恒定导通时间控制电路及其控制的直流-直流变换器制造技术

公开了一种恒定导通时间控制的直流‑直流开关变换器及其控制电路。所述恒定导通时间控制电路包括同步信号产生电路、导通时间产生电路和锁频电路。同步信号产生电路产生同步信号和调频电流信号；导通时间产生电路基于输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号产生用于控制可控开关的导通时间；锁频电路将同步信号的频率和导通时间信号的频率比较，输出误差电压信号。其中，改变调频电流信号的大小可调节可控开关的稳态切换频率，使得直流‑直流变换器的工作频率连续可调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路，具体但不仅限于涉及一种恒定导通时间控制电路及其控制的直流-直流变换器。
技术介绍
恒定导通时间控制(ConstantOnTime,COT)因其控制环路简单、动态响应速度快而广泛的运用在直流-直流变换器中。传统的COT控制方法是一种变频控制方法，通过设置固定的开关导通时间、改变系统的开关频率进而调节开关的导通占空比，进而调节变换器的输出电压。为了系统更稳定，在一些改进的COT控制方法中，COT控制的直流-直流变换器在工作过程中开关频率基本保持不变，根据直流-直流变换器的输出电压和输入电压的变化调节开关的导通时间，进而调节开关的导通占空比。如1图所示的直流-直流变换器50，其包括一个COT控制电路。COT控制电路包括比较电路51、导通时间产生电路52和逻辑电路53。其中，导通时间产生电路52根据直流-直流变换器50的输出电压VOUT和输入电压VIN产生导通时间信号Ton，直流-直流变换器50的开关频率由导通时间产生电路52中的电阻和电容进行设置。一般地，调节导通时间产生电路52中的电阻值和电容值，可改变直流-直流变换器50的开关频率。然而，现有技术中，导通时间产生电路52被集成在一个单片集成电路上，其用于设置开关频率的电阻和电容也集成在单片集成电路上，因此无法实现不同的外部运用场合灵活地连续调节COT控制的直流-直流变换器的开关频率。例如，在一个直流-直流变换器中，我们希望其工作频率在300K赫兹到2M赫兹之间连续可调，如果该直流-直流变换器为峰值电流控制，则可以通过调节外部时钟信号的频率进而调节直流-直流变换器的工作频率。但是，在现有的COT控制的直流-直流变换器中，我们不能在集成电路外部灵活地连续调节直流-直流变换器的工作频率。
技术实现思路
为了解决前面描述的一个问题或者多个问题，本专利技术提出与现有技术不同的一种恒定导通时间控制电路和直流-直流变换器。本专利技术一方面提供了一种用于直流-直流开关变换器的恒定导通时间控制电路，所述直流-直流开关变换器包括可控开关，通过控制可控开关的导通和关断将输入电压转换为输出电压，其中，所述恒定导通时间控制电路包括：同步信号产生电路，用于产生同步信号和调频电流信号，其中，改变调频电流信号的大小可调节可控开关的稳态切换频率；导通时间产生电路，接收输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号，并基于输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号产生导通时间信号，所述导通时间信号用于控制可控开关的导通时间；以及锁频电路，接收同步信号和导通时间信号，并将同步信号的频率和导通时间信号的频率比较，输出所述误差电压信号。本专利技术又一方面提供了一种恒定导通时间控制的直流-直流开关变换器，其中，所述直流-直流开关变换器包括电压转换芯片，所述电压转换芯片包括：可控开关，通过控制可控开关的导通和关断将输入电压转换为输出电压；同步信号产生电路，用于产生同步信号和调频电流信号，其中，改变调频电流信号的大小可调节可控开关的稳态切换频率；导通时间产生电路，接收输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号，并基于输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号产生导通时间信号，所述导通时间信号用于控制可控开关的导通时间；以及锁频电路，接收同步信号和导通时间信号，并将同步信号的频率和导通时间信号的频率比较，输出所述误差电压信号。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：图1所示为现有的COT控制的直流-直流变换器50的结构示意图；图2所示为根据本专利技术一实施例的COT控制的直流-直流变换器100的原理图；图3所示为根据本专利技术一个实施例的图2中所示的同步信号产生电路14的电路原理图；图4所示为根据本专利技术一个实施例的图2中所示的锁频电路15的原理图；图5所示为根据本专利技术一个实施例的图2中所示的导通时间产生电路12的原理图；图6所示为根据本专利技术一个实施例的图5中所示的误差电流产生电路21的原理图；图7所示为根据本专利技术一个实施例的图5中所示的受控电流产生电路22的原理图；图8所示为根据本专利技术又一个实施例的图5中所示的受控电流产生电路22的原理图；图9所示为根据本专利技术一个实施例的图5中所示的受控电压产生电路23的原理图；图10所示为根据本专利技术一个实施例的使能信号产生器的电路结构示意图。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或相似的部件或特征。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。在下面对本专利技术的详细描述中，为了更好地理解本专利技术，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。为了清晰明了地阐述本专利技术，本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外，在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能，在其它实施例中不再赘述。尽管本专利技术的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的，但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。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”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连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“直接连接到”或“直接耦接到”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所示为根据本专利技术一实施例的COT控制的直流-直流变换器100的原理图。如图2所示，直流-直流变换器100包括开关电路10和控制电路。开关电路10包括至少一个可控开关，通过控制电路控制该可控开关的导通和关断，开关电路10将一输入电压VIN转换为一输出电压VOUT。在一个实施例中，开关电路10包括一个降压BUCK变换器，在另一个实施例中，开关电路10包括一个升压BOOST变换器，可以理解，开关电路10还可以包括其他适合的拓扑结构。控制电路包括比较电路11、导通时间产生电路12、逻辑电路13、同步信号产生电路14以及锁频电路15。比较电路11接收一个代表输出电压VOUT的反馈电压信号VFB，并将反馈信号VFB和一参考电压信号VREF比较，产生一个比较信号TOFF。比较信号TOFF包括一个高低逻辑电平信号。在一个实施例中，当比较信号TOFF从逻辑低变为逻辑高时，直流-直流变换器100中的第一开关(如BUCK变换器中的高侧开关)导通，第二开关(如BUCK变换器中的低侧开关)关断。在一个实施例中，比较电路11包括一个电压比较器101，具有同相输入端和反相输入端，其同相输入端接收反馈电压信号VFB，反相输入端接收参考电压信号VREF。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直流‑直流开关变换器的恒定导通时间控制电路，所述直流‑直流开关变换器包括可控开关，通过控制可控开关的导通和关断将输入电压转换为输出电压，其中，所述恒定导通时间控制电路包括：同步信号产生电路，用于产生同步信号和调频电流信号，其中，改变调频电流信号的大小可调节可控开关的稳态切换频率；导通时间产生电路，接收输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号，并基于输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号产生导通时间信号，所述导通时间信号用于控制可控开关的导通时间；以及锁频电路，接收同步信号和导通时间信号，并将同步信号的频率和导通时间信号的频率比较，输出所述误差电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于直流-直流开关变换器的恒定导通时间控制电路，所述直流-直流开关变换器包括可控开关，通过控制可控开关的导通和关断将输入电压转换为输出电压，其中，所述恒定导通时间控制电路包括：同步信号产生电路，用于产生同步信号和调频电流信号，其中，改变调频电流信号的大小可调节可控开关的稳态切换频率；导通时间产生电路，接收输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号，并基于输出电压信号、输入电压信号、调频电流信号和误差电压信号产生导通时间信号，所述导通时间信号用于控制可控开关的导通时间；以及锁频电路，接收同步信号和导通时间信号，并将同步信号的频率和导通时间信号的频率比较，输出所述误差电压信号。2.如权利要求1所述的恒定导通时间控制电路，其中，所述导通时间产生电路包括：误差电流产生电路，具有输入端和输出端，误差电流产生电路的输入端接收误差电压信号，误差电流产生电路基于误差电压信号在输出端提供误差电流信号；受控电流产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，受控电流产生电路的第一输入端接收第一电压信号，受控电流产生电路的第二输入端接收调频电流信号，受控电流产生电路基于第一电压信号和调频电流信号在其输出端输出充电电流信号；充放电电容，具有第一端和第二端，充放电电容的第一端耦接误差电流产生电路的输出端和受控电流产生电路的输出端，接收误差电流信号和充电电流信号，充放电电容的第二端电连接逻辑地；受控电压产生电路，具有输入端和输出端，受控电压产生电路的输入端接收第二电压信号，受控电压产生电路基于第二电压信号在输出端提供受控电压信号；以及第一电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一电压比较器的第一输入端接收受控电压信号，第一电压比较器的第二输入端耦接充放电电容的第一端接收充放电电容的电压，第一电压比较器比较受控电压信号和充放电电容的电压，并产生导通时间信号。3.如权利要求2所述的恒定导通时间控制电路，其中，所述受控电流产生电路包括：反馈电流产生电路，接收第一电压信号，并基于第一电压信号产生反馈电流信号；以及乘法器电路，接收反馈电流信号和调频电流信号，并将反馈电流信号和调频电流信号做乘法运算，输出充电电流信号。4.如权利要求2所述的恒定导通时间控制电路，其中，当直流-直流开关变换器包括BUCK开关电路时，第一电压信号包括输入电压，充电电流信号与输入电压成正比；第二电压信号包括输出电压，受控电压信号与输出电压成正比。5.如权利要求2所述的恒定导通时间控制电路，其中，当直流-直流开关变换器包括BOOST开关电路时，第一电压信号包括输出电压，充电电流信号与输出电压成正比；第二电压信号包括输入电压和输出电压，受控电压信号与输入电压和输出电压的差成正比。6.如权利要求1所述的恒定导通时间控制电路，其中，所述同步信号产生电路包括：第一运算放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一运算放大器的第一输入端接收第一参考电压；第一晶体管，第一晶体管的源极耦接第一运算放大器的第二输入端，第一晶体管的栅极耦接第一运算放大器的输出端；调频电阻，电连接在第一晶体管的源极和逻辑地之间；第一镜像电流源，具有第一端和第二端，第一镜像电流源的第一端耦接第一晶体管的漏极，第一镜像电流源的第二端提供调频电流信号；调频电容，电连接在第一镜像电流源的第二端和逻辑地之间；以及第二电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，第二电压比较器的第一输入端接收第二参考电压，第二电压比较器的第二输入端耦接第一镜像电流源的第二端和调频电容的公共端，接收调频电容两端的电压，第二电压比较器比较第二参考电压和调频电容两端的电压，并在输出端提供同步信号。7.如权利要求1所述的恒定导通时间控制电路，其中，所述锁频电路包括锁相环电路，所述锁相环电路接收同步信号和导通时间信号，并将同步信号的频率与导通时间信号的频率比较，还将同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，
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