用于开关转换器的控制电路和控制方法技术

公开了一种用于开关转换器的控制电路，开关转换器具有串联耦接的高侧开关和低侧开关，控制电路包括导通信号产生电路、关断信号产生电路、第一比较电路、第二比较电路和逻辑电路。该控制电路可以使得高侧开关的峰值电流大于低侧开关的过零保护阈值，从而避免低侧开关过零保护功能的误触发或者不触发。

【技术实现步骤摘要】
用于开关转换器的控制电路和控制方法
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转换器的控制电路和控制方法。
技术介绍
开关转换器一般被配置成基于在一些未调节的输入源电压向负载提供已调节的输出电压或者电流(“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功率源)，开关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，开关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。图1示出一款采用恒定导通时间控制结构的开关转换器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采用了同步降压变换拓扑，包括高侧开关M1、低侧开关M2、电感器L和输出电容器C。开关电路110通过开关管M1和M2的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。高侧开关M1的第一端接收输入电压VIN，第二端电耦接至低侧开关M2的第一端。低侧开关M2的第二端通过接地端接地。电感器L的第一端电耦接至开关M1和M2的连接端(开关端)，输出电容器C电耦接在电感器L的第二端和地之间。输出电容器C两端的电压即为输出电压VOUT。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。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SETON；关断信号产生电路102，提供关断信号SETOFF，关断信号产生电路102在高侧开关M1导通时开始计时，计时结束(此段时间称为设定时间TS或者导通时间)时刻，关断信号SETOFF由第一状态(例如低电平)翻转为第二状态(例如高电平)。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SETON、关断信号SETOFF在输出端提供控制信号CTRL以控制高侧开关M1和低侧开关M2的导通与关断。通常，导通信号SETON使能时，高侧开关M1由关断切换为导通；关断信号SETOFF使能时(由第一状态翻转为第二状态)，高侧开关M1由导通切换为关断。在轻载条件下，电感电流IL可能会降低至零甚者小于零，即电流会从输出电容C经过电感L和低侧开关M2流入地电势，进从而影响开关转换器10的效率。为此，控制电路100通常包括过零比较电路104，将低侧开关M2的电流(即电感电流IL)与电流阈值IZE进行比较，当低侧开关M2的电流降低至电流阈值IZE时关闭低侧开关M2，以避免低侧开关M2电流变负或者负向电流过大。电流阈值IZE取值过小时，由于电流过零比较电路104的延迟或者低侧开关M2电流变化过快，当低侧开关M2关断时，低侧开关M2电流可能会已经降低至远低于零的负值；如果电流阈值IZE设置过大，可能会导致过零比较电路104误触发或者无法触发过零保护，例如电流阈值IZE设置为200mA，在某些负载下，电感电流IL的峰值(即高侧开关M1的电流峰值)不会达到200mA，因而当高侧开关M1关闭后，过零比较电路104会直接关闭低侧开关M2从而导致误触发，或者一直保持低侧开关M2导通以至于无法得到电流过零保护的功能。为此，如何获得更加优化的具有过零保护功能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和控制方法，根据本专利技术的一个方面，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串联耦接的高侧开关和低侧开关，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，提供关断信号，所述关断信号在设定时间结束时由第一状态翻转为第二状态；第一比较电路，基于高侧开关电流与第一阈值的比较结果提供第一比较信号；第二比较电路，基于低侧开关电流与第二阈值的比较结果提供第二比较信号，其中第二阈值小于第一阈值；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于所述导通信号、所述关断信号、所述第一比较信号和所述第二比较信号在其第一输出端提供第一开关信号以控制所述高侧开关的导通与关断，在其第二输出端提供第二开关信号以控制所述低侧开关的导通与关断，其中，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述高侧开关将保持导通直至所述高侧开关电流等于或者大于所述第一阈值。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种用于开关转换器的控制方法，所述开关转换器具有高侧开关和低侧开关，所述控制方法包括：导通所述高侧开关并开始计时；设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于第一阈值，保持所述高侧开关的导通状态；当所述高侧开关电流增大至所述第一阈值时，关断所述高侧开关，导通所述低侧开关；以及当所述低侧开关电流降低至第二阈值时，关断所述低侧开关，其中所述第二阈值小于所述第一阈值。本专利技术提供的用于开关转换器的控制电路和控制方法可以使得高侧开关M1的峰值电流不小于第一阈值IAAM，低侧开关M2导通后，低侧开关的电流IM2将从高于第二阈值IZE的电流开始减小，直至到达设定的最小电流IZE，从而避免电感电流过小导致低侧开关过零保护功能的误触发或者不触发。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示出一款现有的开关转换器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开关转换器20的电路示意图；图3示出开关转换器20运行过程中的波形300；图4示出开关转换器20运行过程中的波形400；图5示出一款根据本专利技术的一个实施例的开关转换器50的电路示意图；图6示出根据本专利技术的一个实施例的开关控制方法600的流程图；以及图7示出根据本专利技术的一个实施例的开关控制方法700的流程图。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2示出一款根据本专利技术一个实施的开关转换器20的电路示意图。开关转换器20包括开关电路110和控制电路200。在其他实施例中，开关电路110还可以具有其他拓扑结构，例如Boost型升压结构以及正激或反激等拓扑结构。实施例20中，高侧开关M1是一个NMOS晶体管，在其他实施例中还可以使用PMOS晶体管或者JFET或者IGBT晶体管。控制电路200包括导通信号产生电路201、关断信号产生本文档来自技高网...

【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串联耦接的高侧开关和低侧开关，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，提供关断信号，所述关断信号在设定时间结束时由第一状态翻转为第二状态；第一比较电路，基于高侧开关电流与第一阈值的比较结果提供第一比较信号；第二比较电路，基于低侧开关电流与第二阈值的比较结果提供第二比较信号，其中第二阈值小于第一阈值；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于所述导通信号、所述关断信号、所述第一比较信号和所述第二比较信号在其第一输出端提供第一开关信号以控制所述高侧开关的导通与关断，在其第二输出端提供第二开关信号以控制所述低侧开关的导通与关断，其中，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述高侧开关将保持导通直至所述高侧开关电流等于或者大于所述第一阈值。

【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串联耦接的高侧开关和低侧开关，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，提供关断信号，所述关断信号在设定时间结束时由第一状态翻转为第二状态；第一比较电路，基于高侧开关电流与第一阈值的比较结果提供第一比较信号；第二比较电路，基于低侧开关电流与第二阈值的比较结果提供第二比较信号，其中第二阈值小于第一阈值；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于所述导通信号、所述关断信号、所述第一比较信号和所述第二比较信号在其第一输出端提供第一开关信号以控制所述高侧开关的导通与关断，在其第二输出端提供第二开关信号以控制所述低侧开关的导通与关断，其中，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述高侧开关将保持导通直至所述高侧开关电流等于或者大于所述第一阈值。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述第一比较信号通过屏蔽所述关断信号或者所述第一开关信号使所述高侧开关保持导通。3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号具有第一状态时，所述高侧开关保持导通；所述关断信号具有第二状态时，当所述高侧开关电流增大至所述第一阈值时，所述第一开关信号关断所述高侧开关。4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在所述设定时间内，如果所述高侧开关电流大于或者等于所述第一阈值，所述第一开关信号在所述设定时间结束时关断所述高侧开关。5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，当所述高侧开关电流小于所述第一阈值时，所述第一比较信号具有第一状态；当所述高侧开关电流大于所述第一阈值时，所述第一比较信号具有第二状态；在所述设定时间内，若所述第一比较信号具有第二状态，所述关断信号翻转为第二状态时，所述第一开关信号关断所述高侧开关。6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述高侧开关具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收输入电压，其控制端接收所述第一开关信号：所述低侧开关具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述高侧开关的第二端，其第二端耦接至接地端，其控制端耦接至所述第二开关信号；所述开关转换器还包括：电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电连接至所述高侧开关的第二端，其第二端提供输出电压；以及输出电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述电感的第二端，其第二端耦接至接地端。7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通信号产生电路包括：第一放大器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端分别配置为所述导通信号产生电路的第一输入端和第二输入端；以及第一电压比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第一放大器的输出端，其第二输入端耦接至所述第一放大器的第二输入端，其输出端配置为所述导通信号产生电路的输出端。8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨向一，李伊珂，
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