会随着调节重新返回稳态)，当滤波器输出ap和误差电压err未超出设定阈值时，系统处于稳态(稳定的状态)；在稳态下，输出频率和峰值固定的载波信号；在暂态下，载波信号的频率和峰值会响应输入信号的变化而动态调整；定频载波信号是一种基础的锯齿波信号，可以由简单的电路直接产生，包含在载波调节模块内，已在配图中重新标明，将其分开写是为了能够更清楚的说明载波调节电路的调节作用。
8、pwm比较模块由比较器comp组成，比较器comp的两个输入分别为误差电压信号产生模块的输出err和载波信号调节模块的输出r，通过比较err和r的大小关系，产生对应占空比的pwm信号输入到功率级模块中，以调节开关管mos的导通和关断；当err幅值大于r的幅值时，pwm信号为高电平，此时开关管mos管导通，反之，当err幅值小于r的幅值时，pwm信号为低电平，此时开关管mos管关断。
9、本专利技术还公开了一种应用于buck变换器的自适应变频电路的控制方法，包括以下步骤：载波调节模块所检测的两个输入信号ap和err均设置有上下阈值，ap的下阈值为th1，上阈值为th3，err的下阈值为th2，上阈值为th4；每当载波调节模块被初始化后，就开始检测ap信号的大小，如果ap小于下阈值th1，则说明负载增加，载波调节模块输出载波r随之减小，以增加pwm信号的占空比，从而增加开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号小于下阈值th2，则说明输出电压vout恢复正常，回到检测ap信号的状态；若ap信号大于上阈值th3，则说明负载发生减小，载波调节模块输出载波r随之增大，以减小pwm信号的占空比，从而减小开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号大于上阈值th4，则说明输出电压vout恢复正常，回到检测ap信号的状态。
10、进一步的，载波调节模块通过数字状态机在瞬态期间调整开关mos管导通和关断的频率；其中s0是稳态，此时只检测滤波器的输出ap；若ap低于其下阈值th1，指负载增加并且输出电压从稳态值下降，状态将转移到s1，s1是电压下冲暂态，控制开关mos管导通和关断的频率增加以减少电压欠压和pwm调制延迟；在s1中，只检测到输出电压误差信号err，若err低于其上阈值th2，表示输出电压恢复到稳态，状态将回转到s0，并且开关频率固定，开关频率是指开关mos管导通和关断的频率；若在s0中ap大于其上阈值th3，指负载减少并且输出电压过冲，状态将转移到s2，s2是过冲电压暂态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于Buck变换器的自适应变频电路，其特征在于，包括功率级模块、误差信号产生模块、PWM比较模块和载波调节模块；
2.根据权利要求1所述的一种应用于Buck变换器的自适应变频电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：载波调节模块所检测的两个输入信号AP和err均设置有上下阈值，AP的下阈值为TH1，上阈值为TH3，err的下阈值为TH2，上阈值为TH4；每当载波调节模块被初始化后，就开始检测AP信号的大小，如果AP小于下阈值TH1，则说明负载增加，载波调节模块输出载波r随之减小，以增加PWM信号的占空比，从而增加开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号小于下阈值TH2，则说明输出电压Vout恢复正常，回到检测AP信号的状态；若AP信号大于上阈值TH3，则说明负载发生减小，载波调节模块输出载波r随之增大，以减小PWM信号的占空比，从而减小开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号大于上阈值TH4，则说明输出电压Vout恢复正常，回到检测AP信号的状态。
3.根
...【技术特征摘要】
1.一种应用于buck变换器的自适应变频电路，其特征在于，包括功率级模块、误差信号产生模块、pwm比较模块和载波调节模块；
2.根据权利要求1所述的一种应用于buck变换器的自适应变频电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：载波调节模块所检测的两个输入信号ap和err均设置有上下阈值，ap的下阈值为th1，上阈值为th3，err的下阈值为th2，上阈值为th4；每当载波调节模块被初始化后，就开始检测ap信号的大小，如果ap小于下阈值th1，则说明负载增加，载波调节模块输出载波r随之减小，以增加pwm信号的占空比，从而增加开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号小于下阈值th2，则说明输出电压vout恢复正常，回到检测ap信号的状态；若ap信号大于上阈值th3，则说明负载发生减小，载波调节模块输出载波r随之增大，以减小pwm信号的占空比，从而减小开关管的导通时间，使得输出电压恢复稳定，此时对err信号进行检测，如果检测到err信号大于上阈值th...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，潘开复，胡笑晗，康琦东，李凌昀，徐申，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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