Buck DC-DC中由PFM状态向PWM状态转换的疑问

wjx197733

各位，我正在做一个Buck DC-DC，先大体介绍一下：
a.输入3.3V，输出1.4V左右，
b.采用电压模式（没有采用电流模式）
c.在PFM状态下利用一个迟滞比较器对DC-DC的输出电压和参考电压进行比较，从而实现DC-DC输出
d.当负载电流变大，输出电压会向下跳变。我利用比较器监测这个电压跳变，当这个电压跳变到低于参考电压时，我就认为系统应该由PFM向PWM转换。
e.电感电流小于50mA时，DC-DC工作在PFM状态，大于50mA时工作在PWM状态


我现在由PFM向PWM转换时遇到一个问题：负载电流由50mA跳变到100mA时，仿真发现PFM能够正常转换到PWM；但是负载电流由40mA跳变到60m（也就是负载电流变化很小）时，仿真发现输出电压跳变幅度很小，虽然60mA时应该在PWM状态，但是比较器根本捕捉不到这个跳变，导致PFM向PWM转换失败。

向各位请教一下，遇到这种情况该如何解决？或许是我电路设计方面还是存在问题？

贴子比较长，某些地方显得语无伦次。无论如何，烦请大家指点一二！急盼回复，谢谢！！！

markdu

之前弄DCDC模型的时候研究过里面的一些工作原理，有的DCDC会把比较器的输出加一级放大，再去看

miracle_zhang

二楼的意思是比较器前加一级预放大器吧

wjx197733

   

miracle_zhang 发表于 2020-7-20 17:17
二楼的意思是比较器前加一级预放大器吧

我对二楼的方法也是由同样的理解

现在把PFM状态下迟滞比较器命名为比较器A，而把监测电压跳变的比较器命名为比较器B。

问题是，且不说加一级放大器会增加功耗，假如存在这么一个预放大器，那么在PFM状态下迟滞比较器A的输入是不是也需要这么一级预放大器？因为如果没有这么一个预放大器，那么比较器A的输入就是DC-DC的输出Vout，但比较器B的输出却是DC-DC的输出Vout乘以一个放大倍数K，这样会不会导致整个电路误判？比如负载电流为40mA，正常情况下DC-DC的输出在参考电压附近波动，系统工作在PFM状态。但是另一方面，DC-DC的输出的波动又经过放大K倍作为比较器B的输入，那么比较器B有可能认为这个被放大的波动太大，属于向下跳变，于是本来40mA的负载电流应该工作在PFM模式，结果发生了误判，跑到PWM状态了！

唉，语文没学好，有问题也表达不清楚，郁闷！

miracle_zhang

   

wjx197733 发表于 2020-7-20 17:36
我对二楼的方法也是由同样的理解

现在把PFM状态下迟滞比较器命名为比较器A，而把监测电压跳变的比较器命 ...

我能明白你的意思 是怕负载没到50mA的时候 误差被放大导致比较器错误翻转造成误判对吧？
现在很多DCDC都是电流模和电压模同时存在的，采样电流来进行比较，比较适合轻载的时候工作模式吧

wjx197733

   

miracle_zhang 发表于 2020-7-20 17:52
我能明白你的意思 是怕负载没到50mA的时候 误差被放大导致比较器错误翻转造成误判对吧？
现在很多DCDC都 ...

采用电流的方法我也试过了，即用一个pmos管PM0镜像P型功率管的电流，例如，当功率管电流大于50mA，采样这个功率管的电流后，我就认为该进入PWM状态。但这存在一个问题：我仿真时，负载用一个RL=71.85欧姆的电阻来模拟，这样DC-DC输出1.43V的情况下流过RL的平均电流为20mA，此时DC-DC应该工作在PFM状态。但是在此状态下，功率管会间歇性地导通，在这个导通阶段，通过功率管地电流会大于50mA，但是很明显此时并不应该进入PWM，而是应该继续保持在PFM状态，所以如果单靠采样电流的方法，同样会产生误判。

markdu

不是做DCDC的，之前看到的DCDC的放大不记得具体的位置了，我们目前用的DCDC好像基本都有电流模式，还带斜率补偿，功能好多模型好复杂

chenximing

采样输出电压肯定会存在这个问题的。PFM能进入到PWM，前提是PFM给电容充电的能量大概小于负载消耗的能量，输出电压一直下降。才会进到PWM。再说。这种都是有迟滞量的。不可能大于50PWM，小于50就PFM。

wjx197733

   

chenximing 发表于 2020-7-20 21:13
采样输出电压肯定会存在这个问题的。PFM能进入到PWM，前提是PFM给电容充电的能量大概小于负载消耗的能量， ...

你说的有道理。
我现在也在仿真，让负载电流分别从40mA跳变到50mA，从50mA跳变到60mA，从60mA跳变到70mA，看看什么时候能吃PFM跳到PWM。

chenximing

   

wjx197733 发表于 2020-7-21 08:55
你说的有道理。
我现在也在仿真，让负载电流分别从40mA跳变到50mA，从50mA跳变到60mA，从60mA跳变到70mA ...

这种检测方法不靠谱，PVT情况下，范围变化很大。