开关电源转换器系统及其控制电路技术方案

本实用新型专利技术提供了一种开关电源转换器系统及其控制器。其中开关电源转换器系统由开关电源转换器，反馈电路，误差放大电路，三角波信号发生器和恒定导通时间控制电路组成。三角波信号发生器根据软开关信号，第二参考信号，开关电源转换器的开关信号和输出电压，产生一个三角波信号，三角波信号的直流偏置跟随软开关信号和第二参考信号中的较小值有关。通过将三角波信号与误差放大电路根据软开关信号，第一参考信号和反馈信号产生的误差放大信号比较，产生恒定导通时间控制信号控制开关电源转换器系统，使开关电源转换器系统实现软开关并有较大的输出电压调节范围。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
开关电源转换器系统及其控制电路
本技术涉及电路领域。本技术更具体地但不限于涉及开关电源转换器系 统及其控制电路。
技术介绍
在开关电源领域，恒定导通时间控制模式的开关电源转换器系统由于其优越的负 载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在行业中得到了广泛的应用。现有技术中的恒定导通时间模式开关电源控制器通常是将一个误差放大信号与 一个根据输入电压和输出电压所产生的三角波信号作比较，来触发恒定导通时间计时器， 生成系统控制信号。在这一过程中，误差放大信号需要与三角波信号的幅值匹配，才能正常 触发恒定导通时间计时器。现有技术中通常采用为三角波信号设定固定直流偏置的做法， 来完成幅值匹配。然而，设定固定直流偏置会使得开关电源转换器系统的输出电压调节范 围受到限制，同时也不易在开关电源转换器系统中加入软启动功能。同时，现有技术的恒定导通时间模式开关电源控制器中，为了保证环路稳定，通常 会使误差放大信号的变化尽量平缓。而在轻负载的条件下，误差放大信号会随着所有功率 开关的关闭而逐渐下降，使得误差放大信号和三角波信号之间有一个较大的差值。在此情 况下，系统的瞬态响应性能会变得很差，亟需改进。
技术实现思路
本技术考虑到现有技术中的一个或多个问题，提出了一种开关电源转换器系 统及其控制电路。本技术的第一方面，提出了一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关 电源转换器系统包括:开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断， 将一个输入电压转换为一个输出电压，所述功率开关的开关和关断产生一个开关信号；反 馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大电路，耦接到所述反馈电路，根据所述 第一参考信号和软开关信号中的较小值与所述反馈信号，产生所述误差放大信号；三角波 信号发生器，耦接到所述开关电源转换器，根据所述软开关信号，第二参考信号，所述开关 信号和所述输出电压，产生一个三角波信号；恒定导通时间控制电路，耦接到所述误差放大 电路和所述三角波信号发生器，接收所述误差放大信号和所述三角波信号，生成恒定导通 时间控制信号，用于控制所述开关电源转换器中的所述功率开关；其中所述三角波信号的 直流偏置与所述软开关信号和所述第二参考信号中的较小值有关。在一些实施例中，所述开关电源转换器进一步包括软开关信号发生器，在所述开 关电源转换器系统启动时，所述软开关信号发生器产生所述软开关信号；所述恒定导通时 间控制电路包括=PWM比较器，其中，所述PWM比较器具有同相输入端，反相输入端和输出 端，所述同相输入端和所述反相输入端分别接收所述误差放大信号和所述三角波信号；和 计时器，耦接到所述PWM比较器的输出端，根据所述PWM比较器的输出信号，在计时器的输出端产生所述恒定导通时间控制信号。在一些实施例中，所述三角波信号发生器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和电 压跟随器，其中，所述第一电阻的第一端接收所述开关信号，第二端耦接到所述第二电阻的 第一端，所述第一电容的两端分别耦接所述开关电源转换器的输出电压和所述第一电阻的 第二端，所述电压跟随器具有两个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述两 个同相输入端分别耦接到所述软开关信号和所述第二参考信号，所述反相输入端与所述电 压跟随器的输出端耦接，所述电压跟随器的输出端进一步耦接到所述第二电阻的第二端， 所述第二电阻第二端的信号作为所述三角波信号。在一些实施例中，所述第二参考信号等于所述第一参考信号。在一些实施例中，所述开关电源转换器系统进一步包括:休眠判断电路，输出一 个休眠判断信号，用于判断所述开关电源转换器系统是否处于休眠状态；和箝位电路，耦接所述休眠判断电路，所述三角波信号发生器和所述误差放大电路， 在所述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统为休眠状态时，根据所述三角波信号和 所述误差放大信号，来决定对所述误差放大信号进行箝位。在一些实施例中，所述箝位电路对所述误差放大信号进行箝位的条件是:所述休 眠判断信号指示系统处于入休眠状态；和所述误差放大信号与所述三角波信号之间的电位 差达到第一偏移直流电压；所述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统处于休眠状态 的条件是:所述开关电源转换器系统中的所述功率开关全部关闭；和所述三角波信号与所 述误差放大信号之间的电位差大于等于第二偏移直流电压，并持续第一延迟时间；以及所 述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统离开休眠状态的条件是:所述开关电源转换 器系统中的任一功率开关导通；或所述反馈信号小于第三参考信号。在一些实施例中，所述第一偏移直流电压大于所述第二偏移直流电压。在一些实施例中，所述第三参考信号为所述第一参考信号的0.95倍。在一些实施例中，所述箝位电路包括:第一偏移直流电压源，所述第一偏移直流电 压源的正端耦接到所述三角波信号发生器的输出端接收所述三角波信号；运算放大器，同 相输入端耦接到所述第一偏移直流电压源的负端，反相输入端耦接到接收所述误差放大信 号；第一开关，所述第一开关的控制端接收所述休眠判断信号，根据所述休眠判断信号决 定闭合或断开；电流源，正端通过所述第一开关耦接到系统电源电压；和MOSFET管，所述 MOSFET管的栅极耦接到所述运算放大器的输出端，所述电流源负端耦接到所述MOSFET管 的漏极，所述MOSFET管的源极耦接到所述误差放大电路。在一些实施例中，所述休眠判断电路包括:第二偏移直流电压源，所述第二偏移直 流电压源的负端耦接到所述误差放大电路的输出端，接收所述误差放大信号；第一比较 器，具有一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端，其中同相输入端率禹 接到所述三角波信号发生器的输出端接收三角波信号，反相输入端耦接到所述第二偏移直 流电压源的正端；或非门，输入端接收所述开关电源转换器系统中各功率开关的控制信号， 输出端耦接到所述第一比较器的使能端，输出休眠提示信号；抗尖峰延迟电路，输入端耦接 于所述第一比较器的输出端，用于将所述第一比较器的输出延迟第一延迟时间；以及触发 器，具有置位端，复位端和输出端，所述置位端耦接到所述抗尖峰延迟电路的输出端，所述 复位端耦接接收所述开关电源转换器系统主开关管的控制信号，所述输出端的输出信号作为所述休眠判断信号。在一些实施例中，所述休眠判断电路包括:第二偏移直流电压源，所述第二偏移直 流电压源的负端耦接到所述误差放大电路的输出端，接收所述误差放大信号；第一比较器， 具有一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端，其中同相输入端稱接到 所述三角波信号发生器的输出端接收三角波信号，反相输入端耦接到所述第二偏移直流电 压源的正端；或非门，输入端接收所述开关电源转换器系统中各功率开关的控制信号，输出 端耦接到所述第一比较器的使能端，输出休眠提示信号；抗尖峰延迟电路，输入端耦接于所 述第一比较器的输出端，用于将所述第一比较器的输出延迟第一延迟时间；第二比较器，所 述第二比较器的同相输入端接收第三参考信号，反相端接收所述反馈信号；或门，具有两个 输入端，分别接收开关电源转换器系统主开关管的控制信号，以及所述第二比较器的输出 信号；以及触发器，具有置位端，复位端和输出端，所述置位端耦接到所述抗尖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统包括：?开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断，将一个输入电压转换为一个输出电压，所述功率开关的开关和关断产生一个开关信号；?反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；?误差放大电路，耦接到所述反馈电路，根据一个第一参考信号和一个软开关信号中的较小值与所述反馈信号，产生所述误差放大信号；?三角波信号发生器，耦接到所述开关电源转换器，根据所述软开关信号，一个第二参考信号，所述开关信号和所述输出电压，产生一个三角波信号；?恒定导通时间控制电路，耦接到所述误差放大电路和所述三角波信号发生器，接收所述误差放大信号和所述三角波信号，生成恒定导通时间控制信号，用于控制所述开关电源转换器中的所述功率开关；?其中所述三角波信号具有直流偏置，所述直流偏置与所述软开关信号和所述第二参考信号中的较小值有关。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统包括:开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断，将一个输入电压转换为一个输出电压，所述功率开关的开关和关断产生一个开关信号；反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大电路，耦接到所述反馈电路，根据一个第一参考信号和一个软开关信号中的较小值与所述反馈信号，产生所述误差放大信号；三角波信号发生器，耦接到所述开关电源转换器，根据所述软开关信号，一个第二参考信号，所述开关信号和所述输出电压，产生一个三角波信号；恒定导通时间控制电路，耦接到所述误差放大电路和所述三角波信号发生器，接收所述误差放大信号和所述三角波信号，生成恒定导通时间控制信号，用于控制所述开关电源转换器中的所述功率开关；其中所述三角波信号具有直流偏置，所述直流偏置与所述软开关信号和所述第二参考信号中的较小值有关。2.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于:所述开关电源转换器进一步包括软开关信号发生器，在所述开关电源转换器系统启动时，所述软开关信号发生器产生所述软开关信号；所述恒定导通时间控制电路包括:PWM比较器，其中，所述PWM比较器具有同相输入端，反相输入端和输出端，所述同相输入端和所述反相输入端分别接收所述误差放大信号和所述三角波信号；和计时器，耦接到所述PWM比较器的输出端，根据所述PWM比较器的输出信号，在计时器的输出端产生所述恒定导通时间控制信号。3.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述三角波信号发生器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和电压跟随器，其中，所述第一电阻的第一端接收所述开关信号，第二端耦接到所述第二电阻的第一端，所述第一电容的两端分别耦接所述开关电源转换器的输出电压和所述第一电阻的第二端，所述电压跟随器具有两个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述两个同相输入端分别耦接到所述软开关信号和所述第二参考信号，所述反相输入端与所述电压跟随器的输出端耦接，所述电压跟随器的输出端进一步耦接到所述第二电阻的第二端，所述第二电阻第二端的信号作为所述三角波信号。4.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述第二参考信号等于所述第一参考信号。5.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统进一步包括:休眠判断电路，输出一个休眠判断信号，用于判断所述开关电源转换器系统是否处于休眠状态；和箝位电路，耦接所述休眠判断电路，所述三角波信号发生器和所述误差放大电路，在所述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统为休眠状态时，根据所述三角波信号和所述误差放大信号，来决定对所述误差放大信号进行箝位。6.如权利要求5所述的开关电源转换器系统，其特征在于:所述箝位电路对所述误差放大信号进行箝位的条件是:所述休眠判断信号指示系统处于入休眠状态；和所述误差放大信号与所述三角波信号之间的电位差达到第一偏移直流电压；所述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统处于休眠状态的条件是:所述开关电源转换器系统中的所述功率开关全部关闭；和所述三角波信号与所述误差放大信号之间的电位差大于等于第二偏移直流电压，并持续第一延迟时间；以及所述休眠判断信号判断所述开关电源转换器系统离开休眠状态的条件是:所述开关电源转换器系统中的任一功率开关导通；或所述反馈信号小于第三参考信号。7.如权利要求6所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述第一偏移直流电压大于所述第二偏移直流电压。8.如权利要求6所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述第三参考信号为所述第一参考信号的0.95倍。9.如权利要求5所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述箝位电路包括:第一偏移直流电压源，所述第一偏移直流电压源的正端耦接到所述三角波信号发生器的输出端接收所述三角波信号；运算放大器，同相输入端耦接到所述第一偏移直流电压源的负端，反相输入端耦接到接收所述误差放大信号；第一开关，所述第一开关的控制端接收所述休眠判断信号，根据所述休眠判断信号决定闭合或断开；电流源，正端通过所述第一开关耦接到系统电源电压；和MOSFET管，所述MOSFET管的栅极耦接到所述运算放大器的输出端，所述电流源负端耦接到所述MOSFET管的漏极，所述MOSFET管的源极耦接到所述误差放大电路。10.如权利要求5所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述休眠判断电路包括: 第二偏移直流电压源，所述第二偏移直流电压源的负端耦接到所述误差放大电路的输`出端，接收所述误差放大信号；第一比较器，具有一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端，其中同相输入端耦接到所述三角波信号发生器的输出端接收三角波信号，反相输入端耦接到所述第二偏移直流电压源的正端；或非门，输入端接收所述开关电源转换器系统中各功率开关的控制信号，输出端耦接到所述第一比较器的使能端，输出休眠提示信号；抗尖峰延迟电路，输入端耦接于所述第一比较器的输出端，用于将所述第一比较器的输出延迟第一延迟时间；以及触发器，具有置位端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：实用新型
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