低静态电流开关变换器及其控制电路制造技术

公开了一种低静态电流开关变换器及其控制电路。控制电路包括误差放大电路、第一比较电路、导通时间产生电路和第二比较电路。当变换器未进入轻载时，误差放大电路、第一比较电路和导通时间产生电路使能，第二比较电路不使能。当变换器进入轻载后，误差放大电路和导通时间产生电路不使能，第二比较电路使能，以减小系统的静态电流。同时，当变换器刚进入轻载时，第一比较电路仍然不使能，只有在主关管导通期间才被使能用于控制主开关管的关断时刻。通过合理设置各个模块使能的期间，极大的降低了变换器的静态工作电流，提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
低静态电流开关变换器及其控制电路
本专利技术涉及电子电路，具体但不仅限于一种具有低静态工作电流的开关变换器及其控制电路。
技术介绍
近年，随着无线传感网络、便携式以及可穿戴设备、智能家居、生物医疗等新兴技术的不断发展和进步，对于微小功率废弃能源的采集和利用已引起了人们广泛的关注和重视，用于能量采集中的开关变换器得以迅猛发展。作为能量源和用电器之间的桥梁，开关变换器需要最大可能减少开关变换器本身的静态工作电流，以提升开关变换器的效率。例如，在一些工业运用场合，低压输出采集器仅能提供几十毫伏的输出电压，此时，如何保证开关变换器在此极低的输入电压下保持正常的工作状态，低静态工作电流是需要考虑的条件之一。因此，我们期待提出一种具有低静态电流的开关变换器及其控制电路。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种用于低静态电流开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降，所述控制电路包括：第一比较电路，当变换器进入轻载模式，且第一开关管导通期间，第一比较电路接收代表电感电流的电流采样信号和电流参考信号，并将电流采样信号和电流参考信号比较，产生关断时间信号，所述关断时间信号用于控制第二开关管的导通时刻；以及第二比较电路，当变换器进入轻载模式，第二比较电路接收代表变换器输出电压信号的电压反馈信号和电压参考信号，并将电压反馈信号和电压参考信号比较，产生第一导通时间信号，所述第一导通时间信号用于控制第二开关管的导通时长，其中，第二比较电路在变换器未进入轻载模式期间不使能。本专利技术另一方面提供了一种用于低静态电流开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降，所述控制电路包括：误差放大电路；导通时间产生电路；第一比较电路；以及第二比较电路。其中当变换器未进入轻载模式时：误差放大电路、导通时间产生电路和第一比较电路使能，第二比较电路不使能。当变换器进入轻载模式后：误差放大电路和导通时间产生电路不使能；第一比较电路在第一开关管导通期间使能，接收代表电感电流的电流采样信号和电流参考信号，并将电流采样信号和电流参考信号比较，产生关断时间信号，所述关断时间信号用于控制第二开关管的导通时刻；第二比较电路使能，接收代表变换器输出电压信号的电压反馈信号和电压参考信号，并将电压反馈信号和电压参考信号比较，产生第一导通时间信号，所述第一导通时间信号用于控制第二开关管的导通时长。本专利技术又一方面提供了一种低静态电流开关变换器，包括：开关电路，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管和电感；当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降；以及如上所述之一的控制电路。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所示为根据本专利技术一实施例的低静态电流的开关变换器100的示意框图；图2所示为根据本专利技术一实施例的电路工作原理波形200的示意图；图3所示为根据本专利技术一实施例的参考信号产生电路22的电路原理图；图4所示为根据本专利技术一实施例的导通时间产生电路24的电路原理图；图5所示为根据本专利技术一实施例的图4中受控电流产生电路241的电路原理图；图6所示为根据本专利技术一实施例的图1所示逻辑电路27的电路原理图；图7所示为根据本专利技术一实施例的图1所示使能电路28的电路原理图；图8所示为根据本专利技术一实施例的开关变换器的控制电路800的示意框图；图9所示为根据本专利技术一实施例的图8所示实施例中钳位电路29的电路原理图。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nor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1所示为根据本专利技术一实施例的低静态电流的开关变换器100的示意框图。如图1所示，开关变换器100包括开关电路10、电容器COUT和控制电路20。在一个实施例中，开关电路10包括第一开关管、第二开关管和电感，当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降。通过第一开关管和第二开关管的导通和关断切换，将开关变换器100的输入电压信号VIN转换为输出电压信号VOUT。在图1所示实施例中，开关电路10被示意为一个升压BOOST变换器，包括电感器L、第一开关管11和第二开关管12。第一开关管11和第二开关管12分别具有第一端、第二端和控制端。第一开关管11和第二开关管12的第一端连接在一起形成开关节点SW；第一开关管11的第二端电连接至逻辑地；第二开关管12的第二端电耦接至开关变换器100的输出端。电感器L耦接在开关变换器100的输入端和开关节点SW之间。本领域一般技术人员可以明白，这里的升压BOOST变换器只是示意的，在其他实施例中，开关电路也可以采用其他合适的拓扑结构。同样地，在图1所示实施例中，第一开关管11被示意为一个N型金属半导体场效应管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)，第二开关管12被示意为一个P型MOSFET。在其他实施例中，第一开关管11和第二开关管12可以是任何可控半导体开关器件，例如结型场效应晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低静态电流开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降，所述控制电路包括：/n第一比较电路，当变换器进入轻载模式，且第一开关管导通期间，第一比较电路接收代表电感电流的电流采样信号和电流参考信号，并将电流采样信号和电流参考信号比较，产生关断时间信号，所述关断时间信号用于控制第二开关管的导通时刻；以及/n第二比较电路，当变换器进入轻载模式，第二比较电路接收代表变换器输出电压信号的电压反馈信号和电压参考信号，并将电压反馈信号和电压参考信号比较，产生第一导通时间信号，所述第一导通时间信号用于控制第二开关管的导通时长，其中，第二比较电路在变换器未进入轻载模式期间不使能。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于低静态电流开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，当第一开关管导通时，第二开关管关断，流过电感的电感电流上升；当第一开关管关断时，第二开关管导通，电感电流下降，所述控制电路包括：
第一比较电路，当变换器进入轻载模式，且第一开关管导通期间，第一比较电路接收代表电感电流的电流采样信号和电流参考信号，并将电流采样信号和电流参考信号比较，产生关断时间信号，所述关断时间信号用于控制第二开关管的导通时刻；以及
第二比较电路，当变换器进入轻载模式，第二比较电路接收代表变换器输出电压信号的电压反馈信号和电压参考信号，并将电压反馈信号和电压参考信号比较，产生第一导通时间信号，所述第一导通时间信号用于控制第二开关管的导通时长，其中，第二比较电路在变换器未进入轻载模式期间不使能。


2.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制电路还包括：
误差放大电路，当变换器未进入轻载模式时，误差放大电路接收电压反馈信号和电压参考信号，并将电压反馈信号与电压参考信号的差值放大，输出误差信号；以及
导通时间产生电路，当变换器未进入轻载模式时，导通时间产生电路根据变换器的输入电压信号和输出电压信号产生第二导通时间信号，所述第二导通时间信号用于控制第二开关管的导通时长，其中，
当变换器未进入轻载模式时，第一比较电路接收电流采样信号和误差信号，并将电流采样信号和误差信号比较，产生关断时间信号。


3.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制电路还包括过零电路，接收电流采样信号，并将电流采样信号和过零阈值信号比较，产生过零信号，当电感电流下降到过零阈值时，过零信号用于关断第二开关管。


4.如权利要求3所述的控制电路，其中，所述控制电路还包括逻辑电路，所述逻辑电路接收第一导通时间信号、第二导通时间信号、关断时间信号和过零信号，并根据第一导通时间信号、第二导通时间信号、关断时间信号和过零信号产生第一开关管控制信号和第二开关管控制信号分别用于控制第一开关管和第二开关管的导通和关断。


5.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述控制电路还包括钳位电路，耦接在误差放大电路的输出端，用于钳位误差信号在误差放大电路由使能进入不使能时刻的值。


6.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述导通时间产生电路还接收误差信号，并根据输入电压信号、输出电压信号和误差信号产生第二导通时间信号，其中，误差信号越小，第二开关管的导通时长越长。


7.如权利要求4所述的控制电路，其中，所述控制电路还包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路包括：
晶体管，具有第一端、第二端和控制端，晶体管的第一端通过第一电阻电连接至逻辑地，晶体管的控制端接收误差信号；
电流镜，具有第一电流端和第二电流端，电流镜的第一电流端耦接晶体管的第二端，电流镜的第二电流端通过第二电阻电连接至逻辑地；以及
电流源，通过电流开关耦接至电流镜的第二电流端和第二电阻的公共端，其中，
当变换器工作在轻载模式时，且在第一开关管导通期间，电流开关导通；
电...

【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