本发明专利技术公开了一种用于开关模式电压变换器的控制电路，该开关模式电压变换器包括第一开关管，该控制电路耦接在输入电压和地之间，周期性地导通第一开关管一恒定时长，该控制电路还耦接至直流偏置电压，基于输入电压和直流偏置电压产生开关控制信号以控制第一开关管的导通或关断，从而减小输入电压变化引起的开关频率变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及ー种电子电路，尤其涉及一种用于开关模式电压变换器的控制电路及其控制方法。
技术介绍
降压和升压变换器是多种应用场合下的高效开关电源。例如，降压变换器可用于将笔记本电脑中的供电电压(例如12疒24V)转换为中央处理单元(CPU)所需的工作电压(例如2. 5V飞V)。对于集成电路而言，降压和升压变换器的效率可高达95%。图I是现有的降压变换器100的电路原理图。如图I所示，降压变换器100包括耦接于输入电压な和參考电压Vref (例如地)之间的控制电路102和开关电路104。其中开关电路104包括第一开关管112a (通常指上侧开关管)和第二开关管112b (通常指下侧开关管)。第一开关管112a与第二开关管112b串联耦接，第一开关管112a与第二开关管112b分别包括体ニ极管114a和114b。控制电路102用于周期性地导通第一开关管112aー恒定时长。此外，降压变换器100还包括电感器106、电容器108和负载110 (例如CPU)，其中负载110与电容器108并联。工作时，控制电路102导通第一开关管112a —恒定时长，在这一恒定时长内，输入电压匕为电感器106和电容器108充电。随后，控制电路102关断第一开关管112a并导通第二开关管112b，使电流经过电感器106、电容器108和第二开关管112b续流。然而，专利技术人发现，当控制电路102直接耦接于输入电压な和地之间时，降压变换器100的开关频率会随输入电压な的变化而变化。开关频率的变化会对负载产生不利的影响，因此需要做出一些改进来降低或者消除开关频率的变化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于开关模式电压变换器的控制电路及控制方法，以解决因其输入电压变化导致的开关频率变化问题。根据本专利技术一实施例的一种ー种用于开关模式电压变换器的控制电路，该开关模式电压变换器包括第一开关管，该控制电路耦接在输入电压和地之间，周期性地导通第一开关管ー恒定时长，该控制电路还耦接至直流偏置电压，基于输入电压和直流偏置电压产生开关控制信号以控制第一开关管的导通或关断，从而减小输入电压变化引起的开关频率变化。根据本专利技术一实施例的一种开关模式电压变换器，该开关模式电压变换器包括上述控制电路和第一开关管。根据本专利技术一实施例的一种用于开关模式电压变换器的控制方法，该开关模式电压变换器包括开关管和用于周期性导通开关管ー恒定时长的控制电路，该控制方法包括对控制电路施加直流偏置电压；改变开关模式电压变换器的输入电压；测量输入电压变化引起的频率偏移；以及根据目标频率偏移来调整直流偏置电压。、根据本专利技术一实施例的一种用于开关模式电压变换器的控制方法，该开关模式电压变换器包括开关管和用于周期性导通开关管ー恒定时长的控制电路，该控制方法包括对控制电路施加多个不同数值的直流偏置电压；改变开关模式电压变换器的输入电压；测量多个不同数值直流偏置电压下的多个频率偏移；处理多个频率偏移和相应的直流偏置电压，找出最小的频率偏移以及与最小频率偏移对应的直流偏置电压；以及将对应的直流偏置电压作为设定值施加至控制电路。根据本专利技术的实施例，通过对控制电路施加合适的直流偏置电压来实现减小甚至消除输入电压变化所引起的开关频率变化。附图说明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 图I是现有的降压变换器100的电路原理 图2是通过实验测得的图I所示现有降压变换器100的开关频率随输入电压变化的波形 图3是通过实验测得的在两个不同的输入电压下，开关电压随时间变化的波形 图4A是图I中所示降压变换器100的一部分电路原理 图4B是图4A所示降压变换器工作时电压随时间变化的波形 图5A是根据本专利技术ー实施例的降压变换器200的电路原理 图5B是根据本专利技术ー实施例的图5A中控制电路202的电路原理 图6是根据本专利技术ー实施例的根据图5A所示降压变换器200的开关频率随输入电压变化的仿真结果所绘制的 图7A是降压变换器300的电路原理 图7B是根据本专利技术ー实施例的图7A所示降压变换器300工作时电压随时间变化的波形图。具体实施例方式下面參照附图详细描述本专利技术的实施例。本领域的技术人员应当理解，图中的一些细节，如尺寸、形状、角度以及其他特征仅仅是示意本技术的某一特定实施例。没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。本领域技术人员还应理解，尽管本专利技术中的详细描述与特定实施例相结合，但本专利技术仍有许多其他实施方式，在实际执行时可能有些变化，但仍然包含在本专利技术主g范围内，因此，本专利技术g在包括所有落入本专利技术和所述权利要求范围及主旨内的替代例、改进例和变化例等。如前所述，专利技术人发现，在常见的开关模式电压变换器中，开关频率会随输入电压Vln的变化而改变。对图I所示降压变换器100进行实验，可以得出输入电压な和开关频率之间的关系。图2是通过实验测得的图I所示现有降压变换器100的开关频率/;随输入电压Vin变化的波形图。如图2所示，当输入电压Vjn从2. 7V增加到5V吋，开关频率/;下降约17%。当输入电压Vjn从2. 7V增加至5. 8V时，开关频率fs下降约19%。图3是通过实验测得的在两个不同的输入电压Vjn下，开关电压な随时间变化的波形图。如图3所示，当输入电压匕为2. 7V时，死区时间约为49. 8ns。当输入电压匕为5V时，死区时间约为15. Ins0可以看出，输入电压匕越高，死区时间越短，开关频率/;越小，开关周期Ts越长。具体细节将在图4Α和图4Β中讨论。图4Α是图I中所示降压变换器100的一部分电路原理图。图4Β是图4Α所示降压变换器工作时电压随时间变化的波形图。如图4Α和4Β所示，在一个开关周期Ts中，根据能量守恒原则，得出下式Jfc-^>* = 0(I) O 由于开关频率为开关周期的倒数，式(I)可以变形为 Pr f. = 1/2, =-^- (2) 7 · T - f ·『, in on L'dsad / 其中^为体ニ极管的导通电压。如果输入电压匕较高(例如图3中所示的5V)，死区时间ら—基本比低输入电压时(例如图3中所示的2. 7V)短。因此，高输入电压时的死区时间ら-可以忽略，高输入电压时的开关频率可按下式来近似 L崖Λ = VmH■ぐ Vin-Iai⑶ 另ー方面，若输入电压匕较低，例如图3中的2. 7V，则死区时间不能忽略，这样低输入电压时的开关频率按下式近似“仏=liTl⑷ 如式(3)与式(4)所示，当导通时长—定时，低输入电压时的开关频率具有比高输入电压时的开关频率小的分母。因此，低输入电压时的开关频率高于高输入电压时的开关频率，即 すs _νΛ ^ J s _Μφ_ΥΛ(5) 如前所述，开关频率/;的变化会对耦接至开关模式电压变换器的负载产生不利影响。例如，负载可能包括为特定频率段设计的带宽滤波器，开关频率的变化将导致设计的电路故障和/或其它问题。根据本专利技术的实施例，可以至少减小前述开关频率变化。下面根据图5Α 7Β进行讨论。图5Α是根据本专利技术ー实施例的降压变换器200的电路原理图。图5Β是根据本专利技术ー实施例的图5Α中控制电路202的电路原理图。如图5Α所示，降压变换器200所包括的元器件与图I中降压变换器1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.18 US 13/051,3601.一种用于开关模式电压变换器的控制电路，该开关模式电压变换器包括第一开关管，该控制电路耦接在输入电压和地之间，周期性地导通第一开关管一恒定时长，该控制电路还耦接至直流偏置电压，基于输入电压和直流偏置电压产生开关控制信号以控制第一开关管的导通或关断，从而减小输入电压变化引起的开关频率变化。2.如权利要求I所述的控制电路，包括 电流设定单元，耦接至输入电压和直流偏置电压，基于输入电压和直流偏置电压产生控制电流；以及 开关控制单元，耦接至电流设定单元，根据控制电流产生开关控制信号以控制第一开关管的导通与关断。3.如权利要求2所述的控制电路，其中电流设定单元包括 电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至输入电压； 第一比较器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中第一输入端I禹接至电阻器的第二端，第二输入端耦接至直流偏置电压； 第一晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其中第一端耦接至电阻器的第二端和第一比较器的第一输入端，第二端耦接至地，控制端耦接至第一比较器的输出端。4.如权利要求2所述的控制电路，其中开关控制单元包括 电流镜，具有第一端、第二端和第三端，其中第一端耦接至输入电压； 第二晶体管，与第一晶体管相配对，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流镜的第二端，第二端耦接至地，控制端耦接至第一比较器的输出端； 开关电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电流镜的第三端，第二端耦接至地； 第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接至电流镜的第三端和开关电容器的第一端，第二端耦接至阈值电压，输出端耦接至第一开关管以提供开关控制信号；以及 放电晶体管，与开关电容器并联耦接，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至开关电容器的第一端，第二端耦接至地，控制端耦接至第二比较器的输出端，放电晶体...
【专利技术属性】
技术研发人员：董岩，徐鹏，詹姆斯·阮，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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