用于开关变换器的控制电路制造技术

公开了一种用于开关变换器的控制电路。该控制电路可以在定频控制的基础上，在最小导通时间限制下实现自适应降频，以实现更小的占空比；在最小关断时间限制下实现自适应降频，以实现更大的占空比，从而满足电路的运行要求。从而满足电路的运行要求。从而满足电路的运行要求。

【技术实现步骤摘要】
用于开关变换器的控制电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种用于开关变换器的控制电路。

技术介绍

[0002]在现有的定频开关变换器中，对功率管的最小导通时间和最小关断时间均有所限制，进而限制了占空比的变化范围。以定频峰值电流buck变换器为例，受最小导通时间Ton_min的限制，定频模式下的最小占空比为Ton_min/T，其中T为开关周期。若想得到更小的占空比，就要降低开关频率。一种常见的方案是使开关电源间歇工作。由于开关电源反复在定频与非定频之间切换，所以间歇工作是一种不稳定的状态，输出电压波动较大。
[0003]此外，当输入输出接近时，此时主功率管所需关断时间很小，对于传统的定频控制模式，当开关变换器中的功率管所需的关断时间小于最小关断时间Toff_min时，会造成输出电压过低的情况。

技术实现思路

[0004]有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种用于开关变换器的控制电路，以在定频控制的基础上，在最小导通时间限制下实现自适应降频，以实现更小的占空比；在最小关断时间限制下实现自适应降频，以实现更大的占空比。
[0005]本专利技术提出了一种用于开关变换器的控制电路，所述控制电路被配置为控制所述开关变换器工作于第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态，其中
[0006]在所述第一工作状态下，所述控制电路被配置为控制所述开关变换器的开关周期保持不变，并且控制所述开关变换器中功率管在每个开关周期中的导通时间不小于最小导通时间，并且关断时间不小于最小关断时间；
[0007]在所述第二工作状态下，所述控制电路被配置为在每个开关周期中控制所述功率管的导通时间为所述最小导通时间，并调节所述开关周期以进一步减小占空比；以及
[0008]在所述第三工作状态下，所述控制电路被配置为在每个开关周期中控制所述功率管的关断时间为所述最小关断时间，并调节所述开关周期以进一步增加所述占空比。
[0009]具体地，所述控制电路包括：
[0010]反馈控制电路，被配置为至少根据补偿信号以及与表征所述开关变换器的电感电流的电流采样信号来控制所述功率管的开通时刻，并且至少根据所述补偿信号和所述电流采样信号来控制所述功率管的关断时刻，其中所述补偿信号基于输出电压的反馈信号和基准信号的误差而产生。
[0011]具体地，所述控制电路还包括：
[0012]计时电路，被配置为在每个开关周期中，当计时时间达到预定时间后产生时钟信号并传递至所述反馈控制电路，其中所述计时电路在每个开关周期中受开关控制信号控制而清零，所述开关控制信号用于控制所述功率管的开通和关断。
[0013]具体地，当所述功率变换器处于所述第一工作状态，则所述功率管的开通和关断
受所述时钟信号和所述电流采样信号与所述补偿信号的比较结果控制；当所述功率变换器处于所述第二工作状态，所述功率管的开通和关断受所述比较结果和所述最小导通时间控制；当所述功率变换器处于所述第三工作状态，所述功率管的开通和关断受所述比较结果和所述最小关断时间控制。
[0014]具体地，当所述控制电路处于峰值电流模式中时，在所述第一工作状态下，所述功率管的开通受所述时钟信号控制，所述主功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制；在所述第二工作状态下，所述功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在导通时间达到所述最小导通时间时关断；在所述第三工作状态下，所述功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在关断时间达到所述最小关断时间时开通。
[0015]具体地，当所述控制电路处于谷值电流模式中时，在所述第一工作状态下，所述功率管的关断受所述时钟信号控制，所述主功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制；在所述第二工作状态下，所述功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在导通时间达到所述最小导通时间时关断；在所述第三工作状态下，所述功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在关断时间达到所述最小关断时间时开通。
[0016]具体地，所述反馈控制电路包括：
[0017]电流控制电路，被配置为对所述反馈信号和所述基准信号的误差进行补偿以产生补偿信号，并通过比较所述补偿信号与所述电流采样信号来产生第一和第二比较信号；以及
[0018]PWM产生电路，被配置为根据所述第一比较信号、所述第二比较信号、所述时钟信号、所述最小导通时间和所述最小关断时间来产生开关控制信号以控制所述开关变换器中功率管的开通和关断。
[0019]具体地，所述控制电路还包括：
[0020]电流采样电路，被配置为获取在整个周期内与所述开关变换器的电感电流同步变化的电流采样信号。
[0021]具体地，所述电流采样电路被配置为采样所述开关变换器中的电感电流来获取所述电流采样信号。
[0022]具体地，所述电流采样电路被配置为产生与所述开关变换器中的电感电流同步变化的三角波信号以作为所述电流采样信号。
[0023]具体地，所述第一比较信号和所述第二比较信号相同。
[0024]具体地，所述控制电路还包括：
[0025]电流采样电路，被配置为采样流过所述开关变换器中功率管的电流来获取所述电流采样信号，其中所述电流采样信号包括表征上升阶段的电感电流的第一电流采样信号和表征下降阶段的电感电流的第二电流采样信号。
[0026]具体地，所述电流控制电路被配置为将所述补偿信号与所述第一电流采样信号比较来产生所述第一比较信号，将所述补偿信号与所述第二电流采样信号比较来产生所述第二比较信号。
[0027]具体地，所述PWM产生电路包括：
[0028]复位信号产生电路，被配置为至少根据所述第一比较信号产生复位信号，以控制所述主功率管的关断；以及
[0029]置位信号产生电路，被配置为至少根据所述第二比较信号产生置位信号，以控制所述主功率管的开通。
[0030]具体地，所述复位信号产生电路被配置为在所述第一比较信号有效且所述主功率管的导通时间满足最小导通时间时产生复位信号，以控制所述主功率管的关断；以及
[0031]所述置位信号产生电路被配置为在所述第二比较信号无效、所述主功率管的关断时间满足最小关断时间且所述计时时间达到所述预定时间时产生置位信号，以控制所述主功率管的开通。
[0032]具体地，当在整个周期内与所述电感电流同步变化的电流采样信号大于所述补偿信号时，所述第一和第二比较信号有效；当在整个周期内与所述电感电流同步变化的电流采样信号小于所述补偿信号时，所述第一和第二比较信号无效。
[0033]具体地，当表征上升阶段的电感电流的第一电流采样信号大于所述补偿信号时，所述第一比较信号有效，当所述第一电流采样信号小于所述补偿信号时，所述第一比较信号无效；当表征下降阶段的电感电流的第二电流采样信号大于所述补偿信号时，所述第二比较信号有效，当所述第二电流采样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于开关变换器的控制电路，其特征在于，所述控制电路被配置为控制所述开关变换器工作于第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态，其中在所述第一工作状态下，所述控制电路被配置为控制所述开关变换器的开关周期保持不变，并且控制所述开关变换器中功率管在每个开关周期中的导通时间不小于最小导通时间，并且关断时间不小于最小关断时间；在所述第二工作状态下，所述控制电路被配置为在每个开关周期中控制所述功率管的导通时间为所述最小导通时间，并调节所述开关周期以进一步减小占空比；以及在所述第三工作状态下，所述控制电路被配置为在每个开关周期中控制所述功率管的关断时间为所述最小关断时间，并调节所述开关周期以进一步增加所述占空比。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，包括：反馈控制电路，被配置为至少根据补偿信号以及与表征所述开关变换器的电感电流的电流采样信号来控制所述功率管的开通时刻，并且至少根据所述补偿信号和所述电流采样信号来控制所述功率管的关断时刻，其中所述补偿信号基于输出电压的反馈信号和基准信号的误差而产生。3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还包括：计时电路，被配置为在每个开关周期中，当计时时间达到预定时间后产生时钟信号并传递至所述反馈控制电路，其中所述计时电路在每个开关周期中受开关控制信号控制而清零，所述开关控制信号用于控制所述功率管的开通和关断。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述功率变换器处于所述第一工作状态，则所述功率管的开通和关断受所述时钟信号和所述电流采样信号与所述补偿信号的比较结果控制；当所述功率变换器处于所述第二工作状态，所述功率管的开通和关断受所述比较结果和所述最小导通时间控制；当所述功率变换器处于所述第三工作状态，所述功率管的开通和关断受所述比较结果和所述最小关断时间控制。5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述控制电路处于峰值电流模式中时，在所述第一工作状态下，所述功率管的开通受所述时钟信号控制，所述主功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制；在所述第二工作状态下，所述功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在导通时间达到所述最小导通时间时关断；在所述第三工作状态下，所述功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在关断时间达到所述最小关断时间时开通。6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述控制电路处于谷值电流模式中时，在所述第一工作状态下，所述功率管的关断受所述时钟信号控制，所述主功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制；在所述第二工作状态下，所述功率管的开通受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在导通时间达到所述最小导通时间时关断；在所述第三工作状态下，所述功率管的关断受所述电流采样信号和所述补偿信号的比较结果控制并在关断时间达到所述最小关断时间时开通。7.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述反馈控制电路包括：电流控制电路，被配置为对所述反馈信号和所述基准信号的误差进行补偿以产生补偿信号，并通过比较所述补偿信号与所述电流采样信号来产生第一和第二比较信号；以及PWM产生电路，被配置为根据所述第一比较信号、所述第二比较信号、所述时钟信号、所
述最小导通时间和所述最小关断时间来产生开关控制信号以控制所述开关变换器中功率管的开通和关断。8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，还包括：电流采样电路，被配置为获取在整个周期内与所述开关变换器的电感电流同步变化的电流采样信号。9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述电流采样电路被配置为采样所述开关变换器中的电感电流来获取所述电流采样信号。10.根据权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗迪，孙良伟，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
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