用于電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型的實施例涉及電子電路，更具體但是并非排它地涉及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器尤其是DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器是一種常用的電壓轉(zhuǎn)換器，它是一種接受DC輸入電壓并向負(fù)載提供DC輸出電壓的電子器件。DC-DC轉(zhuǎn)換器一般被配置成基于在一些未調(diào)節(jié)的DC源電壓向負(fù)載提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流(“負(fù)載電壓”或者“負(fù)載電流”)。例如在許多汽車應(yīng)用中(其中電池提供具有近似12伏特未調(diào)節(jié)的電壓的DC功率源)，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來接收未調(diào)節(jié)的12伏特DC作為源電壓并提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流以驅(qū)動車輛中的各種電子電路(儀器、附件、引擎控制、照明設(shè)備、無線電/立體聲等)。DC輸出電壓可以比來自電池的源電壓更低、更高或者相同。又例如在一些照明應(yīng)用中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來接收未調(diào)節(jié)的12伏特DC作為源電壓并提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電流以驅(qū)動LED。
[0003]圖1示出一款現(xiàn)有的DC-DC轉(zhuǎn)換器10的電路示意圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器10包括控制電路100和開關(guān)電路110。開關(guān)電路110包括至少一個功率開關(guān)Ml，功率開關(guān)Ml具有控制端、第一端和第二端。在控制信號CTRL的作用下，開關(guān)電路110將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為輸出電壓VOUT。開關(guān)電路110可以具有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如Buck型降壓結(jié)構(gòu)、Boost型升壓結(jié)構(gòu)以及正激或反激等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0004]控制電路100包括誤差放大器101、比較器102和邏輯電路103。誤差放大器101具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于參考信號VREF和輸出電壓VOUT在輸出端提供誤差放大信號VEA0。在另外一個實施例中，誤差放大器101還可以基于參考信號VREF和表征負(fù)載電流1UT的電壓信號的比較結(jié)果在輸出端提供誤差放大信號VEA0。比較器102，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于誤差放大信號VEA和電流反饋信號RFLTI的比較結(jié)果在輸出端提供第一邏輯信號VL1。電流反饋信號RFLTI可以反應(yīng)功率開關(guān)Ml的電流，電感L的電流，例如通過電流感測電路104檢測功率開關(guān)Ml或者電感的電流，或者是反應(yīng)功率開關(guān)Ml電流的信號與斜坡補(bǔ)償信號的疊加。邏輯電路103，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于第一邏輯信號VLl和第二邏輯信號VL2在輸出端提供開關(guān)信號CTRL。第二邏輯信號VL2可以是由振蕩器105產(chǎn)生的時鐘信號。
[0005]DC-DC轉(zhuǎn)換器10的誤差放大器101將輸出電壓VOUT鉗位在參考信號VREF附近，從而使得開關(guān)變換器10可以為負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓VOUT或者負(fù)載電流1UT。在一些應(yīng)用中，參考信號VREF的電壓值可能比較低，例如200mV。而誤差放大器的失調(diào)電壓(OFFSET)可以高大幾十毫伏，例如50mV。此時，就會使得輸出電壓VOUT或者負(fù)載電流1UT產(chǎn)生25%的誤差。另外，誤差放大器輸入晶體管的噪聲也會通過環(huán)路反應(yīng)在輸出電壓VOUT或者負(fù)載電流1UT上。如何減小誤差放大器輸入晶體管的噪聲和失調(diào)電壓的影響，是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的難題?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路，所述電壓轉(zhuǎn)換器具有至少一個功率開關(guān)，所述控制電路包括:斬波放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于參考信號和反饋信號在輸出端提供誤差放大信號，其中所述反饋信號反映所述電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電流或者輸出電壓；采樣保持電路，具有控制端、輸入端和輸出端，在采?？刂菩盘栕饔孟?，采樣所述誤差放大信號并在輸出端提供保持信號；第一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端親接至所述米樣保持電路的輸出端，其第二輸入端接收電流反饋信號，其輸出端提供第一邏輯信號；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于所述第一邏輯信號和第二邏輯信號在輸出端提供開關(guān)信號。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述功率開關(guān)具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓，控制端接收所述開關(guān)信號，所述開關(guān)轉(zhuǎn)換器還包括:次開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述功率開關(guān)的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述邏輯電路；以及電感器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至所述功率開關(guān)的第二端和次開關(guān)管的第一端，其第二端提供所述輸出電壓。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述電流反饋信號反應(yīng)所述功率開關(guān)的電流或者是反映所述功率開關(guān)電流的信號與斜坡補(bǔ)償信號之和；所述第一邏輯信號用以置位所述邏輯電路，所述第二邏輯信號是用以復(fù)位所述邏輯電路的時鐘信號。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述斬波放大器包括第一斬波調(diào)制器、輸入級、第二斬波調(diào)制器和輸出級，所述控制電路還包括分頻電路，所述分頻電路將所述第二邏輯信號或者所述開關(guān)信號分頻，在輸出端提供斬波調(diào)制信號以控制所述第一斬波調(diào)制器和所述第二斬波調(diào)制器。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述采?？刂菩盘柕闹芷跒閿夭ㄖ芷诘牡恼麛?shù)倍。
[0011]本實用新型還提供一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路，所述電壓轉(zhuǎn)換器具有至少一個功率開關(guān)，所述控制電路包括:斬波放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于參考信號和反饋信號在輸出端提供誤差放大信號，其中所述反饋信號反映所述開關(guān)轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電流或者輸出電壓；采樣保持電路，具有控制端、輸入端和輸出端，在采?？刂菩盘栕饔孟?，采樣所述誤差放大信號并在輸出端提供保持信號；第一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至所述采樣保持電路的輸出端，其第二輸入端接收所述反饋信號，其輸出端提供導(dǎo)通信號；關(guān)斷信號產(chǎn)生電路，在其輸出端提供關(guān)斷信號；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于所述導(dǎo)通信號和所述關(guān)斷信號在輸出端提供開關(guān)信號。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述開關(guān)信號用于控制所述功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述功率開關(guān)是Buck型降壓電路、或者Boost型升壓電路、或者正激變換器、或者反激變換器的主開關(guān)管。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述功率開關(guān)具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓，控制端接收所述開關(guān)信號，所述開關(guān)轉(zhuǎn)換器還包括:次開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述功率開關(guān)的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述邏輯電路；以及電感器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至所述功率開關(guān)的第二端和次開關(guān)管的第一端，其第二端提供所述輸出電壓。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述斬波放大器包括第一斬波調(diào)制器、輸入級、第二斬波調(diào)制器和輸出級，所述控制電路還包括分頻電路，所述分頻電路將所述關(guān)斷信號或者所述開關(guān)信號分頻，在輸出端提供斬波調(diào)制信號以控制所述第一斬波調(diào)制器和所述第二斬波調(diào)制器。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述采?？刂菩盘柕闹芷跒閿夭ㄖ芷诘牡恼麛?shù)倍。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述控制電路還包括:電流感測電路，具有輸入端和輸出端，基于所述功率開關(guān)的電流產(chǎn)生所述電流感測信號；關(guān)斷閾值產(chǎn)生電路，具有輸入端和輸出端，基于所述開關(guān)信號的頻率和設(shè)定頻率調(diào)整所述關(guān)斷閾值，使所述開關(guān)信號的頻率實質(zhì)上等于或者大于所述設(shè)定頻率；以及所述關(guān)斷信號產(chǎn)生電路，基于關(guān)斷閾值信號和電流感測信號的比較結(jié)果在輸出端提供所述關(guān)斷信號。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述電流感測電路包括電流檢測電路，所述電流檢測電路檢測所述功率開關(guān)上流過的電流，基于所述功率開關(guān)上電流產(chǎn)生所述關(guān)斷閾值信號。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述電流感測電路包括電流模擬電路，所述電流模擬電路檢測所述功率開關(guān)一端的電壓或者所述功率開關(guān)第一端和第二端電壓之差，模擬所述功率開關(guān)上流過的電流以產(chǎn)生所述關(guān)斷閾值信號。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個實施例，在所述關(guān)斷閾值產(chǎn)生電路包括鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)接收參考頻率信號和所述開關(guān)信號，基于所述參考時鐘信號和所述開關(guān)信號的周期之差或頻率之差產(chǎn)生所述關(guān)斷閾值信號。
[0020]根據(jù)本實用新型的一個實施例，在所述關(guān)斷閾值產(chǎn)生電路包括:第一電容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；第一開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通過第一電流源耦接至第一電壓，其第二端耦接所述第一電容的第一端；第二開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一電容的第一端，其第二端耦接至所述地電勢；第二電容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；第三開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通過第二電流源耦接至第二電壓，其第二端耦接至所述第二電容的第一端；第四開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一電容的第一端，其第二端通過第三電流源耦接至所述地電勢；第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至所述第一電容的第一端，其第二輸入端接收第二參考信號；以及第二邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，其第一輸入端耦接至所述第二比較器的輸出端，其第二