專利名稱：一種控制電路及開關(guān)變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及一種電子電路，尤其涉及一種用于開關(guān)變換器的控制電路。
背景技術(shù)：
伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展，手機、個人數(shù)字助理(PDA)、平板電腦、上網(wǎng)本、超級本(Ultrabook)等電子設(shè)備迅速普及。超級本、手機等類似的電子設(shè)備需要有一直在線，隨時連接的功能(always on and alwaysconnected, AOAC),也就是待機功能。盡可能的延長電子設(shè)備在AOAC模式下所能夠維持的時間或者說盡可能的延長電子設(shè)備的待機時長已經(jīng)成為設(shè)計電子設(shè)備的重要指標之一。電子設(shè)備在AOAC或者待機(standby)模式下的功率較小，處于輕載狀態(tài)，因此，輕載時的電路工作效率至關(guān)重要。當如開關(guān)變換器由于其負載瞬態(tài)響應(yīng)速度快、聞效率、體積小和易集成等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。然而當電子設(shè)備處于輕載狀態(tài)時，開關(guān)變換器及其控制電路消耗的靜態(tài)電流直接影響到電路的工作效率。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過減小靜態(tài)電流的方式來提高電路的工作效率

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本實用新型的一個目的是提供一種控制電路及開關(guān)變換器。根據(jù)本實用新型一實施例的一種控制電路，用于開關(guān)變換器，其中開關(guān)變換器包括功率開關(guān)管和同步整流管，控制電路控制功率開關(guān)管和同步整流管的導(dǎo)通與關(guān)斷，開關(guān)變換器用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓，所述控制電路包括:第一輸入端，接收代表輸出電壓的第一反饋信號；第二輸入端，接收代表流過同步整流管電流的第二反饋信號；以及第一輸出端，輸出第一驅(qū)動信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷；其中當省電模式控制信號處于有效狀態(tài)時，根據(jù)第一反饋信號和參考電壓的比較結(jié)果以及第二反饋信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通。在一個實施例中，所述的控制電路還包括比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第一反饋信號，第二輸入端接收參考電壓，輸出端根據(jù)第一反饋信號和參考電壓的比較結(jié)果輸出比較信號；導(dǎo)通時間控制電路，提供導(dǎo)通時間控制信號，所述控制電路根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷；過零檢測電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第二反饋信號，第二輸入端接收偏置信號，輸出端根據(jù)第二反饋信號和偏置信號的比較結(jié)果輸出過零檢測信號；以及邏輯控制電路，接收所述比較信號、過零檢測信號和導(dǎo)通時間控制信號，并輸出第一驅(qū)動信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中當省電模式控制信號為有效狀態(tài)時，所述控制電路根據(jù)比較信號和過零檢測信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通，當省電模式控制信號為無效狀態(tài)時，切換開關(guān)變換器工作于正常工作模式，所述控制電路根據(jù)比較信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通。在一個實施例中，邏輯控制電路包括:第一邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端以及輸出端，其中第一輸入端接收比較信號，第二輸入端接收過零檢測信號，第三輸入端接收省電模式控制信號，其中當省電模式控制信號處于有效狀態(tài)時，輸出端根據(jù)比較信號和過零檢測信號輸出置位信號，當省電模式控制信號處于無效狀態(tài)時，輸出端根據(jù)比較信號輸出置位信號；以及第一觸發(fā)器，具有置位端、復(fù)位端以及輸出端，其中置位端接收置位信號，復(fù)位端接收導(dǎo)通時間控制信號，輸出端輸出第一驅(qū)動信號。在一個實施例中，過零檢測電路包括:過零比較器，過零比較器包括同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，其中同相輸入端接收同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號，反相輸入端接收偏置信號，輸出端根據(jù)同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號和偏置信號的比較結(jié)果輸出過零檢測信號。在一個實施例中，過零檢測電路包括:過零比較器，過零比較器包括同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，其中同相輸入端接收同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號，反相輸入端接收偏置信號；以及第二觸發(fā)器，包括置位端、復(fù)位端以及輸出端，其中置位端耦接至過零比較器的輸出端，復(fù)位端接收第一驅(qū)動信號，輸出端輸出過零檢測信號；其中第二觸發(fā)器根據(jù)同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號和偏置信號的比較結(jié)果，以及第一驅(qū)動信號輸出過零檢測信號。在一個實施例中，所述的控制電路還包括過流保護電路，提供過流保護信號，其中過流保護電路具有使能端，接收省電模式控制信號，其中當省電模式控制信號為無效狀態(tài)時，所述控制電路根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號或過流保護信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。在一個實施例中，當省電模式控制信號為有效狀態(tài)時，所述的過流保護電路停止工作。根據(jù)本實用新型一實施例的一種開關(guān)變換器，該開關(guān)變換器包括如前所述的控制電路、功率開關(guān)管以及同步整流管。在一個實施例中，所述控制電路還包括第二輸出端，輸出第二驅(qū)動信號控制同步整流的導(dǎo)通與關(guān)斷；功率開關(guān)管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓，控制端耦接至控制電路的第一輸出端；同步整流管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至功率開關(guān)管的第二端，同步整流管的第二端耦接至系統(tǒng)地，同步整流管的控制端耦接至控制電路的第二輸出端；該開關(guān)變換器還包括:電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至功率開關(guān)管的第二端和同步整流管的第一端；以及輸出電容器，電耦接于電感器的第二端與系統(tǒng)地之間。利用本實用新型提出的實施例，可以減小開關(guān)變換器在省電模式下的靜態(tài)電流，提高工作效率。

通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本實用新型實施方式的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得易于理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本實用新型的若干可行實施方式，其中:圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的開關(guān)變換器100的電路框圖；圖2是根據(jù)本實用新型一實施例的開關(guān)變換器200的電路原理圖；圖3是根據(jù)本實用新型一實施例的對應(yīng)圖2所示開關(guān)變換器200在省電模式下正常工作時的波形圖；以及圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的對應(yīng)圖2所示開關(guān)變換器200在省電模式下輸出短路或者過流時的波形圖；在附圖中，相同的標號被用以表不相同或相應(yīng)的兀件。
具體實施方式
下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細節(jié)來實行本實用新型。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當理解，當稱“元件” “連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的開關(guān)變換器100的電路框圖。開關(guān)變換器100包括功率級電路11、反饋電路12以及控制電路13。功率級電路11包括由開關(guān)管Ml和同步整流管M2組成的開關(guān)電路以及由電感器L和電容器CO組成的輸出低通濾波器。功率級電路11接收輸入電壓VIN，通過開關(guān)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷，經(jīng)過低通濾波器輸出直流輸出電壓V0。負載14耦接在輸出電壓VO和系統(tǒng)地之間。功率級電路11可以為直流/直流變換電路或交流/直流變換電路，可以采用如降壓、升壓、半橋等任意適合的拓撲結(jié)構(gòu)。以下以降壓式拓撲電路為例進行說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到其它任意適合的電路拓撲也適用于本實用新型。在一個實施例中，開關(guān)管Ml為功率開關(guān)管。開關(guān)管Ml可以是任意可控的半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。開關(guān)管Ml具有第一端、第二端和控制端,其第一端接收輸入電壓VIN,控制端接收第一驅(qū)動信號Q1，并在第一驅(qū)動信號Ql的控制下導(dǎo)通或者關(guān)斷。同步整流管M2可以是任意可控的半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如二極管(DIODE)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。在一個實施例中，同步整流管M2具有第一端、第二端和控制端，其第一端在端點SW處耦接至開關(guān)管Ml的第二端，第二端耦接至系統(tǒng)地，控制端接收第二驅(qū)動信號Q2，并在第二驅(qū)動信號Q2的控制下導(dǎo)通或者關(guān)斷。反饋電路12采樣開關(guān)變換器100的輸出電壓V0，產(chǎn)生與開關(guān)變換器100的輸出電壓VO相對應(yīng)的第一反饋信號VFB。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，反饋電路12例如可以是電阻分壓電路、電容分壓電路或者其它任意適合的采樣電路?？刂齐娐?3在第一輸入端1301接收第一反饋信號VFB，以及在第二輸入端1302接收代表流過同步整流管M2電流的第二反饋信號IFB，并在第一輸出端1303輸出第一驅(qū)動信號Ql控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通或者關(guān)斷。在圖1所示的實施例中，控制電路13包括比較電路131、導(dǎo)通時間控制電路132、過零檢測電路133以及邏輯控制電路134?？刂齐娐?3通過輸出第一驅(qū)動信號Ql控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通與關(guān)斷來調(diào)節(jié)輸出電壓W。在一個實施例中，控制電路13還具有第二輸出端1304輸出第二驅(qū)動信號Q2控制同步整流管M2的導(dǎo)通與關(guān)斷。控制電路13可以由集成電路組成，也可以由分立元件組成，控制電路13還可以由集成電路和分立元件共同組成。比較電路131接收第一反饋信號VFB以及參考電壓VREF，并根據(jù)第一反饋信號VFB和參考電壓VREF的比較結(jié)果輸出比較信號Vc。在一個實施例中，當?shù)谝环答佇盘朧FB小于參考電壓VREF時，比較電路131輸出有效的比較信號Vc，例如Vc =“ I”；當?shù)谝环答佇盘朧FB大于參考電壓VREF時，比較電路131輸出無效的比較信號Vc，例如Vc = “O”。導(dǎo)通時間控制電路132提供導(dǎo)通時間控制信號TON。在一個實施例中，導(dǎo)通時間控制電路132根據(jù)輸入電壓VIN的大小輸出導(dǎo)通時間控制信號Τ0Ν，以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間。在一個實施例中，導(dǎo)通時間控制電路132也可以根據(jù)輸入電壓VIN和輸出電壓VO輸出導(dǎo)通時間控制信號Τ0Ν，控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間，例如，開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間隨著輸入電壓VIN的增大而減小，隨著輸出電壓VO的增大而增大。在一個實施例中，開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間ton由以下公式?jīng)Q定:ton = VO/ (fs*VIN)(I)其中fs代表了開關(guān)變換器100在滿載下的穩(wěn)態(tài)開關(guān)頻率。過零檢測電路133檢測流過同步整流管M2的電流，例如接收代表流過同步整流管M2電流的第二反饋 信號IFB。當過流檢測電路133檢測到流過同步整流管M2的電流下降到一定的范圍，例如小于偏置信號時，輸出有效的過零檢測信號Vzc，并關(guān)斷同步整流管M2。偏置信號對應(yīng)的流過同步整流管M2的電流例如可以等于零，或者大于、小于零。在一個實施例中，同步整流管M2自身具有導(dǎo)通電阻RL，可以將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，過零檢測電路133通過接收同步整流管M2兩端電壓的電壓測量信號VDS來檢測流過同步整流管M2的電流。在一個實施例中，過零檢測電路133接收同步整流管M2兩端電壓的電壓測量信號VDS和偏置信號Vbias，并根據(jù)電壓測量信號VDS和偏置信號Vbias的比較結(jié)果輸出過零檢測信號Vzc。邏輯控制電路134接收比較信號Vc、過零檢測信號Vzc和導(dǎo)通時間控制信號Τ0Ν，并輸出第一驅(qū)動信號Ql至開關(guān)管M1，輸出第二驅(qū)動信號Q2至同步整流管M2。控制電路13根據(jù)省電模式控制信號FLAG的狀態(tài)來切換開關(guān)變換器100工作于省電模式或者正常工作模式。當省電模式控制信號FLAG處于有效狀態(tài)時,開關(guān)變換器100工作于省電模式,邏輯控制電路134根據(jù)比較信號Vc和過零檢測信號Vzc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，并根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號TON控制開關(guān)管Ml的關(guān)斷；當省電模式控制信號FLAG處于無效狀態(tài)時，開關(guān)變換器100工作于正常工作模式，邏輯控制電路134根據(jù)比較信號Vc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，并根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號TON控制開關(guān)管Ml的關(guān)斷。在一個實施例中，開關(guān)變換器100工作于省電模式時，當?shù)谝环答佇盘朧FB小于參考電壓VREF，并且流過同步整流管M2的電流下降到小于偏置信號時，邏輯電路是34通過第一驅(qū)動信號Ql開通開關(guān)管Ml。開關(guān)變換器100在省電模式下，當流過同步整流管M2的電流下降到小于偏置信號時，過零檢測信號Vzc有效，例如Vzc =“1”。流過同步整流管M2的電流小于偏置信號之后，控制電路13根據(jù)比較信號Vc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通。因此，流過電感L的電流IL被限制在IL = ILO+ton*(VIN-VO)/L (2)其中ILO代表了偏置信號對應(yīng)的流過電感L的偏置電流，也就是過零檢測電路133輸出有效的過零檢測信號Vzc時對應(yīng)的電感電流的大小。開關(guān)變換器100在省電模式下的電感電流IL可控，從而不需要額外的過流保護電路，可以減小電路的靜態(tài)電流，從而提高開關(guān)變換器100在省電模式下的效率。省電模式控制信號FLAG例如可以由作為負載的中央處理機(CentralProcessingUnit, CPU)、微程序控制器(Microprogrammed Control Unit, MCU)等單元發(fā)出。以超級本等電子設(shè)備為例，當超級本工作在AOAC模式或者待機模式等輕載工作模式下時，超級本的CPU發(fā)出一指令作為省電模式控制信號FLAG連接到開關(guān)變換器100，指示開關(guān)變換器100需要工作在省電模式。省電模式控制信號FLAG也可以由開關(guān)變換器100產(chǎn)生。在一個實施例中，控制電路13還包括負載狀態(tài)檢測電路136,負載狀態(tài)檢測電路136通過檢測開關(guān)變換器100相關(guān)的電路參數(shù)，判斷開關(guān)變換器100的工作狀態(tài)，輸出省電模式控制信號FLAG。在一個實施例中，負載狀態(tài)檢測電路136根據(jù)開關(guān)變換器100的負載電流和參考電流信號相比較來產(chǎn)生省電模式控制信號FLAG。當負載電流小于參考電流信號時,開關(guān)變換器100處于輕載狀態(tài)，輸出有效的省電模式控制信號FLAG控制開關(guān)變換器100切換至省電模式，根據(jù)比較信號Vc和過零檢測信號Vzc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通；當負載電流大于參考電流信號時，開關(guān)變換器100處于非輕載狀態(tài),輸出無效的省電模式控制信號FLAG控制開關(guān)變換器100切換至正常工作模式，根據(jù)比較信號Vc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通。在另一個實施例中，負載狀態(tài)檢測電路136根據(jù)開關(guān)變換器100的開關(guān)周期和參考周期信號相比較來產(chǎn)生省電模式控制信號FLAG。當開關(guān)變換器100的開關(guān)周期小于參考周期信號時，開關(guān)變換器100處于輕載狀態(tài)，輸出有效的省電模式控制信號FLAG，根據(jù)比較信號Vc和過零檢測信號Vzc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通；當開關(guān)變換器100的開關(guān)周期大于參考周期信號時，開關(guān)變換器100處于非輕載狀態(tài)，輸出無效的省電模式控制信號FLAG，根據(jù)比較信號Vc控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通。在一個實施例中，控制電路13還包括過流保護電路135。開關(guān)變換器100處于正常工作模式時，過流保護電路135起到過流保護的作用，例如限制電感電流IL小于最大電流參考值ILimit。在一個實施例中，過流保護電路135具有使能端，接收省電模式控制信號FLAG，其中當省電模式控制信號FLAG為有效狀態(tài)時，過流保護電路135不使能，當省電模式控制信號FLAG為無效狀態(tài)時，過流保護電路135輸出過流保護信號0C，控制電路13根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號TON或者過流保護信號OC控制開關(guān)管Ml的關(guān)斷。在一個實施例中，當開關(guān)變換器100工作于省電模式時，過流保護電路135停止工作，以減小靜態(tài)電流，提高省電模式下開關(guān)變換器100的效率。在一個實施例中，過流保護電路135接收代表了電感電流IL的電感電流反饋信號ILFB、最大電流參考值ILimit以及省電模式控制信號FLAG，當省電模式控制信號FLAG處于有效狀態(tài)時，過流保護電路135不工作，當省電模式控制信號FLAG處于無效狀態(tài)時，過流保護電路135根據(jù)電感電流反饋信號ILFB和最大電流參考值ILimit的比較結(jié)果輸出過流保護信號0C。在一個實施例中，當電感電流反饋信號ILFB大于最大電流參考值ILimit時，過流保護信號OC有效，例如OC = “1”，邏輯控制電路134輸出無效的第一驅(qū)動信號Ql，關(guān)斷開關(guān)管Ml。圖2是根據(jù)本實用新型一實施例的開關(guān)變換器200的電路圖。開關(guān)變換器200采用了同步降壓變換拓撲，包括功率開關(guān)管Ml、同步整流管M2、電感器L和電容器CO。開關(guān)變換器200通過功率開關(guān)管Ml和同步整流管M2的導(dǎo)通與關(guān)斷，將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0。功率開關(guān)管Ml的一端接收輸入電壓VIN，另一端和同步整流管M2的一端電耦接至端點SW。同步整流管M2的另一端接系統(tǒng)地。電感器L的一端電耦接至功率開關(guān)管Ml和同步整流管M2的公共端SW，電容器CO電耦接在電感器L的另一端和系統(tǒng)地之間。電容器CO兩端的電壓即為輸出電壓V0。在圖2所示實施例中，負載14耦接至開關(guān)變換器的輸出端和系統(tǒng)地之間，并提供省電模式控制信號FLAG。負載14例如可以是CPU、MCU、ARM等智能單元。負載14例如可以在AOAC或者待機等輕載模式下輸出有效的省電模式控制信號FLAG，控制開關(guān)變換器200工作在省電模式。開關(guān)變換器200還包括反饋電路12、比較電路131、導(dǎo)通時間控制電路132、過零檢測電路133、邏輯控制電路134以及過流保護電路135。在圖2所示實施例中，反饋電路12為電阻分壓電路，包括電阻器Rl和電阻器R2，其中電阻器Rl的一端耦接至開關(guān)變換器200的輸出端，電阻器Rl的另一端耦接至電阻器R2的一端，并輸出第一反饋信號VFB，電阻器R2的另一端耦接至系統(tǒng)地。比較電路131包括比較器CMP。比較器CMP的同相輸入端接收參考信號VREF，反相輸入端接收第一反饋信號VFB。比較器CMP根據(jù)參考信號VREF和第一反饋信號VFB的比較結(jié)果在輸出端輸出比較信號Vc。參考信號VREF例如可以是恒定的，也可以是可調(diào)的。在一個實施例中，參考信號VREF由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出。在一個實施例中，參考信號VREF可以和補償信號一起耦接至比較電路131的同相輸入端。在另一個實施例中，第一反饋信號VFB可以和補償信號一起耦接至比較器CMP的反相輸入端。導(dǎo)通時間控制電路132接收輸入電壓VIN、輸出電壓VO以及第一驅(qū)動信號Ql,并輸出導(dǎo)通時間控制信號TON。在如圖2所示實施例中，導(dǎo)通時間控制電路132包括電流源ISl、電容器Cl、控制開關(guān)管SI以及比較器21。電流源ISl的一端接收輸入電壓VIN，電流源ISl的另一端耦接至電容器Cl的一端輸出充電電流，電容器Cl的另一端耦接至系統(tǒng)地。電流源ISl在輸入電壓VIN的控制下輸出充電電流，對電容器Cl充電。在一個實施例中，電流源ISl輸出的充電電流的大小和輸入電壓VIN有關(guān)，例如隨著輸入電壓VIN的增大而增大?？刂崎_關(guān)管SI的第一端耦接至電容器Cl和電流源ISl的公共端，控制開關(guān)管SI的第二端耦接至電容器Cl的另一端，控制開關(guān)管SI的控制端接收第一驅(qū)動信號Q1。在一個實施例中，當?shù)谝或?qū)動信號Ql有效，例如為高電平時，控制開關(guān)管SI關(guān)斷，電容器Cl通過電流源ISl充電，電容器Cl兩端的電壓逐漸增大；當?shù)谝或?qū)動信號Ql無效，例如為低電平時，控制開關(guān)管Si導(dǎo)通，電容器Cl通過控制開關(guān)管SI放電，電容器Cl兩端的電壓減小。比較器21的同相輸入端接收電容器Cl兩端的電壓Ns,比較器21的反相輸入端接收輸出電壓V0，并根據(jù)電容器Cl兩端的電壓和輸出電壓VO的比較結(jié)果輸出導(dǎo)通時間控制信號TON。在一個實施例中，輸出電壓VO也可以被一固定參考值代替,例如0.4V。過零檢測電路133包括過零檢測比較器Z⑶。過零檢測比較器Z⑶的同相輸入端接收偏置信號Vbias，反相輸入端接收同步整流管M2漏源兩端電壓的電壓測量信號VDS。在一個實施例中，當電壓測量信號VDS小于偏置信號Vbias時，輸出有效的過零檢測信號Vzc，并通過邏輯電路134控制同步整流管M2關(guān)斷。在一個實施例中，過零檢測電路133還包括第二觸發(fā)器22，具有置位端S、復(fù)位端R、以及輸出端Q，其中置位端S耦接至過零檢測比較器Z⑶的輸出端，復(fù)位端R接收第一驅(qū)動信號Ql，輸出端Q根據(jù)同步整流管M2漏源兩極之間電壓的電壓測量信號VDS和偏置信號Vbias的比較結(jié)果，以及第一驅(qū)動信號Ql輸出過零檢測信號Vzc。當電壓測量信號VDS小于偏置信號Vbias時，置位過零檢測信號Vzc，Vzc = “ I ”，當?shù)谝或?qū)動信號Ql有效時，復(fù)位過零檢測信號VZC，VZC =“0”。第二觸發(fā)器22增加了輸出的過零檢測信號Vzc的可靠性，能夠避免因電感電流的振蕩等因素導(dǎo)致過零檢測信號Vzc的反復(fù)變化，從而增加了過零檢測電路133的可靠性和準確度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認識到，過零檢測電路133也可以通過例如滯環(huán)電路等其它手段來增加過零檢測的可靠性。在一個實施例中，當電壓測量信號VDS小于第一偏置信號Vbiasl時，過零檢測信號Vzc有效，當電壓測量信號VDS大于第二偏置信號Vbias2時,過零檢測信號Vzc無效,其中第一偏置信號Vbiasl小于第二偏置信號 Vbias2。邏輯控制電路134接收比較信號Vc、過零檢測信號Vzc、導(dǎo)通時間控制信號TON、省電模式控制信號FLAG以及過流保護信號0C，并輸出第一驅(qū)動信號Ql至功率開關(guān)管M1，輸出第二驅(qū)動信號Q2至同步整流管M2。在一個實施例中，邏輯控制電路134根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號TON復(fù)位第一驅(qū)動信號Q1，控制功率開關(guān)管Ml的關(guān)斷，以及控制同步整流管M2的導(dǎo)通。在一個實施例中，當電壓檢測信號VDS小于偏置信號Vbias時，過零檢測信號Vzc有效，控制同步整流管M2關(guān)斷。在一個實施例中，當省電模式控制信號FLAG處于有效狀態(tài)時，邏輯控制電路134根據(jù)比較信號Vc以及過零檢測信號Vzc置位第一驅(qū)動信號Ql，控制功率開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，以及控制同步整流管M2的關(guān)斷。當?shù)谝环答佇盘朧FB小于電壓參考信號VREF，也就是比較信號Vc有效，并且電壓檢測信號VDS小于偏置信號Vbias時，也就是過零檢測信號Vzc有效時，第一驅(qū)動信號Ql有效，控制功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通以及控制同步整流管M2的關(guān)斷。在一個實施例中，當省電模式控制信號FLAG處于無效狀態(tài)時，邏輯控制電路134根據(jù)比較信號Vc置位第一驅(qū)動信號Q1，控制功率開關(guān)管Ml的導(dǎo)通，以及控制同步整流管M2的關(guān)斷。當?shù)谝环答佇盘朧FB小于電壓參考信號VREF時，也就是比較信號Vc有效時，第一驅(qū)動信號Ql有效，控制功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通以及控制同步整流管M2的關(guān)斷。在如圖2所示的實施例中，邏輯控制電路134包括第一邏輯電路23、第一觸發(fā)器24以及第二邏輯電路25。第一邏輯電路23接收比較信號Vc、過零檢測信號Vzc以及省電模式控制信號FLAG，當省電模式控制信號FLAG處于有效狀態(tài)時，第一邏輯電路23根據(jù)比較信號Vc和過零檢測信號Vzc輸出置位信號SET，當省電模式控制信號FLAG處于無效狀態(tài)時，第一邏輯電路23根據(jù)比較信號Vc輸出置位信號SET。在一個實施例中，第一邏輯電路23包括與門AND以及多路選擇器MUX。與門AND具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收比較信號Vc，第二輸入端接收過零檢測信號Vzc。多路選擇器MUX具有第一輸入端、第二輸入端、控制端以及輸出端，其中第一輸入端接收比較信號Vc,第二輸入端耦接至與門AND的輸出端，控制端接收省電模式控制信號FLAG，輸出端根據(jù)省電模式控制信號FLAG選擇比較信號Vc或者與門AND輸出的信號作為置位信號SET輸出。在一個實施例中，當省電模式控制信號FALG處于有效狀態(tài)時，F(xiàn)ALG = “ I ”，多路選擇器MUX選擇與門AND的輸出信號作為置位信號SET輸出，例如當比較信號Vc和過零檢測信號Vzc均有效時，例如Vc =“I”并且ZC =“1”，置位信號SET有效，例如SET =“1”。在一個實施例中當省電模式控制信號FLAG處于無效狀態(tài)時，F(xiàn)LAG =“0”，多路選擇器MUX選擇比較信號Vc作為置位信號SET輸出。第一觸發(fā)器24具有置位端S、復(fù)位端R、輸出端Q以及輸出端g，其中置位端S耦接至第一邏輯電路23的輸出端接收置位信號SET，復(fù)位端R耦接至導(dǎo)通時間控制電路132接收導(dǎo)通時間控制信號TON,輸出端Q輸出第一驅(qū)動信號Ql至功率開關(guān)管Ml,輸出端β通過第二邏輯電路25輸出第二驅(qū)動信號Q2至同步整流管M2。在一個實施例中，輸出端0輸出的信號和輸出端Q輸出的第一驅(qū)動信號Ql在相位上相反，或者說錯相180度。在圖2所示的實施例中，第一觸發(fā)器24還具有清零端CLR，接收過流保護信號0C。當過流保護信號OC有效時，例如OC = “1”，第一觸發(fā)器24輸出無效的第一驅(qū)動信號Q1，關(guān)斷功率開關(guān)管Ml。第二邏輯電路25根據(jù)第一觸發(fā)器24輸出端0的信號和過零檢測信號Vzc輸出第二驅(qū)動信號Q2。當過零檢測信號Vzc有效時，第二驅(qū)動信號Q2無效，關(guān)斷同步整流管M2。在圖2所示的實施例中，第二邏輯電路25包括與門電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至第一觸發(fā)器24的輸出端0，第二輸入端接收經(jīng)過反相的過零檢測信號Vzc，輸出端輸出第二驅(qū)動信號Q2至同步整流管M2，控制同步整流管M2的導(dǎo)通或者關(guān)斷。過流保護電路135包括過流比較器0CP。過流比較器OCP具有同相輸入端、反相輸入端、使能端EN以及輸出端，其中反相輸入端接收最大電流參考值ILimit，同相輸入端接收代表了電感電流的電感電流反饋信號ILFB，使能端EN接收省電模式控制信號FLAG，輸出端輸出過流保護信號OC。在一個實施例中，當省電模式控制信號FLAG有效時，例如FLAG =“ I ”，過流比較器OCP不使能，停止工作，過流保護信號OC保持無效，例如低電平。在一個實施例中，當省電模式控制信號FLAG無效時，例如FLAG = “0”，過流比較器OCP使能，根據(jù)電感電流反饋信號ILFB和最大電流參考值ILimit的比較結(jié)果輸出過流保護信號0C，當電感電流反饋信號ILFB大于最大電流參考值ILimit，過流保護信號OC有效，例如為高電平。圖3是根據(jù)本實用新型一實施例的對應(yīng)圖2所示開關(guān)變換器200在省電模式下的正常工作時的波形圖。圖3所示實施例中的波形從上到下依次為:輸出電壓V0、電感電流IL、過零檢測信號Vzc、第一驅(qū)動信號Ql以及第二驅(qū)動信號Q2。圖3所示實施例中，開關(guān)變換器工作在省電模式。TO時刻，由于輸出電壓VO的影響，第一反饋信號VFB小于參考電壓VREF，第一驅(qū)動信號Ql變?yōu)橛行?，Ql =“1”，從而功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通并維持導(dǎo)通時間ton。功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通時電感電流IL逐漸增大，直到Tl時刻第一驅(qū)動信號Ql在導(dǎo)通時間控制信號TON的控制下變?yōu)闊o效，Ql = “0”，功率開關(guān)管Ml關(guān)斷，第二驅(qū)動信號Q2變?yōu)橛行?，Q2 = “1”，同步整流管M2導(dǎo)通，電感電流IL逐漸減小。在一個實施例中，第二驅(qū)動信號Q2和第一驅(qū)動信號Ql之間有一定的死區(qū)時間，也就是第二驅(qū)動信號Q2和在第一驅(qū)動信號Ql變?yōu)闊o效之后延遲一定的時間變?yōu)橛行?，死區(qū)時間例如可以是200ns，以防止功率開關(guān)管Ml和同步整流管M2共通而損壞開關(guān)變換器200。T2時刻，電感電流IL減小到偏置電流IL0，過零檢測信號Vzc被置位，變?yōu)楦唠娖?。在一個實施例中，偏置電流ILO等于零。在其它實施例中，偏置電流ILO也可以大于零或者小于零。T3時刻，過零檢測信號Vzc保持高電平，同時輸出電壓VO的下降使得第一反饋信號VFB小于參考電壓VREF，從而第一驅(qū)動信號Ql變?yōu)橛行В琎l = “1”，功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通。在圖3所示的實施例中，省電模式下開關(guān)變換器200的電感電流的最大值ILmax保持在:ILmax = ILO+ Δ I = ILO+ton* (VIN-VO) /L (3)導(dǎo)通時間ton由公式I決定,在輸入電壓VIN和輸出電壓VO固定的情況下,每個開關(guān)周期的導(dǎo)通時間ton基本保持不變。可以看出，由于導(dǎo)通時間ton以及偏置電流ILO均可控，電感電流的最大值ILmax在省電模式下也可控。圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的對應(yīng)圖2所示開關(guān)變換器200在省電模式下的輸出短路時的波形圖。圖4所示實施例中的波形從上到下依次為:輸出電壓V0、電感電流IL、過零檢測信號Vzc、第一驅(qū) 動信號Ql以及第二驅(qū)動信號Q2。圖4所示實施例中，開關(guān)變換器工作在省電模式。T4時刻，電感電流IL減小到偏置電流IL0，過零檢測電路133輸出有效的過零檢測信號Vzc，Vzc =“1”。在T5時刻，由于短路或者過流等因素的影響，輸出電壓VO迅速下降，使得第一反饋信號VFB小于參考電壓VREF，此時過零檢測信號Vzc仍為高電平，因而第一驅(qū)動信號Ql變?yōu)橛行?，Ql =“1”，功率開關(guān)管Ml導(dǎo)通，過零檢測信號Vzc被復(fù)位為低電平，電感電流IL迅速增大，電感電流增大的值△ IL為:Δ IL = ton* (VIN-VO)/L (4)導(dǎo)通時間ton由公式I決定,在輸入電壓VIN和輸出電壓VO固定的情況下,每個開關(guān)周期的導(dǎo)通時間ton基本保持不變。從而結(jié)合公式4可見電感電流增加的值△ IL有限，不需要有額外的過流保護電路也可以有效的保護開關(guān)變換器200不會因過流而損壞。上述的一些特定實施例僅僅以示例性的方式對本實用新型進行說明，這些實施例不是完全詳盡的，并不用于限定本實用新型的范圍。對于公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實用新型所公開的實施例的其他變化和修改并不超出本實用新型的精神和保護范圍。
權(quán)利要求1.一種控制電路，用于開關(guān)變換器，其特征在于，其中開關(guān)變換器包括功率開關(guān)管和同步整流管，控制電路控制功率開關(guān)管和同步整流管的導(dǎo)通與關(guān)斷，開關(guān)變換器用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓，所述控制電路包括: 第一輸入端，接收代表輸出電壓的第一反饋信號； 第二輸入端，接收代表流過同步整流管電流的第二反饋信號；以及第一輸出端，輸出第一驅(qū)動信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷；其中當省電模式控制信號處于有效狀態(tài)時，根據(jù)第一反饋信號和參考電壓的比較結(jié)果以及第二反饋信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，還包括: 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第一反饋信號，第二輸入端接收參考電壓，輸出端根據(jù)第一反饋信號和參考電壓的比較結(jié)果輸出比較信號; 導(dǎo)通時間控制電路，提供導(dǎo)通時間控制信號，所述控制電路根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷； 過零檢測電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第二反饋信號，第二輸入端接收偏置信號，輸出端根據(jù)第二反饋信號和偏置信號的比較結(jié)果輸出過零檢測信號；以及 邏輯控制電路，接收所述比較信號、過零檢測信號和導(dǎo)通時間控制信號，并輸出第一驅(qū)動信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中 當省電模式控制信號為有效狀態(tài)時，所述控制電路根據(jù)比較信號和過零檢測信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通，當省電模式控制信號為無效狀態(tài)時，切換開關(guān)變換器工作于正常工作模式，所述控制電路根據(jù) 比較信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，其中邏輯控制電路包括: 第一邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端以及輸出端，其中第一輸入端接收比較信號，第二輸入端接收過零檢測信號，第三輸入端接收省電模式控制信號，其中當省電模式控制信號處于有效狀態(tài)時，輸出端根據(jù)比較信號和過零檢測信號輸出置位信號，當省電模式控制信號處于無效狀態(tài)時，輸出端根據(jù)比較信號輸出置位信號；以及 第一觸發(fā)器，具有置位端、復(fù)位端以及輸出端，其中置位端接收置位信號，復(fù)位端接收導(dǎo)通時間控制信號，輸出端輸出第一驅(qū)動信號。
4.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，其中過零檢測電路包括:過零比較器，過零比較器包括同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，其中同相輸入端接收同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號，反相輸入端接收偏置信號，輸出端根據(jù)同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號和偏置信號的比較結(jié)果輸出過零檢測信號。
5.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，其中過零檢測電路包括: 過零比較器，過零比較器包括同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，其中同相輸入端接收同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號，反相輸入端接收偏置信號；以及 第二觸發(fā)器，包括置位端、復(fù)位端以及輸出端，其中置位端耦接至過零比較器的輸出端，復(fù)位端接收第一驅(qū)動信號，輸出端輸出過零檢測信號；其中 第二觸發(fā)器根據(jù)同步整流管漏源兩極之間電壓的電壓測量信號和偏置信號的比較結(jié)果，以及第一驅(qū)動信號輸出過零檢測信號。
6.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，還包括過流保護電路，提供過流保護信號，其中過流保護電路具有使能端，接收省電模式控制信號，其中當省電模式控制信號為無效狀態(tài)時，所述控制電路根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號或過流保護信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。
7.如權(quán)利要求6所述的控制電路，其特征在于，其中當省電模式控制信號為有效狀態(tài)時，過流保護電路停止工作。
8.一種開關(guān)變換器，其特征在于，包括功率開關(guān)管、同步整流管和如權(quán)利要求1至7中任一項所述的控制電路。
9.如權(quán)利要求8所述的開關(guān)變換器，其特征在于，其中: 控制電路還包括第二輸出端，輸出第二驅(qū)動信號控制同步整流的導(dǎo)通與關(guān)斷； 功率開關(guān)管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓，控制端耦接至控制電路的第一輸出端； 同步整流管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至功率開關(guān)管的第二端，同步整流管的第二端耦接至系統(tǒng)地，同步整流管的控制端耦接至控制電路的第二輸出端； 該開關(guān)變換器還包括: 電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至功率開關(guān)管的第二端和同步整流管的第一端；以及 輸出電容器，電稱接于電感器的第二端與系統(tǒng)地之間。
專利摘要本實用新型公開了一種控制電路及開關(guān)變換器，其中開關(guān)變換器包括功率開關(guān)管和同步整流管，控制電路控制功率開關(guān)管和同步整流管的導(dǎo)通與關(guān)斷，當省電模式控制信號處于有效狀態(tài)時，根據(jù)輸出電壓的反饋信號和參考電壓的比較結(jié)果以及流過同步整流管電流的過零檢測信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通，從而不需要額外的過流保護電路，減小了開關(guān)變換器在省電模式下的靜態(tài)電流，并提高了開關(guān)變換器在省電模式下的效率。
文檔編號H02M1/088GK202997909SQ201220676188
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者歐陽茜 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司