开关变换器、及其控制器和控制方法技术

本申请公开了一种开关变换器及其控制器和控制方法。控制器包括比较电路、谷值电流限定电路、峰值电流限定电路、导通时长控制电路以及开关控制电路。比较电路根据代表了输出电压的反馈信号和输出电压参考值相比较，产生电压比较信号。谷值电流限定电路将代表了流过所述开关电路的电流的采样信号和第一电流阈值相比较，产生谷值电流比较信号。峰值电流限定电路根据谷值电流比较信号和开关控制信号产生运算信号，并根据运算信号和第二电流阈值相比较，产生峰值电流比较信号。开关控制电路根据电压比较信号、谷值电流比较信号、峰值电流比较信号、以及导通时长控制信号产生开关控制信号，以控制所述开关电路的导通及关断。开关电路的导通及关断。开关电路的导通及关断。

【技术实现步骤摘要】
开关变换器、及其控制器和控制方法


[0001]本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种开关变换器、及其控制器和控制方法。

技术介绍

[0002]开关变换器因效率高，电流带载能力大等优点而广泛应用于将输入电压转换成输出电压以给负载供电的场合。开关变换器包括至少一个功率开关，通过控制该功率开关的打开和关断得到输出电压。开关变换器包括降压变换器、升压变换器以及反激式变换器等。
[0003]在开关变换器中，通常需要对其输出级的电流进行检测。如短路状态发生时，如果流过功率开关或者其它元件的电流大于其所能承受的最大电流限值，功率开关或者其它元件就会损坏。因此，需要对开关变换器中的电流进行检测。

技术实现思路

[0004]因此本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种开关变换器、及其控制器和控制方法。
[0005]根据本专利技术的实施例，提出了一种开关变换器的控制器，所述开关变换器包括开关电路，所述开关电路在开关控制信号的控制下导通及关断，并将输入电压转换为输出电压，所述控制器包括比较电路，根据代表了输出电压的反馈信号和输出电压参考值相比较，产生电压比较信号；谷值电流限定电路，将代表了流过所述开关电路的电流的采样信号和第一电流阈值相比较，产生谷值电流比较信号；峰值电流限定电路，根据谷值电流比较信号和开关控制信号产生运算信号，并根据运算信号和第二电流阈值相比较，产生峰值电流比较信号；导通时长控制电路，根据开关控制信号产生导通时长控制信号；以及开关控制电路，根据电压比较信号、谷值电流比较信号、峰值电流比较信号、以及导通时长控制信号产生开关控制信号，以控制所述开关电路的导通及关断。
[0006]根据本专利技术的实施例，还提出了一种开关变换器，包括如上所述的控制器。
[0007]根据本专利技术的实施例，还提出了一种开关变换器的控制方法，所述开关变换器包括开关电路，所述开关电路在开关控制信号的控制下，将输入电压转换为输出电压，所述控制方法包括：根据输出电压和输出电压参考值相比较，产生电压比较信号；将流过所述开关电路的电流和第一电流阈值相比较，产生谷值电流比较信号；根据谷值电流比较信号、开关控制信号、以及第二电流阈值产生峰值电流比较信号；以及根据电压比较信号和谷值电流比较信号控制所述开关电路的导通时刻，以及根据峰值电流比较信号和一导通时长控制信号控制所述开关电路的关断时刻。
[0008]根据本专利技术实施例可以较简单的得到开关变换器的输出电流纹波的峰值，从而实现对峰值电流的限制。
附图说明
[0009]为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：
[0010]图1为根据本专利技术实施例的开关变换器100的电路示意图；
[0011]图2A～2B为根据本专利技术实施例的峰值电流限定电路14的电路示意图；
[0012]图3A～3B为根据本专利技术另一实施例的峰值电流限定电路14的电路示意图；
[0013]图4为根据本专利技术实施例的导通时长控制电路15的电路示意图；
[0014]图5为根据本专利技术实施例的开关控制电路16的示意图；
[0015]图6为根据本专利技术实施例的开关变换器100的波形图；
[0016]图7为根据本专利技术实施例的开关变换器的控制方法流程图700。
[0017]在附图中，相同或对应的标号被用以表示相同或对应的元件。
具体实施方式
[0018]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0019]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0020]图1为根据本专利技术实施例的开关变换器100的电路示意图。开关变换器100包括开关电路10和控制器20。开关电路10在开关控制信号PWM的控制下导通及关断，并将输入电压Vin转换为输出电压Vo。在一个实施例中，开关电路10可以是降压变换器的一部分，例如如图1所示，包括上侧开关管S1和下侧开关管S2。本领域技术人员应当理解，本专利技术也可应用于其它开关变换器的拓扑结构。如图1所示，上侧开关管S1的第一端接收输入电压Vin，下侧开关管S2的第一端耦接至上侧开关管S1的第二端，下侧开关管S2的第二端耦接至参考地，上侧开关管S1和下侧开关管S2在开关控制信号PWM的控制下互补的导通及关断。在一个实施例中，上侧开关管S1和下侧开关管S2为晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在一个实施例中，开关变换器100进一步包括电感Lo、以及电容Co。电感Lo的第一端耦接至上侧开关管S1的第二端和下侧开关管S1的第一端，电感Lo的第二端和电容Co的第一端耦接在一起，提供输出电压Vo，电容Co的第二端耦接至参考地。
[0021]控制器20包括比较电路11、谷值电流限定电路12、峰值电流限定电路14、导通时长控制电路15、以及开关控制电路16。比较电路11接收代表了输出电压Vo的反馈信号Vfb、以
及输出电压参考值Vref，并将反馈信号Vfb和输出电压参考值Vref相比较，以产生电压比较信号Cmp1。在一个实施例中，比较电路11包括同相输入端、反相输入端、以及输出端。比较电路11的同相输入端接收输出电压参考值Vref，比较电路11的反相输入端接收反馈信号Vfb，比较电路11的输出端提供电压比较信号Cmp1。谷值电流限定电路12接收代表了流过开关电路10的电流的采样信号Ics、以及第一电流阈值ILim，并将采样信号Ics和第一电流阈值ILim相比较，产生谷值电流比较信号OCL。采样信号Ics例如可以代表了流过开关管S1、开关管S2、或电感Lo的电流。在一个实施例中，谷值电流限定电路12包括比较电路，具有同相输入端、反相输入端和输出端，其同相输入端接收采样信号Ics、其反相输入端接收第一电流阈值ILim、其输出端提供谷值电流比较信号OCL。在一个实施例中，当采样信号Ics大于第一电流阈值ILim时，谷值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关变换器的控制器，所述开关变换器包括开关电路，所述开关电路在开关控制信号的控制下导通及关断，并将输入电压转换为输出电压，所述控制器包括：比较电路，根据代表了输出电压的反馈信号和输出电压参考值相比较，产生电压比较信号；谷值电流限定电路，将代表了流过所述开关电路的电流的采样信号和第一电流阈值相比较，产生谷值电流比较信号；峰值电流限定电路，根据谷值电流比较信号和开关控制信号产生运算信号，并根据运算信号和第二电流阈值相比较，产生峰值电流比较信号；导通时长控制电路，根据开关控制信号产生导通时长控制信号；以及开关控制电路，根据电压比较信号、谷值电流比较信号、峰值电流比较信号、以及导通时长控制信号产生开关控制信号，以控制所述开关电路的导通及关断。2.如权利要求1所述的控制器，其中所述峰值电流限定电路对开关控制信号和谷值电流比较信号在一定时长内进行积分得到运算信号，并根据所述运算信号和第二电流阈值相比较得到峰值电流比较信号。3.如权利要求1所述的控制器，其中所述峰值电流限定电路进一步包括：逻辑电路，接收开关控制信号和谷值电流比较信号，所述逻辑电路根据开关控制信号和谷值电流比较信号产生运算信号；以及计时电路，接收运算信号和第二电流阈值，所述计时电路在运算信号的控制下开始计时，当计时时长达到第二电流阈值时，峰值电流比较信号由第一状态变为第二状态。4.如权利要求1所述的控制器，其中所述开关控制电路根据电压比较信号和谷值电流比较信号控制所述开关电路的导通时刻，以及根据峰值电流比...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡望淼，姜礼节，张加欣，周景海，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：