功率变换器及其控制电路制造技术

本申请提供了一种功率变换器及其控制电路，该控制电路包括：误差放大器，接收第一参考信号和反馈信号，输出误差放大信号，所述反馈信号根据所述功率变换器的输出信号得到；补偿电路，用于对所述误差放大信号进行补偿，以获得补偿信号，所述补偿信号为纹波信号；比较器，用于对所述反馈信号和所述补偿信号进行比较，以获得比较信号；控制器，根据预设的具有第一频率的时钟脉冲信号和所述比较信号生成所述开关控制信号，所述时钟脉冲信号用于限定所述开关控制信号的频率，所述比较信号用于限定所述开关控制信号的占空比。从而无需进行电流检测和高带宽的误差放大器即可实现功率变换器的快速响应，且开关频率的精度更高，利于EMI和噪声优化。噪声优化。噪声优化。

【技术实现步骤摘要】
功率变换器及其控制电路


[0001]本申请涉及电源
，具体涉及一种功率变换器及其控制电路。

技术介绍

[0002]随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片被广泛应用于通信、消费、计算等领域。以DC
‑
DC变换器为例，DC
‑
DC变换器属于电源管理芯片中最常见的一种，通常包括一个或更多个开关，其被选择性致动以基于接收的DC输入提供受控的DC输出电压或电流，通过控制提供至变换器的一个或多个开关晶体管的信号的占空比可调节电路的输出功率。
[0003]DC
‑
DC变换器中的控制电路有许多的控制模式(mode)。一般常见的有：电压控制模式(voltage mode)、电流控制模式(current mode)以及恒定导通时间控制模式(constant on
‑
time mode，COT)。
[0004]其中，参考图1a，其所示为传统电流控制模式如峰值电流控制模式的DC
‑
DC变换器示意图。该变换器包括：控制电路210、驱动电路220和功率级电路230。其中，控制电路210包括：误差放大器211、电流感测电路212、信号发生器213、加法器214、PWM比较器215和RS触发器216。误差放大器211接收输出电压Vout的反馈信号FB与参考信号Vref，基于补偿电容Ccom输出补偿信号COMP；电流感测电路212侦测功率级电路230中流过开关晶体管的电流，并据此获得感测电压信号Vsense；信号发生器213同时产生具有相同频率的锯齿波信号ramp和时钟脉冲信号CLK；加法器214将感测电压信号Vsense与锯齿波信号ramp叠加后获得加总信号sum；PWM比较器215对反馈信号FB和加总信号sum进行比较输出脉冲信号至RS触发器216的复位端，RS触发器216的置位端接收时钟脉冲信号CLK，RS触发器216根据其置位端与复位端的信号变化产生PWM信号至驱动电路220，驱动电路220根据接收的PWM信号输出互补的驱动信号HS和LS至功率级电路230。
[0005]参考图1b，其所示为传统恒定导通时间控制模式的DC
‑
DC变换器示意图。该变换器包括：控制电路310、驱动电路320和功率级电路330。其中，控制电路210包括：回路比较器311、计时器312和RS触发器313。回路比较器311接收输出电压Vout的反馈信号FB与一参考信号Vref，并在当反馈信号FB小于参考信号Vref时，回路比较器311输出一脉冲信号至RS触发器313的置位端；回路比较器311输出的该脉冲信号也会控制计时器312开始计时，并于设定时间Ton后输出触发信号至RS触发器313的复位端，RS触发器313根据其置位端与复位端的信号变化产生PWM信号至驱动电路320，驱动电路320根据接收的PWM信号输出互补的驱动信号HS和LS至功率级电路330。
[0006]然而，传统的DC
‑
DC变换器存在如下问题：
[0007]1.传统峰值电流控制模式的DC
‑
DC变换器一方面需要采样开关晶体管的电流来实现控制，另一方面需要高带宽的误差放大器来实现快速动态响应，电路较为复杂，且电流采样电路不易用于高频电路控制。
[0008]2.虽然传统恒定导通时间控制模式的DC
‑
DC变换器的动态响应速度快，但是频率
误差大，且该频率误差会随着开关频率的提高而增加，不易与外部时钟同步。
[0009]因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0010]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种功率变换器及其控制电路，可以解决功率变换器实现快速动态响应与器件选取及开关频率的适配问题。
[0011]根据本申请第一方面，提供了一种功率变换器的控制电路，用于生成开关控制信号以控制所述功率变换器中的开关晶体管，该控制电路包括：
[0012]误差放大器，接收第一参考信号和反馈信号，输出误差放大信号，所述反馈信号根据所述功率变换器的输出信号得到；
[0013]补偿电路，用于对所述误差放大信号进行补偿，以获得补偿信号，所述补偿信号为纹波信号；
[0014]比较器，用于对所述反馈信号和所述补偿信号进行比较，以获得比较信号；
[0015]控制器，根据预设的具有第一频率的时钟脉冲信号和所述比较信号生成所述开关控制信号，所述时钟脉冲信号用于限定所述开关控制信号的频率，所述比较信号用于限定所述开关控制信号的占空比。
[0016]可选地，所述控制器被配置为：
[0017]受控于所述时钟脉冲信号的上升沿而实现所述开关控制信号从无效状态至有效状态的切换；以及
[0018]受控于所述比较信号的上升沿而实现所述开关控制信号从有效状态至无效状态的切换，
[0019]其中，在所述补偿信号下降至小于所述反馈信号时，所述比较信号出现上升沿。
[0020]可选地，所述控制器被配置为：
[0021]受控于所述比较信号的上升沿而实现所述开关控制信号从无效状态至有效状态的切换；以及
[0022]受控于所述时钟脉冲信号的上升沿而实现所述开关控制信号从有效状态至无效状态的切换，
[0023]其中，在所述补偿信号上升至大于所述反馈信号时，所述比较信号出现上升沿。
[0024]可选地，所述补偿信号的下降斜率与所述功率变换器的输入电压正相关。
[0025]可选地，所述补偿信号的下降斜率与所述功率变换器的输入电压和输出电压的差值正相关，所述补偿信号的上升斜率与所述功率变换器的输入电压和输出电压之和正相关。
[0026]可选地，所述补偿电路被配置为：
[0027]根据第二参考信号和所述开关控制信号生成三角波信号，所述三角波信号表征所述功率变换器的电感电流信息，
[0028]所述补偿电路将所述三角波信号叠加至所述误差放大信号，实现对所述误差放大信号的补偿。
[0029]可选地，所述补偿电路包括：
[0030]三角波信号产生支路，耦接于所述误差放大器的输出端与参考地之间，
[0031]所述三角波信号产生支路被配置为在所述开关控制信号有效期间基于第一放电电流和第二参考信号对补偿电容进行放电，以及在所述开关控制信号无效期间基于第二参考信号对所述补偿电容进行充电，从而产生所述三角波信号。
[0032]可选地，所述第一放电电流受控于所述功率变换器的输入电压。
[0033]可选地，所述三角波信号产生支路包括：
[0034]依次串联于所述误差放大器的输出端与参考地之间的第一电容、第一开关和第一电流源，所述第一电流源用于提供所述第一放电电流；
[0035]第一电阻，耦接于所述第一电容和所述第一开关的连接节点与所述第二参考信号接收端之间，
[0036]其中，所述第一开关在所述开关控制信号有效期间处于导通状态，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，用于生成开关控制信号以控制所述功率变换器中的开关晶体管，其中，所述控制电路包括：误差放大器，接收第一参考信号和反馈信号，输出误差放大信号，所述反馈信号根据所述功率变换器的输出信号得到；补偿电路，用于对所述误差放大信号进行补偿，以获得补偿信号，所述补偿信号为纹波信号；比较器，用于对所述反馈信号和所述补偿信号进行比较，以获得比较信号；控制器，根据预设的具有第一频率的时钟脉冲信号和所述比较信号生成所述开关控制信号，所述时钟脉冲信号用于限定所述开关控制信号的频率，所述比较信号用于限定所述开关控制信号的占空比。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制器被配置为：受控于所述时钟脉冲信号的上升沿而实现所述开关控制信号从无效状态至有效状态的切换；以及受控于所述比较信号的上升沿而实现所述开关控制信号从有效状态至无效状态的切换，其中，在所述补偿信号下降至小于所述反馈信号时，所述比较信号出现上升沿。3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制器被配置为：受控于所述比较信号的上升沿而实现所述开关控制信号从无效状态至有效状态的切换；以及受控于所述时钟脉冲信号的上升沿而实现所述开关控制信号从有效状态至无效状态的切换，其中，在所述补偿信号上升至大于所述反馈信号时，所述比较信号出现上升沿。4.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述补偿信号的下降斜率与所述功率变换器的输入电压正相关。5.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述补偿信号的下降斜率与所述功率变换器的输入电压和输出电压的差值正相关，所述补偿信号的上升斜率与所述功率变换器的输入电压和输出电压之和正相关。6.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述补偿电路被配置为：根据第二参考信号和所述开关控制信号生成三角波信号，所述三角波信号表征所述功率变换器的电感电流信息，所述补偿电路将所述三角波信号叠加至所述误差放大信号，实现对所述误差放大信号的补偿。7.根据权利要求6所述的控制电路，其中，所述补偿电路包括：三角波信号产生支路，耦接于所述误差放大器的输出端与参考地之间，所述三角波信号产生支路被配置为在所述开关控制信号有效期间基于第一放电电流和第二参考信号对补偿电容进行放电，以及在所述开关控制信号无效期间基于第二参考信号对所述补偿电容进行充电，从而产生所述三角波信号。8.根据权利要求7所述的控制电路，其中，所述第一放电电流受控于所述功率变换器的输入电压。
9.根据权利要求7所述的控制电路，其中，所述三角波信号产生支路包括：依次串联于所述误差放大器的输出端与参考地之间的第一电容、第一开关和第一电流源，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林珏，
申请(专利权)人：杰华特微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：