開關(guān)變換器及其控制電路的制作方法
【專利摘要】公開了開關(guān)變換器及其控制電路。控制電路包括導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；斜坡補(bǔ)償電路，根據(jù)下管電流產(chǎn)生模擬輸出電感電流的斜坡補(bǔ)償信號(hào)；直流校準(zhǔn)電路，接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)，并依據(jù)斜坡補(bǔ)償信號(hào)產(chǎn)生直流校準(zhǔn)信號(hào)；比較電路，將斜坡補(bǔ)償信號(hào)與反饋信號(hào)的和值和直流校準(zhǔn)信號(hào)與參考信號(hào)的和值進(jìn)行比較，并產(chǎn)生比較信號(hào)；以及邏輯電路，接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)，并根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)以控制開關(guān)電路。這樣，開關(guān)變換器模擬了電感電流的變化，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償且不需要高速電流檢測(cè)放大器，簡(jiǎn)化了電路；而且，開關(guān)變換器能消除因補(bǔ)償引入的直流誤差。
【專利說明】開關(guān)變換器及其控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及電子電路，尤其涉及一種開關(guān)變換器及其控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]恒定導(dǎo)通時(shí)間控制由于其優(yōu)越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、簡(jiǎn)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。
[0003]恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的開關(guān)電路中包括輸出電容器，該輸出電容器可等效為等效電阻與理想電容的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)輸出電容器的等效串聯(lián)電阻阻抗值較小時(shí)，恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器極易產(chǎn)生振蕩，需要斜坡補(bǔ)償電路來穩(wěn)定系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中一種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器采用鋸齒波信號(hào)作為斜坡補(bǔ)償信號(hào)。該鋸齒波信號(hào)的相位與開關(guān)變換器中輸出電感器上的電流相位相同，且其幅值固定，大于理想電容上的電容電壓紋波。因而在穩(wěn)態(tài)時(shí)，可使系統(tǒng)穩(wěn)定。然而，當(dāng)負(fù)載發(fā)生正跳變時(shí)，電容電壓紋波急劇增大，使得幅值固定的鋸齒波信號(hào)不能覆蓋該電容電壓紋波，因而系統(tǒng)仍會(huì)產(chǎn)生振蕩。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中另一種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器采用下管電流檢測(cè)電路檢測(cè)開關(guān)變換器中下開關(guān)管上流過的電流，從而產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)。在負(fù)載產(chǎn)生跳變時(shí)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)的幅值將隨電感電流的變化而自動(dòng)變化，因而能夠覆蓋理想電容上的電容電壓紋波，使系統(tǒng)穩(wěn)定。然而，該類檢測(cè)實(shí)時(shí)電感電流的補(bǔ)償電路通常需要利用高速電流檢測(cè)放大器，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0006]另外，上述檢測(cè)實(shí)時(shí)電感電流的補(bǔ)償電路以及現(xiàn)有技術(shù)中一些其它類型的補(bǔ)償電路會(huì)使得輸出信號(hào)產(chǎn)生直流誤差，因而，開關(guān)變換器還包括由誤差放大器構(gòu)成的直流校準(zhǔn)電路，用于校正該直流誤差。然而，由于這樣的直流校準(zhǔn)電路響應(yīng)緩慢，因而在負(fù)載產(chǎn)生跳變時(shí)，輸出信號(hào)需要較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)至設(shè)定值，系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供電路簡(jiǎn)單且系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能好的開關(guān)變換器及其控制電路。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于開關(guān)變換器的控制電路，該開關(guān)變換器包括開關(guān)電路，該開關(guān)電路包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，開關(guān)電路接收輸入電壓，并將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該控制電路包括:導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)與表示開關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)；直流校準(zhǔn)電路，包括:校準(zhǔn)開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)；校準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述第二端連接至參考地；以及濾波電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述輸出端輸出直流校準(zhǔn)信號(hào)，直流校準(zhǔn)信號(hào)和參考信號(hào)的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)；比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)，所述第二輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)，比較電路比較補(bǔ)償反饋信號(hào)和校準(zhǔn)參考信號(hào)，并在所述輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入端接收比較信號(hào)，邏輯電路根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)在所述輸出端產(chǎn)生控制信號(hào)以控制上開關(guān)管、下開關(guān)管和校準(zhǔn)開關(guān)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種開關(guān)變換器，包括:開關(guān)電路，包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，開關(guān)電路接收輸入電壓，并將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓；以及控制電路，包括:導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)與表示開關(guān)電路輸出信號(hào)的反饋信號(hào)的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)；直流校準(zhǔn)電路，包括:校準(zhǔn)開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)；校準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述第二端連接至參考地；以及濾波電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述輸出端輸出直流校準(zhǔn)信號(hào)，直流校準(zhǔn)信號(hào)和參考信號(hào)的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)；比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)，所述第二輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)，比較電路比較補(bǔ)償反饋信號(hào)和校準(zhǔn)參考信號(hào)，并在所述輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入端接收比較信號(hào)，邏輯電路根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)在所述輸出端產(chǎn)生控制信號(hào)以控制上開關(guān)管、下開關(guān)管和校準(zhǔn)開關(guān)。
[0010]在本發(fā)明的實(shí)施例中，開關(guān)變換器及其控制電路的電路簡(jiǎn)單且瞬態(tài)響應(yīng)性能好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更好地理解本發(fā)明，將根據(jù)以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0012]圖1示出依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器100的框圖；
[0013]圖2示出依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器200的電路原理圖；
[0014]圖3示出圖2所示開關(guān)變換器200發(fā)生負(fù)載正跳變時(shí)的波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的開關(guān)變換器及其控制電路的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)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(xì)節(jié)來實(shí)施本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0016]在整個(gè)說明書中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?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(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，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(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0017]圖1示出依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器100的框圖。如圖1所示，開關(guān)變換器100包括控制電路、開關(guān)電路104和反饋電路105。開關(guān)電路104包括上開關(guān)管、下開關(guān)管和輸出電感器，并通過上、下開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入信號(hào)VIN轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)V0UT。開關(guān)電路104可采用任何直流/直流或交流/直流變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如升壓、降壓變換器等等。開關(guān)電路104中的開關(guān)管可以為任何半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、二極管等。反饋電路105電耦接至開關(guān)電路104的輸出端，并產(chǎn)生代表開關(guān)電路輸出信號(hào)VOUT的反饋信號(hào)VFB。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，開關(guān)變換器100可以不包括反饋電路，輸出電壓VOUT代替反饋信號(hào)VFB直接饋入控制電路中。
[0018]控制電路包括導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路101、比較電路102、邏輯電路103、斜坡補(bǔ)償電路106和直流校準(zhǔn)電路107。斜坡補(bǔ)償電路106耦接至開關(guān)電路104以檢測(cè)流過下開關(guān)管的下管電流，并根據(jù)下管電流產(chǎn)生模擬輸出電感電流的斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE。在另一實(shí)施例中，斜坡補(bǔ)償電路106可檢測(cè)流過上開關(guān)管的上管電流，并根據(jù)上管電流產(chǎn)生模擬輸出電感電流的斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE。在又一實(shí)施例中，檢測(cè)流過下開關(guān)管中的電流可通過在下開關(guān)管與輸出電感器形成的通路中串聯(lián)電阻并檢測(cè)該串聯(lián)電阻兩端的電壓實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，檢測(cè)流過下開關(guān)管中的電流可通過檢測(cè)下開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通電阻兩端的電壓實(shí)現(xiàn)。斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE與反饋信號(hào)VFB的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl。
[0019]直流校準(zhǔn)電路107耦接至斜坡補(bǔ)償電路106以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE，并根據(jù)斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE產(chǎn)生直流校準(zhǔn)信號(hào)V0S。直流校準(zhǔn)信號(hào)VOS與參考信號(hào)VREF的和值為校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl。
[0020]直流校準(zhǔn)電路107包括開關(guān)S3、校準(zhǔn)電容Cl和濾波電路FIL。開關(guān)S3具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路106的輸出端以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE0校準(zhǔn)電容Cl耦接于開關(guān)S3的第二端與參考地GND之間。濾波電路FIL具有輸入端和輸出端，其輸入端I禹接至開關(guān)S3的第二端,其輸出端作為直流校準(zhǔn)電路107的輸出端。在一個(gè)實(shí)施例中，濾波電路FIL可以為低通濾波電路。例如，有源或無源低通濾波電路，一階或多階低通濾波電路。在上開關(guān)管導(dǎo)通和下開關(guān)管關(guān)斷的轉(zhuǎn)換時(shí)段，直流校準(zhǔn)電路107中的開關(guān)S3導(dǎo)通，采樣補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE，并通過濾波器FIL濾波，在其輸出端得到誤差校準(zhǔn)信號(hào)V0S。誤差校準(zhǔn)信號(hào)VOS與參考信號(hào)VREF的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl。由于直流校準(zhǔn)電路107通過采樣保持以消除直流誤差，取代了傳統(tǒng)的低速放大器，因而，系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能得到了提高。
[0021]比較電路102具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其第一輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)VREF1，其第二輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)VFB1，比較電路102將補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl與校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl進(jìn)行比較，在其輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)SET。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路101產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)C0T，透過邏輯電路103控制開關(guān)電路104中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。邏輯電路103具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其第一輸入端I禹接至導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路101以接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)COT，其第二輸入端耦接至比較電路102的輸出端以接收比較信號(hào)SET，邏輯電路103根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)COT和比較信號(hào)SET產(chǎn)生控制信號(hào)CTRL，以控制開關(guān)電路104中上開關(guān)管和下開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，以及直流校準(zhǔn)電路107中的開關(guān)S3的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0022]圖2示出依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開關(guān)變換器200的電路原理圖。如圖2所示，開關(guān)變換器200包括控制電路、開關(guān)電路204和反饋電路205。開關(guān)電路204采用同步降壓變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括上開關(guān)管Ml、下開關(guān)管M2、輸出電感器L以及輸出電容器C。上開關(guān)管Ml具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓VIN。下開關(guān)管M2具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至上開關(guān)管Ml的第二端且形成開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW，第二端連接至參考地GND。輸出電感器L具有第一端和第二端，其中，第一端耦接至開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW。輸出電容器C耦接至輸出電感器L的第二端和參考地GND之間。輸出電容器C和輸出電感器L的公共端作為開關(guān)電路204的輸出端輸出輸出電壓VOUT。開關(guān)電路204通過上開關(guān)管Ml和下開關(guān)管M2的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入信號(hào)VIN轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)V0UT。反饋電路205電耦接至開關(guān)電路204的輸出端，產(chǎn)生代表開關(guān)電路輸出信號(hào)的反饋信號(hào)VFB。在圖2所示實(shí)施例中，反饋電路205包括由電阻Rl和R2串聯(lián)組成的電阻分壓器。電阻Rl具有第一端和第二端，其第一端耦接至開關(guān)電路204的輸出端。電阻R2具有第一端和第二端，其第一端耦接至電阻Rl的第二端，其第二端連接至參考地GND。
[0023]控制電路包括導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路201、比較電路202、邏輯電路203、斜坡補(bǔ)償電路206以及直流校準(zhǔn)電路207。斜坡補(bǔ)償電路206耦接至下開關(guān)管M2以接收流過下開關(guān)管中的下管電流，并根據(jù)下管電流產(chǎn)生模擬輸出電感器L上電流的斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE。具體地，斜坡補(bǔ)償電路206包括放大器AMP，開關(guān)S1、S2，電流源U11、U12，補(bǔ)償電容CSLOPE以及脈沖產(chǎn)生電路PS。放大器AMP具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其同相輸入端耦接至開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW，其反相輸入端連接至參考地GND。當(dāng)下開關(guān)管M2導(dǎo)通時(shí)，放大器AMP檢測(cè)到下開關(guān)管M2上流過的電流，從而在輸出端輸出放大信號(hào)SAMP。在另一實(shí)施例中，為檢測(cè)下開關(guān)管M2上流過的電流，可在下開關(guān)管M2的第二端與參考地GND之間串聯(lián)電阻，放大器AMP的同相輸入端與反相輸入端分別耦接至該電阻的兩端。脈沖產(chǎn)生電路PS耦接至邏輯電路203以接收控制信號(hào)Q’，并根據(jù)控制信號(hào)Q’產(chǎn)生一脈沖信號(hào)。第二開關(guān)S2具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至放大器AMP的輸出端，其控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路PS以接收脈沖信號(hào)。第一電流源Ull具有輸入端和輸出端，其輸入端接收電源電壓，其輸出端提供第一電流II,其中,第一電流Il正比于輸入電壓VIN。開關(guān)SI具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一電流源Ull的輸出端，其第二端耦接至開關(guān)S2的第二端，且其控制端耦接至邏輯電路203以接收控制信號(hào)O。第二電流源U12具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至開關(guān)SI的第二端，且提供第二電流12，其中，第二電流12正比于輸出信號(hào)V0UT，其輸出端連接至參考地GND。補(bǔ)償電容CSLOPE具有第一端和第二端，其第一端耦接至開關(guān)SI的第二端，其第二端連接至參考地GND。補(bǔ)償電容CSLOPE的第一端作為斜坡補(bǔ)償電路206的輸出端，提供斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE。斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE與反饋信號(hào)VFB的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl。
[0024]在另一實(shí)施例中，斜坡補(bǔ)償電路還包括第四開關(guān)。該第四開關(guān)具有第一端、第二端和控制端。其中，其第一端耦接至第二電流源U12的輸出端，其第二端連接至參考地，其控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路PS以接收和脈沖信號(hào)反相的信號(hào)。這樣，當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，第四開關(guān)關(guān)斷，以方便斜坡補(bǔ)償電路206采樣放大信號(hào)SAMP ;當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)，第四開關(guān)導(dǎo)通，以方便在下開關(guān)管M2導(dǎo)通時(shí)對(duì)補(bǔ)償電容CSLOPE放電，且在下開關(guān)管M2斷開時(shí)對(duì)補(bǔ)償電容CSLOPE充電。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，如圖2所示，由于第二電流12較小，即使斜坡補(bǔ)償電路中不包括第四開關(guān)，在開關(guān)S2導(dǎo)通時(shí)，也不會(huì)影響補(bǔ)償電容CSLOPE上的充電電壓，斜坡補(bǔ)償電路也能夠正常工作。
[0025]直流校準(zhǔn)電路207包括開關(guān)S3、脈沖產(chǎn)生電路PS’、校準(zhǔn)電容Cl和濾波電路FIL。開關(guān)S3具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路206的輸出端以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE。脈沖產(chǎn)生電路PS’接收控制信號(hào)Q，并根據(jù)控制信號(hào)Q產(chǎn)生脈沖信號(hào)以提供至開關(guān)S3的控制端。校準(zhǔn)電容Cl耦接于開關(guān)S3的第二端與參考地GND之間。濾波電路FIL包括濾波電阻RFIL和濾波電容CFIL。濾波電阻RFIL具有第一端和第二端，其第一端耦接至開關(guān)S3的第二端；濾波電容CFIL具有第一端和第二端，其第一端耦接至濾波電阻RFIL的第二端并作為直流校準(zhǔn)電路207的輸出端提供誤差校準(zhǔn)信號(hào)V0S，其第二端連接至參考地。誤差校準(zhǔn)信號(hào)VOS與參考信號(hào)VREF的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl。
[0026]比較電路202具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端。其同相輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl，其反相輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl。比較電路202將補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl與校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl進(jìn)行比較，在輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)SET。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路201產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)C0T，以控制開關(guān)電路204中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。邏輯電路203包括觸發(fā)器，該觸發(fā)器具有置位端S、復(fù)位端R，其復(fù)位端R耦接至導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路201的輸出端以接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)C0T，其置位端S耦接至比較電路202的輸出端以接收比較信號(hào)SET。觸發(fā)器根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)COT和比較信號(hào)SET產(chǎn)生控制信號(hào)Q和Q’以分別提供至上開關(guān)管Ml和下開關(guān)管M2的控制端，以控制開關(guān)電路204中上開關(guān)管Ml和下開關(guān)管M2的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0027]當(dāng)上開關(guān)管Ml關(guān)斷、下開關(guān)管M2導(dǎo)通，即Q = 0，Q’= I時(shí)，電感電流流經(jīng)下開關(guān)管M2。此時(shí)，放大器AMP檢測(cè)到下開關(guān)管M2上流過的電流，產(chǎn)生放大信號(hào)SAMP。與此同時(shí)，由于Q’ = 1，脈沖產(chǎn)生電路PS產(chǎn)生一高電平脈沖信號(hào)，使開關(guān)S2導(dǎo)通一段時(shí)間。因此，放大信號(hào)SAMP被采樣并被保持在補(bǔ)償電容CSLOPE上。此后，脈沖信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，上開關(guān)管Ml仍然關(guān)斷、下開關(guān)管M2仍然導(dǎo)通，補(bǔ)償電容CSLOPE通過電流源Ul2放電，放電電流為第二電流12。由于第二電流12與輸出電壓VOUT成正比例，因此，補(bǔ)償電容CSLOPE的放電電流與輸出電壓VOUT成正比例。
[0028]當(dāng)上開關(guān)管Ml導(dǎo)通、下開關(guān)管M2關(guān)斷，即Q = 1，Q’ = O時(shí)，開關(guān)SI導(dǎo)通，電流源Ull和U12 —起對(duì)補(bǔ)償電容CSLOPE充電，充電電流為第一電流Il與第二電流12的差值。由于第一電流Il與輸入電壓VIN成比例，因此充電電流與輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT的差值(VIN-VOUT)成比例。
[0029]在同步降壓變換器中，當(dāng)上開關(guān)管Ml導(dǎo)通、下開關(guān)管M2關(guān)斷時(shí)，電感電流上升的斜率和輸入電壓VIN與輸出電壓VOUT的差值(VIN-VOUT)成比例；當(dāng)上開關(guān)管Ml關(guān)斷、下開關(guān)管M2導(dǎo)通時(shí)，電感電流下降的斜率和輸出電壓VOUT成比例?？梢姡逼卵a(bǔ)償信號(hào)VSLOPE模擬了電感電流的變化。由于斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE的值與電感電流的變化同步，因此，即使負(fù)載發(fā)生跳變，本發(fā)明提出的斜坡補(bǔ)償電路也能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生振蕩。而且，由于補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE是模擬電感電流的變化，并不真正檢測(cè)實(shí)時(shí)電感電流，因此，不需要高速電流檢測(cè)放大器，簡(jiǎn)化了電路。
[0030]由于斜坡補(bǔ)償電路206引入了直流誤差。為了消除該直流誤差，直流校準(zhǔn)電路207中的開關(guān)S3在上開關(guān)管Ml導(dǎo)通、和下開關(guān)管M2關(guān)斷的過渡時(shí)段內(nèi)采樣補(bǔ)償信號(hào)VSL0PE，并通過濾波器FIL濾波，得到誤差校準(zhǔn)信號(hào)VOS。該誤差校準(zhǔn)信號(hào)VOS與參考信號(hào)VREF的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)VREFl，饋入比較器CMP的同相輸入端。由于直流校準(zhǔn)電路207利用采樣保持以消除直流誤差，取代了傳統(tǒng)的低速放大器，因而，系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)性能得到了提聞。
[0031]圖3示出圖2所示開關(guān)變換器200發(fā)生負(fù)載正跳變時(shí)的波形示意圖。圖3從上至下依次示出驅(qū)動(dòng)上開關(guān)管Ml的控制信號(hào)Q，直流校準(zhǔn)信號(hào)V0S，補(bǔ)償反饋信號(hào)VFBl，斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE和反饋信號(hào)VFB。如圖3所示，當(dāng)開關(guān)變換器200發(fā)生負(fù)載正跳變時(shí)，輸出電壓VOUT減小，上開關(guān)管Ml關(guān)斷時(shí)間相應(yīng)減小以調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT。因此，反饋信號(hào)VFB減小；同時(shí)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE模擬電感電流發(fā)生變化，因而能夠補(bǔ)償輸出電容電壓紋波。另外，由于直流校準(zhǔn)電壓VOS根據(jù)斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE產(chǎn)生，因此，直流校準(zhǔn)電壓VOS逐漸增大從而能夠消除斜坡補(bǔ)償信號(hào)VSLOPE引入的直流誤差。
[0032]雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于開關(guān)變換器的控制電路，開關(guān)變換器包括開關(guān)電路，開關(guān)電路包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，開關(guān)電路接收輸入電壓，并將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，控制電路包括: 導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)； 斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)與表示開關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)； 直流校準(zhǔn)電路，包括: 校準(zhǔn)開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào)； 校準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述第二端連接至參考地；以及 濾波電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述輸出端輸出直流校準(zhǔn)信號(hào)，直流校準(zhǔn)信號(hào)和參考信號(hào)的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)； 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)，所述第二輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)，比較電路比較補(bǔ)償反饋信號(hào)和校準(zhǔn)參考信號(hào)，并在所述輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入端接收比較信號(hào)，邏輯電路根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)在所述輸出端產(chǎn)生控制信號(hào)以控制上開關(guān)管、下開關(guān)管和校準(zhǔn)開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中斜坡補(bǔ)償電路包括: 第一電流源，具有輸入端和輸出端，`所述輸入端連接至電源電壓，所述輸出端提供第一電流； 第一開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第一電流源的輸出端，所述控制端耦接至邏輯電路以接收控制信號(hào)； 第二電流源，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至第一開關(guān)的第二端且提供第二電流，所述輸出端耦接至參考地； 放大器，耦接至下開關(guān)管以檢測(cè)下開關(guān)管中流過的下管電流，并根據(jù)下管電流產(chǎn)生放大信號(hào)； 脈沖產(chǎn)生電路，耦接至邏輯電路以接收控制信號(hào)，并依據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生脈沖信號(hào)； 第二開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至放大器以接收放大信號(hào)，所述第二端耦接至第一開關(guān)的第二端，所述控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路以接收脈沖信號(hào)；以及 補(bǔ)償電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一開關(guān)的第二端，且作為斜坡補(bǔ)償電路的輸出端提供斜坡補(bǔ)償信號(hào)，所述第二端連接至參考地。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其中第一電流和輸入電壓成比例，且第二電流和輸出電壓成比例。
4.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其中斜坡補(bǔ)償電路還包括第四開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端連接至參考地，所述控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路以接收和脈沖信號(hào)反相的信號(hào)。
5.一種開關(guān)變換器，包括:開關(guān)電路，包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，開關(guān)電路接收輸入電壓，并將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓；以及 控制電路，包括: 導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)； 斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)，斜坡補(bǔ)償信號(hào)與表示開關(guān)電路輸出信號(hào)的反饋信號(hào)的和值形成補(bǔ)償反饋信號(hào)； 直流校準(zhǔn)電路，包括: 校準(zhǔn)開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至斜坡補(bǔ)償電路以接收斜坡補(bǔ)償信號(hào); 校準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述第二端連接至參考地；以及 濾波電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至校準(zhǔn)開關(guān)的第二端，所述輸出端輸出直流校準(zhǔn)信號(hào)，直流校準(zhǔn)信號(hào)和參考信號(hào)的和值形成校準(zhǔn)參考信號(hào)； 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收補(bǔ)償反饋信號(hào)，所述第二輸入端接收校準(zhǔn)參考信號(hào)，比較電路比較補(bǔ)償反饋信號(hào)和校準(zhǔn)參考信號(hào)，并在所述輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，所述第二輸入端接收比較信號(hào)，邏輯電路根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)和比較信號(hào)在所述輸出端產(chǎn)生控制信號(hào)以控制上開關(guān)管·、下開關(guān)管和校準(zhǔn)開關(guān)。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其中斜坡補(bǔ)償電路包括: 第一電流源，具有輸入端和輸出端，所述輸入端連接至電源電壓，所述輸出端提供第一電流； 第一開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第一電流源的輸出端，所述控制端耦接至邏輯電路以接收控制信號(hào)； 第二電流源，具有輸入端和輸出端，所述輸入端耦接至第一開關(guān)的第二端且提供第二電流，所述輸出端耦接至參考地； 放大器，耦接至下開關(guān)管以檢測(cè)下開關(guān)管中流過的下管電流，并根據(jù)下管電流產(chǎn)生放大信號(hào)； 脈沖產(chǎn)生電路，耦接至邏輯電路以接收控制信號(hào)，并依據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生脈沖信號(hào)； 第二開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至放大器以接收放大信號(hào)，所述第二端耦接至第一開關(guān)的第二端，所述控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路以接收脈沖信號(hào)；以及 補(bǔ)償電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一開關(guān)的第二端，且作為斜坡補(bǔ)償電路的輸出端提供斜坡補(bǔ)償信號(hào)，所述第二端連接至參考地。
7.如權(quán)利要求6所述的控制電路，其中第一電流和輸入電壓成比例，且第二電流和輸出電壓成比例。
8.如權(quán)利要求6所述的控制電路，其中斜坡補(bǔ)償電路還包括第四開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端連接至參考地，所述控制端耦接至脈沖產(chǎn)生電路以接收和脈沖信號(hào)反相的信號(hào)。
9.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其中開關(guān)變換器還包括反饋電路，反饋電路耦接至開關(guān)電路以接收 輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓產(chǎn)生反饋信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK103825433SQ201410068746
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】歐陽茜 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司