開關(guān)變換器及其控制電路和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了采用恒定導(dǎo)通時間控制的開關(guān)變換器及其控制電路和控制方法。根據(jù)輸入電壓或控制信號產(chǎn)生補償控制信號，并根據(jù)補償控制信號對補償信號進行調(diào)節(jié)，使得補償信號在寬輸入范圍內(nèi)均能具有合適的值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，既避免了低輸入下的抖動和次諧波振蕩，也改善了高輸入下的動態(tài)響應(yīng)和負(fù)載調(diào)整率。
【專利說明】開關(guān)變換器及其控制電路和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施例涉及電子電路，尤其涉及開關(guān)變換器及其控制電路和控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]恒定導(dǎo)通時間控制由于其優(yōu)越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和平滑的工作模式切換，在電源領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。然而，對于采用恒定導(dǎo)通時間控制的開關(guān)變換器而言，即使采用瓷片電容作為輸出電容器，其輸出電壓仍可能因為輸出電容器的等效串聯(lián)阻抗不足而產(chǎn)生次諧波振蕩。
[0003]為了防止次諧波振蕩的產(chǎn)生，常用的做法是引入一與電感電流同相的補償信號。圖1為傳統(tǒng)的采用恒定導(dǎo)通時間控制的開關(guān)變換器100的電路原理圖，其中由電阻器Rramp和電容器Cramp組成的斜坡補償產(chǎn)生電路與電感器L并聯(lián)。斜坡補償產(chǎn)生電路產(chǎn)生的補償信號RAMP被疊加至反饋信號FB以產(chǎn)生和值信號FBI。當(dāng)和值信號FBl小于參考信號Vref時，開關(guān)管Ml導(dǎo)通，開關(guān)管M2關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)管Ml導(dǎo)通的時間到達(dá)導(dǎo)通時間控制電路設(shè)置的時間閾值時，開關(guān)管Ml關(guān)斷，開關(guān)管M2導(dǎo)通。
[0004]為了保證開關(guān)變換器在各種狀態(tài)下均能保持穩(wěn)定，需要慎重選擇補償信號RAMP。補償信號RAMP太小，則輸出電壓上會出現(xiàn)抖動，甚至是次諧波振蕩。而補償信號RAMP太大，則開關(guān)變換器在輕載下會出現(xiàn)雙脈沖(double pulse)，其動態(tài)響應(yīng)和負(fù)載調(diào)整率也會受到不利影響。
[0005]經(jīng)分析，圖1所示補償信號的幅值Vramp可表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于開關(guān)變換器的控制電路，該開關(guān)變換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、電感器和輸出電容器，該控制電路包括: 導(dǎo)通時間控制電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時間控制信號； 斜坡補償產(chǎn)生電路，產(chǎn)生補償信號； 比較電路，耦接至斜坡補償產(chǎn)生電路，將補償信號與代表輸出電壓的反饋信號之和同參考信號進行比較，產(chǎn)生比較信號； 邏輯電路，耦接至導(dǎo)通時間控制電路和比較電路，根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號和比較信號產(chǎn)生具有占空比的控制信號； 驅(qū)動電路，耦接至邏輯電路以接收控制信號，并根據(jù)控制信號產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號以驅(qū)動第一開關(guān)管和第二開關(guān)管；以及 前饋電路，根據(jù)輸入電壓或控制信號產(chǎn)生補償控制信號；其中斜坡補償產(chǎn)生電路耦接至前饋電路以接收補償控制信號，并根據(jù)補償控制信號對補償信號進行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中補償信號的幅值同占空比與占空比平方之差成正比。
3.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中補償信號的上升斜率同I與占空比之差成正比，補償信號的下降 斜率同占空比成正比。
4.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中斜坡補償產(chǎn)生電路包括: 可變電阻器，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電感器的一端，控制端耦接至前饋電路以接收補償控制信號，第二端耦接至比較電路以提供補償信號；以及 斜坡電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至可變電阻器的第二端，第二端耦接至電感器的另一端。
5.如權(quán)利要求4所述的控制電路，其中可變電阻器包括: 多個串聯(lián)連接的電阻器；以及 多個開關(guān)管，分別與多個電阻器并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中斜坡補償產(chǎn)生電路包括: 第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸出電壓，控制端耦接至邏輯電路以接收控制信號； 第一電流源，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至供電電壓，控制端耦接至第三開關(guān)管的第二端； 第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一電流源的第二端，第二端接地；以及 第二電流源，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一電流源的第二端和第一電容器的第一端，第二端接地，控制端耦接前饋電路以接收補償控制信號，其中補償控制信號同占空比與輸出電壓之積成正比。
7.如權(quán)利要求6所述的控制電路，其中前饋電路包括: 第四開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸出電壓，控制端耦接至邏輯電路以接收控制信號； 非門，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至邏輯電路以接收控制信號；第五開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第四開關(guān)管的第二端，第二端接地，控制端耦接至非門的輸出端； 第一電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第四開關(guān)管的第二端和第五開關(guān)管的第一端； 第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一電阻器的第二端，第二端接地； 放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至第一電阻器的第二端和第二電容器的第一端，第二輸入端接地，輸出端耦接至第二電流源的控制端以提供補償控制信號；以及 第二電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至放大器的輸出端，第二端接地。
8.一種用于開關(guān)變換器的控制電路，該開關(guān)變換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、電感器和輸出電容器，該控制電路包括: 導(dǎo)通時間控制電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時間控制信號； 斜坡補償產(chǎn)生電路，產(chǎn)生補償信號，其中斜坡補償產(chǎn)生電路與電感器并聯(lián)，包括串聯(lián)連接的可變電阻器和斜坡電容器； 比較電路，耦接至斜坡補償產(chǎn)生電路，將補償信號與代表輸出電壓的反饋信號之和同參考信號進行比較，產(chǎn) 生比較信號； 邏輯電路，耦接至導(dǎo)通時間控制電路和比較電路，根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號和比較信號產(chǎn)生具有占空比的控制信號； 驅(qū)動電路，耦接至邏輯電路以接收控制信號，并根據(jù)控制信號產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號以驅(qū)動第一開關(guān)管和第二開關(guān)管；以及 前饋電路，根據(jù)輸入電壓或控制信號產(chǎn)生補償控制信號，以調(diào)節(jié)斜坡補償產(chǎn)生電路中的可變電阻器。
9.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其中當(dāng)輸入電壓增大或占空比減小時，可變電阻器的阻值被增大。
10.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其中可變電阻器的阻值與占空比成反比。
11.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其中可變電阻器包括: 多個串聯(lián)連接的電阻器；以及 多個開關(guān)管，分別與多個電阻器并聯(lián)。
12.—種開關(guān)變換器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、電感器、輸出電容器以及如權(quán)利要求I至11中任一項所述的控制電路。
13.如權(quán)利要求12所述的開關(guān)變換器，其中第二開關(guān)管由二極管代替。
14.一種用于開關(guān)變換器的控制方法,該開關(guān)變換器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、電感器和輸出電容器，該控制方法包括: 產(chǎn)生導(dǎo)通時間控制信號； 產(chǎn)生補償信號； 將補償信號與代表輸出電壓的反饋信號之和同參考信號進行比較，產(chǎn)生比較信號； 根據(jù)導(dǎo)通時間控制信號和比較信號產(chǎn)生具有占空比的控制信號； 根據(jù)控制信號產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號以驅(qū)動第一開關(guān)管和第二開關(guān)管；根據(jù)輸入電壓或控制信號產(chǎn)生補償控制信號；以及 根據(jù)補償控制信號對補償信號進行調(diào)節(jié)，使補償信號的幅值同占空比與占空比平方之差成 正比。
【文檔編號】H02M3/157GK104022648SQ201410165759
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】袁偉, 歐陽茜 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司