开关变换器及其控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种开关变换器及其控制电路，控制电路包括误差放大电路；比较器，用于根据误差放大信号与输出电压的第二反馈电压产生脉宽调制信号；逻辑电路，用于根据脉宽调制信号控制开关变换器的高侧开关管和低侧开关管的导通和关断，其中，误差放大电路包括误差放大器，用于比较第一电压信号与参考电压，以输出误差放大信号；内环增益模拟电路，用于获得与误差放大器的输出成设定比例的模拟电压信号；信号选择电路，用于根据开关变换器的

【技术实现步骤摘要】
开关变换器及其控制电路


[0001]本专利技术涉及电源电路
，特别涉及一种开关变换器及其控制电路
。

技术介绍

[0002]开关变换器是目前市场上最广泛使用的一种开关电源
。
一般有电压控制
、
电流控制
、
迟滞控制等控制方式，恒定导通时间
(Constant
‑
on
‑
time
，
COT)
控制是在迟滞控制的基础上发展起来的
。
现有的
COT
控制的
Buck
变换器，在工作于
DCM(
电感电流断续
)
模式时，开关频率
fsw
正比于负载电流
Io
的大小，随着负载电流
Io
的降低，开关频率
fsw
会低于电压外环的带宽，此时电压外环工作于开环模式，误差放大器的内部节点电压及其提供的误差放大信号均处于不受控状态
。
因此，当负载从轻载跳变为重载时，误差放大器需要较长时间才能恢复到正常状态，导致
Buck
变换器的输出电压降低很多后
Buck
变换器才会有新的开关动作，这使得
Buck
变换器的瞬态响应变差，输出电压的精度无法满足负载需求
。
[0003]图1示出了现有技术的一种
COT
控制的开关变换器的电路示意图
。
参见图1，开关变换器采用
Buck
拓扑，开关变换器具有输入端和输出端，分别接收输入电压
Vin
和提供输出电压
Vout。
开关变换器的控制电路用于产生高侧开关管
M1
和低侧开关管
M2
的控制信号
HG
和
LG。
在高侧开关管
M1
导通，低侧开关管
M2
关断时，开关变换器的输入端接收输入电压
Vin
，并对电感
L
充电，在高侧开关管
M1
关断，低侧开关管
M2
导通时，电感
L
向输出端放电，从而产生输出电压
Vout。
[0004]开关变换器的控制电路具有内环和外环两个电压环路，电压外环以误差放大器
EA
为主，其主要起到稳定开关变换器的输出电压
Vout
的作用
。
误差放大器
EA
通过补偿网络
11
进行频率补偿
。
电压内环以比较器
50
为主，其在比较器
50
检测到输出电压
Vout
较低时，导通开关变换器的高侧开关管
M1
，并在设定导通时间之后，关断高侧开关管
M1
，以及在设定的最小关断时间之后，若比较器
50
再次检测到输出电压
Vout
偏低，会重新控制高侧开关管
M1
导通
。
电压内环通过计时模块
40
控制高侧开关管
M1
的设定导通时间以及最小关断时间
。
[0005]开关变换器工作在
DCM
模式时，斜坡补偿模块
20
不再起作用，比较器
50
会直接比较输出电压
Vout
的反馈电压
Vfb2
和误差放大信号
Veao
的大小，并在
Vfb2
＜
Veao
时控制高侧开关管
M1
导通
。
随着负载电流
Io
的减小，开关变换器的开关频率
fsw
逐渐降低，并最终导致在一个开关周期内反馈电压
Vfb1
长时间高于参考电压
Vref
，使得误差放大信号
Veao
会一直放电，变得很低，这样，当负载电流
Io
突然增大时，受到误差放大器
EA
带宽的限制，误差放大信号
Veao
短时间内无法恢复到正常值，直到反馈电压
Vfb2
变得很小时高侧开关管
M1
才会重新导通，这会使得开关变换器的瞬态响应变差，输出电压
Vout
的精度也无法满足负载要求
。
[0006]因此，有待提出一种新的开关变换器及其控制电路以解决上述问题
。

技术实现思路

[0007]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，从而提高开关变换器的瞬态响应速度，减小开关变换器输出电压的欠压值
。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括高侧开关管和低侧开关管，所述控制电路用于控制所述高侧开关管和所述低侧开关管的导通和关断以将所述开关变换器的输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括误差放大电路，用于获得与所述输出电压相关的第一电压信号与参考电压之间的误差放大信号；比较器，用于根据所述误差放大信号与所述输出电压的第二反馈电压产生脉宽调制信号；以及逻辑电路，用于根据所述脉宽调制信号控制所述高侧开关管和所述低侧开关管的导通和关断，其中，所述误差放大电路包括误差放大器
、
内环增益模拟电路和信号选择电路；所述误差放大器用于将所述第一电压信号与所述参考电压进行比较，以输出所述误差放大信号；所述内环增益模拟电路用于获得与所述误差放大器的输出成设定比例的模拟电压信号，所述模拟电压信号用来表征所述开关变换器稳定工作于电感电流连续模式下的所述输出电压的第一反馈电压；所述信号选择电路，用于根据所述开关变换器的
DCM
模式的标志信号，选择所述输出电压的第一反馈电压和所述模拟电压信号之一作为所述第一电压信号；其中，当所述信号选择电路将所述第一电压信号由所述第一反馈电压切换为所述模拟电压信号后，所述误差放大器和所述内环增益模拟电路形成一稳压环路
。
[0009]可选地，所述信号选择电路用于在所述开关变换器工作于电感电流连续模式时，选择所述输出电压的第一反馈电压为所述第一电压信号，在所述低侧开关管开通，且所述开关变换器在电感电流断续模式保持预设时间后，选择所述模拟电压信号为所述第一电压信号
。
[0010]可选地，所述内环增益模拟电路包括依次连接于电源电压与接地端之间的第一开关管和第一电阻；依次连接于电源电压与接地端之间的第二开关管
、
第三开关管和第二电阻；以及第一运算放大器，正相输入端接收所述误差放大信号，反相输入端接所述第三开关管和所述第二电阻相连的公共节点，输出端接所述第三开关管的控制端，其中，所述第一开关管的控本文档来自技高网...

【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高侧开关管和低侧开关管，所述控制电路用于控制所述高侧开关管和所述低侧开关管的导通和关断以将所述开关变换器的输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：误差放大电路，用于获得第一电压信号与参考电压之间的误差放大信号；比较器，用于根据所述误差放大信号与所述输出电压的第二反馈电压产生脉宽调制信号；以及逻辑电路，用于根据所述脉宽调制信号控制所述高侧开关管和所述低侧开关管的导通和关断，其中，所述误差放大电路包括误差放大器
、
内环增益模拟电路和信号选择电路；所述误差放大器用于将所述第一电压信号与所述参考电压进行比较，以输出所述误差放大信号；所述内环增益模拟电路用于获得与所述误差放大器的输出成设定比例的模拟电压信号，所述模拟电压信号用来表征所述开关变换器稳定工作于电感电流连续模式下的所述输出电压的第一反馈电压；所述信号选择电路，用于根据所述开关变换器的
DCM
模式的标志信号，选择所述输出电压的第一反馈电压和所述模拟电压信号之一作为所述第一电压信号；其中，当所述信号选择电路将所述第一电压信号由所述第一反馈电压切换为所述模拟电压信号后，所述误差放大器和所述内环增益模拟电路形成一稳压环路
。2.
根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述信号选择电路用于在所述开关变换器工作于电感电流连续模式时，选择所述输出电压的第一反馈电压为所述第一电压信号，在所述低侧开关管开通，且所述开关变换器在电感电流断续模式保持预设时间后，选择所述模拟电压信号为所述第一电压信号
。3.
根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述内环增益模拟电路包括：依次连接于电源电压与接地端之间的第一开关管和第一电阻；依次连接于电源电压与接地端之间的第二开关管
、
第三开关管和第二电阻；以及第一运算放大器，正相输入端接收所述误差放大信号，反相输入端接所述第三开关管和所述第二电阻相连的公共节点，输出端接所述第三开关管的控制端，其中，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的控制端和漏端连接，所述第一开关管和所述第一电阻的公共节点提供所述模拟电压信号
。4.
根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述设定比例为所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之比
。5.
根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述信号选择电路包括：受反相的第一时钟信号和第二时钟信号控制的第一传输门和第二传输门，其中，在所述第一时钟信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，
申请(专利权)人：骏盈半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：