【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种直流降压变换器领域的技术，具体是一种基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路。
技术介绍
1、混合拓扑架构的直流变压模块结合了开关电容型直流变压模块和电感型直流变压模块的优点，具有高功率密度和高效率，常被应用在高转换比场合。但混合拓扑架构的直流变压模块负载瞬态响应速度通常较慢。数字线性稳压模块使用数字控制的方式调整输出电压，具有高功率密度和高负载瞬态响应速度，适用于低输出电压的场合。但数字线性稳压模块的效率由其输入电压和输出电压的压差决定，难以实现高效率。当把混合拓扑架构的直流变压模块和数字线性稳压模块以输入串联，输出并联的结构结合在一起时，可以结合它们高转换比，高功率密度和高负载响应速度的优点。但是，如何实现该架构在宽输入输出电压范围下的高效率也是设计难点。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有降压转换器通常功率密度较低且负载响应速度较慢且无法实现高电压转换比时的电压转换和高效率电压转换的不足，提出一种基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，通过混合拓扑架构的直流变压模块高效率传输能量，并通过数字线性稳压模块调节输出电压，对于负载突变有较快的瞬态响应，同时数字线性稳压模块的使用也提升了系统功率密度。另外，所采用的双环路控制保证数字线性稳压模块工作在低压差情况，提升转换效率。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术涉及一种基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，包括：一对片外陶瓷电容、处于高侧电压域的混
4、所述的混合拓扑架构直流变压模块包括：三个电容、一个电感和功率开关，其中：第二电容和电感以此串联设置于输入端和输出端之间，第一电容设置于输入端和地电位之间，第三电容设置于输出端和地电位之间，输入端、输出端和地电位与三个电容之间分别设有功率开关，通过不同的开关组合，在两个相位之间交替改变电感、电容和开关的连接方式。在相位1时，第三、第四和第六功率开关闭合，第一电容向第二电容充电，第三电容放电，电感充磁。在相位2时，第一、第二、第五和第七功率开关、和闭合，第一电容接在和之间充电，第二电容向第三电容充电，电感退磁。
5、技术效果
6、本专利技术通过混合拓扑架构直流变压模块和数字线性稳压模块输入串联、输出并联的同时，采用辅助控制环路调整低侧数字线性稳压模块压差；相比现有技术，本专利技术优于普通直流电压转换器的负载突变瞬态响应速度的同时，能够控制低侧数字线性稳压模块始终工作在低压差模式，显著提高了整体效率和系统功率密度。
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1.一种基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征在于，包括：一对片外陶瓷电容、处于高侧电压域的混合拓扑架构直流变压模块以及分别与之相连的处于低侧电压域的数字线性稳压模块、输出电压控制环路和辅助控制环路，其中：片外陶瓷电容和将输入电压分为高侧和低侧电压域，混合拓扑架构直流变压模块和数字线性稳压模块的输出电流相加作为总输出电流，混合拓扑架构直流变压模块的输出电压通过输出电压控制环路反馈到带有高频时钟的数字线性稳压模块，辅助控制环路的输入端设置于一对片外陶瓷电容和之间，输出时钟信号至混合拓扑架构直流变压模块以配合调控的大小，使数字线性稳压模块工作在低压差工况，实现高负载响应速度；
2.根据权利要求1所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的混合拓扑架构直流变压模块包括：三个电容、一个电感和功率开关，其中：第二电容和电感以此串联设置于输入端和输出端之间，第一电容设置于输入端和地电位之间，第三电容设置于输出端和地电位之间，输入端、输出端和地电位与三个电容之间分别设有功率开关，通过不同的开关组合，在两个相位之间交替改变电感、电容和开关的连接方
3.根据权利要求1所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的辅助控制环路包括：II型补偿器、锯齿波产生器、比较器、SR锁存器和非交叠时钟产生器，其中：II型补偿器输出电压VEA和锯齿波VRAMP通过比较器产生脉宽调制信号，经过SR锁存器和非交叠时钟产生器的逻辑电路，生产两相非交叠时钟提供给高侧的混合拓扑架构直流变压模块。
4.根据权利要求3所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的II型补偿器包括：运算放大器、片内电容CC1和CC2、片内电阻R1、RF1和RF2，其中：片内电阻RF1和RF2对输入电压VL分压后输出至运算放大器的反向输入端，参考电压VREF输入至运算放大器的正向输入端，片内电容CC1、CC2和片内电阻R1设置于运算放大器的反向输入端和输出端之间。
5.根据权利要求1所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的数字线性稳压模块包括：依次相连的动态比较器、移位寄存器阵列和若干功率管，其中：移位寄存器阵列控制若干功率管的导通或关断状态，动态比较器输出指令至移位寄存器阵列用于决定移位寄存器的移动方向，当数字线性稳压模块的输出电压VOUT低于输入电压VREF时，移位寄存器向正方向移动来使更多PMOS功率管导通，否则移位寄存器向负方向移动来使更多PMOS功率管关断，数字线性稳压模块的控制时钟CLKLS为高频时钟。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征在于，包括：一对片外陶瓷电容、处于高侧电压域的混合拓扑架构直流变压模块以及分别与之相连的处于低侧电压域的数字线性稳压模块、输出电压控制环路和辅助控制环路，其中：片外陶瓷电容和将输入电压分为高侧和低侧电压域，混合拓扑架构直流变压模块和数字线性稳压模块的输出电流相加作为总输出电流，混合拓扑架构直流变压模块的输出电压通过输出电压控制环路反馈到带有高频时钟的数字线性稳压模块，辅助控制环路的输入端设置于一对片外陶瓷电容和之间，输出时钟信号至混合拓扑架构直流变压模块以配合调控的大小，使数字线性稳压模块工作在低压差工况，实现高负载响应速度；
2.根据权利要求1所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的混合拓扑架构直流变压模块包括：三个电容、一个电感和功率开关，其中：第二电容和电感以此串联设置于输入端和输出端之间，第一电容设置于输入端和地电位之间，第三电容设置于输出端和地电位之间，输入端、输出端和地电位与三个电容之间分别设有功率开关，通过不同的开关组合，在两个相位之间交替改变电感、电容和开关的连接方式；
3.根据权利要求1所述的基于双环路控制数字线性稳压模块的降压变换电路，其特征是，所述的辅助控制环路包括：ii型补...
【专利技术属性】
技术研发人员：金晶，李宇翔，过悦康，周健军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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