开关型变换器及其控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种开关型变换器及其控制电路，所述开关型变换器包括超音频控制电路，通过在轻载或空载模式下控制开关型变换器的整流开关的第一导通时间随占空比以及开关频率连续可调，使得补偿信号在较小的范围内变化，并引入了反馈信号调节整流开关的第一导通时间，加快了对输出信号的调节速度，从而使得开关型变换器在轻载或空载模式避免出现音频噪声的同时保证了输出信号的准确性和稳定性，从而适用于宽输入宽输出以及开关频率可调的应用场合。

Switch mode converter and its control circuit

The invention discloses a switching converter and its control circuit. The switching converter comprises an ultra-audio control circuit. By controlling the first turn-on time of the rectifier switch of the switching converter with duty cycle and switching frequency in light load or no-load mode, the compensation signal can be continuously adjusted in a small range. By introducing feedback signal to adjust the first turn-on time of the rectifier switch, the speed of adjusting the output signal is quickened, so that the switching converter can avoid audio noise in light load or no load mode and ensure the accuracy and stability of the output signal, so it is suitable for wide input and wide output as well as switching frequency. Rate adjustable applications.

【技术实现步骤摘要】
开关型变换器及其控制电路
本专利技术涉及电力电子技术，更具体地，涉及一种开关型变换器及其控制电路。
技术介绍
便携式设备对轻载模式下的效率具有很高的要求，降压型拓扑(BUCK)的开关型变换器在电感电流过零时会关断功率开关，从而减少功率开关的开关频率，降低功率开关的开关损耗，进而提高了整个电路系统的效率。而存在的问题是，在轻载或空载模式下，如果开关频率低于20kHz，就会产生音频噪声，这对便携式设备来说是不能接受的。为了在提高轻载效率的同时避免音频噪声，通常会设计一种介于传统的轻载高效模式和强制连续模式之间的超音频模式。所谓的超音频模式，是指在开关型变换器轻载或空载运行时控制功率开关和整流开关的开关频率始终在20kHz之上的工作模式，这样可以防止音频噪声的出现。然而，如何保证超音频模式下输出电压的精度和稳定性是亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种开关型变换器及其控制电路，以在轻载或空载模式下避免出现音频噪声的同时保证了输出信号的准确性和稳定性，从而适用于宽输入宽输出以及开关频率可调的应用场合。第一方面，提供一种开关型变换器，包括功率级电路和超音频控制电路，其中，所述功率级电路包括整流开关，所述整流开关被配置为具有第一导通时间以调节所述开关型变换器的输出信号；所述超音频控制电路被配置为在超音频模式下根据所述开关型变换器的占空比和开关频率调节所述第一导通时间，以维持所述输出信号在整个占空比范围内不失调。进一步地，所述超音频控制电路根据所述占空比和所述开关频率调节所述第一导通时间，使得补偿信号在预定范围内变化，其中所述补偿信号表征反馈信号和参考信号的差值；所述反馈信号用于表征所述开关型变换器的输出信号，所述参考信号用于表征所述开关型变换器的输出信号的期望值。进一步地，所述超音频控制电路还被配置为根据反馈信号调节所述第一导通时间，以提高响应速度。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在轻载或空载模式下控制所述开关型变换器。进一步地，所述功率级电路还包括功率开关，所述超音频控制电路被配置为在所述第一导通时间结束后控制所述功率开关导通第三导通时间。进一步地，所述超音频控制电路控制所述第三导通时间为预定值。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在所述第三导通时间结束后控制所述整流开关导通第二导通时间以将电感电流进行续流。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在所述电感电流续流至预定值后控制所述功率开关和所述整流开关保持关断预定的待机时间。进一步地，所述超音频控制电路包括：延时电路，被配置为生成第一置位信号；调节电路，被配置为根据所述第一置位信号、所述开关型变换器的占空比、开关频率和补偿信号生成第二置位信号和整流开关指示信号以控制所述第一导通时间，所述补偿信号表征所述反馈信号和参考信号的差值；以及逻辑电路，被配置为根据所述整流开关指示信号、所述第二置位信号和过零信号生成所述整流开关和功率开关的控制信号以控制所述整流开关和功率开关的导通和关断；其中，所述参考信号表征所述开关型变换器的输出信号的期望值。进一步地，所述逻辑电路还被配置为根据所述整流开关和所述功率开关的控制信号生成待机状态信号。进一步地，所述延时电路在接收到有效的待机状态信号时开始计时，在预定的待机时间后生成所述第一置位信号。进一步地，所述调节电路包括：反馈调节信号生成电路，受控于所述整流开关指示信号并根据所述占空比、所述开关频率和第一参考阈值生成反馈调节信号；参考调节信号生成电路，被配置为根据所述补偿信号和第二参考阈值生成参考调节信号；比较器，被配置为比较所述反馈调节信号和所述参考调节信号生成所述第二置位信号。进一步地，所述第一参考阈值和所述第二参考阈值为相等的偏置电压信号；或者，所述第一参考阈值表征所述反馈信号，第二参考阈值表征所述参考信号。进一步地，所述调节电路还包括：第一RS触发器，置位端输入所述第一置位信号，复位端输入所述第二置位信号，输出所述整流开关指示信号。进一步地，所述反馈调节信号生成电路包括：第一开关，连接在第一端和所述比较器的第一输入端；第二开关；第一受控电流源，受控于所述占空比和所述开关频率，和第二开关串联连接在所述比较器的第一输入端与接地端之间；第一电容，连接在所述比较器的第一输入端与接地端之间；以及第一晶体管，连接在所述第一端与接地端之间；其中，所述第一开关和所述第二开关受控于所述整流开关指示信号导通或关断；所述参考调节信号生成电路包括：第二晶体管，连接在第二端与接地端之间；第二受控电流源，受控于所述补偿信号，连接在所述比较器的第二输入端与接地端之间；以及电阻，连接在所述比较器的第二输入端与所述第二端之间。进一步地，所述逻辑电路包括：定时电路，被配置为接收所述功率开关的控制信号以控制所述功率开关导通第三导通时间，并输出复位信号；第二RS触发器，置位端输入所述第二置位信号，复位端输入所述复位信号，输出端输出所述功率开关的控制信号；或非逻辑电路，被配置为根据所述功率开关指示信号、所述过零信号和所述功率开关的控制信号的非信号生成所述整流开关的控制信号；所述或非逻辑电路还被配置为根据所述功率开关和所述整流开关的控制信号生成待机状态信号。第二方面，提供一种开关型变换器的控制电路，包括：控制环路，被配置为根据开关型变换器的功率级电路的反馈信号输出用于驱动所述开关型变换器的功率开关和整流开关切换的第三置位信号；以及超音频控制电路，被配置为在超音频模式下根据所述开关型变换器的占空比和开关频率调节所述整流开关的第一导通时间，以维持所述开关型变换器的输出信号在整个占空比范围内不失调。进一步地，所述超音频控制电路还被配置为根据所述反馈信号调节所述第一导通时间，以提高响应速度。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在轻载或空载模式下控制所述开关型变换器。进一步地，所述超音频控制电路还被配置为在所述第一导通时间结束后控制所述功率开关导通第三导通时间。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在所述第三导通时间结束后控制所述整流开关导通第二导通时间以将电感电流进行续流。进一步地，所述超音频控制电路被配置为在所述电感电流续流至预定值后控制所述功率开关和所述整流开关保持关断预定的待机时间。通过在轻载或空载模式下控制开关型变换器的整流开关的第一导通时间随占空比以及开关频率的连续可调，使得补偿信号在较小的范围内变化，从而使得开关型变换器在轻载或空载模式避免出现音频噪声的同时保证了输出信号的准确性和稳定性，从而适用于宽输入宽输出以及开关频率可调的应用场合。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的开关型变换器的电路示意图；图2是本专利技术实施例的控制电路的电路示意图；图3是本专利技术实施例的开关型变换器的工作波形图；图4是本专利技术实施例的延时电路的电路图；图5是一个对比例的调节电路的电路图；图6是本专利技术实施例的调节电路的电路图；图7是本专利技术实施例的调节电路的具体电路图；图8是本专利技术实施例的补偿信号与占空比的关系图；图9是本专利技术实施例的补偿信号的增益与占空比的关系图；图10是本专利技术实施例的调节电路的工作波形图；图11是本专利技术实施例的逻辑电路的电路图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关型变换器，包括功率级电路和超音频控制电路，其中，所述功率级电路包括整流开关，所述整流开关被配置为具有第一导通时间以调节所述开关型变换器的输出信号；所述超音频控制电路被配置为在超音频模式下根据所述开关型变换器的占空比和开关频率调节所述第一导通时间，以维持所述输出信号在整个占空比范围内不失调。

【技术特征摘要】
1.一种开关型变换器，包括功率级电路和超音频控制电路，其中，所述功率级电路包括整流开关，所述整流开关被配置为具有第一导通时间以调节所述开关型变换器的输出信号；所述超音频控制电路被配置为在超音频模式下根据所述开关型变换器的占空比和开关频率调节所述第一导通时间，以维持所述输出信号在整个占空比范围内不失调。2.根据权利要求1所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路根据所述占空比和所述开关频率调节所述第一导通时间，使得补偿信号在预定范围内变化，其中所述补偿信号表征反馈信号和参考信号的差值；所述反馈信号用于表征所述开关型变换器的输出信号，所述参考信号用于表征所述开关型变换器的输出信号的期望值。3.根据权利要求1所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路还被配置为根据反馈信号调节所述第一导通时间，以提高响应速度。4.根据权利要求1所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路被配置为在轻载或空载模式下控制所述开关型变换器。5.根据权利要求1所述的开关型变换器，其特征在于，所述功率级电路还包括功率开关，所述超音频控制电路被配置为在所述第一导通时间结束后控制所述功率开关导通第三导通时间。6.根据权利要求5所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路控制所述第三导通时间为预定值。7.根据权利要求5所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路被配置为在所述第三导通时间结束后控制所述整流开关导通第二导通时间以将电感电流进行续流。8.根据权利要求7所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路被配置为在所述电感电流续流至预定值后控制所述功率开关和所述整流开关保持关断预定的待机时间。9.根据权利要求1所述的开关型变换器，其特征在于，所述超音频控制电路包括：延时电路，被配置为生成第一置位信号；调节电路，被配置为根据所述第一置位信号、所述开关型变换器的占空比、开关频率和补偿信号生成第二置位信号和整流开关指示信号以控制所述第一导通时间，所述补偿信号表征所述反馈信号和参考信号的差值；以及逻辑电路，被配置为根据所述整流开关指示信号、所述第二置位信号和过零信号生成所述整流开关和功率开关的控制信号以控制所述整流开关和功率开关的导通和关断；其中，所述参考信号表征所述开关型变换器的输出信号的期望值。10.根据权利要求9所述的开关型变换器，其特征在于，所述逻辑电路还被配置为根据所述整流开关和所述功率开关的控制信号生成待机状态信号。11.根据权利要求10所述的开关型变换器，其特征在于，所述延时电路在接收到有效的待机状态信号时开始计时，在预定的待机时间后生成所述第一置位信号。12.根据权利要求9所述的开关型变换器，其特征在于，所述调节电路包括：反馈调节信号生成电路，受控于所述整流开关指示信号并根据所述占空比、所述开关频率和第一参考阈值生成反馈调节信号；参考调节信号生成电路，被配置为根据所述补偿信号和第二参考阈值生成参考调节信号；比较器，被配置为比较所述反馈调节信号和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建平，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33