[發明專利]開關變換器及其控制電路和控制方法

有效

• 申請號: 201210263990.9
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102769386A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 王斯然
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明主要涉及一種電子電路，尤其涉及開關變換器及其控制電路和控制方法。

背景技術

開關變換器的功率損耗主要來自于開關管的導通損耗或者開關損耗。在重載的情況下，輸出電流高，因此導通損耗占主要地位。在輕載或者待機情況下，輸出電流低，開關管的開關損耗占主要地位。如果開關變換器在輕載時仍以原頻率工作，顯著的開關損耗會降低轉換效率。為此，可通過降頻的方式，減小輕載狀態下開關變換器的開關損耗。

一種常用的解決方案是采用易于實現輕載降頻的關斷時間控制方式。圖1是一種現有的采用關斷時間控制的開關變換器100的電路圖。開關變換器100工作在電流斷續模式，接收輸入電壓V_IN，為負載150提供輸出電壓V_O或輸出電流I_O。開關變換器100包括開關電路、反饋電路140以及控制電路。其中開關電路采用反激變換拓撲，包括輸入電容器C_IN，變壓器T，二極管D、輸出電容器C_OUT以及開關管M。控制電路包括電容器C_M、電流源I_M0、放電開關管S、第一比較電路110、第二比較電路120以及觸發器130。電流源I_M0的一端耦接至供電電壓V_CC，另一端耦接至電容器C_M和放電開關管S的一端，電容器C_M和放電開關管S的另一端接地。反饋電路140接收開關電路的輸出信號U_O(輸出電壓V_O、輸出電流I_O或者兩者的組合)，產生反映負載狀態的反饋信號FB。第二比較電路120將反饋信號FB與電容器C_M兩端的電壓V_M0進行比較。第一比較電路110將代表流過開關管M電流的電流檢測信號CS與峰值電流信號V_peak相比較。

如圖1所示，開關管M導通時，電流檢測信號CS逐漸增大。當電流檢測信號CS達到峰值電流信號V_peak時，第一比較電路110復位觸發器130，開關管M關斷。當電容器C_M兩端的電壓V_M0大于反饋信號FB時，第二比較電路120置位觸發器130，開關管M再次導通。同時第二比較電路120輸出脈沖信號Pulse至放電開關管S的控制端，導通放電開關管S一預設時長Tp，使電容器C_M兩端的電壓V_M0降為零。預設時長Tp結束后，放電開關管S斷開，電流源I_M0重新為電容器C_M充電，電容器C_M兩端的電壓V_M0線性增長。當負載降低時，反饋信號FB增大，電流源I_M0對電容器C_M的充電時間變長，開關管M的關斷時間變長，開關變換器100的工作頻率降低。

在實際的應用中，發明人發現電流源I_M0的選取存在一定的問題。例如，一方面我們希望電流源I_M0的電流量盡量小，以在輕載時最大限度地減小開關變換器的工作頻率，有效抑制輕載時的開關損耗。然而另一方面，我們又希望電流源I_M0的電流量要足夠大，以保證開關變換器工作在高頻時，反饋信號FB能達到信號分辨率的要求(足夠大，通常大于50mV)，以避免受到系統噪聲的干擾。

發明內容

針對現有技術中的一個或多個問題，本發明的目的是提供開關變換器及其控制電路和控制方法，其既能保證信號分辨率的要求，又能有效抑制開關變換器的開關損耗。

在本發明一個方面，提出一種用于開關變換器的控制電路，該開關變換器包括具有主開關管的開關電路，該控制電路包括：第一比較電路，接收代表流過主開關管電流的電流檢測信號，將電流檢測信號與峰值電流信號相比較，產生導通時間控制信號；調制信號產生電路，產生調制信號，該調制信號的斜率隨著調制信號的值而變；第二比較電路，接收調制信號和與開關電路輸出相關的反饋信號，基于調制信號和反饋信號，產生關斷時間控制信號；以及邏輯電路，耦接至第一和第二比較電路以接收導通時間控制信號和關斷時間控制信號，基于導通時間控制信號和關斷時間控制信號，產生控制所述主開關管導通與關斷的控制信號。

在本發明的另一個方面，提出一種開關變換器，包括如前所述的控制電路。