本公開涉及集成電路，具體地，涉及一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的同步控制模塊以及相關(guān)控制電路和方法。

背景技術(shù)：

1、在一些芯片設(shè)計(jì)中，可根據(jù)不同應(yīng)用場合選擇引入外部時(shí)鐘進(jìn)行同步控制，或不需要外部時(shí)鐘而是依賴內(nèi)部時(shí)鐘或者其他參數(shù)完成周期性的控制。例如，在一些恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間控制(constant?on/off?time,cot)的應(yīng)用中，如圖1所示的cot控制的buck開關(guān)變換器。如果不需要同步控制，則控制電路只需通過cot控制電路內(nèi)部設(shè)置的固定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間完成周期性的控制；如果需要引入外部時(shí)鐘信號(hào)clk進(jìn)行同步控制，則需要引入鎖相環(huán)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)clk和控制信號(hào)pwm進(jìn)行鎖頻鎖相同步。具體地，鎖相環(huán)將對(duì)時(shí)鐘信號(hào)clk和控制信號(hào)pwm的相位比較并產(chǎn)生電壓差值信號(hào)vco，電壓差值信號(hào)vco被送至cot控制電路，用于調(diào)節(jié)控制信號(hào)pwm的相位，最終使得控制信號(hào)pwm和時(shí)鐘信號(hào)clk同頻同相。

2、當(dāng)引入外部時(shí)鐘clk進(jìn)行同步時(shí)，由于鎖相環(huán)的建立以及控制電路的切換需要一段時(shí)間，在此期間，相位誤差信號(hào)vco變化很大，導(dǎo)致電感電流會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)。反之，當(dāng)退出時(shí)鐘同步時(shí)，如果不做任何控制，相位誤差信號(hào)vco的較大波動(dòng)也會(huì)帶來電感電流較大變化，電路設(shè)計(jì)中應(yīng)避免這種情況發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的是提供一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的同步控制模塊以及相關(guān)控制電路和方法以解決相關(guān)技術(shù)中的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開實(shí)施例的第一方面提供了一種同步控制模塊。該同步控制模塊應(yīng)用于開關(guān)變換器中，開關(guān)變換器包括至少一個(gè)功率開關(guān)，且開關(guān)變換器具有第一工作模式和第二工作模式。同步控制模塊包括鎖相環(huán)、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和第一反饋環(huán)路。當(dāng)開關(guān)變換器工作在第一工作模式時(shí)，鎖相環(huán)不使能，當(dāng)開關(guān)變換器工作在第二工作模式時(shí)，鎖相環(huán)接收外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)，并將外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位比較并在鎖相環(huán)輸出端提供電壓信號(hào)，此時(shí)鎖相環(huán)輸出端的電壓表征外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位差，其中，所述控制信號(hào)用于控制所述至少一個(gè)功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。電壓電流轉(zhuǎn)換電路耦接鎖相環(huán)輸出端接收鎖相環(huán)輸出端的電壓，并將鎖相環(huán)輸出端的電壓轉(zhuǎn)換為差值電流信號(hào)后在其輸出端輸出，其中，差值電流信號(hào)與鎖相環(huán)輸出端的電壓成正比。第一反饋環(huán)路的輸入端耦接電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端接收差值電流信號(hào)，第一反饋環(huán)路的輸出端耦接鎖相環(huán)的輸出端，當(dāng)開關(guān)變換器工作在第一工作模式時(shí)，第一反饋環(huán)路根據(jù)差值電流信號(hào)和參考信號(hào)產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)信號(hào)，其中，第一調(diào)節(jié)信號(hào)用于將鎖相環(huán)輸出端的電壓調(diào)整到第一電壓值。

3、根據(jù)本公開實(shí)施例的第二方面提供一種控制電路，控制電路包括上述同步控制模塊、恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間產(chǎn)生電路、比較模塊和邏輯電路。當(dāng)所述開關(guān)變換器工作在第二工作模式時(shí)，恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間產(chǎn)生電路根據(jù)差值電流信號(hào)、開關(guān)變換器的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間信號(hào)。比較模塊接收代表開關(guān)變換器的輸出電壓的反饋信號(hào)，并根據(jù)反饋信號(hào)和參考電壓信號(hào)產(chǎn)生比較信號(hào)。邏輯電路接收恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)，并對(duì)恒定導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)做邏輯運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)，其中，通過控制信號(hào)控制至少一個(gè)功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓。

4、根據(jù)本公開實(shí)施例的第三方面提供一種同步控制方法。該同步控制方法包括：當(dāng)所述開關(guān)變換器工作在第一工作模式時(shí)，鎖相環(huán)不使能；開關(guān)變換器工作在第二工作模式時(shí)，使能鎖相環(huán)接收外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)，并將外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位比較，并在鎖相環(huán)輸出端提供電壓信號(hào)，此時(shí)鎖相環(huán)輸出端的電壓表征外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位差，所述控制信號(hào)用于控制所述至少一個(gè)功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷；將該鎖相環(huán)輸出端的電壓轉(zhuǎn)換為差值電流信號(hào)，其中，差值電流信號(hào)與鎖相環(huán)輸出端的電壓成正比；當(dāng)開關(guān)變換器工作在第一工作模式時(shí)，所述鎖相環(huán)不接收外部時(shí)鐘信號(hào)，采用第一反饋環(huán)路接收差值電流信號(hào)，并根據(jù)差值電流信號(hào)和參考信號(hào)產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)信號(hào)，其中，第一調(diào)節(jié)信號(hào)用于將鎖相環(huán)輸出端的電壓調(diào)整到第一電壓值。

5、本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的同步控制模塊，其特征在于，所述開關(guān)變換器包括至少一個(gè)功率開關(guān)，所述開關(guān)變換器具有第一工作模式和第二工作模式，所述同步控制模塊包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制模塊，其特征在于，所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制模塊，其特征在于，所述第一反饋環(huán)路包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步控制模塊，其特征在于，所述第一反饋環(huán)路包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制模塊，其特征在于，所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步控制模塊，其特征在于，第二電壓值大于第一電壓值，第三電壓值等于或小于第二電壓值。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步控制模塊，其特征在于，所述差值電流信號(hào)包括第一鏡像電流信號(hào)和第二鏡像電流信號(hào)，所述第一鏡像電流信號(hào)和第二鏡像電流信號(hào)均與第一電流成鏡像關(guān)系，所述第二反饋環(huán)路包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同步控制模塊，其特征在于，所述第三電流鏡電路包括：

9.一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的控制電路，所述開關(guān)變換器包括至少一個(gè)功率開關(guān)，其特征在于，包括：

10.一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的同步控制方法，其特征在于，所述開關(guān)變換器包括至少一個(gè)功率開關(guān)，所述開關(guān)變換器具有第一工作模式和第二工作模式，所述同步控制方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于開關(guān)變換器的同步控制模塊以及相關(guān)控制電路和方法。同步控制模塊包括鎖相環(huán)、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和第一反饋環(huán)路。當(dāng)開關(guān)變換器工作在同步模式，鎖相環(huán)接收外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)，并將外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位比較并在鎖相環(huán)輸出端提供電壓信號(hào)，此時(shí)鎖相環(huán)輸出端的電壓表征外部時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)的相位差。電壓電流轉(zhuǎn)換電路將鎖相環(huán)輸出端的電壓轉(zhuǎn)換為差值電流信號(hào)。當(dāng)開關(guān)變換器工作在非同步模式時(shí)，第一反饋環(huán)路根據(jù)差值電流信號(hào)和參考信號(hào)將鎖相環(huán)輸出端的電壓調(diào)整到第一電壓值。該控制電路在模式切換時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，且避免了頻率發(fā)生較大變化，可實(shí)現(xiàn)較平穩(wěn)的瞬態(tài)響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：韓曉波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：晶藝半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2