[發明專利]具有雙環控制結構的峰值電流模式控制器和開關電源

有效

• 申請號: 202010792819.1
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111740572B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 高博;王文博;張國旗
• 申請（專利權）人: 深圳第三代半導體研究院
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發明涉及峰值電流模式控制器技術領域，公開了一種具有雙環控制結構的峰值電流模式控制器和開關電源，該控制器包括內環控制電路和外環控制電路，外環控制電路用于對內環控制電路的誤差進行矯正；內環控制電路包括數字輸入單元和電流采樣電路，電流采樣電路的輸出與外環控制電路設定的參考電流反向相加，并由數字輸入單元與固定閾值相比較從而確定何時停止驅動功率器件的門級，實現脈沖寬度調制和/或脈沖頻率調制。實現控制電路功耗的降低和自動輕載跳脈沖工作模式，從而減小了系統的靜態、動態損耗，提高了轉換器的效率。

技術領域

本發明涉及峰值電流模式控制器技術領域，特別涉及一種具有雙環控制結構的峰值電流模式和開關電源。

背景技術

峰值電流模式控制器是經典的雙環控制結構，內環控制電路由電流取樣電路、前沿消隱電路、電壓比較器、振蕩器、斜坡發生器、輸出判別電路、輸出驅動電路等組成；外環控制電路由平均電壓/電流取樣電路、參考源、誤差放大器、環路補償器、信號隔離器構成，誤差放大器的輸出經過或不經過隔離器，作為內環控制電路的峰值電壓參考源，從而矯正內環控制電路。

其中，內環控制電路的核心部件為電壓比較器，其負責將電流取樣電路取樣得來的電流與外環控制電路設定的參考電流相比，從而確定何時停止驅動功率器件的門級，實現PWM（脈沖寬度調制）/PFM（脈沖頻率調制）。傳統上，該電壓比較器由模擬電路實現，比如差分電流鏡輸入，單端輸出比較器電路。發明人發現現有技術中至少存在如下問題：該電路的速度與偏置電流正相關，因此要實現高速運轉，該電路需要消耗較高的靜態電流。同時，因該電路使用較多的晶體管，該電路的動態損耗也非常高。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種具有雙環控制結構的峰值電流模式控制器和開關電源，以解決背景技術中的至少一個問題。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供了以下實施方式：

一方面，一種具有雙環控制結構的峰值電流模式控制器，包括內環控制電路和外環控制電路，所述外環控制電路用于對所述內環控制電路的誤差進行矯正；所述內環控制電路包括數字輸入單元和電流采樣電路，電流采樣電路的輸出與外環控制電路設定的參考電流反向相加，并由數字輸入單元與固定閾值相比較，從而確定何時停止驅動功率器件的門級，實現脈沖寬度調制和/或脈沖頻率調制。

進一步的，所述內環控制電路還包括斜坡發生器、反饋電路、數字輸入單元和輸出判別電路；

斜坡發生器的斜坡信號、反饋電路的反饋信號、直流偏置信號及電流采樣信號加和，送入所述數字輸入單元，所述數字輸入單元將輸入的加和信號與內置的閾值進行對比，輸出峰值電流過流信號，所述峰值電流過流信號經數字前沿消隱處理后進入所述輸出判別電路的解除輸入，時鐘/QR（準諧振）檢測信號觸發輸出判別電路的鎖存器的觸發輸入，以實現脈沖寬度調制和/或脈沖頻率調制。

進一步的，通過電阻分壓模擬加法器實現電流采樣信號、反饋信號、斜坡信號的同向、反向加和。

進一步的，通過增加斜坡信號的幅度對所述內環控制電路的回差進行矯正。

進一步的，所述外環控制電路對所述內環控制電路的誤差進行矯正為：所述外環控制電路通過外部平均模式反饋環路對所述內環控制電路的誤差進行矯正。

進一步的，通過強制系統工作于非連續導通模式進而增加所述電流采樣電路輸出電壓的幅度對所述內環控制電路的回差（hysteresis）進行矯正。

進一步的，在電流小于由回差決定的預設數值時，自動進入跳脈沖模式，從而提升輕載效率。

進一步的，所述電流小于由回差決定的預設數值時為：電流采樣電路輸出電壓與斜坡發生器電路輸出電壓疊加之后的峰值小于2倍數字輸入單元的回差時。

進一步的，應用于反激變換器、升壓轉換器或降壓轉換器。