一种用于电压变换电路的控制电路及方法技术

本发明专利技术提出了一种用于电压变换电路的控制电路及方法。所述电压变换电路包括至少一个功率开关。所述控制电路包括斜坡信号生成电路，生成自功率开关被关断时减小、自功率开关被导通时增大的斜坡信号；参考电压生成电路，生成自功率开关被关断时以基准电压的值开始增大的参考电压；比较电路，基于参考电压、反馈电压与斜坡信号，生成比较信号；逻辑电路，基于比较信号与定频时钟信号，生成控制信号，其中，当定频时钟信号产生脉冲，功率开关被关断，当比较信号表明参考电压等于反馈电压与斜坡电压两者之和时，功率开关被导通。本发明专利技术所提出的控制电路及方法暂态响应快，且无论在暂态还是稳态下开关频率都保持恒定不变。

A control circuit and method for voltage conversion circuit

【技术实现步骤摘要】
一种用于电压变换电路的控制电路及方法
本专利技术涉及电力电子电路，尤其但不限于涉及电压变换电路。
技术介绍
由于其具有快速暂态响应，固定导通时长控制COT(ConstantOn-Time)被广泛应用于DC/DC变换电路。然而，固定导通时长控制下的电压变换电路的开关频率无法恒定，在某些要求恒定开关频率的场合(例如车载系统)，固定导通时长控制很难满足需求。与此相对地，峰值电流控制具有恒定开关频率，然而其暂态响应缓慢；同时，为了实现电流检测，必须设定每个开关周期的最小导通时间。因此，需要提出一种同时具有快速暂态响应与恒定开关频率的控制方法与电路。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提出了一种用于电压变换电路的控制电路，所述电压变换电路包括至少一个功率开关，将输入电压变换为输出电压，所述控制电路包括：斜坡信号生成电路，生成斜坡信号，所述斜坡信号自功率开关被关断的时刻起减小，自功率开关被导通的时刻起增大；参考电压生成电路，生成参考电压，所述参考电压自功率开关被关断的时刻起以基准电压的值开始增大；比较电路，基于参考电压，以及反馈电压与斜坡信号两者之和，生成比较信号；以及逻辑电路，基于比较信号与定频时钟信号，生成控制信号以控制功率开关的导通与关断，其中，当定频时钟信号产生脉冲，功率开关被关断，当比较信号表明参考电压等于反馈电压与斜坡电压两者之和时，功率开关被导通。根据本专利技术的实施例，提出了一种电压变换系统，包括前述电压变换电路与控制电路。根据本专利技术的实施例，提出了一种用于前述电压变换电路的控制方法，包括：基于定频时钟信号，关断功率开关；生成斜坡信号与参考电压，所述斜坡信号自功率开关被关断的时刻起减小，自功率开关被导通的时刻起增大，所述参考电压自功率开关被关断的时刻起以基准电压的值开始增大；将参考电压与反馈电压与斜坡信号两者之和进行比较，其中反馈电压与输出电压成比例关系；以及当参考电压等于反馈电压与斜坡信号两者之和，导通功率开关。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的实施例进行描述。这些附图仅用于示意说明，相似的部分具有相似的数字标号。附图仅示出器件的部分特征，并且不一定按照比例进行绘制，附图的尺寸和比例可能与实际的尺寸和比例不一致。图1示出了根据本专利技术一实施例的用于电压变换电路101的控制电路10的结构框图；图2示出了根据本专利技术一实施例的控制电路20的电路原理图；图3示出了根据本专利技术另一实施例的参考电压生成电路204B的电路原理图；图4示出了处于稳态下的图2的信号波形图；图5A和图5B示出了处于暂态下的图2的信号波形图；图6示出了根据本专利技术一实施例的参考电压生成电路204C的电路原理图；图7示出了根据本专利技术一实施例的控制电压变换电路的方法的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例。应当理解的是，这些实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。相反地，本专利技术应当涵盖替代、修改和等效等方式，这些方式可能在附加的权利要求所定义的精神和范围之内。另外，在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。图1示出了根据本专利技术一实施例的用于电压变换电路101的控制电路10的结构框图。电压变换电路101包括至少一个功率开关，接收输入电压VIN，并提供输出电压VOUT。反馈电路102接收输出电压VOUT，并提供与输出电压VOUT成比例关系的反馈电压VFB。在图1中，控制电路10包括斜坡信号生成电路103、参考电压生成电路104、比较电路105及逻辑电路106。斜坡信号生成电路103提供斜坡信号RAMP。参考电压生成电路104提供参考电压VREF。在每个开关周期内，该参考电压VREF以一定的斜率增长，并在某一时刻被拉低。比较电路105接收参考电压VREF，以及反馈电压VFB与斜坡信号RAMP两者之和，并提供比较信号COMP。逻辑电路106接收比较信号COMP，以及定频时钟信号CLK，并提供控制信号CTRL以控制电压变换电路101。定频时钟信号CLK可以来自与控制电路10集成在一起的内部时钟电路，也可由外部独立的时钟电路提供。图2示出了根据本专利技术一实施例的控制电路20的电路原理图。控制电路20包括斜坡信号生成电路203、参考电压生成电路204A、比较电路205及逻辑电路206。控制电路20用于控制电压变换电路201，该电压变换电路201接收输入电压VIN，提供输出电压VOUT，包括高压侧功率开关M1、低压侧二极管D1、电感L1及输出电容COUT。高压侧功率开关M1具有第一端、第二端及控制端，所述第一端耦接至输入电压VIN。低压侧二极管D1具有阳极端及阴极端，所述阳极端耦接至高压侧功率开关M1的第二端，所述阴极端耦接至参考地。电感L1具有第一端及第二端，所述第一端耦接至高压侧功率开关M1的第二端。输出电容COUT具有第一端及第二端，所述第一端耦接至电感L1的第二端，所述第二端耦接至参考地。输出电容COUT两端的电压即为输出电压VOUT。反馈电路202接收输出电压VOUT，提供与输出电压VOUT成比例关系的反馈电压VFB。在图2中，反馈电路202包括由电阻R1与R2组成的电阻分压网络。斜坡信号生成电路203提供斜坡信号RAMP，包括电阻R3与电容C1。斜坡信号RAMP产生于电阻R3与电容R1的连接节点，与流过电感L1的电流IL同相位。换言之，斜坡信号生成电路203模拟了电感电流IL，使得斜坡信号RAMP与电感电流IL同时增大且同时减小，这样可免去检测电流电流IL的必要，从而使得高压侧功率开关M1的最小导通时间能够达到非常小的值。参考电压生成信号204A接收定频时钟信号CLK与控制信号G1，提供参考电压VREF，包括锯齿信号生成电路41A及加法电路42。锯齿信号产生电路41A包括电流源IS、电容C2、开关S1及或门411。电流源IS具有第一端及第二端，所述第一端耦接至内部电压源VCC，所述第二端为电容C2提供充电电流。电容C2具有第一端与第二端，所述第一端耦接至电流源IS的第二端，所述第二端耦接至参考地。或门411具有第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端接收定频时钟信号CLK，第二输入端接收控制信号G1，所述输出端提供控制开关S1的信号。开关S1与电容C2并联，并且由或门411输出端提供的信号控制导通与关断。加法电路42具有第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端接收电容C2两端的电压(即锯齿信号ST)，所述第二输入端接收基准电压VBASE，所述输出端提供参考电压VREF，也就是基准电压VBASE及锯齿信号ST两者之和。比较电路205接收反馈电压VFB与斜坡信号RAMP之和，同时接收参考电压VREF，并提供比较信号COMP。在图2的示例中，比较电路205包括一个比较器，该比较器具有反相输入端、同相输入端及输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电压变换电路的控制电路，所述电压变换电路包括至少一个功率开关，将输入电压变换为输出电压，所述控制电路包括：/n斜坡信号生成电路，生成斜坡信号，所述斜坡信号自功率开关被关断的时刻起减小，自功率开关被导通的时刻起增大；/n参考电压生成电路，生成参考电压，所述参考电压自功率开关被关断的时刻起以基准电压的值开始增大；/n比较电路，基于参考电压以及反馈电压与斜坡信号两者之和，生成比较信号；以及/n逻辑电路，基于比较信号与定频时钟信号，生成控制信号以控制功率开关的导通与关断，其中，当定频时钟信号产生脉冲，功率开关被关断，当比较信号表明参考电压等于反馈电压与斜坡电压两者之和时，功率开关被导通。/n

【技术特征摘要】
20180622 US 16/016,4791.一种用于电压变换电路的控制电路，所述电压变换电路包括至少一个功率开关，将输入电压变换为输出电压，所述控制电路包括：
斜坡信号生成电路，生成斜坡信号，所述斜坡信号自功率开关被关断的时刻起减小，自功率开关被导通的时刻起增大；
参考电压生成电路，生成参考电压，所述参考电压自功率开关被关断的时刻起以基准电压的值开始增大；
比较电路，基于参考电压以及反馈电压与斜坡信号两者之和，生成比较信号；以及
逻辑电路，基于比较信号与定频时钟信号，生成控制信号以控制功率开关的导通与关断，其中，当定频时钟信号产生脉冲，功率开关被关断，当比较信号表明参考电压等于反馈电压与斜坡电压两者之和时，功率开关被导通。


2.如权利要求1所述的控制电路，其中参考电压生成电路包括：
锯齿信号生成电路，生成锯齿信号，所述锯齿信号自功率开关被关断的时刻起从零开始增大；以及
加法电路，将锯齿信号及基准电压进行叠加运算，生成参考电压。


3.如权利要求2所述的控制电路，其中锯齿信号生成电路包括：
电流源，提供充电电流；
电容，接收充电电流，提供所述电容两端的电压作为锯齿信号；以及
控制开关，与所述电容并联，并接收定频时钟信号，所述控制开关由定频时钟信号控制开通与关断。


4.如权利要求2所述的控制电路，其中锯齿信号生成电路包括：
电流源，提供充电电流；
电容，接收充电电流，提供所述电容两端的电压作为锯齿信号；
单稳态触发器，基于定频时钟信号产生短脉冲信号；以及
控制开关，与所述电容并联，并接收所述短脉冲信号，所述控制开关由所述短脉冲信号控制开通与关断。


5.如权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗钲，
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