一种导通时间产生电路及开关转换器制造技术

本发明专利技术提出一种导通时间产生电路及开关转换器，导通时间产生电路包括：斜坡模块，根据主功率管的驱动信号和输入电压产生斜坡信号；补偿模块，根据输入电压和占空比产生补偿信号；定时信号产生模块，根据斜坡信号

【技术实现步骤摘要】
一种导通时间产生电路及开关转换器


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种导通时间产生电路及开关转换器
。

技术介绍

[0002]COT(constant on time)
架构的
BUCK
变换器，因其具有瞬态响应快
、
结构简单
、
轻载效率高等优点，成为了
DC
‑
DC
开关电源领域的研究热点
。COT
控制模式下主功率管导通时间
Ton
恒定，通过调整关断时间
Toff
来改变占空比，实现对输出电压的稳定控制
。
但是，由于不存在固定时钟，因此
COT
控制模式实际上属于一种变频的控制模式
。
且由于其变化的工作频率，使得外围
EMI
滤波电路的设计成为难题，因此恒定频率的
COT
架构成为了有重要意义的研究
。
[0003]如图1所示，现有的解决方案是提出
ACOT(adaptive constant on time)
控制，
ACOT
控制模式下导通时间与输入电压成反比，与输出电压成正比，这样便可以抵消输入电压和输出电压对开关频率的影响，从而使得开关频率近似于保持不变
。
但是，由于该电路结构中的比较器存在延迟，会导致产生的导通时间偏大，进而导致开关转换器的开关频率降低
。
同时，随着开关转换器的占空比的减小，导通时间产生电路存在的延迟会使开关频率降低的幅度增大
。
[0004]因此，现有技术中亟需一种导通时间产生电路，既可以消除电路本身带来的延迟影响，从而控制主功率管的实际的导通时间等于预设导通时间，还可以自适应地根据开关转换器占空比的变化克服电路产生的延迟影响，从而使开关转换器的开关频率在不同占空比下保持恒定
。

技术实现思路

[0005]为了上述技术问题，本专利技术提出一种导通时间产生电路及开关转换器，其中导通时间产生电路用于控制开关转换器中主功率管的导通时间，导通时间产生电路包括：
[0006]斜坡模块，根据所述主功率管的驱动信号
、
所述开关转换器的输入电压产生斜坡信号；
[0007]补偿模块，根据开关转换器的输入电压
、
所述开关转换器的占空比产生补偿信号；
[0008]定时信号产生模块，根据所述斜坡信号
、
所述补偿信号和输出反馈信号产生定时信号，所述定时信号表征所述主功率管的导通时间，所述输出反馈信号表征所述开关转换器的输出；
[0009]其中，所述补偿信号用以抵消所述定时信号产生的延迟时间，以使所述主功率管的开关频率在不同占空比下保持恒定
。
[0010]进一步的，当所述输入电压保持恒定时，所述补偿信号与所述开关转换器的占空比成反比关系
。
[0011]进一步的，根据所述主功率管的开关周期和所述延迟时间获取所述反比关系的反比系数
。
[0012]优选的，所述斜坡模块根据有效状态的所述驱动信号和所述输入电压产生第一斜坡信号，所述第一斜坡信号的斜率大于零，有效状态的所述驱动信号驱动所述主功率管导通
。
[0013]优选的，所述定时信号产生模块包括：
[0014]比较单元，比较所述补偿信号和所述斜坡信号的叠加信号
、
所述输出反馈信号，产生表征控制所述主功率管关断的关断触发信号；
[0015]逻辑单元，对所述关断触发信号进行逻辑处理后产生所述定时信号
。
[0016]进一步的，所述补偿信号和所述第一斜坡信号叠加后使所述第一斜坡信号的斜率增大
。
[0017]优选的，所述斜坡模块包括：第一电流源
、
第一电容和第一开关管，所述第一电容的正极连接所述第一电流源，所述第一电容的负极接地，所述第一开关管与所述第一电容并联，所述第一电容的正极连接所述定时信号产生模块
。
[0018]优选的，所述补偿模块包括：第二电流源
、
第二电容和第二开关管，所述第二电容的正极连接所述第二电流源，所述第二电容的负极接地，所述第二开关管的第一电流端连接所述第二电流源，所述第二开关管的第二电流端连接所述第一电容的正极
。
[0019]优选的，所述比较单元包括比较器，所述逻辑单元包括
RS
触发器，所述比较器的反相输入端接收所述输出反馈信号，所述比较器的正相输入端接收所述叠加信号，所述比较器的输出端连接所述
RS
触发器的复位端
。
[0020]开关转换器，所述开关转换器包括降压型开关转换器，所述开关转换器包括上文所述的导通时间产生电路，所述导通时间产生电路控制所述开关转换器的主功率管的导通时间
。
[0021]本专利技术提出的导通时间产生电路会根据开关转换器的占空比产生不同大小的补偿信号，以抵消电路本身产生的延迟影响，从而在占空比为某一定值的情况下控制主功率管的导通时间为与该占空比所对应的预设导通时间，还能在占空比变化的情况下实现开关频率的恒定
。
附图说明
[0022]图1为现有技术中的导通时间产生电路；
[0023]图2为本专利技术提出的导通时间产生电路的结构框图；
[0024]图3为本专利技术提出的导通时间产生电路的进一步细化的结构框图；
[0025]图4为本专利技术提出的导通时间产生电路的具体电路结构；
[0026]图5为现有技术和本专利技术提出的导通时间产生电路中比较器翻转时刻的对比图；
[0027]图6为本专利技术提出的导通时间产生电路中各个驱动信号的时序图
。
具体实施方式
[0028]图1为现有技术中的导通时间产生电路，用于控制开关转换器中主功率管的导通时间，使主功率管的导通时间为预设导通时间
Ton。
当有效状态的第一驱动信号控制主功率管导通时，开关管
M0
关闭，使用与输入电压
Vin
成正比的电流源
I0
对电容
C0
充电，此时电容
C0
上电压
Vramp
电压线性上升，当
Vramp
大于开关转换器的输出电压
Vout
时，比较器
CMP0
的
输出信号
Ton_reset
发生翻转，复位有效状态的第一驱动信号从而输出无效状态的第一驱动信号，无效状态的第一驱动信号控制主功率管关闭
。
由此可知，现有技术是通过比较器
CMP0
比较输出电压
Vout、Vramp
来控制主功率管的关断时刻，从而控制主功率管的导通时间为预设导通时间
Ton。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种导通时间产生电路，应用于开关转换器，所述开关转换器包括主功率管，其特征在于，包括：斜坡模块，根据所述主功率管的驱动信号
、
所述开关转换器的输入电压产生斜坡信号；补偿模块，根据开关转换器的输入电压
、
所述开关转换器的占空比产生补偿信号；定时信号产生模块，根据所述斜坡信号
、
所述补偿信号和输出反馈信号产生定时信号，所述定时信号表征所述主功率管的导通时间，所述输出反馈信号表征所述开关转换器的输出；其中，所述补偿信号用以抵消所述定时信号产生的延迟时间，以使所述主功率管的开关频率在不同占空比下保持恒定
。2.
如权利要求1所述的导通时间产生电路，其特征在于，当所述输入电压保持恒定时，所述补偿信号与所述开关转换器的占空比成反比关系
。3.
如权利要求2所述的导通时间产生电路，其特征在于，根据所述主功率管的开关周期和所述延迟时间获取所述反比关系的反比系数
。4.
如权利要求1所述的导通时间产生电路，其特征在于，所述斜坡模块根据有效状态的所述驱动信号和所述输入电压产生第一斜坡信号，所述第一斜坡信号的斜率大于零，有效状态的所述驱动信号驱动所述主功率管导通
。5.
如权利要求4所述的导通时间产生电路，其特征在于，所述定时信号产生模块包括：比较单元，比较所述补偿信号和所述斜坡信号的叠加信号
、
所述输出反馈信号，产生表征控制所述主功率管关断的关断触发信号；逻辑单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹壮，徐峰，
申请(专利权)人：杰华特微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：