一种开关变换电路及其控制方法技术

技术编号:15516205 阅读:168 留言:0更新日期:2017-06-04 07:18
本申请公开了一种开关变换电路及其控制方法。所述开关变换电路包括:整流单元、具有主功率管和电感的功率开关电路、误差放大器、比较器和逻辑驱动电路。所述比较器比较误差放大信号和斜坡信号大小,产生用以控制功率开关电路的比较信号。所述斜坡信号在主功率管断开期间被复位为零、在主功率管导通期间增大,其增长的斜率与主功率管导通时电感两端的电压成负相关。所述开关变换电路改善了电路的谐波特性,满足了class C的标准。

【技术实现步骤摘要】
一种开关变换电路及其控制方法
本专利技术涉及一种电力电子领域,更具体地说,本专利技术涉及一种开关变换电路及其控制方法。
技术介绍
开关变换电路由于其高效率、易控制等优点,在电源转换领域得到了广泛应用。在交流-直流(AC-DC)变换中,为了防止变换器的输入电流对电网造成污染,通常要求变换器达到行业或者各个国家/地区规定的功率因数和谐波要求。开关变换电路的多种控制方式中,恒定导通时间(constantontime,COT)控制由于瞬态响应速度快、结构简单等优点,被广泛采用。Buck变换器是降压型拓扑,在线电压小于输出电压时,变换器不工作,因此输入电流存在死区时间。如图1所示,在时刻0至时刻t1以及时刻t2至时刻t3之间,由于线电压Vac小于输出电压VO,变换器不工作,电感电流iL为零。该死区时间使得谐波不能满足class-C的要求。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题,提出一种改进的开关变换电路及其控制方法。为实现上述目的,根据本专利技术的实施例,提出了一种开关变换电路,包括:整流单元,接收交流输入电压,产生整流电压;功率开关电路,包括主功率管和电感,其中在主功率管被导通期间,流过电感的电流增大、电感存储能量;在主功率管被断开期间,电感上存储的能量被释放,以传递给输出;误差放大器,对表征输出信号的反馈信号和参考信号的差值进行放大,产生误差放大信号;比较器,比较误差放大信号和斜坡信号大小,产生比较信号,其中所述斜坡信号在主功率管断开期间被复位为零、在主功率管导通期间增大,其增长的斜率与主功率管导通时电感两端的电压成负相关;逻辑驱动电路,根据比较信号产生逻辑驱动信号,用以控制功率开关电路的运行。为实现上述目的,根据本专利技术的实施例,还提出了一种用于开关变换电路的方法,所述开关变换电路包括功率开关电路,所述功率开关电路包括主功率管和电感,其中在主功率管被导通期间,电感存储能量,在主功率管被断开期间,电感上存储的能量被释放,以产生输出信号,所述方法包括:提供表征输出信号的反馈信号、表征电感两端电压的采样电压;将所述反馈信号和参考信号的差值进行放大,得到误差放大信号;在主功率管导通期间,通过恒定电流源给电容充电,同时通过与电感两端电压相关的受控电流源给所述电容放电,以产生斜坡信号;在主功率管断开期间,对所述斜坡信号进行复位;将斜坡信号和误差放大信号进行比较,产生比较信号;响应比较信号,断开所述主功率管。根据本专利技术各方面的开关变换电路和方法,改善了电路的谐波特性,使电路能满足classC的要求。附图说明图1示意性地示出了采用传统COT控制的buck变换器的线电压Vac、电感电流iL和输入平均电流的时序波形图;图2示意性地示出了根据本专利技术实施例的开关变换电路100;图3示意性地示出了根据本专利技术实施例的图2所示开关变换电路100的控制电路105和斜坡产生电路106的电路结构示意图;图4示意性地示出了根据本专利技术一实施例的开关变换电路200;图5示意性地示出了根据本专利技术一实施例的开关变换电路300;图6示意性地示出了交流输入电压的有效值为230伏(Vin=230V)时,前述根据本专利技术实施例的开关变换电路的输入电流iac(实线)和传统cot控制下的开关变换电路的输入电流ipr(虚线)的时序波形图;图7示意性地示出了交流输入电压的有效值为115伏(Vin=115V)时,前述根据本专利技术实施例的开关变换电路的输入电流iac(实线)和传统cot控制下的开关变换电路的输入电流ipr(虚线)的时序波形图;图8示出前述根据本专利技术实施例的开关变换电路的交流输入电流的各次谐波;图9示出了根据本专利技术实施例的斜坡信号产生电路106中受控电流源62的电路结构示意图;图10为根据本专利技术实施例的用于开关变换电路的方法的流程示意图400。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本专利技术。在以下描述中,为了提供对本专利技术的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中,为了避免混淆本专利技术,未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时,它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2示意性地示出了根据本专利技术实施例的开关变换电路100。在图2所示实施例中,开关变换电路100包括:整流单元101,接收交流输入电压(线电压)Vac,产生整流电压Vdc(即通常说的馒头波);功率开关电路102,包括主功率管和电感,其中在主功率管被导通期间,流过电感的电流增大、电感存储能量,在主功率管被断开期间,电感上存储的能量被释放,以传递给输出;误差放大器(EA)103,接收表征输出信号(如输出电压VO或者输出电流IO)的反馈信号FB和参考信号REF,所述误差放大器103对反馈信号FB和参考信号REF的差值进行放大,产生误差放大信号CMP;比较器104,接收所述误差放大信号CMP和斜坡信号ramp,所述比较器104比较误差放大信号CMP和斜坡信号ramp大小,产生比较信号,其中所述斜坡信号ramp在主功率管导通期间增大、在主功率管断开期间被复位为零,其增长的斜率与电感电流增长的斜率(即主功率管导通时电感两端的电压)成负相关,即电感电流增长得越快(电感两端电压越大),斜坡信号ramp增长得越慢,电感电流增长得越慢(电感两端电压越小),斜坡信号ramp增长得越快;逻辑驱动电路105,接收比较信号,产生逻辑驱动信号Dr,用以控制功率开关电路102的运行。在一个实施例中,当斜坡信号ramp大于误差放大信号CMP时,主功率管被断开,电感电流开始下降,直至电感电流下降为零,主功率管被重新导通。也就是说,电路运行于临界模式,以减小开关损耗。在图2所示实施例中,所述逻辑驱动电路105还接收电感电流过零检测信号ZCD,并响应过零检测信号ZCD将主功率管导通。也就是说,所述过零检测信号ZCD表征电感电流的过零点。当输出为恒压需求(如笔记本电脑、台式电脑)时,反馈信号FB表征输出电压VO;当输出为恒流需求(如LED照明)时,反馈信号FB表征输出电流IO。在一个实施例中,所述斜坡信号ramp由斜坡信号产生电路产生。图3示意性地示出了根据本专利技术实施例的图2所示开关变换电路100的控制电路105和斜坡产生电路106的电路结构示意图。在图3所示实施例中,所述斜坡信号产生电路106包括本文档来自技高网...
一种开关变换电路及其控制方法

【技术保护点】
一种开关变换电路,其特征在于,包括:整流单元,接收交流输入电压,产生整流电压;功率开关电路,包括主功率管和电感,其中在主功率管被导通期间,流过电感的电流增大、电感存储能量;在主功率管被断开期间,电感上存储的能量被释放,以传递给输出;误差放大器,对表征输出信号的反馈信号和参考信号的差值进行放大,产生误差放大信号;比较器,比较误差放大信号和斜坡信号大小,产生比较信号,其中所述斜坡信号在主功率管断开期间被复位为零、在主功率管导通期间增大,其增长的斜率与主功率管导通时电感两端的电压成负相关;逻辑驱动电路,根据比较信号产生逻辑驱动信号,用以控制功率开关电路的运行。

【技术特征摘要】
1.一种开关变换电路,其特征在于,包括:整流单元,接收交流输入电压,产生整流电压;功率开关电路,包括主功率管和电感,其中在主功率管被导通期间,流过电感的电流增大、电感存储能量;在主功率管被断开期间,电感上存储的能量被释放,以传递给输出;误差放大器,对表征输出信号的反馈信号和参考信号的差值进行放大,产生误差放大信号;比较器,比较误差放大信号和斜坡信号大小,产生比较信号,其中所述斜坡信号在主功率管断开期间被复位为零、在主功率管导通期间增大,其增长的斜率与主功率管导通时电感两端的电压成负相关;逻辑驱动电路,根据比较信号产生逻辑驱动信号,用以控制功率开关电路的运行。2.如权利要求1所述的开关变换电路,其特征在于,其中所述逻辑驱动电路还接收电感电流过零检测信号,并响应该过零检测信号将主功率管导通。3.如权利要求1所述的开关变换电路,其特征在于,还包括:斜坡信号产生电路,产生所述斜坡信号,所述斜坡信号产生电路包括:恒定电流源,提供恒定的充电电流;受控电流源,提供受控的放电电流;并联耦接的电容和复位开关,其中复位开关的导通状态和主功率管相反,所述电容在复位开关导通时被复位为零,在复位开关断开时被恒定电流源充电、同时被受控电流源放电,所述电容两端电压为斜坡信号。4.如权利要求3所述的开关变换电路,其特征在于,其中所述受控电流源提供的电流与主功率管导通期间施加在电感上的电压成比例。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:张军明黄必亮任远程周逊伟
申请(专利权)人:杰华特微电子杭州有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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