开关变换器及其控制电路和控制方法技术

本申请公开了一种开关变换器及其控制电路和控制方法，包括：关断信号生成电路，用于生成关断高侧开关管的关断信号；时钟电路，用于生成导通高侧开关管的导通信号，导通信号决定了高侧开关管的开关频率；逻辑电路，用于根据导通信号和关断信号生成第一驱动信号，第一驱动信号用于控制高侧开关管的导通和关断，其中，时钟电路还用于在输入电压变化时根据第一驱动信号的占空比调节导通信号的频率，以适应输入电压的变化，使得开关变换器可以在最大占空比甚至满占空比的状态下工作。空比甚至满占空比的状态下工作。空比甚至满占空比的状态下工作。

【技术实现步骤摘要】
开关变换器及其控制电路和控制方法


[0001]本专利技术涉及开关电源
，更具体地，涉及一种开关变换器及其控制电路和控制方法。

技术介绍

[0002]开关变换器用于将输入电压转换成预定的输出电压供给负载。现有的开关变换器包括高侧开关管、低侧开关管、电感和控制电路。控制电路用于控制高侧开关管和低侧开关管的导通和关断状态，使得电感交替储存电能和供给电能，从而产生输出电压和/或输出电流。
[0003]现有技术的定频峰值电流控制电路，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由于产生控制高侧开关管的驱动信号。
[0004]基于现有技术的定频控制，驱动信号的最大占空比受到时钟信号的频率的限制。例如，假设高侧开关管的最小导通时间为Tmin，时钟信号的周期为T，驱动信号的最大占空比为Dmax，可以得到驱动信号的最大占空比为：
[0005]Dmax＝(T-Tmin)/T
[0006]由于高侧开关管的最小导通时间Tmin和时钟信号的周期T为固定值，则驱动信号的最大占空比也为固定值。因此，现有技术的开关变换器无法在最大占空比或者满占空比下工作。
[0007]而在输入电压变化时一直保持原有的频率工作，不仅系统响应较差，同时会增加系统功耗。例如，在轻载条件下，电路所需要的功耗会比正常工作下要小，因此通过降低开关频率可以降低电路的能量输出，达到节能的目的。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种开关变换器及其控制电路和控制方法，在最大占空比或者满占空比下工作，提高系统响应，降低系统功耗。
[0009]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括高侧开关管和低侧开关管，所述控制电路包括：关断信号生成电路，用于生成关断所述高侧开关管的关断信号；时钟电路，用于生成导通所述高侧开关管的导通信号，所述导通信号决定了所述高侧开关管的开关频率；逻辑电路，用于根据所述导通信号和关断信号生成第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述高侧开关管的导通和关断，其中，所述时钟电路还用于在输入电压变化时根据所述第一驱动信号的占空比调节所述导通信号的频率。
[0010]优选地，所述控制电路还包括：占空比检测电路，用于接收所述第一驱动信号，并在所述第一驱动信号的有效电平时间大于/等于预设时间时提供充电使能信号；以及电荷泵电路，用于根据所述充电使能信号向所述逻辑电路提供充电电压。
[0011]优选地，所述时钟电路包括：第一充放电电路，用于产生第一斜坡信号；第一比较器，用于将所述第一斜坡信号与第一基准电压进行比较以产生所述导通信号；以及第一开关管，串联连接在所述第一比较器的输出端和地之间，所述第一开关管用于根据所述第一驱动信号调节所述导通信号的无效电平时间以实现变频。
[0012]优选地，所述第一充放电电路包括：串联连接于电源电压与地之间的第一电流源和第一电容；以及第二开关管，所述第二开关管并联连接于所述第一电容的两端，所述第二开关管的导通和关断受控于所述导通信号，其中，所述第一电流源用于在第二开关管关断时向所述第一电容充电，以在二者的中间节点提供所述第一斜坡信号。
[0013]优选地，所述充放电电路还包括：延时模块，输入端连接至所述比较器的输出端以接收所述导通信号，输出端连接至所述第二开关管的控制端，用于根据延迟的所述导通信号控制所述第二开关管的导通和关断。
[0014]优选地，所述占空比检测电路包括：第二充放电电路，用于根据所述第一驱动信号生成第二斜坡信号；以及第二比较器，用于将所述第二斜坡信号与表征所述预设时间的第二基准电压进行比较，并根据比较结果提供所述充电使能信号。
[0015]优选地，所述第二充放电电路包括：串联连接于电源电压与地之间的第二电流源和第二电容；第三开关管，所述第三开关管并联连接于所述第一电容的两端；以及第一反相器，输入端用于接收所述第一驱动信号，输出端连接至所述第三开关管的控制端，所述第一驱动信号的反相信号用于控制所述第三开关管的导通和关断，其中，所述第二电流源用于在第三开关管关断时向所述第二电容充电，以在二者的中间节点提供所述第二斜坡信号。
[0016]优选地，所述关断信号生成电路包括：误差放大器，用于根据输出电压与一参考电压之间的误差值得到误差信号；电流采样电路，用于采样流经所述高侧开关管的电流以得到电流采样信号；以及第三比较器，用于将所述电流采样信号与所述误差信号进行比较，以得到所述关断信号。
[0017]优选地，所述控制电路还包括：第二反相器，用于根据所述第一驱动信号生成与所述第一驱动信号互为反相信号的第二驱动信号，所述第二驱动信号用于控制所述低侧开关管的导通和关断。
[0018]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种开关变换器的控制方法，所述开关变换器包括高侧开关管和低侧开关管，所述控制方法包括：生成用于关断所述高侧开关管的关断信号；生成用于导通所述高侧开关管的导通信号，所述导通信号决定了所述高侧开关管的开关频率；根据所述导通信号和关断信号生成第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述高侧开关管的导通和关断，其中，所述控制方法还包括在输入电压变化时根据所述第一驱动信号的占空比调节所述导通信号的频率。
[0019]优选地，所述控制方法还包括：在所述第一驱动信号的有效电平时间大于/等于预设时间时提供充电使能信号；以及根据所述充电使能信号向所述逻辑电路提供充电电压。
[0020]优选地，所述在输入电压变化时根据所述第一驱动信号的占空比调节所述导通信号的频率包括：生成一第一斜坡信号；将所述第一斜坡信号与第一基准电压进行比较以产生所述导通信号；以及根据所述第一驱动信号调节所述导通信号的无效电平时间以实现变频。
[0021]优选地，所述在所述第一驱动信号的有效电平时间大于/等于预设时间时提供充
电使能信号包括：根据所述第一驱动信号生成第二斜坡信号；以及将所述第二斜坡信号与表征所述预设时间的第二基准电压进行比较，以及在所述第二斜坡信号大于/等于所述第二基准电压时提供所述充电使能信号。
[0022]优选地，所述生成用于关断所述高侧开关管的关断信号包括：根据输出电压与一参考电压之间的误差值得到误差信号；采样流经所述高侧开关管的电流以得到电流采样信号；以及将所述电流采样信号与所述误差信号进行比较，以得到所述关断信号。
[0023]优选地，所述控制方法还包括：根据所述第一驱动信号生成与所述第一驱动信号互为反相信号的第二驱动信号，所述第二驱动信号用于控制所述低侧开关管的导通和关断。
[0024]根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种开关变换器，包括上述的控制电路。
[0025]本专利技术实施例的开关变换器及其控制电路和控制方法，当输入电压发生变化时，时钟电路根据第一驱动信号的占空比调节导通信号的频率，以适应输入电压的变化，使得开关变换器可以在最大占空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括高侧开关管和低侧开关管，所述控制电路包括：关断信号生成电路，用于生成关断所述高侧开关管的关断信号；时钟电路，用于生成导通所述高侧开关管的导通信号，所述导通信号决定了所述高侧开关管的开关频率；逻辑电路，用于根据所述导通信号和关断信号生成第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述高侧开关管的导通和关断，其中，所述时钟电路还用于在输入电压变化时根据所述第一驱动信号的占空比调节所述导通信号的频率。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：占空比检测电路，用于接收所述第一驱动信号，并在所述第一驱动信号的有效电平时间大于/等于预设时间时提供充电使能信号；以及电荷泵电路，用于根据所述充电使能信号向所述逻辑电路提供充电电压。3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述时钟电路包括：第一充放电电路，用于产生第一斜坡信号；第一比较器，用于将所述第一斜坡信号与第一基准电压进行比较以产生所述导通信号；以及第一开关管，串联连接在所述第一比较器的输出端和地之间，所述第一开关管用于根据所述第一驱动信号调节所述导通信号的无效电平时间以实现变频。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括：串联连接于电源电压与地之间的第一电流源和第一电容；以及第二开关管，所述第二开关管并联连接于所述第一电容的两端，所述第二开关管的导通和关断受控于所述导通信号，其中，所述第一电流源用于在第二开关管关断时向所述第一电容充电，以在二者的中间节点提供所述第一斜坡信号。5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述充放电电路还包括：延时模块，输入端连接至所述比较器的输出端以接收所述导通信号，输出端连接至所述第二开关管的控制端，用于根据延迟的所述导通信号控制所述第二开关管的导通和关断。6.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述占空比检测电路包括：第二充放电电路，用于根据所述第一驱动信号生成第二斜坡信号；以及第二比较器，用于将所述第二斜坡信号与表征所述预设时间的第二基准电压进行比较，并根据比较结果提供所述充电使能信号。7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述第二充放电电路包括：串联连接于电源电压与地之间的第二电流源和第二电容；第三开关管，所述第三开关管并联连接于所述第一电容的两端；以及第一反相器，输入端用于接收所述第一驱动信号，输出端连接至所述第三开关管的控制端，所述第一驱动信号的反相信号用于控制所述第三开关管的导通和关断，其中，所述第二电流源用于在第三开关管关断时向所述第二电容充电，以在二者的中
间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：