东南大学;东南大学—无锡集成电路技术研究所方中元获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学;东南大学—无锡集成电路技术研究所申请的专利一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119582589B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411536312.4,技术领域涉及:H02M1/14;该发明授权一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器是由方中元;范王琛;田泽楷;佟可嘉;熊智威;李玄烨;孙伟锋设计研发完成,并于2024-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器在说明书摘要公布了:本发明涉及一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器,基于变压主电路接电压源为负载供电;电流采样电路选择采集变压主电路输入端电流或者输出端电流构成采样电流;反馈环路模块基于变压主电路输出端电压与基准电压之间差值电压,获得采样电流与差值电压之间所对应的误差电压;控制逻辑模块生成驱动信号输送至对应NMOS开关管进行控制,实现变压主电路切换工作于降压BUCK模式或者升压BOOST模式;设计方案控制简单,通过平均电流模式,结合两路斜坡补偿信号,使得变压主电路在不同升降压模式之间平滑切换并工作,有效降低输出纹波,实现了更宽的输入输出电压范围,并优化了开关管的开关顺序,提升了升降压变换器的整体效率。
本发明授权一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器在权利要求书中公布了:1.一种宽输入输出范围低纹波平均电流模式升降压变换器,其特征在于:包括变压主电路、电流采样电路、反馈环路模块、控制逻辑模块,其中,变压主电路由其输入端接入电压源Vin,并经内置的第一NMOS开关管S1、第二NMOS开关管S2、第三NMOS开关管S3、第四NMOS开关管S4的组合电路结构,为输出端的负载进行供电; 电流采样电路用于接收并依据对应变压主电路中第二NMOS开关管S2、第三NMOS开关管S3的通断控制信号Q2、Q3,择一选择采集变压主电路输入端电流Isns1或者输出端电流Isns2构成采样电流ISENSE并输出; 反馈环路模块包括电压反馈环路模块和电流反馈环路模块,其中,电压反馈环路模块用于接入变压主电路输出端电压V0与基准电压VREF,获得两者之间的差值电压VC1并输出;电流反馈环路模块用于接入采样电流ISENSE与差值电压VC1,获得两者之间所对应的误差电压VC2并输出; 控制逻辑模块包括模式选择模块、开关管驱动电路、以及两个主比较器,其中一个主比较器的负输入端、另一个主比较器的正输入端分别接入误差电压VC2,以及其中一个主比较器的正输入端外接斜坡补偿信号VBUCK,另一个主比较器的负输入端外接斜坡补偿信号VBOOST,由两个主比较器分别比较其所接入斜坡补偿信号与误差电压VC2,获得比较结果Trip_buck、Trip_boost并输出;模式选择模块用于外接时钟信号clk、以及接收两个主比较器输出的比较结果Trip_buck、Trip_boost,处理生成分别对应变压主电路中第一NMOS开关管S1、第二NMOS开关管S2、第三NMOS开关管S3、第四NMOS开关管S4的通断控制信号Q1、Q2、Q3、Q4,由开关管驱动电路分别接收模式选择模块输出的通断控制信号Q1、Q2、Q3、Q4,转换为相应驱动信号HD1、LD1、HD2、LD2输送至对应NMOS开关管进行通断控制,实现变压主电路切换工作于降压BUCK模式或者升压BOOST模式; 控制逻辑模块中两个主比较器所外接的斜坡补偿信号VBOOST、斜坡补偿信号VBUCK,以及模式选择模块所外接的时钟信号clk,由双斜坡电压发生器生成输出,双斜坡电压发生器包括斜坡信号生成电路和回路控制电路,其中,斜坡信号生成电路包括VBUCK生成电路与VBOOST生成电路; VBUCK生成电路包括第一基准电流源I1、第二基准电流源I2、第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3、第一电容C1,第一基准电流源I1的输出端对接第三PMOS管MP3的源极,第三PMOS管MP3的漏极、第三NMOS管MN3的漏极、第一电容C1的其中一端三者相连接,且该相连接位置构成VBUCK生成电路的输出端用于输出斜坡补偿信号VBUCK,并构成双斜坡电压发生器向外输出的斜坡补偿信号VBUCK,第三NMOS管MN3的源极串联第二基准电流源I2后与第一电容C1的另一端相连并接地; VBOOST生成电路包括第三基准电流源I3、第四基准电流源I4、第四PMOS管MP4、第四NMOS管MN4、第二电容C2,第三基准电流源I3的输出端对接第四PMOS管MP4的源极,第四PMOS管MP4的漏极、第四NMOS管MN4的漏极、第二电容C2的其中一端三者相连接,且该相连接位置构成VBOOST生成电路的输出端用于输出斜坡补偿信号VBOOST,并构成双斜坡电压发生器向外输出的斜坡补偿信号VBOOST,第四NMOS管MN4的源极串联第四基准电流源I4后与第二电容C2的另一端相连并接地; 回路控制电路用于接入VBUCK生成电路输出斜坡补偿信号VBUCK、以及VBOOST生成电路输出斜坡补偿信号VBOOST,处理输出包含时钟信号clk的各个反馈信号分别至VBUCK生成电路中第三PMOS管MP3的栅极、第三NMOS管MN3的栅极,VBOOST生成电路中第四PMOS管MP4的栅极、第四NMOS管MN4的栅极,同时构成双斜坡电压发生器向外输出的时钟信号clk。
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