具备迟滞功能的PWM-PFM无缝切换控制器及其控制方法

具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器及其控制方法。


背景技术：

2.在dc-dc开关电源中，脉冲宽度调制(pwm)与脉冲频率调制(pfm)是两种常用的调制模式，pwm固定开关频率，通过调整占空比来控制dc-dc系统中功率管的开启时间，进而调整输出电压，pfm固定开关时间，通过调整关断时间来控制功率管的开关频率，实现对输出电压的调整。
3.pwm与pfm调制模式具有各自的优缺点，在轻载时，pfm由于开关频率可变，其转换效率更高，但其输出纹波与响应速度等其他系统性能在全负载范围内皆弱于pwm，pwm在重载时表现优良，但在轻载时，由于其较高的开关频率，导致开关损耗和导通损耗占据了较大的比重，其在轻载时的转换效率极低，限制了pwm控制的dc-dc开关电源在轻负载范围内的应用。
4.为解决pwm控制模式在轻载时转换效率极低的问题，采用pwm与pfm结合的双模控制dc-dc系统应运而生，在该模式下，轻载时系统由pfm控制，重载时系统由pwm控制，充分发挥了两种控制模式的优势，实现了系统在全负载范围内的高转换效率。为实现pwm与pfm的结合，pwm/pfm切换控制器必不可少，但现有的pwm/pfm切换控制器结构简单，且采用单一切换点实现pwm与pfm的切换，在切换时输出电压存在较大的波动，且系统工作在切换点附近时，pwm与pfm存在反复切换的可能，这给系统的稳定性带来了比较大的考验。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器及其控制方法。能够根据左阈值、切换中值和右阈值三个负载特征值输出对应的启动信号和左、右切换信号，实现pwm与pfm的迟滞切换，并保证切换过程中，输出电压不会产生大的电压波动。
6.一方面，一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，包括：电流检测装置，启动电路，左切换控制器，右切换控制器，pwm控制器，pfm控制器，以及切换控制器。
7.所述电流检测装置的输出端口包括第一输出端口至第三输出端口，所述切换控制器的输入端口包括第一输入端口至第四输入端口，所述左切换控制器以及右切换控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口；其中电流检测装置的第一输出端口与所述左切换控制器的第一输入端口相接，电流检测装置的第二输出端口与所述启动电路的输入端口相接，电流检测装置的第三输出端口与所述右切换控制器的第一输入端口相接；
8.所述启动电路的输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中启动电路的第一输出端口与所述pwm控制器的第一输入端口相接，启动电路的第二输出端口与所述pfm控制器的第一输入端口相接；
9.所述pwm控制器以及pfm控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口，其输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中pwm控制器的第一输出端口与所述右切换控制器的第二输入端口相接，pwm控制器的第二输出端口与所述切换控制器的第一输入端口相接，pfm控制器的第一输出端口与所述左切换控制器的第二输入端口相接，所述pfm控制器的第二输出端口与切换控制器的第二输入端口相接；
10.所述右切换控制器的输出端口与切换控制器的第三输入端口相接，同时右切换控制器的输出端口与pfm控制器的第二输入端口相接，左切换控制器的输出端口与切换控制器的第四输入端口相接，同时左切换控制器的输出端口与pwm控制器的第二输入端口相接，切换控制器的输出端口即为控制信号；
11.所述电流检测装置由第一比较器，第二比较器，第三比较器构成，第一比较器的同相端与左阈值电压vrefl相接，第一比较器的反相端与表征电流大小的电压信号vh相接，第一比较器的输出端为电流检测装置的第一输出端口。第二比较器的同相端与vh相接，第二比较器的反相端与切换阈值电压vrefm相接，第二比较器的输出端为电流检测装置的第二输出端口，第三比较器的同相端与vh相接，第三比较器的反相端与右阈值电压vrefr相接，第三比较器的输出端口为电流检测装置的第三输出端口。
12.所述启动电路包括第一反相器，第一d触发器，第二d触发器，所述第一反相器的输入端口为启动电路的第一输入，第一反相器的输出端口与第二d触发器的时钟端口clk端相接，第二d触发器的复位端口r与左切换控制器的输出端口的pfm关断信号相接，第二d触发器的数据端d与电源vdd相接，第二d触发器的输出端q为启动电路的第二输出端口，第一d触发器的时钟端口clk与第一反相器的输入端口相连，即为启动电路的第一输入，第一d触发器的数据d端与电源vdd相接，第一d触发器的复位端口r与右切换控制器输出端口的pwm关断信号相接，第一d触发器的输出端q为启动电路的第一输出端口。
13.所述左切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为左切换控制器的第一输入，与门的第二输入为左切换控制器的第二输入，与门的输出为左切换控制器的输出端口，产生pfm关断信号；
14.所述右切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为右切换控制器的第一输入，与门的第二输入为右切换控制器的第二输入，与门的输出为右切换控制器的输出端口，产生pwm关断信号。
15.所述切换控制器包括二选一数据选择器和rs触发器，所述rs触发器的r端为切换控制器的第三输入端口，rs触发器的s端为切换控制器的第四输入端口，rs触发器的q端与二选一数据选择器的控制端口相接，二选一数据选择器的0端为切换控制器的第一输入端口，二选一数据选择器的1端为切换控制器的第二输端口入，二选一数据选择器的输出即为切换控制器的输出。
16.另一方面，一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制方法，基于前述具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器实现，包括以下步骤：
17.步骤1、电流检测装置开始工作，检测左切换阈值vrefl，切换中值vrefm，右切换阈值vrefr与表征负载电流大小的电压信号vh的关系，
18.当vrefr》vh》vrefm时，电流检测装置的第二输出为高，此时启动pwm控制器；
19.当vh》vrefr时，电流检测装置的第三输出为高，此时从pfm模式切换至pwm模式，即
切换控制器内部的rs触发器输出q端由1跳变至0，二选一数据选择器选择输出0端，即切换控制器第一输入端口信号，即输出pwm控制信号；
20.当vrefl《vh《vrefm时，电流检测装置的第二输出为低，此时启动pfm控制器；
21.当vh《vrefl时，电流检测装置的第一输出为高，此时从pwm模式切换至pfm模式，即切换控制器内部的rs触发器输出q端由0跳变至1，二选一数据选择器选择输出1端，即切换控制器第二输入端口信号，即输出pfm控制信号；
22.步骤2、依据负载电流的变化对系统工作状态进行调整，实现pwm-pfm无缝切换控制方法；
23.所述调整具体为：
24.当负载为轻载即vh《vrefl时，pfm控制器工作，pwm控制器关闭，二选一数据选择器选择1输入通道；
25.当负载为重载即vh》vrefr时，pfm控制器关闭，pwm控制器工作，数据选择器选择0输入通道；
26.当负载处于左切换阈值vrefl与右切换阈值vrefr之间时系统保留初始工作状态；
27.当负载由轻载变化至重载，包括以下步骤：
28.步骤s1、当负载逐渐增加使得vh大于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑1，则负载电流已经大于切换中值，pwm控制器启动；
29.步骤s2、pwm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给右切换控制器，并输出pwm控制信号至切换控制器的0输入通道；
30.步骤s3、当负载逐渐增加使得vh大于vrefr时，右切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pfm关断信号，传输至pfm控制器使得pfm控制器关断；
31.步骤s4、切换控制器的rs触发器接收到复位信号，产生的输出信号为逻辑0，即切换控制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑0，选择0输入通道，输出pwm控制信号，完成pfm模式至pwm模式的转换；
32.当负载由重载变化至轻载，包括以下步骤：
33.步骤d1、当负载逐渐减小使得vh小于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑0，则负载电流已经小于切换中值，pfm控制器启动；
34.步骤d2、pfm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给左切换控制器，并输出pfm控制信号至切换控制器的1输入通道；
35.步骤d3、当负载逐渐减小使得vh小于vrefl时，左切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pwm关断信号，传输至pwm控制器使得pwm控制器关断；
36.步骤d4、切换控制器的rs触发器接收到置位信号，产生的输出信号为逻辑1，即切换控制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑1，选择1输入通道，输出pfm控制信号，完成pwm模式至pfm模式的转换。
37.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
38.本发明提出了一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器及其控制方法，在现有的pwm/pfm切换控制器中增设了左阈值，切换中值，右阈值和左、右切换控制器，当负载电流大于切换中值后，pwm控制器开始启动，但并不完成切换，当负载电流大于右阈值且pwm控制器产生启动应答后，完成pfm至pwm的切换，当负载电流小于切换中值后，pfm控制器开始
启动，但并不完成切换，当负载电流小于左阈值且pfm控制器产生启动应答后，完成pwm至pfm的切换。而现有技术在接受到切换信号后立即完成切换，此时pwm/pfm控制器启动尚未完成，pwm/pfm控制器输出的控制信号并非预期控制信号，导致系统输出电压波动较大。本发明通过设立左、右切换阈值和pwm/pfm启动应答信号，延缓了模式的切换，给pwm/pfm控制器的启动预留了足够的时间，从而保证了系统控制信号的准确性，实现了pwm与pfm两种模式的无缝与迟滞切换。
附图说明
39.图1为本发明切换控制器整体结构示意图；
40.图2为本发明切换控制器整体电路图；
41.图3为本发明切换控制器工作流程图；
42.图4为本发明实施例中切换控制器具体电路图。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
44.一方面，一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，如图1、图2所示，包括：电流检测装置，启动电路，左切换控制器，右切换控制器，pwm控制器，pfm控制器，以及切换控制器。
45.所述电流检测装置的输出端口包括第一输出端口至第三输出端口，所述切换控制器的输入端口包括第一输入端口至第四输入端口，所述左切换控制器以及右切换控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口；其中电流检测装置的第一输出端口与所述左切换控制器的第一输入端口相接，电流检测装置的第二输出端口与所述启动电路的输入端口相接，电流检测装置的第三输出端口与所述右切换控制器的第一输入端口相接；
46.所述启动电路的输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中启动电路的第一输出端口与所述pwm控制器的第一输入端口相接，启动电路的第二输出端口与所述pfm控制器的第一输入端口相接；
47.所述pwm控制器以及pfm控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口，其输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中pwm控制器的第一输出端口与所述右切换控制器的第二输入端口相接，pwm控制器的第二输出端口与所述切换控制器的第一输入端口相接，pfm控制器的第一输出端口与所述左切换控制器的第二输入端口相接，所述pfm控制器的第二输出端口与切换控制器的第二输入端口相接；
48.所述右切换控制器的输出端口与切换控制器的第三输入端口相接，同时右切换控制器的输出端口与pfm控制器的第二输入端口相接，左切换控制器的输出端口与切换控制器的第四输入端口相接，同时左切换控制器的输出端口与pwm控制器的第二输入端口相接，切换控制器的输出端口即为控制信号；
49.所述电流检测装置由第一比较器，第二比较器，第三比较器构成，第一比较器的同相端与左阈值电压vrefl相接，第一比较器的反相端与表征电流大小的电压信号vh相接，第一比较器的输出端为电流检测装置的第一输出端口。第二比较器的同相端与vh相接，第二
比较器的反相端与切换阈值电压vrefm相接，第二比较器的输出端为电流检测装置的第二输出端口，第三比较器的同相端与vh相接，第三比较器的反相端与右阈值电压vrefr相接，第三比较器的输出端口为电流检测装置的第三输出端口。
50.所述启动电路包括第一反相器，第一d触发器，第二d触发器，所述第一反相器的输入端口为启动电路的第一输入，第一反相器的输出端口与第二d触发器的时钟端口clk端相接，第二d触发器的复位端口r与左切换控制器的输出端口的pfm关断信号相接，第二d触发器的数据端d与电源vdd相接，第二d触发器的输出端q为启动电路的第二输出端口，第一d触发器的时钟端口clk与第一反相器的输入端口相连，即为启动电路的第一输入，第一d触发器的数据d端与电源vdd相接，第一d触发器的复位端口r与右切换控制器输出端口的pwm关断信号相接，第一d触发器的输出端q为启动电路的第一输出端口。
51.所述左切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为左切换控制器的第一输入，与门的第二输入为左切换控制器的第二输入，与门的输出为左切换控制器的输出端口，产生pfm关断信号；
52.所述右切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为右切换控制器的第一输入，与门的第二输入为右切换控制器的第二输入，与门的输出为右切换控制器的输出端口，产生pwm关断信号。
53.所述切换控制器包括二选一数据选择器和rs触发器，所述rs触发器的r端为切换控制器的第三输入端口，rs触发器的s端为切换控制器的第四输入端口，rs触发器的q端与二选一数据选择器的控制端口相接，二选一数据选择器的0端为切换控制器的第一输入端口，二选一数据选择器的1端为切换控制器的第二输端口入，二选一数据选择器的输出即为切换控制器的输出。
54.另一方面，一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制方法，基于前述具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器实现，如图3所示，包括以下步骤：
55.步骤1、电流检测装置开始工作，检测左切换阈值vrefl，切换中值vrefm，右切换阈值vrefr与表征负载电流大小的电压信号vh的关系，
56.当vrefr》vh》vrefm时，电流检测装置的第二输出为高，此时启动pwm控制器；
57.当vh》vrefr时，电流检测装置的第三输出为高，此时从pfm模式切换至pwm模式，即切换控制器内部的rs触发器输出q端由1跳变至0，二选一数据选择器选择输出0端，即切换控制器第一输入端口信号，即输出pwm控制信号；
58.当vrefl《vh《vrefm时，电流检测装置的第二输出为低，此时启动pfm控制器；
59.当vh《vrefl时，电流检测装置的第一输出为高，此时从pwm模式切换至pfm模式，即切换控制器内部的rs触发器输出q端由0跳变至1，二选一数据选择器选择输出1端，即切换控制器第二输入端口信号，即输出pfm控制信号；
60.步骤2、依据负载电流的变化对系统工作状态进行调整，实现pwm-pfm无缝切换控制方法；
61.所述调整具体为：
62.当负载为轻载即vh《vrefl时，pfm控制器工作，pwm控制器关闭，二选一数据选择器选择1输入通道；
63.当负载为重载即vh》vrefr时，pfm控制器关闭，pwm控制器工作，数据选择器选择0
输入通道；
64.当负载处于左切换阈值vrefl与右切换阈值vrefr之间时系统保留初始工作状态；
65.当负载由轻载变化至重载，包括以下步骤：
66.步骤s1、当负载逐渐增加使得vh大于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑1，则负载电流已经大于切换中值，pwm控制器启动；
67.步骤s2、pwm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给右切换控制器，并输出pwm控制信号至切换控制器的0输入通道；
68.步骤s3、当负载逐渐增加使得vh大于vrefr时，右切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pfm关断信号，传输至pfm控制器使得pfm控制器关断；
69.步骤s4、切换控制器的rs触发器接收到复位信号，产生的输出信号为逻辑0，即切换控制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑0，选择0输入通道，输出pwm控制信号，完成pfm模式至pwm模式的转换；
70.当负载由重载变化至轻载，包括以下步骤：
71.步骤d1、当负载逐渐减小使得vh小于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑0，则负载电流已经小于切换中值，pfm控制器启动；
72.步骤d2、pfm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给左切换控制器，并输出pfm控制信号至切换控制器的1输入通道；
73.步骤d3、当负载逐渐减小使得vh小于vrefl时，左切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pwm关断信号，传输至pwm控制器使得pwm控制器关断；
74.步骤d4、切换控制器的rs触发器接收到置位信号，产生的输出信号为逻辑1，即切换控制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑1，选择1输入通道，输出pfm控制信号，完成pwm模式至pfm模式的转换。
75.如图4所示为本发明具体实施例，包括电流检测装置，启动电路，左切换控制器，右切换控制器，pwm控制器，pfm控制器，切换控制器。
76.所述电流检测装置用来判断参考电压左切换阈值vrefl,右切换阈值vrefr,切换中值vrefm与表征负载电流大小的电压值vh的关系，并依据电压的大小关系改变输出电压的状态，从而决定系统的后续工作状态。若vh》vrefm，电流检测装置第二输出为高，启动pwm控制器；若vh》vrefr，电流检测装置第三输出为高，调制模式由pfm模式切换至pwm模式；若vh《vrefm，电流检测装置第二输出为低，启动pfm控制器；若vh《vrefl，电流检测装置第一输出为高调制模式由pwm模式切换至pfm模式。
77.所述启动电路用于接收电流检测的第二输出，并依据其状态产生相应的pwm控制器与pfm控制器的启动信号。若电流检测装置的第二输出为高，则产生pwm控制器启动信号，若电流检测装置的第二输出状态为低，则产生pfm控制器启动信号。同时，启动电路接收pfm关断信号与pwm关断信号并及时产生pwm与pfm控制器的关断信号。
78.所述左切换控制器与右切换控制器分别接收电流检测装置的第一输出与第二输出，并依据其状态产生实际的pwm与pfm的切换信号。并在完成切换后及时产生pwm关断信号与pfm关断信号。
79.所述切换控制器用于接收pwm与pfm的切换信号，并依据该切换信号选择pwm控制信号与pfm信号，完成两种调制模式的实际切换。
80.所述pwm控制器用于产生pwm控制信号，包括误差放大器，电压比较器，第一反相器，第二反相器，误差放大器的同相端与参考电压vref相连接，误差放大器的反相端与反馈信号相连接，误差放大器的输出与电压比较器的同相端相连接，同时误差放大器的输出与第一反相器的输入端相连，第一反向器的输出与第二反向器的输入相连，第二反相器的输出即为pwm控制器的第一输出，即pwm启动完成信号。电压比较器的反相端与三角波调制信号vm连接，电压比较器的输出即为pwm控制器的第二输出，即pwm信号。
81.所述pfm控制器用于产生pfm信号，包括电压比较器，d触发器，与门。电压比较器的同相端与参考电压vref相连接，电压比较器的反相端与反馈信号连接，电压比较器的输出端与d触发器的数据输入d端连接，电压比较器的输出即为pfm控制器的第一输出，即pfm启动完成信号，d触发器的时钟端与时钟信号连接，d触发器的输出q端和与门的第一输入连接，与门的第二输入与时钟信号连接，与门的输出即为pfm控制器的第二输出，即pfm信号。
82.电路上电后的工作流程如下：
83.电路上电后，电路首先获取表征电流大小的电压信号vh，判断vh与vrefm的关系，若vh》vrefm，电流检测装置的第二输出为高，启动电路产生pwm启动信号，pwm控制器开始启动，但此时系统并不完成pwm与pfm的切换。pwm控制器启动完成后将输出pwm启动完成信号，若vh》vrefr，且pwm启动完成信号为高，右切换控制器产生pwm切换信号，切换控制器接收到信号后选择输出pwm信号，完成pfm和pwm的切换。
84.若vh《vrefm，电流检测装置的第二输出为低，启动电路产生pfm启动信号，pfm控制器开始启动，但此时系统并不完成pwm与pfm的切换。pfm控制器启动完成后将输出pfm启动完成信号，若vh《vrefl，且pfm启动完成信号为高，左切换控制器产生pfm切换信号，切换控制器接收到信号后选择输出pfm信号，完成两种模式的切换。
85.借助三比较阈值产生迟滞切换后，系统在切换区间内(vrefl与vrefr之间)的调制模式由进入切换区间前系统的调制模式决定，若负载由轻载变为重载，系统在切换区间内的调制模式为pfm调制模式，若负载由重载变为轻载，系统在切换区间内的调制模式为pwm调制模式。迟滞区间的引入解决了两种模式在单一切换点附近频繁切换的问题，使得双模控制的系统更加稳定。
86.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，包括：电流检测装置，启动电路，左切换控制器，右切换控制器，pwm控制器，pfm控制器，以及切换控制器；所述电流检测装置的输出端口包括第一输出端口至第三输出端口，所述切换控制器的输入端口包括第一输入端口至第四输入端口，所述左切换控制器以及右切换控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口；其中电流检测装置的第一输出端口与所述左切换控制器的第一输入端口相接，电流检测装置的第二输出端口与所述启动电路的输入端口相接，电流检测装置的第三输出端口与所述右切换控制器的第一输入端口相接；所述启动电路的输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中启动电路的第一输出端口与所述pwm控制器的第一输入端口相接，启动电路的第二输出端口与所述pfm控制器的第一输入端口相接；所述pwm控制器以及pfm控制器的输入端口包括第一输入端口以及第二输入端口，其输出端口包括第一输出端口以及第二输出端口；其中pwm控制器的第一输出端口与所述右切换控制器的第二输入端口相接，pwm控制器的第二输出端口与所述切换控制器的第一输入端口相接，pfm控制器的第一输出端口与所述左切换控制器的第二输入端口相接，所述pfm控制器的第二输出端口与切换控制器的第二输入端口相接；所述右切换控制器的输出端口与切换控制器的第三输入端口相接，同时右切换控制器的输出端口与pfm控制器的第二输入端口相接，左切换控制器的输出端口与切换控制器的第四输入端口相接，同时左切换控制器的输出端口与pwm控制器的第二输入端口相接，切换控制器的输出端口即为控制信号。2.根据权利要求1所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，所述电流检测装置由第一比较器，第二比较器，第三比较器构成，第一比较器的同相端与左阈值电压vrefl相接，第一比较器的反相端与表征电流大小的电压信号vh相接，第一比较器的输出端为电流检测装置的第一输出端口；第二比较器的同相端与vh相接，第二比较器的反相端与切换阈值电压vrefm相接，第二比较器的输出端为电流检测装置的第二输出端口，第三比较器的同相端与vh相接，第三比较器的反相端与右阈值电压vrefr相接，第三比较器的输出端口为电流检测装置的第三输出端口。3.根据权利要求1所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，所述启动电路包括第一反相器，第一d触发器，第二d触发器，所述第一反相器的输入端口为启动电路的第一输入，第一反相器的输出端口与第二d触发器的时钟端口clk端相接，第二d触发器的复位端口r与左切换控制器的输出端口的pfm关断信号相接，第二d触发器的数据端d与电源vdd相接，第二d触发器的输出端q为启动电路的第二输出端口，第一d触发器的时钟端口clk与第一反相器的输入端口相连，即为启动电路的第一输入，第一d触发器的数据d端与电源vdd相接，第一d触发器的复位端口r与右切换控制器输出端口的pwm关断信号相接，第一d触发器的输出端q为启动电路的第一输出端口。4.根据权利要求1所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，所述左切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为左切换控制器的第一输入，与门的第二输入为左切换控制器的第二输入，与门的输出为左切换控制器的输出端口，产生pfm关断信号；所述右切换控制器由与门构成，与门的第一输入端口为右切换控制器的第一输入，与
门的第二输入为右切换控制器的第二输入，与门的输出为右切换控制器的输出端口，产生pwm关断信号。5.根据权利要求1所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，所述切换控制器包括二选一数据选择器和rs触发器，所述rs触发器的r端为切换控制器的第三输入端口，rs触发器的s端为切换控制器的第四输入端口，rs触发器的q端与二选一数据选择器的控制端口相接，二选一数据选择器的0端为切换控制器的第一输入端口，二选一数据选择器的1端为切换控制器的第二输端口入，二选一数据选择器的输出即为切换控制器的输出。6.一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制方法，基于权利要求1所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制器，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、电流检测装置开始工作，检测左切换阈值vrefl，切换中值vrefm，右切换阈值vrefr与表征负载电流大小的电压信号vh的关系；步骤2、依据负载电流的变化对系统工作状态进行调整，实现pwm-pfm无缝切换控制方法。7.根据权利要求6所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制方法，其特征在于，步骤1中所述关系具体包括：当vrefr>vh>vrefm时，电流检测装置的第二输出为高，此时启动pwm控制器；当vh>vrefr时，电流检测装置的第三输出为高，此时从pfm模式切换至pwm模式，即切换控制器内部的rs触发器输出q端由1跳变至0，二选一数据选择器选择输出0端，即切换控制器第一输入端口信号，即输出pwm控制信号；当vrefl<vh<vrefm时，电流检测装置的第二输出为低，此时启动pfm控制器；当vh<vrefl时，电流检测装置的第一输出为高，此时从pwm模式切换至pfm模式，即切换控制器内部的rs触发器输出q端由0跳变至1，二选一数据选择器选择输出1端，即切换控制器第二输入端口信号，即输出pfm控制信号。8.根据权利要求6所述的一种具备迟滞功能的pwm-pfm无缝切换控制方法，其特征在于，步骤2中所述调整具体为：当负载为轻载即vh<vrefl时，pfm控制器工作，pwm控制器关闭，二选一数据选择器选择1输入通道；当负载为重载即vh>vrefr时，pfm控制器关闭，pwm控制器工作，数据选择器选择0输入通道；当负载处于左切换阈值vrefl与右切换阈值vrefr之间时系统保留初始工作状态；当负载由轻载变化至重载，包括以下步骤：步骤s1、当负载逐渐增加使得vh大于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑1，则负载电流已经大于切换中值，pwm控制器启动；步骤s2、pwm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给右切换控制器，并输出pwm控制信号至切换控制器的0输入通道；步骤s3、当负载逐渐增加使得vh大于vrefr时，右切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pfm关断信号，传输至pfm控制器使得pfm控制器关断；步骤s4、切换控制器的rs触发器接收到复位信号，产生的输出信号为逻辑0，即切换控
制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑0，选择0输入通道，输出pwm控制信号，完成pfm模式至pwm模式的转换；当负载由重载变化至轻载，包括以下步骤：步骤d1、当负载逐渐减小使得vh小于vrefm时，电流检测装置第二输出为逻辑0，则负载电流已经小于切换中值，pfm控制器启动；步骤d2、pfm控制器开始启动，启动完成后产生启动应答信号传输给左切换控制器，并输出pfm控制信号至切换控制器的1输入通道；步骤d3、当负载逐渐减小使得vh小于vrefl时，左切换控制器输出为逻辑1，该信号同时为pwm关断信号，传输至pwm控制器使得pwm控制器关断；步骤d4、切换控制器的rs触发器接收到置位信号，产生的输出信号为逻辑1，即切换控制器中二选一数据选择器接收到的模式选择信号为逻辑1，选择1输入通道，输出pfm控制信号，完成pwm模式至pfm模式的转换。

技术总结
本发明提供一种具备迟滞功能的PWM-PFM无缝切换控制器及其控制方法，涉及集成电路技术领域。系统中切换控制器包括电流检测装置，用于检测负载电流，产生启动请求和左右切换请求；左阈值切换控制器与右阈值切换控制器，用于检测切换请求和电路启动应答，产生实际切换信号；切换控制器，用于实现PWM/PFM的切换，获得控制信号，并产生PWM与PFM关闭请求；PWM与PFM控制器，用于产生PWM与PFM控制信号，并及时产生启动应答信号。本发明提出了利用切换点、左阈值和右阈值三个负载特征值来产生实际切换信号的方法，实现PWM与PFM的迟滞切换，避免PWM与PFM的反复切换，同时在切换前提取开启目标控制模式，避免因电路启动缓慢而产生较大的电压跌落，实现PWM/PFM的无缝切换。实现PWM/PFM的无缝切换。实现PWM/PFM的无缝切换。


技术研发人员：金硕巍 程铭 闫爱云 刘治良 杨东升 周博文 李广地
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8