專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)控制電路、使用其的變換器和開(kāi)關(guān)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種變換器及其驅(qū)動(dòng)方法。具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于優(yōu)化總諧波畸變的開(kāi)關(guān)控制電路、使用該開(kāi)關(guān)控制電路的變換器和開(kāi)關(guān)控制方法。
背景技術(shù)：
需要零電流檢測(cè)配置來(lái)控制對(duì)功率因素校正電路進(jìn)行配置的變換器開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作。零電流檢測(cè)表示檢測(cè)流向變換器的電感器的電流變成0的時(shí)間。變換器被設(shè)計(jì)為流向電感器的電流變成0時(shí)接通開(kāi)關(guān)。傳統(tǒng)的功率因素校正變換器使用以預(yù)定匝數(shù)比采用隔離方式耦連到變換器的電感器的輔助線(xiàn)圈，以便檢測(cè)零電流。變換器的控制電路包括附加管腳，并且控制電路連接到輔助線(xiàn)圈以接收零電流檢測(cè)電壓，零電流檢測(cè)電壓與電感器處的電壓對(duì)應(yīng)。變換器控制電路通過(guò)使用零電流檢測(cè)電壓來(lái)檢測(cè)電感器電流變成零的時(shí)間，并在該時(shí)間接通開(kāi)關(guān)。與此不同，不包括用來(lái)檢測(cè)零電流的附加管腳的變換器控制電路直接感測(cè)流向電感器的電流，以便檢測(cè)零電流。當(dāng)用來(lái)感測(cè)流向電感器的電流的電壓(下文稱(chēng)作感測(cè)電壓) 變成零電壓時(shí)，變換器控制電路接通開(kāi)關(guān)。但是，上面指出的方法生成反向電流間隔，在此間隔中電感器的電流以負(fù)方向流動(dòng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)在感測(cè)電壓變成零電壓的時(shí)刻之前接通時(shí)，由于電流流向連接到輸出端的二極管，在開(kāi)關(guān)處會(huì)出現(xiàn)電流尖波。因此，需要附加的前沿消隱 (LEB)電路，以便阻止此類(lèi)硬開(kāi)關(guān)。為了防止沒(méi)有附加LEB電路的硬開(kāi)關(guān)，需要在用作開(kāi)關(guān)的MOSFET的寄生電容和變換器的電感器之間有共振。通過(guò)共振來(lái)降低MOSFET的漏極電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。在此實(shí)例中，由于共振在開(kāi)關(guān)處產(chǎn)生反相電流。即開(kāi)關(guān)在反相電流間隔期間被接通，以用于軟開(kāi)關(guān)。當(dāng)反相電流產(chǎn)生時(shí)，總諧波畸變是弱的。使用零電流檢測(cè)管腳的方法使用在輔助線(xiàn)圈處出現(xiàn)的電壓，以便優(yōu)化總諧波畸變。使用感測(cè)電壓的方法由于它不使用輔助線(xiàn)圈，所以在優(yōu)化總諧波畸變方面有困難。在此背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)于本發(fā)明背景的理解，因此， 可以包含不構(gòu)成在本國(guó)已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例致力于提供一種用于在沒(méi)有檢測(cè)零電流的管腳時(shí)，控制開(kāi)關(guān)操作的開(kāi)關(guān)控制電路和一種開(kāi)關(guān)控制方法。本發(fā)明的實(shí)施例還致力于提供一種在沒(méi)有附加輔助線(xiàn)圈時(shí)，通過(guò)使用開(kāi)關(guān)控制電路和開(kāi)關(guān)控制方法來(lái)優(yōu)化總諧波畸變的變換器。本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種用于根據(jù)由傳送到電感器的輸入電壓引起的電感器電流來(lái)生成輸出功率的變換器。變換器包括電源開(kāi)關(guān)，其連接到電感器以控制電感器電流；和開(kāi)關(guān)控制電路，其用于在電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)感測(cè)流向電源開(kāi)關(guān)的漏極電流；并控制鋸齒波信號(hào)的斜率，以用于根據(jù)感測(cè)的漏極電流確定電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
所述開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流，控制所述鋸齒波信號(hào)的斜率。
所述電源開(kāi)關(guān)的第一端接地，并且所述電源開(kāi)關(guān)的第二端連接到所述電感器，所述變換器還包括連接在所述電源開(kāi)關(guān)的第一端和所述開(kāi)關(guān)控制電路的輸入管腳之間的感測(cè)電阻器以感測(cè)所述漏極電流。
所述開(kāi)關(guān)控制電路包括補(bǔ)償電流發(fā)生器，以用于將傳送到所述輸入管腳的感測(cè)電壓反相，將反相電壓相對(duì)于預(yù)定移位參考電壓移位，在所述電源開(kāi)關(guān)接通之后的預(yù)定延遲間隔之后采樣所述移位電壓，放大所采樣的電壓，并將所放大的電壓轉(zhuǎn)換成電流，從而生成補(bǔ)償電流。
所述補(bǔ)償電流發(fā)生器包括反相電平移位器，其用于將所述感測(cè)電壓反相，并且使所反相的感測(cè)電壓相對(duì)于所述移位參考電壓電平移位，從而生成所述移位電壓；采樣保持單元，其用于在所述電源開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間之后的延遲間隔之后，通過(guò)采樣所述移位電壓生成采樣電壓，并且保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間；放大單元，其用于通過(guò)放大所述采樣電壓生成放大電壓；和電壓/電流變換器，其用于通過(guò)將所述放大電壓轉(zhuǎn)變成電流來(lái)生成補(bǔ)償電流。
所述反相電平移位器包括第一電阻器，其包括用于接收所述感測(cè)電壓的第一端； 放大器，其包括連接到所述第一電阻器的第二端的反相端和用于接收所述移位參考電壓的非反相端；和第二電阻器，其連接到所述放大器的反相端和所述放大器的輸出端。
所述采樣保持單元包括第一采樣開(kāi)關(guān)，其用于接收所述移位電壓；第一電容器， 其連接到所述第一采樣開(kāi)關(guān)的第二端；第一放大器，其包括連接到所述第一電容器的反相端和用于接收預(yù)定采樣參考電壓的非反相端；第二電容器，其連接在所述第一放大器的反相端和所述第一放大器的輸出端之間；保持開(kāi)關(guān)，其連接在所述第一電容器的第一端和接地單元之間；和第二采樣開(kāi)關(guān)，其并聯(lián)連接到所述第二電容器。
所述第一和第二采樣開(kāi)關(guān)在所述電源開(kāi)關(guān)接通之后的延遲間隔之后斷開(kāi)，所述保持開(kāi)關(guān)接通以采樣移位電壓，并被保持直到所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
所述第一和第二采樣開(kāi)關(guān)在所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)接通，所述保持開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而將采樣電壓設(shè)定為采樣參考電壓。
所述電流/電壓變換器包括放大器，其包括用于接收所述放大電壓的非反相端； 第一晶體管，其具有連接到所述放大器的輸出端的柵電極；第一電阻器，其具有連接到所述第一晶體管的第一端；和電流鏡，其用于通過(guò)與所述第一晶體管的電流取鏡像來(lái)生成補(bǔ)償電流。
所述第一電阻器的第一端連接到所述放大器的反相端。
所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括鋸齒波信號(hào)發(fā)生器，以通過(guò)用所述補(bǔ)償電流和恒定電流對(duì)電容器充電來(lái)生成鋸齒波信號(hào)，并與所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間同步地對(duì)所述電容器放 H1^ ο
所述開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)放大與輸出功率的電壓相應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定參考電壓之差，生成誤差信號(hào)，并通過(guò)將所述誤差信號(hào)和所述鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供一種用于控制電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作的開(kāi)關(guān)控制電路，以根據(jù)輸入電壓控制流向電感器的電感器電流。所述開(kāi)關(guān)控制電路包括補(bǔ)償電流發(fā)生器，其用于感測(cè)在所述電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)流向所述電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并通過(guò)使用感測(cè)的漏極電流，生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流；和鋸齒波信號(hào)發(fā)生器，用于通過(guò)使用所述補(bǔ)償電流生成鋸齒波信號(hào)以確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。所述補(bǔ)償電流發(fā)生器包括反相電平移位器，其用于使連接到所述電源開(kāi)關(guān)和接地單元的感測(cè)電阻器中出現(xiàn)的感測(cè)電壓反相，并使反相的感測(cè)電壓相對(duì)于預(yù)定的移位參考電壓電平移位，從而生成移位電壓；采樣保持單元，其用于在所述電源開(kāi)關(guān)接通后的預(yù)定延遲間隔后，通過(guò)采樣移位電壓來(lái)生成采樣電壓，并保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)間；放大單元，其用于通過(guò)放大所述采樣電壓來(lái)生成放大電壓；和電壓/電流變換器，其用于通過(guò)將放大電壓變換成電流來(lái)生成補(bǔ)償電流。所述反相電平移位器包括第一電阻器，其包括用于接收所述感測(cè)電壓的第一端； 放大器，其包括連接到所述第一電阻器的第二端的反相端和用于接收所述移位參考電壓的非反相端；和第二電阻器，其連接到所述放大器的反相端和所述放大器的輸出端。所述采樣保持單元包括第一采樣開(kāi)關(guān)，其在與所述電源開(kāi)關(guān)接通后的延遲間隔之后提供的第一時(shí)刻同步地?cái)嚅_(kāi)；第一電容器，其連接到所述第一采樣開(kāi)關(guān)的第二端；第一放大器，其包括連接到所述第一電容器的反相端和用于接收預(yù)定采樣參考電壓的非反相端；第二電容器，其連接在所述第一放大器的反相端和所述第一放大器的輸出端之間；保持開(kāi)關(guān)，其連接在所述第一電容器的第一端和所述接地單元之間，并在所述第一時(shí)刻接通； 和第二采樣開(kāi)關(guān)，其并聯(lián)連接到所述第二電容器，并在所述第一時(shí)刻接通，其中所述第一和第二采樣開(kāi)關(guān)的接通時(shí)段與所述保持開(kāi)關(guān)的接通時(shí)段不重疊。所述電流/電壓變換器包括放大器，其包括用于接收所述放大電壓的非反相端； 第一晶體管，其具有連接到所述放大器的輸出端的柵電極；第一電阻器，所述第一晶體管的電流流向該第一電阻器；第二電阻器，其與所述第一電阻器串聯(lián)連接；和電流鏡，其用于通過(guò)與所述第一晶體管的電流成鏡像，來(lái)生成補(bǔ)償電流，所述放大器的反相端連接到所述第一電阻器和第二電阻器的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種用于控制電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作以根據(jù)輸入電壓控制流向電感器的電感器電流的方法。所述方法包括感測(cè)在所述電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)流向所述電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并根據(jù)所述感測(cè)的漏極電流生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流；和通過(guò)使用補(bǔ)償電流，生成鋸齒波信號(hào)，以用于確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。生成補(bǔ)償電流包括使在連接到所述電源開(kāi)關(guān)和接地單元的感測(cè)電阻器中出現(xiàn)的感測(cè)電壓反相，并使所述反相的感測(cè)電壓相對(duì)于預(yù)定移位參考電壓電平移位，以生成移位電壓；通過(guò)與所述電源開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間同步地采樣所述移位電壓，生成采樣電壓；并保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間；放大所述采樣電壓；通過(guò)將所述放大電壓變換成電流來(lái)生成所述補(bǔ)償電壓。生成鋸齒波信號(hào)的步驟包括通過(guò)所述補(bǔ)償電流和恒定電流，對(duì)電容器充電；和與所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間同步地對(duì)所述電容器放電。CN 102545662 A
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于在沒(méi)有另外的輔助線(xiàn)圈和用于檢測(cè)零電流的管腳時(shí)控制變換器的開(kāi)關(guān)操作并優(yōu)化總諧波畸變的開(kāi)關(guān)控制電路、一種開(kāi)關(guān)控制方法和一種變換器。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變換器。圖2示出了根據(jù)電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作的電感器電流。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開(kāi)關(guān)控制電路。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償電流發(fā)生器。圖5示出了采樣開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)時(shí)間和保持開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)時(shí)間，移位電壓、 采樣電壓和感測(cè)電壓。圖6示出了電源開(kāi)關(guān)相對(duì)于時(shí)間的輸入電壓和接通時(shí)間。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的移位電壓、感測(cè)電壓、補(bǔ)償電流和鋸齒
波信號(hào)。
具體實(shí)施例方式在下文的詳細(xì)描述中，僅出于示例，已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到所描述的實(shí)施例可以以各種不同方式修改，所有這些都不偏離本發(fā)明的精神或范圍。相應(yīng)地，附圖和描述應(yīng)認(rèn)為本質(zhì)上是示意性的，而不是限制性的。 相同的附圖標(biāo)記在說(shuō)明書(shū)中指示相同的元件。在此說(shuō)明書(shū)和以下的權(quán)利要求中，當(dāng)描述一個(gè)元件“耦連”到另一元件時(shí)，前一元件可以“直接耦連”到另一元件或者通過(guò)第三元件“電耦連”到另一元件。此外，除非明顯指示為相反，詞語(yǔ)“包括””及其各種形式的變型應(yīng)理解為暗示包括所述元件而不排除其它任何元件。在下文中將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變換器1。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中， 將用升壓變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因素校正電路。不過(guò)，本發(fā)明并不局限于此。如圖1所示，變換器1包括開(kāi)關(guān)控制電路2、電源開(kāi)關(guān)11、橋接二極管12、線(xiàn)性濾波器13、二極管Dl、電容器Cl、電感器Ll和分壓電阻器Rl和R2。電源開(kāi)關(guān)11包括η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NM0SFET)。體二極管BD和寄生電容器Cr形成于電源開(kāi)關(guān) 11的漏電極和源電極之間。流向電源開(kāi)關(guān)11的電流被稱(chēng)作漏極電流IDS。橋接二極管12包括四個(gè)二極管D11-D14，通過(guò)全波整流輸入AC電壓(AC)生成輸入電壓Vin。橋接二極管12的輸出端連接到電感器Ll的第一端。橋接二極管12通過(guò)感測(cè)電阻器RS接地。線(xiàn)性濾波器13包括并聯(lián)連接到施加輸入AC電源(AC)的兩端的電容器Cll和C12， 和串聯(lián)連接到輸入AC電源(AC)的兩端的電感器Lll和L12。線(xiàn)性濾波器13對(duì)輸入AC電源(AC)的電磁干擾進(jìn)行濾波。輸入電壓Vin被供應(yīng)到電感器Ll的第一端，電感器Ll的第二端連接到二極管Dl的陽(yáng)極和電源開(kāi)關(guān)11的漏極。電源開(kāi)關(guān)11的陰極接地，由開(kāi)關(guān)控制電路2輸入的柵極電壓VG被提供到電源開(kāi)關(guān)11的柵極。
感測(cè)電阻器RS連接在電源開(kāi)關(guān)11的源極和開(kāi)關(guān)控制電路2的輸入管腳CS之間， 感測(cè)電壓VCS通過(guò)輸入管腳CS被輸入到開(kāi)關(guān)控制電路2。開(kāi)關(guān)控制電路2通過(guò)使用感測(cè)電壓VCS檢測(cè)零電流。感測(cè)電阻器RS的第一端接地，其第二端連接到輸入管腳CS，感測(cè)電壓 VCS表示感測(cè)電阻器RS的第二端的電壓。漏極電流IDS從感測(cè)電阻器RS的第一端流向第二端，所以感測(cè)電壓VCS是負(fù)電壓。
輸入電壓VIN被提供到電感器Li，輸出功率根據(jù)輸入電壓VIN由流向電感器Ll的電流(下文稱(chēng)作電感器電流)產(chǎn)生。電感器電流IL被電源開(kāi)關(guān)11的開(kāi)關(guān)操作控制。
圖2示出了根據(jù)電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作的電感器電流。
如圖2所示，電感器電流具有鋸齒波形，它反復(fù)增大、減小，詳細(xì)講，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11 接通時(shí)增大，在電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)減小。
更詳細(xì)地，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11接通時(shí)，電感器電流IL增大，電感器Ll存儲(chǔ)能量。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)，電感器電流IL通過(guò)二極管Dl流動(dòng)，存儲(chǔ)在電感器Ll中的能量被提供到變換器1的輸出端。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)二極管Dl接通，電感器電流IL流向連接到功率因素校正電路1的輸出端的負(fù)載，并對(duì)電容器Cl充電。當(dāng)連接到功率因素校正電路1的輸出端的負(fù)載增大時(shí)，提供到負(fù)載的電感器電流IL也增大，使得流向電容器Cl的電流相對(duì)減小，輸出電壓Vout也相對(duì)減小。相反，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，提供給負(fù)載的電感器電流IL減小，使得流向電容器Cl的電流相對(duì)增大，并且輸出電壓Vout相對(duì)增大。
通過(guò)上述操作，不管負(fù)載如何變化，輸出電壓Vout都被保持。
當(dāng)電感器Ll的能量被提供到負(fù)載時(shí)，二極管Dl被阻止。由于電感器Ll和寄生電容器Cr之間的共振，電源開(kāi)關(guān)11的漏極電壓降低。當(dāng)漏極電壓降低時(shí)，電源開(kāi)關(guān)11接通， 并且電感器電流IL流過(guò)電源開(kāi)關(guān)11。因此，漏極電流IDS如同電感器電流IL 一樣增加。 當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)，漏極電流IDS由于電感器Ll和寄生電容器Cr之間的共振降低。漏極電流IDS通過(guò)感測(cè)電阻器RS流向輸入AC電源(AC)。
開(kāi)關(guān)控制電路2通過(guò)使用反饋電壓VD生成誤差放大信號(hào)Vcon，反饋電壓是通過(guò)根據(jù)分壓電阻器Rl和R2的電阻比R2/(R1+R2)劃分輸出電壓Vout來(lái)產(chǎn)生的，并且開(kāi)關(guān)控制電路2通過(guò)比較誤差放大信號(hào)VCON和鋸齒波信號(hào)VSAW來(lái)確定電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)間， 該鋸齒波信號(hào)以由感測(cè)電壓VCS確定的斜率升高。電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間是由感測(cè)電壓 VCS達(dá)到零電壓的時(shí)間確定的。反饋電壓VD被輸入到開(kāi)關(guān)控制電路2的輸入管腳FB。
在圖2中以虛線(xiàn)表示的電感器電流的峰值被控制以與輸入電壓VIN具有相同的波形。即電感器電流的斜率隨著輸入電壓的降低而降低，該斜率隨著輸入電壓的增大而增大。
開(kāi)關(guān)控制電路2考慮輸入電壓VIN控制電源開(kāi)關(guān)11的開(kāi)關(guān)頻率和占空比。電感器電流的峰值被輸入電壓VIN控制，輸入電流(即電感器電流的平均值)具有與輸入電壓 VIN相同的波形，以匹配相位，并提高功率因素。
圖2以陰影區(qū)表示上述的電感器電流在負(fù)方向流動(dòng)的部分。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于補(bǔ)償在負(fù)方向流動(dòng)的電感器電流的開(kāi)關(guān)控制方法。
開(kāi)關(guān)控制電路2生成柵極信號(hào)，以用來(lái)在感測(cè)電壓VCS達(dá)到零電壓時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)11。在此實(shí)例中，開(kāi)關(guān)控制電路2根據(jù)感測(cè)電壓VCS確定鋸齒波信號(hào)VSAW的上升斜率。
當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11被接通時(shí)流動(dòng)的漏極電流IDS的斜率是由輸入電壓VIN和電感器 Ll的電感Ll的比率VIN/L1確定的。因此，當(dāng)感測(cè)到感測(cè)電壓VCS時(shí)，輸入電壓VIN可以是已知的。電源開(kāi)關(guān)11的開(kāi)關(guān)頻率和占空比可以通過(guò)使用本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的上述觀(guān)點(diǎn)根據(jù)輸入電壓VIN來(lái)控制?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D3和圖4，描述開(kāi)關(guān)控制電路2的詳細(xì)操作。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開(kāi)關(guān)控制電路2。如圖3所示，開(kāi)關(guān)控制電路2包括補(bǔ)償電流發(fā)生器20、鋸齒波信號(hào)發(fā)生器21、誤差放大器22、PWM比較器23、接通信號(hào)發(fā)生器24、SR鎖存器25和柵極驅(qū)動(dòng)器26。鋸齒波信號(hào)發(fā)生器21接收補(bǔ)償電流ICC以根據(jù)補(bǔ)償電流ICC生成具有上升斜率的鋸齒波信號(hào)VSAW。鋸齒波信號(hào)發(fā)生器21包括恒流源211、放電開(kāi)關(guān)DS和電容器C2。電源電壓VCC為恒流源211提供電壓，以生成電流II。放電開(kāi)關(guān)DS包括用于傳送復(fù)位信號(hào)RS的柵電極，并且其并聯(lián)連接到電容器C2。 放電開(kāi)關(guān)DS的漏電極連接到電容器C2的第一端，放電開(kāi)關(guān)DS的源電極連接到電容器C2
的第二端。電容器C2的第一端連接到恒流源211，第二端接地。電容器C2中所充的電壓信號(hào)是鋸齒波信號(hào)VSAW，并且該鋸齒波信號(hào)連接到PWM比較器23的非反相端+。電容器C2由恒流源211提供的電流Il和補(bǔ)償電流ICC充電。補(bǔ)償電流ICC可通過(guò)與電源開(kāi)關(guān)11的開(kāi)關(guān)周期同步的輸入電壓VIN變化。因此，電容器C2中所充入的以及生成的鋸齒波信號(hào)VSAW的上升斜率通過(guò)與電源開(kāi)關(guān)11的開(kāi)關(guān)周期同步的輸入電壓VIN改變。當(dāng)鋸齒波信號(hào)VSAW達(dá)到誤差信號(hào)VCON時(shí)，PWM比較器23生成斷開(kāi)信號(hào)S0FF。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的斷開(kāi)信號(hào)SOFF是高電平脈沖。放電開(kāi)關(guān)DS通過(guò)復(fù)位信號(hào)RS被接通，復(fù)位信號(hào)是與斷開(kāi)信號(hào)SOFF生成的時(shí)刻同步地產(chǎn)生的，電容器C2放電，使得鋸齒波信號(hào)VSAW變成地電壓。誤差放大器22用電流放大反饋電壓VF和參考電壓VRl的誤差，以生成誤差信號(hào)VC0N。誤差放大器22包括輸入反饋電壓VF的反相端-和輸入?yún)⒖茧妷篤Rl 的非反相端+。誤差放大器22以預(yù)定增益放大從參考電壓VRl中減去反饋電壓VF所生成的電壓，以生成誤差信號(hào)VC0N。誤差放大器22將參考電壓VRl和反饋電壓VF之間的電壓差放大，以生成對(duì)電容器CE充電的電流。對(duì)電容器CE充電的電流是誤差信號(hào)的電壓VCON。
PWM比較器23包括輸入誤差信號(hào)VCON的反相端-和輸入鋸齒波信號(hào)VSAW的非反相端+。PWM比較器230在鋸齒波信號(hào)VSAW達(dá)到誤差信號(hào)VCON時(shí)生成高電平的斷開(kāi)信號(hào) SOFF0當(dāng)變換器1的負(fù)載增大，使輸出電壓VOUT降低時(shí)，反饋電壓VF也降低，使誤差信號(hào)VCON增大。相反，當(dāng)負(fù)載降低，使輸出電壓VOUT增大時(shí)，反饋電壓VF增大，使誤差信號(hào) VCON降低。當(dāng)誤差信號(hào)VCON增大時(shí)，鋸齒波信號(hào)VSAW達(dá)到誤差信號(hào)VCON的時(shí)間增加，使得電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間增加。當(dāng)誤差信號(hào)VCON降低時(shí)，鋸齒波信號(hào)VSAW達(dá)到誤差信號(hào) VCON的時(shí)間降低，使得電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間降低。在此實(shí)例中，鋸齒波信號(hào)VSAW的斜率由輸入電壓VIN確定，使得在相同的誤差信號(hào)VCON條件下，接通時(shí)間隨著輸入電壓VIN變得更大而降低，隨著輸入電壓VIN變得更小時(shí)而增大。
補(bǔ)償電流發(fā)生器20使感測(cè)電壓VCS反相，并將感測(cè)電壓相對(duì)于預(yù)定移位參考電壓移動(dòng)，與電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間同步地對(duì)移位電壓SFV采樣，并保持該移位電壓。詳細(xì)地， 補(bǔ)償電流發(fā)生器20在從電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間開(kāi)始的預(yù)定延遲間隔之后采樣并保持移位電壓SFV。
補(bǔ)償電流發(fā)生器20將采樣電壓SPV放大，并將放大電壓AMV轉(zhuǎn)變成電流，以生成補(bǔ)償電流ICC?，F(xiàn)在將參考圖4描述補(bǔ)償電流發(fā)生器20的配置。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的補(bǔ)償電流發(fā)生器。
如圖4所示，補(bǔ)償電流發(fā)生器20包括反相電平移位器210、采樣保持單元220、放大單元230和電壓/電流變換器M0。
反相電平移位器210將感測(cè)電壓VCS反相，將反相的感測(cè)電壓VCS相對(duì)于移位參考電壓SVR電平移位，以生成移位電壓SFV。
反相電平移位器210包括放大器213、參考電壓源212、電阻器R3和電阻器R4。
電阻器R3包括輸入感測(cè)電壓VCS的第一端和連接到放大器213的反相端-的第二端。電阻器R4包括連接到放大器213的反相端-的第一端和連接到放大器213的輸出端的第二端。
放大器213包括連接到參考電壓源212的非反相端+，參考電壓源212生成移位參考電壓SVR。放大器213輸出電壓SVR+(SVR-VCS) / (R4/R3)，該電壓是這樣生成的移位電壓SVR和感測(cè)電壓VCS之差除以電阻比率R4/R3，再加上移位參考電壓SVR，作為輸出電壓，即移位電壓SFV。感測(cè)電壓VCS是負(fù)電壓，使得開(kāi)關(guān)控制電路2難以使用感測(cè)電壓VCS。 同樣，當(dāng)反相的感測(cè)電壓具有低電平時(shí)，可能難以使用開(kāi)關(guān)控制電路2?？紤]上文提到的觀(guān)點(diǎn)，反相電平移位器210使感測(cè)電壓VCS反相，并使其電平移位。
采樣保持單元220與電源開(kāi)關(guān)11被接通的時(shí)刻同步地采樣移位電壓SFV，以生成采樣電壓SPV，并保持采樣電壓SPV。詳細(xì)地，采樣保持單元220通過(guò)在電源開(kāi)關(guān)11接通的時(shí)刻開(kāi)始延遲一間隔之后的時(shí)刻通過(guò)采樣移位電壓SFV，來(lái)生成采樣電壓SPV,并保持該采樣電壓，直到電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)。
保持采樣電壓SPV的時(shí)段包括電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)的時(shí)間。即在電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)間由與采樣電壓SPV對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流ICC確定之后，不需要保持采樣電壓SPV。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，保持時(shí)段的結(jié)束時(shí)間被設(shè)置成電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)間，但本發(fā)明并不局限于此。即在下一采樣時(shí)間之前，被保持的電壓必須被復(fù)位為采樣參考電壓sra。
采樣保持單元220包括放大器221、參考電壓源222、采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2，保持開(kāi)關(guān)HS和電容器C3和C4。
采樣開(kāi)關(guān)SSl包括輸入移位電壓SFV的第一端和連接到電容器C3的第二端。電容器C3包括連接到采樣開(kāi)關(guān)SSl的第一端和連接到放大器221的反相端-的第二端。電容器C4包括連接到放大器221的反相端-的第一端和連接到放大器221的輸出端的第二端。采樣開(kāi)關(guān)SS2并聯(lián)連接到電容器C4。
保持開(kāi)關(guān)HS的第一端連接到電容器C3的第一端且保持開(kāi)關(guān)HS的第二端接地。參考電壓源222生成采樣參考電壓SPR，并將其傳送到放大器221的非反相端+。
在從電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間開(kāi)始的預(yù)定延遲間隔之后，采樣開(kāi)關(guān)SSl和采樣開(kāi)關(guān)SS2斷開(kāi)，保持開(kāi)關(guān)HS接通，使得采樣電壓SPV被采樣和保持。詳細(xì)地，當(dāng)采樣開(kāi)關(guān)SSl和 SS2斷開(kāi)時(shí)的移位電壓SFV除以電容器C3和電容器C4的電容比，生成采樣電壓SPV。由于從采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2斷開(kāi)的時(shí)間開(kāi)始，保持開(kāi)關(guān)HS接通，所以采樣電壓SPV被保持。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)時(shí)，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2接通，保持開(kāi)關(guān)HS斷開(kāi)。采樣等待時(shí)段被定義為這樣一個(gè)時(shí)段，即從電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)間到從電源開(kāi)關(guān)11接通時(shí)間開(kāi)始的延遲間隔之后的時(shí)間。在采樣等待時(shí)段中，放大器221的反相端-的電壓被保持在采樣參考電壓SPR，即非反相端+的電壓。因此，采樣電壓SPV在采樣等待時(shí)段中是參考電壓SPR?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5詳細(xì)描述采樣保持單元的操作。圖5示出了采樣開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)時(shí)間和保持開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)時(shí)間、移位電壓、 采樣電壓和感測(cè)電壓。在時(shí)段Pl中電源開(kāi)關(guān)11接通，在時(shí)段P2中電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)。如圖5所示，在從電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間STl起延遲了延遲間隔(例如Ius)的時(shí)間，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2斷開(kāi)，保持開(kāi)關(guān)HS接通。在采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2斷開(kāi)時(shí)根據(jù)電容器C3和電容器C4的比率通過(guò)劃分移位電壓SFV產(chǎn)生的電壓變成采樣電壓SPV。在時(shí)段Pl中，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2斷開(kāi)，保持開(kāi)關(guān)HS接通，使得采樣電壓SPV在時(shí)段Pll中被保持，直到電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)刻ST2。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11在時(shí)刻ST2斷開(kāi)時(shí)，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2接通，保持開(kāi)關(guān)HS斷開(kāi)。 在周期P2中，電源開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)。在時(shí)段P21中，保持開(kāi)關(guān)HS斷開(kāi)，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2接通，時(shí)段P21是從電源開(kāi)關(guān)11的斷開(kāi)時(shí)刻ST2到下一次接通時(shí)間開(kāi)始的延遲間隔之后持續(xù)的時(shí)間。時(shí)段P21被稱(chēng)作采樣等待時(shí)段。在采樣等待時(shí)段P21中，放大器221的反相端-的電壓被維持在采樣參考電壓 SPR,即非反相端+的電壓。因此，采樣電壓SPV在采樣等待時(shí)段中是參考電壓SPR。用于控制采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2和保持開(kāi)關(guān)HS的開(kāi)關(guān)操作的信號(hào)可以根據(jù)接通信號(hào)SON或斷開(kāi)信號(hào)SOFF生成。即在從生成接通信號(hào)SON的時(shí)刻起的延遲間隔之后，可以生成用于斷開(kāi)采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2并接通保持開(kāi)關(guān)HS的控制信號(hào)。而且，柵極控制信號(hào)VC 或柵極信號(hào)VG的上升沿可以代替接通信號(hào)SON使用。此外，在生成斷開(kāi)信號(hào)SOFF時(shí)，可以生成用于斷開(kāi)保持開(kāi)關(guān)HS并接通采樣開(kāi)關(guān) SSl和SS2的控制信號(hào)。柵極控制信號(hào)VC或柵極信號(hào)VG的下降沿可以代替斷開(kāi)信號(hào)SOFF 使用。相應(yīng)地，采樣開(kāi)關(guān)SSl和SS2和保持開(kāi)關(guān)HS的各自的接通周期可被控制成不重疊。放大單元230通過(guò)求取采樣電壓SPV的平方來(lái)生成放大電壓AMV。當(dāng)采樣電壓SPV 的電平適用于電壓/電流變換器MO的輸入電壓時(shí)，可以不包括放大單元230。同樣，平方操作是放大運(yùn)算的一個(gè)例子，本發(fā)明并不局限于此。電壓/電流變換器240通過(guò)將放大電壓AMV轉(zhuǎn)換成電流來(lái)生成補(bǔ)償電流ICC。如圖4所示，電壓/電流變換器240包括比較器Ml、多個(gè)晶體管242、243和244和多個(gè)電阻器R5和R6。電壓/電流變換器240可包括一個(gè)電阻器R6，而不是兩個(gè)電阻器R5和R6。放大器241包括輸入放大電壓AMV的非反相端+和連接到電阻器R5和電阻器R6 的節(jié)點(diǎn)的反相端_。放大器Ml的輸出端連接到晶體管M2的柵電極。晶體管242的源電極連接到電阻器R5的第一端，晶體管242的漏電極連接到晶體管243的柵電極和漏電極。晶體管M4的柵電極連接到與二極管連接的晶體管243的柵電極，晶體管244與晶體管243形成電流鏡像。晶體管243和244的源電極連接到電源電壓 VCC。電阻器R6的第一端連接到電阻器R5的第二端，電阻器R6的第二端接地。放大器241控制晶體管242的接通狀態(tài)，使得放大電壓AMV的電壓可與反相端-的電壓對(duì)應(yīng)，從而生成可由放大電壓AMV改變的電流II。電流Il流向晶體管M3，使得電流 Il被映射到鏡像，并傳送到晶體管對(duì)4。流向晶體管M4的電流是補(bǔ)償電流ICC。電流鏡像比率取決于晶體管243和晶體管244的溝道長(zhǎng)度和溝道寬度的比率。當(dāng)晶體管243和晶體管244的溝道長(zhǎng)度/寬度比率相同時(shí)，電流Il與補(bǔ)償電流ICC對(duì)應(yīng)。圖6示出了電源開(kāi)關(guān)相對(duì)于時(shí)間的輸入電壓和接通時(shí)間。如圖6所示，接通時(shí)間隨著輸入電壓VIN更低而變長(zhǎng)，隨著輸入電壓VIN變得更高而變得更短?，F(xiàn)在參考圖7描述圖6的陰影區(qū)A和B中的補(bǔ)償電流發(fā)生器20的操作。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的移位電壓、感測(cè)電壓、補(bǔ)償電流和鋸齒
波信號(hào)。如圖6所示，區(qū)A中的輸入電壓VIN比區(qū)B中的輸入電壓VIN低。如圖7所示，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)11接通時(shí)，區(qū)A中的感測(cè)電壓VCS開(kāi)始在負(fù)電壓方向上降低。感測(cè)電壓VCS的下降斜率與輸入電壓VIN成比例。當(dāng)感測(cè)電壓VCS反相并且電平移位時(shí)，移位電壓SFV開(kāi)始以與輸入電壓VIN成比例的斜率增加。在電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間之后Ius時(shí)段后的時(shí)刻Tl采樣移位電壓SFV，因此生成采樣電壓SPV和補(bǔ)償電流ICC。電容器C2被鋸齒波信號(hào)發(fā)生器21的電流Il充電直到時(shí)亥Ij Tl，且補(bǔ)償電流ICC加入到電流Il以從時(shí)刻Tl起對(duì)電容器C2充電。因此，鋸齒波信號(hào) VSAff的上升斜率從時(shí)刻Tl起被補(bǔ)償電流ICC增加。如圖7所示，從電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)刻開(kāi)始，區(qū)B中的感測(cè)電壓VCS開(kāi)始沿著負(fù)電壓的方向降低。感測(cè)電壓VCS的下降斜率與輸入電壓VIN成比例。當(dāng)感測(cè)電壓VCS反相并且電平移位時(shí)，移位電壓SFV開(kāi)始以與輸入電壓VIN成比例的斜率增加。如圖7所示，， 區(qū)B中的感測(cè)電壓VCS的下降斜率和移位電壓SFV的上升斜率大于區(qū)A中的感測(cè)電壓VCS 的下降斜率和移位電壓SFV的上升斜率。在電源開(kāi)關(guān)11的接通時(shí)間之后Ius時(shí)段后的時(shí)刻T2采樣移位電壓SFV，因此生成采樣電壓SPV和補(bǔ)償電流ICC。電容器C2被鋸齒波信號(hào)發(fā)生器21的電流Il充電直到時(shí)刻T2，且從時(shí)刻Tl起補(bǔ)償電流ICC加入到電流Il以對(duì)電容器C2充電。因此，鋸齒波信號(hào) VSAff的上升斜率從時(shí)刻Tl起由于補(bǔ)償電流ICC而被陡峭地增加。如圖7所示，由于區(qū)B的采樣電壓SPV比區(qū)A的采樣電壓大，所以區(qū)B的補(bǔ)償電流 ICC也比區(qū)A的補(bǔ)償電流大。因此，區(qū)B的鋸齒波信號(hào)VSAW的上升斜率比區(qū)A的鋸齒波信號(hào)的上升斜率大。
相應(yīng)地，當(dāng)輸入電壓VIN變得更低時(shí)，鋸齒波信號(hào)VSAW的上升斜率變得相對(duì)減小， 使得鋸齒波信號(hào)VSAW達(dá)到誤差信號(hào)VCON的時(shí)間增加。即當(dāng)輸入電壓VIN更高時(shí)，增加的補(bǔ)償電流ICC更大，使得鋸齒波信號(hào)VSAW的上升斜率變得更陡，以相對(duì)地降低接通時(shí)間，并且當(dāng)輸入電壓VIN更低時(shí)，增加的補(bǔ)償電流ICC更小，使得鋸齒波的斜率變緩，以相對(duì)地增大接通時(shí)間，補(bǔ)償了在負(fù)方向流動(dòng)的電感器電流的量。與包括附加零電流檢測(cè)管腳并使用輔助線(xiàn)圈的傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制電路相比，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開(kāi)關(guān)控制電路不使用零電流檢測(cè)管腳和輔助線(xiàn)圈來(lái)補(bǔ)償負(fù)電感器電流。接通信號(hào)發(fā)生器M生成接通信號(hào)，以在感測(cè)電壓VCS已經(jīng)達(dá)到零電壓時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)11。接通信號(hào)SON是高電平的脈沖信號(hào)。SR鎖存器25包括輸入接通信號(hào)SON的置位端S，輸入斷開(kāi)信號(hào)SOFF的復(fù)位端R和用于輸出柵極控制信號(hào)VC的輸出端Q。SR鎖存器25通過(guò)輸出端Q輸出與輸入到置位端S 的信號(hào)的上升沿同步的高電平信號(hào)，并且SR鎖存器25輸出與輸入到復(fù)位端R的信號(hào)的上升沿同步的低電平信號(hào)。當(dāng)置位端S和復(fù)位端R的輸入是低電平時(shí)，SR鎖存器25維持電流輸出。因此，在生成接通信號(hào)SON時(shí)，SR鎖存器25輸出高電平的柵極控制信號(hào)VC，在生成斷開(kāi)信號(hào)SOFF時(shí)，SR鎖存器25輸出低電平的柵極控制信號(hào)VC。柵極驅(qū)動(dòng)器沈根據(jù)高電平的柵極控制信號(hào)VC生成高電平的柵極信號(hào)VG，并且根據(jù)低電平的柵極控制信號(hào)VC生成低電平的柵極控制信號(hào)VG。因此，當(dāng)接通信號(hào)SON出現(xiàn)時(shí)，電源開(kāi)關(guān)11通過(guò)高電平的柵極信號(hào)VG接通，并且當(dāng)斷開(kāi)信號(hào)SOFF出現(xiàn)時(shí)，電源開(kāi)關(guān)11 通過(guò)低電平的柵極信號(hào)VG斷開(kāi)。盡管已經(jīng)結(jié)合目前認(rèn)為是可實(shí)現(xiàn)的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而是相反，旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和布置。
權(quán)利要求
1.一種變換器，用于根據(jù)由傳送到電感器的輸入電壓引起的電感器電流生成輸出功率，所述變換器包括電源開(kāi)關(guān)，所述電源開(kāi)關(guān)連接到所述電感器，以控制電感器電流； 開(kāi)關(guān)控制電路，所述開(kāi)關(guān)控制電路用于當(dāng)所述電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)感測(cè)流向所述電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并控制鋸齒波信號(hào)的斜率，以根據(jù)感測(cè)的漏極電流確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換器，其中所述開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流，控制所述鋸齒波信號(hào)的斜率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變換器，其中所述電源開(kāi)關(guān)的第一端接地，并且所述電源開(kāi)關(guān)的第二端連接到所述電感器，和所述變換器還包括連接在所述電源開(kāi)關(guān)的第一端和所述開(kāi)關(guān)控制電路的輸入管腳之間以感測(cè)所述漏極電流的感測(cè)電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變換器，其中所述開(kāi)關(guān)控制電路包括補(bǔ)償電流發(fā)生器，用于將傳送到所述輸入管腳的感測(cè)電壓反相，將反相電壓相對(duì)于預(yù)定移位參考電壓移位，在所述電源開(kāi)關(guān)接通之后的預(yù)定延遲間隔之后采樣移位電壓，放大所采樣的電壓，并將所放大的電壓轉(zhuǎn)換成電流，從而生成補(bǔ)償電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變換器，其中 所述補(bǔ)償電流發(fā)生器包括反相電平移位器，所述反相電平移位器用于將所述感測(cè)電壓反相，并且使所反相的感測(cè)電壓相對(duì)于所述移位參考電壓電平移位，從而生成所述移位電壓；采樣保持單元，所述采樣保持單元用于在所述電源開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間之后的延遲間隔之后，通過(guò)采樣所述移位電壓生成采樣電壓，并且保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間；放大單元，所述放大單元用于通過(guò)放大所述采樣電壓生成放大電壓；和電壓/電流變換器，所述電壓/電流變換器用于通過(guò)將所述放大電壓轉(zhuǎn)變成電流來(lái)生成補(bǔ)償電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變換器，其中 所述反相電平移位器包括第一電阻器，所述第一電阻器包括用于接收所述感測(cè)電壓的第一端； 放大器，包括連接到所述第一電阻器的第二端的反相端和用于接收所述移位參考電壓的非反相端；和第二電阻器，所述第二電阻器連接到所述放大器的所述反相端和所述放大器的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變換器，其中 所述采樣保持單元包括第一采樣開(kāi)關(guān)，所述第一采樣開(kāi)關(guān)用于接收所述移位電壓； 第一電容器，所述第一電容器連接到所述第一采樣開(kāi)關(guān)的第二端；第一放大器，包括連接到所述第一電容器的反相端和用于接收預(yù)定采樣參考電壓的非反相端；第二電容器，所述第二電容器連接在所述第一放大器的所述反相端和所述第一放大器的輸出端之間；保持開(kāi)關(guān)，所述保持開(kāi)關(guān)連接在所述第一電容器的第一端和接地單元之間；和第二采樣開(kāi)關(guān)，所述第二采樣開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到所述第二電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變換器，其中所述第一采樣開(kāi)關(guān)和所述第二采樣開(kāi)關(guān)在所述電源開(kāi)關(guān)接通之后的延遲間隔之后斷開(kāi)，并且所述保持開(kāi)關(guān)接通以采樣所述移位電壓，而且所述保持開(kāi)關(guān)被保持直到所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變換器，其中當(dāng)所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所述第一采樣開(kāi)關(guān)和所述第二采樣開(kāi)關(guān)接通，且所述保持開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而將所述采樣電壓設(shè)定為所述采樣參考電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變換器，其中 所述電流/電壓變換器包括放大器，所述放大器包括用于接收所述放大電壓的非反相端； 第一晶體管，所述第一晶體管具有連接到所述放大器的輸出端的柵電極； 第一電阻器，所述第一電阻器具有連接到所述第一晶體管的第一端；和電流鏡，所述電流鏡用于通過(guò)將所述第一晶體管的電流鏡像來(lái)生成補(bǔ)償電流， 所述第一電阻器的第一端連接到所述放大器的反相端。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變換器，其中所述開(kāi)關(guān)控制電路還包括鋸齒波信號(hào)發(fā)生器，以通過(guò)用所述補(bǔ)償電流和恒定電流對(duì)電容器充電來(lái)生成鋸齒波信號(hào)，并與所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間同步地對(duì)所述電容器放電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變換器，其中所述開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)放大與輸出功率的電壓對(duì)應(yīng)的反饋電壓和預(yù)定參考電壓之間的差，生成誤差信號(hào)，并通過(guò)將所述誤差信號(hào)和所述鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
13.一種開(kāi)關(guān)控制電路，用于控制電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作，以根據(jù)輸入電壓控制流向電感器的電感器電流，所述開(kāi)關(guān)控制電路包括補(bǔ)償電流發(fā)生器，所述補(bǔ)償電流發(fā)生器用于感測(cè)在所述電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)流向所述電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并通過(guò)使用感測(cè)的漏極電流，生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流；和鋸齒波信號(hào)發(fā)生器，所述鋸齒波信號(hào)發(fā)生器用于通過(guò)使用所述補(bǔ)償電流生成鋸齒波信號(hào)以確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的開(kāi)關(guān)控制電路，其中 所述補(bǔ)償電流發(fā)生器包括反相電平移位器，所述反相電平移位器用于使連接到所述電源開(kāi)關(guān)和接地單元的感測(cè)電阻器中出現(xiàn)的感測(cè)電壓反相，并使反相的感測(cè)電壓相對(duì)于預(yù)定的移位參考電壓電平移位，以生成移位電壓；采樣保持單元，所述采樣保持單元用于在所述電源開(kāi)關(guān)接通后的預(yù)定延遲間隔后，通過(guò)采樣所述移位電壓來(lái)生成采樣電壓，并保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)間；放大單元，所述放大單元用于通過(guò)放大所述采樣電壓來(lái)生成放大電壓；和電壓/電流變換器，所述電壓/電流變換器用于通過(guò)將所述放大電壓變換成電流來(lái)生成所述補(bǔ)償電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的開(kāi)關(guān)控制電路，其中 所述反相電平移位器包括第一電阻器，所述第一電阻器包括用于接收所述感測(cè)電壓的第一端； 放大器，所述放大器包括連接到所述第一電阻器的第二端的反相端和用于接收所述移位參考電壓的非反相端；和第二電阻器，所述第二電阻器連接到所述放大器的所述反相端和所述放大器的輸出端。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的開(kāi)關(guān)控制電路，其中 所述采樣保持單元包括第一采樣開(kāi)關(guān)，所述第一采樣開(kāi)關(guān)與在所述電源開(kāi)關(guān)接通后的延遲間隔之后提供的第一時(shí)刻同步地?cái)嚅_(kāi)；第一電容器，所述第一電容器連接到所述第一采樣開(kāi)關(guān)的第二端； 第一放大器，所述第一放大器包括連接到所述第一電容器的反相端和用于接收預(yù)定采樣參考電壓的非反相端；第二電容器，所述第二電容器連接在所述第一放大器的反相端和所述第一放大器的輸出端之間；保持開(kāi)關(guān)，所述保持開(kāi)關(guān)連接在所述第一電容器的第一端和接地單元之間，并在所述第一時(shí)刻接通；和第二采樣開(kāi)關(guān)，所述第二采樣開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接到所述第二電容器，并在所述第一時(shí)刻接通，其中所述第一采樣開(kāi)關(guān)和所述第二采樣開(kāi)關(guān)的接通時(shí)段與所述保持開(kāi)關(guān)的接通時(shí)段不重疊。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的開(kāi)關(guān)控制電路，其中 所述電流/電壓變換器包括放大器，所述放大器包括用于接收所述放大電壓的非反相端；第一晶體管，所述第一晶體管具有連接到所述放大器的輸出端的柵電極；第一電阻器，所述第一晶體管的電流流向所述第一電阻器；第二電阻器，所述第二電阻器與所述第一電阻器串聯(lián)連接；和電流鏡，所述電流鏡用于對(duì)所述第一晶體管的電流鏡像，來(lái)生成所述補(bǔ)償電流，所述放大器的反相端連接到所述第一電阻器和第二電阻器的節(jié)點(diǎn)。
18.一種用于控制電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作以根據(jù)輸入電壓控制流向電感器的電感器電流的方法，包括感測(cè)在所述電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)流向所述電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并根據(jù)所感測(cè)的漏極電流生成與所述感測(cè)的漏極電流對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流；和通過(guò)使用所述補(bǔ)償電流，生成鋸齒波信號(hào)，以用于確定所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中 生成補(bǔ)償電流包括使在連接到所述電源開(kāi)關(guān)和接地單元的感測(cè)電阻器中出現(xiàn)的感測(cè)電壓反相，并使反相的感測(cè)電壓相對(duì)于預(yù)定移位參考電壓電平移位，以生成移位電壓；通過(guò)與所述電源開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間同步地采樣所述移位電壓，生成采樣電壓；并保持所述采樣電壓至少到所述電源開(kāi)關(guān)的所述斷開(kāi)時(shí)間； 放大所述采樣電壓；通過(guò)將所放大的電壓轉(zhuǎn)變成電流來(lái)生成補(bǔ)償電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中 生成鋸齒波信號(hào)的步驟包括通過(guò)補(bǔ)償電流和恒定電流，對(duì)電容器充電；和與所述電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間同步地對(duì)所述電容器放電。
全文摘要
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)控制電路、使用其的變換器和開(kāi)關(guān)控制方法。變換器的輸入電壓被提供到電感器，輸出電壓通過(guò)由輸入電壓引起的電感器電流產(chǎn)生。一種開(kāi)關(guān)控制電路，用于控制連接到電感器的電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)操作以控制電感器電流，其感測(cè)在電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)流向電源開(kāi)關(guān)的漏極電流，并根據(jù)感測(cè)的漏極電流控制鋸齒波信號(hào)的斜率，以確定電源開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
文檔編號(hào)H02M1/12GK102545662SQ20111046045
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月3日
發(fā)明者崔昺權(quán), 李詠帝, 李在镕, 洪承佑 申請(qǐng)人:快捷韓國(guó)半導(dǎo)體有限公司