谐振变换器、用于谐振变换器的控制电路及其方法技术

本申请公开了一种谐振变换器、用于谐振变换器的控制电路及其方法。所述谐振变换器包括：输入功率级、谐振网络、变压器、输出功率级以及用以控制输入功率级和输出功率级的控制电路。所述控制电路具有产生比较信号的比较电路、产生脉宽信号的逻辑电路和产生导通时长信号的导通时长信号控制器。当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小，系统开关频率增大，增益减小；当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大，系统开关频率减小，增益增大。所述谐振变换器改善了暂态响应，并且可以自动在轻载、重载之间进行无缝切换。

【技术实现步骤摘要】
谐振变换器、用于谐振变换器的控制电路及其方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种谐振变换器、用于谐振变换器的控制电路及其方法。
技术介绍
传统谐振变换器通常采用压控振荡器。输出电压经由一运算放大器(或误差放大器)后产生补偿信号，此补偿信号对压控振荡器进行调节，以控制谐振变换器的开关频率。图1所示为谐振变换器的增益(gain)-开关频率(f)曲线。实际情况中，变换器通常运行于临界频率点f0的右半部分。因此，变换器的开关频率越高，增益越低；反之，变换器的开关频率越低，增益越高。然而采用上述控制策略(压控振荡器)的谐振变换器，其暂态响应性能不够好。其次，在系统处于轻载状态时，通常采用脉冲跳跃模式(pulseskippingmode)以提高轻载效率。脉冲跳跃模式和定频模式之间的切换不平滑，进一步影响了轻载效率和暂态响应。
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，提出一种改进的谐振变换器。根据本专利技术的实施例，提出了一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压；控制电路，用以控制输入功率级和输出功率级，所述控制电路包括：比较电路，接收表征输出电压的电压反馈信号和电压参考信号，产生比较信号，所述比较信号具有上升沿和下降沿；逻辑电路，响应比较信号和导通时长信号，产生脉宽信号，用以控制输入功率级和输出功率级的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；导通时长控制器，响应比较信号和脉宽信号，产生所述导通时长信号，当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小，当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于谐振变换器的方法，所述谐振变换器包括：输入功率级、谐振网络、变压器和输出功率级，所述谐振变换器接收输入电压，产生受调制的输出电压，所述方法包括：反馈输出电压，得到电压反馈信号；比较电压反馈信号和电压参考信号的大小，产生比较信号，所述比较信号具有上升沿和下降沿；响应比较信号和导通时长信号，产生脉宽信号，用以控制输入功率级和输出功率级的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；响应脉宽信号和比较信号，产生所述导通时长信号，其中当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大，当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于谐振变换器的控制电路，所述谐振变换器包括：输入功率级、谐振网络、变压器和输出功率级，所述谐振变换器接收输入电压，产生受调制的输出电压，所述控制电路包括：比较电路，根据表征输出电压的电压反馈信号和电压参考信号，产生比较信号，所述比较信号具有上升沿和下降沿；逻辑电路，响应比较信号和导通时长信号，产生脉宽信号，用以控制输入功率级和输出功率级的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；导通时长控制器，响应比较信号和脉宽信号，产生所述导通时长信号，当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小，当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大。根据本专利技术各方面的上述谐振变换器、用以谐振变换器的控制电路及其方法，改善了系统的暂态响应，且可以自动在轻载、重载之间进行无缝切换。附图说明图1所示为谐振变换器的增益-开关频率曲线；图2为根据本专利技术实施例的谐振变换器200的电路结构示意图；图3示意性地示出了图2所示谐振变换器200中电压反馈信号VFB与斜坡信号RAMP之和、电压参考信号REF、比较信号SC、脉宽信号PWM、第一控制信号G31、第二控制信号G32的时序波形图；图4示意性地示出了根据本专利技术实施例的谐振变换器400的导通时长控制器110的电路结构图；图5示意性地示出了根据本专利技术实施例的谐振变换器500的导通时长控制器110的电路结构图；图6为根据本专利技术实施例的谐振变换器600的电路结构示意图。图6所示实施例示意性地示出了导通时长控制器110的电路原理图；图7示意性示出了根据本专利技术实施例的用于谐振变换器的方法流程图700。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为根据本专利技术实施例的谐振变换器200的电路结构示意图。在图2所示实施例中，所述谐振变换器200包括：输入功率级103，耦接至输入端口接收输入电压VIN；谐振网络104、变压器105和输出功率级106，三者耦接在输入功率级103和输出端口之间，并在输出端口产生受调制的输出电压VO；控制电路107，用以控制输入功率级和输出功率级，所述控制电路107包括；比较电路108，根据表征输出电压VO的电压反馈信号VFB和电压参考信号REF，产生比较信号SC，所述比较信号具有上升沿和下降沿；逻辑电路109，响应比较信号SC和导通时长信号TON，产生脉宽信号PWM，用以控制第一功率开关31和第二功率开关32的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；导通时长控制器110，响应比较信号SC和脉宽信号PWM，产生所述导通时长信号TON，当比较信号SC的上升沿晚于脉宽信号PWM的下降沿时，导通时长信号TON减小(如：高电平时长被缩短)，当比较信号SC的上升沿早于脉宽信号PWM的下降沿时，导通时长信号TON增大(如：高电平时长被延长)。在图2所述实施例中，所述控制电路107还包括：分频器111，将脉宽信号PWM进行分频得到两个控制信号(第一控制信号G31和第二控制信号G32)，以控制输入功率级103和输出功率级106的运行。在图2所述实施例中，所述输入功率级103具有串联耦接在输入端口和原边参考地之间的第一功率开关31和第二功率开关32，所述第一功率开关31和第二功率开关32在其串联耦接节点处产生开关电压。所述谐振网络104接收该开关电压，产生谐振电压。所述变压器105具有原边绕组51、第一副边绕组52和第二副边绕组53，其原边绕组51耦接至谐振网络104。输出功率级106包括：第一同步整流管61，耦接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压；控制电路，用以控制输入功率级和输出功率级，所述控制电路包括：比较电路，根据表征输出电压的电压反馈信号和电压参考信号，产生比较信号，所述比较信号具有上升沿和下降沿；逻辑电路，响应比较信号和导通时长信号，产生脉宽信号，用以控制输入功率级和输出功率级的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；导通时长控制器，响应比较信号和脉宽信号，产生所述导通时长信号，其中当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小；当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大。

【技术特征摘要】
1.一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压；控制电路，用以控制输入功率级和输出功率级，所述控制电路包括：比较电路，根据表征输出电压的电压反馈信号和电压参考信号，产生比较信号，所述比较信号具有上升沿和下降沿；逻辑电路，响应比较信号和导通时长信号，产生脉宽信号，用以控制输入功率级和输出功率级的运行，所述脉宽信号具有上升沿和下降沿；导通时长控制器，响应比较信号和脉宽信号，产生所述导通时长信号，其中当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号减小；当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿时，导通时长信号增大。2.如权利要求1所述的谐振变换器，其中所述比较电路还接收斜坡信号，所述比较电路对电压反馈信号与斜坡信号之和与电压参考信号进行比较，产生所述比较信号。3.如权利要求1所述的谐振变换器，其中所述导通时长控制器包括：锁相环电路，接收比较信号和脉宽信号，所述锁相环电路对比较信号的上升沿和脉宽信号的下降沿进行相位锁定，产生调制信号；计时器，对当前的导通时长信号和调制信号进行叠加，得到更新的导通时长信号。4.如权利要求1所述的谐振变换器，所述导通时长控制器包括：充电电容；电流源单元，提供充电电流给充电电容充电，所述比较信号和脉宽信号经逻辑单元后用以控制电流源单元的充电电流；复位开关，与充电电容并联耦接；比较单元，响应充电电容两端电压和参考电压，产生导通时长信号。5.如权利要求4所述的谐振变换器，当比较信号的上升沿早于脉宽信号的下降沿来临时，所述电流源单元的充电电流减小；当比较信号的上升沿晚于脉宽信号的下降沿来临时，所述电流源单元的充电电流增大。6.如权利要求1所述的谐振变换器，还包括：分频器，将脉宽信号进行分频得...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳茜，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51