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，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其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，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；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以控制所述开关管的导通和关断。其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源、第一电容、第二电流源和第一计时电路。该控制电路可以使得开关转换器的开关频率实质上恒定。

【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。为获得相对稳定的开关频率，常用的解决方法是为COT型DC-DC转换器加入锁相环电路。然而，锁相环电路不仅不要高频的时钟信号，其本身的环路补偿也难于设计。为此，如何为COT型DC-DC转换器设计更加优化的控制电路以使其保持相对恒定的开关频率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开关管，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其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，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；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以控制所述开关管的导通和关断；其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端，所述第一电流源在设定时间内提供第一电流；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至第二电源端；第二电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；第一计时电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容第一端，其输出端提供所述关断信号，基于所述第一电容的电压调整所述开关管的导通时间，从而使得所述开关转换器的开关频率实质上恒定。本专利技术提供的用于开关转换器的控制电路可以获得实质恒定的开关频率，并具有结构简等优点。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例的开关转换器10的电路示意图；图2示出根据本专利技术一个实施例的开关转换器10运行过程中的波形图200；图3示出一款根据本专利技术一个实施例的开关转换器30的电路示意图；图4示出根据本专利技术一个实施例的开关转换器30运行过程中的波形图400；图5示出一款根据本专利技术一个实施例的控制电路500的电路示意图；以及图6示出根据本专利技术一个实施例的控制电路500用于驱动开关电路110时运行过程中的波形图600。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例的开关转换器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结构，包括主开关管M1、次开关管M2、电感器L和输出电容器CO。在控制信号CTRL的作用下，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。主开关管M1的一端接收输入电压VIN，另一端电耦接至次开关管M2的一端。次开关管M2的另一端接地。电感器L的一端电耦接至开关管M1和M2的连接端，输出电容器COUT电耦接在电感器L的另一端和地之间。输出电容器COUT两端的电压即为输出电压VOUT。开关电路110还可以具有其他多种拓扑结构，例如非同步降压变换拓扑、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和逻辑电路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。根据本专利技术的一个实施例，通信号产生电路101包括第一比较器CM1，第一比较器CM1包括第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为导通信号产生电路的第一输入端、第二输入端和输出端。关断信号产生电路102，包括第一电流源I1、第二电流源I2、第一电容C1和计时电路1021，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，其中，关断信号OFFSET在关断时刻由无效电平翻转为有效电平以关断主开关管M1。在一个实施例中，逻辑电路103包括RS触发器RS1，具有第一输入端S以接收导通信号ONSET、第二输入端R以接收关断信号OFFSET和输出端Q，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端Q提供开关信号CTRL。第一电流源I1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端V1，在设定时间TSET内，第一电流源I1提供第一电流；第一电容C1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电流源I1的第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；第二电流源I2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电流源I1第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；第一计时电路1021，具有输入端和输出端，其输入端耦接至第一电容C1第一端，其输出端提供关断信号OFFSET，基于所述第一电容电压VC1调整主开关管M1的导通时间TON，从而使得开关转换器20的开关频率实质上恒定。根据本专利技术一个实施例，第一计时电路1021自主开关管M1导通时开始计时，第一计时时间TC1结束，关断信号OFFSET由无效电平翻转为有效电平，开关信号CTRL关断主开关管M1，第一计时时间TC1实质上等于开关本文档来自技高网...

【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开关管，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其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，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；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以控制所述开关管的导通和关断；其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端，所述第一电流源在设定时间内提供第一电流；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至第二电源端；第二电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；第一计时电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容第一端，其输出端提供所述关断信号，基于所述第一电容的电压调整所述开关管的导通时间，从而使得所述开关转换器的开关频率实质上恒定。

【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开关管，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其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，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；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以控制所述开关管的导通和关断；其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端，所述第一电流源在设定时间内提供第一电流；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至第二电源端；第二电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；第一计时电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容第一端，其输出端提供所述关断信号，基于所述第一电容的电压调整所述开关管的导通时间，从而使得所述开关转换器的开关频率实质上恒定。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述开关管是降压转换电路的主开关管，所述开关管具有第一端、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主开关管的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；以及电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至所述主开关管的第二端和次开关管的第一端，其第二端提供所述输出电压。3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述导通信号产生电路包括第一比较器，所述第一比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为所述导通信号产生电路的第一输入端、第二输入端和输出端。4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第一计时电路自所述开关管导通时开始计时，第一计时时间结束，所述关断信号由无效电平翻转为有效电平，所述开关管被关断，所述第一计时时间实质上等于所述开关管的导通时间。5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述设定时间始于所述开关管导通时。6.根据权利要求1或5所述的控制电路，其中，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容充电，所述第二电流源配置为对所述第一电容放电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成正比。7.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容放电，所述第二电流源配置为对所述第一电容充电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成反比。8.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：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