一种用于功率变换器的控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，提供了一种用于功率变换器的控制电路及其控制方法，该功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，而该控制电路提供开关控制信号，用于控制上述功率开关管的工作，使得电感充电和放电以产生电感电流，从而提供输出电流，其中，该控制电路根据功率变换器的输出电压的采样信号与参考电压的比较结果获得第一补偿信号，以及根据该第一补偿信号的高频分量调节开关控制信号的周期。由此可改善对负载的瞬态响应。

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率变换器的控制电路及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种用于功率变换器的控制电路及其控制方法。
技术介绍
目前，峰值电流模式控制技术广泛应用在降压变换器(Buck)，升压变换器(Boost)和反激变换器(Flyback)等变换器中，该技术采用电压控制环和电流控制环来实现对输出的控制。现有技术的定频峰值电流模式的控制电路，通过对输出电压进行采样，再与相应的参考电压进行误差处理，得到反馈补偿信号，将反馈补偿信号与电感电流值进行比较，得到比较结果并与时钟信号一起用于产生控制主功率功率管的占空比信号。图1a和1b分别示出现有技术中的一种降压式的功率变换器的电路结构图及图1a所示功率变换器中控制电路的电路结构图，图1c示出图1b所示控制电路中各个信号的工作时序图。参考图1a和图1b，在功率变换器10中，输出电压Vo通过电阻分压器R1和R2采样获得采样电压信号VFB，并将其提供到到跨导放大器123的反相输入端，跨导放大器123的同相输入端接入一固定参考电压Vref；跨导放大器123的输出经过信号处理模块124的滤波调幅处理后送到比较器122的反相输入端，比较器122的同相输入端接入通过采样模块112获取电感电流iL的采样信号VL，该采样模块112的等效电阻为Ri，采样信号VL的值可以为电感电流iL和等效电阻为Ri的乘积；比较器122的输出与RS触发器121的复位端R相接；RS触发器121的置位端S由一压控振荡器(VCO)100相连；RS触发器121的输出将开关控制信号PWM送入到驱动电路111中，该驱动电路111控制该功率变换器10的上功率开关管Q1和下功率开关管Q2的通断，其中，该压控振荡器(VCO)100用于生成定频的时钟信号CLK。传统峰值电流模式控制的Buck工作时，输出电压Vo经过电阻分压器R1和R2的连接节点将采样电压VFB送入到跨导放大器123的反相输入端，然后123将该采样电压VFB与同相输入端的Vref比较，输出一个关于他们差值的信号Vc；跨导放大器123的输出Vc是通过滤波电容C2的第一次滤波和电阻Rc串联电容C1电路的第二次滤波后产生的，再经过调幅单元1241的调幅处理得到反馈补偿信号Vc1，该信号被送入到比较器122的同相输入端作为峰值电流的等效设定值。同时为了消除主功率功率管占空比大于50％的情况下可能存在的次谐波振荡，则对电流采样信号VL作斜坡补偿(未示出)，即在电流采样信号VL上叠加斜坡信号后与反馈补偿信号Vc1进行比较。Buck上管Q1导通时，电感电流iL上升，由于电感电流iL被采样，比较器122的反相输入端获得的的采样信号VL也上升，比较器122输出低电平，RS触发器输出高电平控制功率驱动电路打开上管Q1并关闭下管Q2；随着采样信号VL的增大，当采样VL≥Vc1时，比较器122翻转输出高电平将与其相连的RS触发器复位；RS触发器输出低电平控制功率驱动电路关闭上管Q1并打开下管Q2，此时电感电流下降直到时钟信号CLK的下一个导通周期将RS触发器置位，之后Buck变换器进入下一个周期并周而复始，如图1c所示，其中，开关控制信号PWM的上升沿由时钟信号决定，下降沿由采样信号VL与反馈补偿信号Vc1的比较结果决定。由上述可知，当输出电压Vo高于由跨导放大器123设定的值Vref时，123的输出减小，导致比较器122翻转阈值电压减小，即电感电流峰值减小，这样输出到负载的能量减少，从而抑制了输出电压增大，反之亦然。峰值电流模式通过采样输出电压设定电感电流峰值，控制输出所获得的能量，从而维持了输出电压的稳定。由于上述现有技术的功率变换器基于定频控制，但众所周知，在负载动态变化时，若仍保持原有定频工作，系统响应较差，参考图3a～图3c，在输出电流变化时，输出电压只有在功率管Q1的下一个导通周期到来时才能响应(如图3c所示)，不仅造成t1时间段的响应延迟(如图3b所示)，同时会导致在延迟时间t1内电压降的增大，如图3a所示。因此，针对上述定频峰值电流控制电路，无法实现负载动态变化的变频工作，导致系统响应较差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于功率变换器的控制电路及其控制方法，通过输出电压的采样信号与参考电压的比较结果生成第一补偿信号，根据该第一补偿信号的高频分量调整开关控制信号的周期，可以改善对负载的瞬态响应。一方面本专利技术提供了一种用于功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，所述控制电路提供开关控制信号，用于控制所述功率开关管的工作，使得电感充电和放电产生电感电流，从而提供输出电流，其中，所述控制电路根据功率变换器的输出电压获得第一补偿信号，以及根据所述第一补偿信号的高频分量调节所述开关控制信号的周期。优选地，所述控制电路包括：跨导放大器，用于对所述输出电压进行采样获得的采样电压信号与参考电压进行比较，生成所述第一补偿信号；信号处理模块，连接所述跨导放大器的输出端，对所述第一补偿信号的直流及低频分量进行处理，生成第二补偿信号；第一比较器，用于对所述电感进行采样获得的采样电流信号与所述第二补偿信号进行比较，输出复位信号；时钟生成模块，连接所述跨导放大器的输出端，对所述第一补偿信号的高频分量进行处理，生成时钟信号；RS触发器，复位端连接所述第一比较器的输出端，置位端连接所述时钟生成模块，输出端提供所述开关控制信号。优选地，所述时钟生成模块包括：串联连接到地的第一电流源和第一电容，所述第一电流源和第一电容的连接节点提供检测信号；第二比较器，同相输入端接入预设的阈值电压，反相输入端接入所述检测信号，输出端提供所述时钟信号；第一开关元件，连接在所述第二比较器的反相输入端与地之间，控制端与所述第二比较器的输出端连接，由所述时钟信号控制其通断状态；处理单元，连接于所述跨导放大器和所述第二比较器之间，根据所述第一补偿信号的高频分量生成第三补偿信号，所述第三补偿信号用于调节所述时钟信号的周期。优选地，所述时钟生成模块还包括：信号选择模块，输入端分别接入所述阈值电压和所述第三补偿信号，输出端与所述第二比较器的同相输入端连接，用于选择所述第三补偿信号和所述阈值电压中的较小值作为所述检测信号的峰值基准电压。优选地，所述处理单元包括：第一放大器，所述第一放大器的同相输入端接入所述第一补偿信号，反相输入端与其自身的输出端连接；第二放大器，所述第二放大器的反向输入端通过第一电阻连接所述第一放大器的输出端，同相输入端接入补偿电压，输出端通过第二电阻连接其自身的反向输入端；串联连接到地的第二电流源和第三电阻，所述第二电流源和第三电阻的连接节点作为所述处理单元的输出端，用以提供所述第三补偿信号；第二电容，所述第二电容连接在所述第二放大器的输出端与所述处理单元的输出端之间。优选地，所述第三补偿信号用于调整所述检测信号的峰值基准电压。优选地，所述时钟生成模块还包括：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，所述控制电路提供开关控制信号，用于控制所述功率开关管的工作，使得电感充电和放电产生电感电流，从而提供输出电流，/n其中，所述控制电路根据功率变换器的输出电压获得第一补偿信号，以及根据所述第一补偿信号的高频分量调节所述开关控制信号的周期。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，所述控制电路提供开关控制信号，用于控制所述功率开关管的工作，使得电感充电和放电产生电感电流，从而提供输出电流，
其中，所述控制电路根据功率变换器的输出电压获得第一补偿信号，以及根据所述第一补偿信号的高频分量调节所述开关控制信号的周期。


2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，包括：
跨导放大器，用于对所述输出电压进行采样获得的采样电压信号与参考电压进行比较，生成所述第一补偿信号；
信号处理模块，连接所述跨导放大器的输出端，对所述第一补偿信号的直流及低频分量进行处理，生成第二补偿信号；
第一比较器，用于对所述电感进行采样获得的采样电流信号与所述第二补偿信号进行比较，输出复位信号；
时钟生成模块，连接所述跨导放大器的输出端，对所述第一补偿信号的高频分量进行处理，生成时钟信号；
RS触发器，复位端连接所述第一比较器的输出端，置位端连接所述时钟生成模块，输出端提供所述开关控制信号。


3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述时钟生成模块包括：
串联连接到地的第一电流源和第一电容，所述第一电流源和第一电容的连接节点提供检测信号；
第二比较器，同相输入端接入预设的阈值电压，反相输入端接入所述检测信号，输出端提供所述时钟信号；
第一开关元件，连接在所述第二比较器的反相输入端与地之间，控制端与所述第二比较器的输出端连接，由所述时钟信号控制其通断状态；
处理单元，连接于所述跨导放大器和所述第二比较器之间，根据所述第一补偿信号的高频分量生成第三补偿信号，所述第三补偿信号用于调节所述时钟信号的周期。


4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述时钟生成模块还包括：
信号选择模块，输入端分别接入所述阈值电压和所述第三补偿信号，输出端与所述第二比较器的同相输入端连接，用于选择所述第三补偿信号和所述阈值电压中的较小值作为所述检测信号的峰值基准电压。


5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述处理单元包括：
第一放大器，所述第一放大器的同相输入端接入所述第一补偿信号，反相输入端与其自身的输出端连接；
第二放大器，所述第二放大器的反向输入端通过第一电阻连接所述第一放大器的输出端，同相输入端接入补偿电压，输出端通过第二电阻连接其自身的反向输入端；
串联连接到地的第二电流源和第三电阻，所述第二电流源和第三电阻的连接节点作为所述处理单元的输出端，用以提供所述第三补偿信号；
第二电容，所述第二电容连接在所述第二放大器的输出端与所述处理单元的输出端之间。


6.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述第三补偿信号用于调整所述检测信号的峰值基准电压。


7.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述时钟生成模块还包括：
第三电流源，与所述处理单元连接，接收所述第三补偿信号，并且所述第三电流源的输出端和所述第二比较器的反向输入端连接。


8.根据权利要求7所述的控制电路，其中，所述处理单元包括：
第一放大器，所述第一放大器的同相输入端接入所述第一补偿信号，反相输入端与其自身的输出端连接；
第二放大器，所述第二放大器的同相输入端连接所述第一放大器的输出端，补偿电压通过依次串联连接的第一电阻和第二电阻连接到所述第二放大器的输出端，且所述第一电阻和第二电阻的连接节点与所述第二放大器的反向输入端连接；
串联连接到地的第二电流源和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎坚，施周渊，
申请(专利权)人：杭州艾诺半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33