功率变换器及其控制电路制造技术

本申请公开了一种功率变换器及其控制电路，控制电路根据功率变换器的开关信号的实际占空比反馈调节第一开关管的导通时间，从而使得功率变换器的开关频率接近理想开关频率，由此可以实现在任意占空比下功率变换器的开关频率均接近理想开关频率，使得功率变换器的开关频率保持恒定，提高功率变换器的稳定性。提高功率变换器的稳定性。提高功率变换器的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
功率变换器及其控制电路


[0001]本专利技术涉及开关电源
，更具体地，涉及一种功率变换器及其控制电路。

技术介绍

[0002]功率变换器用于将输入电压转换成预定的输出电压供给负载。现有的功率变换器包括第一开关管、第二开关管、电感和控制电路。控制电路用于控制第一开关管和第二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]在恒定导通时间下，根据反馈信号与基准电压进行比较从而控制第一开关管的导通时刻，根据输出电压与输入电压进行比较从而控制第一开关管的关断时刻。在第一开关管导通的情况下，第二开关管关断，在第一开关管关断期间，第二开关管续流。在每个开关周期中，第一开关管的关断时间基本恒定而导通时间根据反馈信号可变，从而可以调节开关信号的占空比，以维持输出电压和/或输出电流恒定。
[0004]在理想条件下，功率变换器的占空比D0为：
[0005]D0＝Vout/Vin
[0006]其中，Vout表示功率变换器的输出电压，Vin表示功率变换器的输入电压。
[0007]又因为，现有技术在设计功率变换器时，一般通过理想占空比来计算功率变换器的开关频率，因此可以得到功率变换器的理想频率f0为：
[0008]f0＝1/T0＝D0/ton0＝Vout/(Vin
×
ton0)
[0009]在实际应用时，由于第一开关管和第二开关管存在导通电阻，所以功率变换器的实际占空比D1为：
[0010]D1＝(Vout+I
×
Rn)/(Vin+I
×
Rn-I
×
Rp)
[0011]其中，Rp和Rn分别表示功率变换器中的第一开关管和第二开关管的导通电阻，I表示功率变换器的负载电流。
[0012]由此，可以得到在实际应用时功率变换器的实际频率f1为：
[0013]f1＝1/T1＝D1/ton0＝(Vout+I
×
Rn)[(Vin+I
×
Rn-I
×
Rp)
×
ton0][0014]在电路中第一开关管和第二开关管的导通电阻接近的情况下，上式变为：
[0015]f1＝1T1＝D1/ton0＝(Vout+I
×
Rn)/(Vin
×
ton0)
[0016]其中，ton0表示预设的第一开关管的导通时间。
[0017]由上式可以看出，现有技术的功率变换器的实际频率f1要大于理想频率f0，并且当功率变换器的负载端的负载电流I出现变化时，会导致变换器的实际频率f1也发生变化，变换器的实际频率不断变化会增大电路对输出电压的滤波难度，导致输出电压的纹波较大，影响后级系统的正常工作。

技术实现思路

[0018]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种功率变换器及其控制电路，维持功率
变换器的开关频率的恒定。
[0019]根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括第一开关管和第二开关管，所述控制电路用于生成开关信号，以控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断，使得所述功率变换器根据输入电压得到输出电压，其中，所述控制电路还用于根据所述开关信号的占空比反馈调节所述第一开关管的导通时间，从而使得所述功率变换器的开关频率恒定。
[0020]优选地，所述控制电路包括：导通信号发生电路，用于产生导通控制信号；斜坡电压发生电路，用于根据与所述输入电压具有第一比例系数的第一电压信号产生斜坡电压信号；关断信号发生电路，用于根据所述斜坡电压信号、与所述输出电压具有第二比例系数的第二电压信号产生关断控制信号；逻辑电路，用于根据所述导通控制信号和所述关断控制信号产生第一开关信号和第二开关信号，以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断，其中，所述控制电路还包括导通时间调整电路，所述导通时间调整电路适于根据表征所述开关信号的占空比的所述斜坡电压信号和所述第一电压信号生成一调节信号，以调节所述关断控制信号。
[0021]优选地，所述导通时间调整电路包括：滤波网络，与所述斜坡电压发生电路连接以接收所述斜坡电压信号，并根据所述斜坡电压信号得到第三电压信号；以及跨导放大器，同相输入端用于接收所述第三电压信号，反相输入端用于接收所述第一电压信号，所述跨导放大器根据所述第一电压信号和所述第三电压信号生成所述调节信号。
[0022]优选地，所述斜坡电压发生电路包括：压流转换模块，用于将所述第一电压信号转换为第一电流；第一电容，第一端与所述压流转换模块连接，第二端接地，所述第一电容和所述压流转换模块的中间节点用于提供所述斜坡电压信号；第一开关，连接于所述第一电容的两端之间；单脉冲模块，用于根据所述第一开关信号生成一单脉冲信号，所述第一开关的控制端受控于所述单脉冲信号，其中，当所述单脉冲信号为无效状态时，所述第一开关断开，所述第一电流对所述第一电容充电，当所述单脉冲信号为有效状态时，所述第一开关导通，所述第一电容经由所述第一开关对地放电。
[0023]优选地，所述导通信号发生电路包括：基准电压模块，用于生成一基准电压；第一比较器，同相输入端用于接收表征所述输出电压的反馈信号，反相输入端用于接收所述基准电压，输出端用于提供所述导通控制信号。
[0024]优选地，所述关断信号发生电路包括：第二比较器，同相输入端用于接收所述第二电压信号，反相输入端用于接收所述调节信号，输出端用于提供第四电压信号；第一电阻，连接于所述第二比较器的反相输入端和输出端之间；第三比较器，同相输入端用于接收所述斜坡电压信号，反相输入端用于接收所述第四电压信号，输出端用于提供所述关断控制信号。
[0025]优选地，所述滤波网络包括：第二电阻，第一端与所述斜坡电压信号连接，第二端与所述跨导放大器的同相输入端连接；以及第二电容，第一端与所述第二电阻第二端连接，第二端接地，所述第二电容和所述第二电阻的中间节点用于输出所述第三电压信号。
[0026]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种功率变换器，包括：功率级电路，所述功率级电路包括第一开关管和第二开关管，以及上述的控制电路。
[0027]优选地，所述功率级电路选自Buck拓扑、Boost拓扑，Buck-Boost拓扑、Flyback拓
扑以及Forward拓扑。
[0028]本专利技术实施例的控制电路用于根据功率变换器的开关信号的实际占空比反馈调节第一开关管的导通时间，从而使得功率变换器的开关频率接近理想开关频率。
[0029]在进一步的实施例中，控制电路还包括跨导放大器，当电路的开关信号的实际占空比发生变化时，跨导放大器的输入端的电压也会发生变化，跨导放大器将输入端的电压变化量转换为输出端的调节信号的变化量，并根据调节信号改变第一开关管的实际导通时间，由此可以实现在任意占空比下功率变换器的开关频率均接近理想开关频率，使得功率变换器的开关频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括第一开关管和第二开关管，所述控制电路用于生成开关信号，以控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断，使得所述功率变换器根据输入电压得到输出电压，其特征在于，所述控制电路还用于根据所述开关信号的占空比反馈调节所述第一开关管的导通时间，从而使得所述功率变换器的开关频率恒定。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：导通信号发生电路，用于产生导通控制信号；斜坡电压发生电路，用于根据与所述输入电压具有第一比例系数的第一电压信号产生斜坡电压信号；关断信号发生电路，用于根据所述斜坡电压信号、与所述输出电压具有第二比例系数的第二电压信号产生关断控制信号；逻辑电路，用于根据所述导通控制信号和所述关断控制信号产生第一开关信号和第二开关信号，以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断，其中，所述控制电路还包括导通时间调整电路，所述导通时间调整电路适于根据表征所述开关信号的占空比的所述斜坡电压信号和所述第一电压信号生成一调节信号，以调节所述关断控制信号。3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间调整电路包括：滤波网络，与所述斜坡电压发生电路连接以接收所述斜坡电压信号，并根据所述斜坡电压信号得到第三电压信号；以及跨导放大器，同相输入端用于接收所述第三电压信号，反相输入端用于接收所述第一电压信号，所述跨导放大器根据所述第一电压信号和所述第三电压信号生成所述调节信号。4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡电压发生电路包括：压流转换模块，用于将所述第一电压信号转换为第一电流；第一电容，第一端与所述压流转换模块连接，第二端接地，所述第一电容和所述压流转换模块的中间节点用于提供所述斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
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：