一种用于开关转换器的控制电路制造技术

公开了一种用于开关转换器的控制电路，包括：导通信号产生电路、关断信号产生电路、逻辑电路、电流感测电路和关断阈值产生电路。该控制电路产生等于或者大于设定频率的开关信号以驱动开关转换器的功率开关。

【技术实现步骤摘要】
一种用于开关转换器的控制电路
本专利技术的实施例涉及电子电路，更具体但是并非排它地涉及一种用于开关型DC-DC转换器的控制电路。
技术介绍
DC-DC转换器是一种接受DC输入电压并向负载提供DC输出电压的电子器件。DC-DC转换器一般被配置成基于在一些未调节的DC源电压向负载提供已调节的DC输出电压或者电流(“负载电压”或者“负载电流”)。例如在许多汽车应用中(其中电池提供具有近似12伏特未调节的电压的DC功率源)，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电压或者电流以驱动车辆中的各种电子电路(仪器、附件、引擎控制、照明设备、无线电/立体声等)。DC输出电压可以比来自电池的源电压更低、更高或者相同。又例如在一些照明应用中，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电流以驱动LED。常见的用于DC-DC转换器的控制技术有平均电流控制技术、峰值电流控制技术和固定导通时间(COT)控制技术等。平均电流控制技术和峰值电流控制技术可以使得开关转换器获得精准的输出电压或者输出电流，但是其环路补偿复杂，且瞬态响应较差。使用COT控制技术的开关转换器可以不需要环路补偿网络，从而使得电路设计更加简单，但是其频率容易随输入输出电压或者负载电流发生变化。为此，如何获得更加优化的控制电路和控制方法是本领域技术人员面临的难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；关断信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于关断阈值和电流感测信号的比较结果在输出端提供关断信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号；电流感测电路，具有输入端和输出端，基于所述功率开关的电流产生所述电流感测信号；关断阈值产生电路，具有输入端和输出端，基于开关信号的频率和设定频率调整所述关断阈值，使所述开关信号的频率实质上等于或者大于所述设定频率。本专利技术提供的用于开关转换器的控制电路具有结构简单，瞬态响应快等优点，还可以用于设置开关转换器的最小工作频率以防止工作频率进入音频范围。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器10的电路示意图；图2示出一款根据本专利技术的一个实施例的锁相电路200的电路示意图；图3示出开关转换器10运行过程中的波形图；图4示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器40的电路图；图5示出一款根据本专利技术一个实施的关断阈值产生电路405的电路图；图6示出开关转换器40运行过程中的波形图；图7示出采用钳位电路CLAMP后开关转换器40在轻负载和重负载下的波形图；以及图8示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器80的电路图。具体实施方式在下文所述的特定实施例代表本专利技术的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。下面将参考附图详细说明本专利技术的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。图1示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器10的电路示意图。开关转换器10包括控制电路100和开关电路110。开关电路110包括至少一个功率开关M1，功率开关M1具有控制端、第一端和第二端。在控制信号CTRL的作用下，开关电路110将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。开关电路110可以具有多种拓扑结构，例如Buck型降压结构、Boost型升压结构以及正激或反激等拓扑结构。控制电路100包括导通信号产生电路101、关断信号产生电路102、逻辑电路103、电流感测电路104和关断阈值产生电路105。导通信号产生电路101，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和输出电压VOUT的比较结果在输出端提供导通信号ONSET。在另外一个实施例中，导通信号产生电路101还可以基于参考信号VREF和表征负载电流IOUT的电压信号的比较结果在输出端提供导通信号ONSET。关断信号产生电路102，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于关断阈值OFFTH和电流感测信号RFLTI的比较结果在输出端提供关断信号OFFSET。逻辑电路103，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端提供开关信号CTRL。电流感测电路104，具有输入端和输出端，其输入端耦接至功率开关M1的一端，基于功率开关M1导通时的电流IM1产生电流感测信号RFLTI。在一个实施例中，电流感测电路104检测开关管M1的电流IM1，将电流IM1放大或者缩小，然后选择性地将放大后的电流信号转换为电压信号以作为电流感测信号RFLTI。在另外一个实施例中，关断阈值产生电路104还可以基于开关管M1的电压(第一端电压、第二端电压或者两端电压之差)模拟、虚拟或者拟合功率开关M1的电流IM1的变化，以产生与电流IM1成正比的电压信号或者电流信号作为电流感测信号RFLTI。关断阈值产生电路105，具有输入端和输出端，基于开关信号CTRL的频率和设定频率FQREF调整关断阈值OFFTH，使开关信号CTRL的频率实质上等于设定频率FQREF。图2示出根据本专利技术实施例的关断阈值产生电路200的电路示意图，关断阈值产生电路200包括一个锁相环PLL，该PLL具有第一输入端以接收控制信号CTRL，第一输入端以接收参考时钟信号CLK，基于控制信号CTRL和参考时钟信号CLK频率之差，在输出端提供关断阈值OFFTH。图3示出根据本专利技术实施例的开关转换器20运行过程中的波形图。在某一时刻，当输出电压VOUT低于参考电压VREF时，导通信号产生电路101的输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路103输出的开关信号CTRL由低电平转换为高电平以开启功率开关M1。功率开关M1开启后，功率开关的电流IM1持续增大，电流感测信号RFLTI亦随之增大，当电流感测信号RFLTI增大到关断阈值信号OFFSET时，功率开关M1关闭。关断阈值产生电路105比较开关信号CTRL的频率与(时钟信号CLK的)设定频率FQREF之差，通过调整关断阈值OFFTH使开关信号CTRL的频率实质上等于设定频率FQREF。图3中，功率开关M1截止阶段，电流感测信号RFLTI可以缓慢降低，如图3中虚线表示，也可以迅速降低。图4示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器40的电路图。开关转换器40包括控制电路400和开关电路410。开关电路410采用了同步降压变换拓扑，包括主开关管M1、次开关管M2、电感器L和输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括： 导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压； 关断信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于关断阈值信号和电流感测信号的比较结果在输出端提供关断信号； 逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号； 电流感测电路，具有输入端和输出端，基于所述功率开关的电流产生所述电流感测信号； 关断阈值产生电路，具有输入端和输出端，基于所述开关信号的频率和设定频率调整所述关断阈值，使所述开关信号的频率实质上等于或者大于所述设定频率。

【技术特征摘要】
1.一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；关断信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于关断阈值信号和电流感测信号的比较结果在输出端提供关断信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号；电流感测电路，具有输入端和输出端，基于所述功率开关的电流产生所述电流感测信号；关断阈值产生电路，具有输入端和输出端，基于所述开关信号的频率和设定频率调整所述关断阈值，使所述开关信号的频率实质上等于或者大于所述设定频率，所述关断阈值产生电路包括：第一电容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第一电流源耦接至第一电压，其第二端耦接所述第一电容的第一端；第二开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一电容的第一端，其第二端耦接至地电势；第二电容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；第三开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第二电流源耦接至第二电压，其第二端耦接至所述第二电容的第一端；第四开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一电容的第一端，其第二端通过第三电流源耦接至所述地电势；第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第一电容的第一端，其第二输入端接收第二参考信号；以及第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端耦接至所述第二比较器的输出端，其第二输入端接收所述开关信号，其输出端提供多个控制信号以控制所述第一至第四开关的导通和关断。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关信号用于控制所述功率开关的导通和关断，所述功率开关是BUCK电路的主开关管。3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述功率开关具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压，控制端接收所述开关信号，所述开关转换器还包括：次开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述功率开关的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；...

【专利技术属性】
技术研发人员：许力，
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