开关变换器及其控制电路制造技术

本申请公开了一种开关变换器及其控制电路。控制电路包括PWM比较器、逻辑驱动电路以及补偿电路。其中，补偿电路包括连接于PWM比较器的输入端和地之间的可变电阻模块和补偿电容，用于对误差信号进行频率补偿，该可变电阻模块用于根据直流输出电压得到预定频率的时钟信号，并根据时钟信号自适应调整其自身的电阻值，从而可以对系统的极点进行动态的频率补偿，以维持控制系统的稳定和抑制输出纹波，实现了开关变换器在很大的负载范围内保持稳定，并大大提高了系统带宽，加快了环路响应速度。加快了环路响应速度。加快了环路响应速度。

【技术实现步骤摘要】
开关变换器及其控制电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，更具体地，涉及一种开关变换器及其控制电路。

技术介绍

[0002]在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中已经广泛地使用开关变换器，用于产生内部电路模块或负载所需工作电压和电流。开关变换器采用开关管控制输入端向输出端的电能传输，因而可以在输出端提供恒定的输出电压。
[0003]图1示出根据现有技术的一种开关变换器的示意性电路图。如图1所示，开关变换器包括主电路和控制电路110。主电路包括功率开关管Q1、整流二极管D1、电感Lx以及输出电容Cout。功率开关管Q1和整流二极管D1串联连接在输入端和接地端之间，电感Lx连接在功率开关管Q1和整流二极管D1的中间节点和输出端之间，输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。主电路的输入端接收直流输入电压Vin，输出端提供直流输出电压Vout。控制电路110用于向功率开关管Q1提供开关控制信号，以控制功率开关管Q1的导通和关断。
[0004]在控制电路110中，误差放大器111将直流输出电压Vout的反馈电压VFB与参考电压VREF相比较而产生误差信号Verr。电流检测电路112通过采样电阻Rs检测流过功率开关管Q1的电流以获得电流检测信号Vsen。PWM比较器113用于将电流检测信号Vsen和斜坡信号Vramp的叠加信号与误差信号Verr进行比较以获得脉宽调制信号PWM。逻辑驱动电路114根据脉宽调制信号PWM生成开关控制信号，以控制功率开关管Q1的导通和关断，从而稳定直流输出电压Vout。补偿电阻Rc和补偿电容Cc连接在误差放大器111的输出端和地之间，补偿电阻Rc和补偿电容Cc组成的补偿电路用于对系统的极点进行补偿。
[0005]现有技术的开关变换器100具有环路带宽小，响应速度慢，负载能力差的缺点，已经无法满足性能日益提高的现代电子系统了。

技术实现思路

[0006]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，根据输出电压自适应调整补偿电路的动态电阻，以兼顾开关变换器的稳定性和响应速度。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供了一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括功率开关管，所述控制电路用于控制所述功率开关管的导通和关断以将直流输入电压转换成直流输出电压，其中，所述控制电路包括：PWM比较器，用于将所述直流输出电压的误差信号与流经所述功率开关管的负载电流的检测信号和斜坡信号的叠加信号相比较，以产生脉宽调制信号；逻辑驱动电路，用于将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率开关管的导通和关断；以及补偿电路，包括连接于所述PWM比较器的输入端和地之间的可变电阻模块和补偿电容，所述补偿电路用于对所述误差信号进行频率补偿，其中，所述可变电阻模块用于根据所述直流输出电压得到预定频率的时钟信号，并根据所述时钟信号自适应调整其自身的电阻值。
[0008]可选的，所述可变电阻模块包括：电压检测模块，用于根据所述直流输出电压产生
时钟信号，所述时钟信号的频率与所述直流输出电压成比例；以及采样保持模块，用于根据所述时钟信号进行采样保持以改变所述电阻值。
[0009]可选的，所述电压检测模块包括：比较单元，用于将所述直流输出电压与一斜坡电压进行比较，并根据比较结果生成一比较信号；以及整形单元，根据所述比较信号整形得到所述时钟信号。
[0010]可选的，所述比较单元包括：电流源和第一电容，串联连接于电源电压和地之间，所述电流源和所述第一电容的中间节点用于提供所述斜坡电压；比较器，用于将所述斜坡电压与所述直流输出电压进行比较，以生成比较信号；以及第一开关，连接于所述中间节点与地之间，所述第一开关受控于所述比较信号，其中，在所述第一开关关断期间，所述电流源对所述第一电容进行充电，在所述第一开关导通期间，所述中间节点对地放电。
[0011]可选的，所述整形单元选自D触发器。
[0012]可选的，所述采样保持模块包括：第一开关和第二开关，串联连接于所述PWM比较器的输入端和所述补偿电容的第一端之间，所述第一开关受控于所述时钟信号，所述第二开关受控于所述时钟信号的反相信号；以及第二电容，第一端与所述第一开关和所述第二开关的中间节点连接，第二端接地，其中，在所述第一开关导通，所述第二开关关断期间进行采样，在所述第一开关关断，所述第二开关导通期间进行保持。
[0013]可选的，所述控制电路还包括：误差放大器，用于将所述直流输出电压的反馈电压与参考电压进行比较以获得所述误差信号。
[0014]可选的，所述控制电路还包括：电流检测电路，通过检测流经所述功率开关管的负载电流以获得所述检测信号。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种开关变换器，包括功率开关管上述的控制电路，所述控制电路用于控制所述功率开关管的导通和关断以将直流输入电压转换成直流输出电压。
[0016]本专利技术实施例的开关变换器及其控制电路中，控制电路包括PWM比较器、逻辑驱动电路以及补偿电路。其中，补偿电路包括连接于PWM比较器的输入端和地之间的可变电阻模块和补偿电容，用于对误差信号进行频率补偿，该可变电阻模块用于根据直流输出电压得到预定频率的时钟信号，并根据时钟信号自适应调整其自身的电阻值，从而可以对系统的极点进行动态的频率补偿，以维持控制系统的稳定和抑制输出纹波，实现了开关变换器在很大的负载范围内保持稳定，并大大提高了系统带宽，加快了环路响应速度。
附图说明
[0017]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0018]图1示出根据现有技术的一种开关变换器的示意性电路图；
[0019]图2示出根据本专利技术实施例的开关变换器的示意性电路图；
[0020]图3示出图2中的可变电阻模块的示意性电路图；
[0021]图4示出图3中的电压检测模块的示意性电路图。
具体实施方式
[0022]以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0023]应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0025]图2示出根据本专利技术实施例的开关变换器的示意性电路图。如图2所示，开关变换器200包括主电路和控制电路210。主电路包括电感L1、功率开关管Q1、续流二极管D1(或者采用同步整流晶体管本文档来自技高网...

【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功率开关管，所述控制电路用于控制所述功率开关管的导通和关断以将直流输入电压转换成直流输出电压，其中，所述控制电路包括：PWM比较器，用于将所述直流输出电压的误差信号与流经所述功率开关管的负载电流的检测信号和斜坡信号的叠加信号相比较，以产生脉宽调制信号；逻辑驱动电路，用于将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率开关管的导通和关断；以及补偿电路，包括连接于所述PWM比较器的输入端和地之间的可变电阻模块和补偿电容，所述补偿电路用于对所述误差信号进行频率补偿，其中，所述可变电阻模块用于根据所述直流输出电压得到预定频率的时钟信号，并根据所述时钟信号自适应调整其自身的电阻值。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述可变电阻模块包括：电压检测模块，用于根据所述直流输出电压产生时钟信号，所述时钟信号的频率与所述直流输出电压成比例；以及采样保持模块，用于根据所述时钟信号进行采样保持以改变所述电阻值。3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：比较单元，用于将所述直流输出电压与一斜坡电压进行比较，并根据比较结果生成一比较信号；以及整形单元，根据所述比较信号整形得到所述时钟信号。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述比较单元包括：电流源和第一电容，串联连接于电源电压和地之间，所述电流源和所述第一电容的中间节点用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，
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：