开关型功率变换器、时钟模块和控制电路的制作方法

开关型功率变换器、时钟模块和控制电路的制作方法
【专利摘要】提出了一种开关型功率变换器、时钟模块和控制电路。根据本公开各实施例的时钟模块用于为功率变换器提供时钟信号。该时钟模块在所述功率变换器被启动时刻将其时钟信号的时钟频率设置为设定的第一频率，并在功率变换器的启动过程中调节该时钟频率由该设定的第一频率经过预设次数的增长性频率跃变阶梯性地跳变至设定的第二频率。由此，该功率变换器的感性储能元件在整个启动过程中均能达到伏秒平衡，不会发生流过该感性储能元件的电感电流骤增的问题，从而使开关型功率变换器能安全平稳地完成其启动过程。
【专利说明】开关型功率变换器、时钟模块和控制电路

【技术领域】
[0001] 本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及开关型功率变换器及其时钟模块和控 制电路。

【背景技术】
[0002] 开关型功率变换器已经被广泛应用于各种工业电子设备及消费电子设备中。开关 型功率变换器通常至少包括一个主开关，并通过控制该主开关的导通和关断切换以实现将 该功率变换器接收的输入电压转换为合适的输出电压的目的。
[0003] 开关型功率变换器通常采用的控制模式之一包括峰值电流控制脉冲宽度调制模 式。简言之，在峰值电流控制脉冲宽度调制模式，开关型功率变换器基于系统时钟信号调 节其主开关以大致恒定的切换频率进行导通和关断切换，并且基于表征其输出电压的反馈 信号和表征开关电流的采样信号调节其主开关在每个导通和关断切换周期中的导通时间 (即系统占空比），以保持输出电压稳定。
[0004] 在开关型功率变换器的工作过程中，一般还需要对其输出电流或者开关电流进行 限流，以控制输出电流低于输出电流上限阈值或者开关流低于开关电流上限阈值，从而保 证功率变换器及耦接于该功率变换器输出端的负载不受损坏。一般可以通过限定开关电流 的峰值低于设定的峰值阈值来实现对开关电流或者输出电流的限流。由于在主开关和系统 参考地之间存在寄生电容，通常还需要对开关电流的采样信号进行前沿消隐，使该采样信 号在设定的消隐时间内无效，以防止寄生电容在该采样信号前沿引起的尖刺造成限流误触 发。这就决定了开关型功率变换器的最小系统占空比。
[0005] 例如，对于一款降压型开关功率变换器，若系统时钟信号的周期为16 μ s，即主开 关的导通和关断切换周期为16 μ s，而所需的设定消隐时间为250ns，则最小系统占空比为 250/16000?1. 5%。假设该降压型开关功率变换器的最大输入电压为380V，期望的输出 电压为12V，那么该降压型功率变换器进入稳定的工作状态时，系统占空比12/380大致为 3%，大于最小系统占空比1.5%，因而可以正常工作。然而，在该降压型开关功率变换器的 启动过程中，由于输出电压在刚开始启动的阶段相对于期望的输出电压而言很小，则理论 上这一阶段需要的系统占空比会小于最小系统占空比1.5%。但实际上，该降压型功率变换 器以最小系统占空比1. 5%工作，这会造成降压型功率变换器的储能电感不能达到伏秒平 衡，导致该储能电感的电流持续增大。这种情况下，储能电感的电流可能在短时间内突然增 大到超出其最大允许电流而使该储能电感饱和，导致功率变换器无法正常工作。另外，如果 该降压型功率变换器采用集成的金属氧化物半导体场效应晶体管（M0SFET)作为主开关， 则该集成的M0SFET的电流处理能力有限，储能电感的电流持续增大也意味着流过M0SFET 的开关电流持续增大，很可能使该M0SFET饱和，从而其漏源电压骤增，导通损耗骤增。这不 仅使该M0SFET承受较大的电压和温度负担，并且该M0SFET有烧毁的危险，不利于整个功率 变换器系统的稳定性和耐久性。
[0006] 常用的系统软启动方案例如软启动开关电流的峰值阈值或者软启动表征输出电 压期望值的参考电压并不能解决上述技术问题。


【发明内容】

[0007] 针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种控制电路、时钟模 块和开关型功率变换器。
[0008] 在本公开的一个方面，提出了一种时钟模块，用于为开关型功率变换器提供时钟 信号，其中该开关型功率变换器用于将输入电压转换为输出电压，并且该开关型功率变换 器具有启动过程，该启动过程从该开关型功率变换器被启动时刻开始至所述输出电压增大 至其期望值时止；所述时钟模块包括时钟发生器，该时钟发生器被构建用于提供具有周期 性脉冲序列的所述时钟信号，该时钟信号具有时钟频率，且该时钟频率与该脉冲序列的脉 冲周期互为倒数；所述时钟模块还包括时钟调频器，耦接于所述时钟发生器，该时钟调频器 被构建用于在所述功率变换器被启动时刻将所述时钟频率设置为设定的第一频率，并在所 述启动过程中控制所述时钟发生器，以调节所述时钟频率由该设定的第一频率经过预设 次数的增长性频率跃变阶梯性地跳变至设定的第二频率。
[0009] 根据一些实施例，所述时钟调频器还被构建用于调节所述时钟频率在每次频率跃 变时以与该次频率跃变对应的预设频率增量增大。
[0010] 根据一些实施例，所述时钟频率在每次频率跃变前具有跃变前频率，每次频率跃 变后具有跃变后频率，所述时钟调频器还被构建用于调节所述时钟频率的每次跃变前频率 具有与该次频率跃变对应的预设持续时间，第一次跃变前频率为所述第一频率，最后一次 跃变后频率为所述第二频率。
[0011] 根据一些实施例，所述时钟调频器具有调频输入端和调频输出端，该调频输入端 用于接收所述时钟信号，该时钟调频器基于该时钟信号的脉冲进行计时，并基于该计时在 该调频输出端提供调频信号；其中该调频信号具有初始状态和预设个数的调频状态，并且 该预设个数的调频状态与所述预设次数的频率跃变一一对应；以及所述时钟发生器具有 时钟控制端和时钟输出端，该时钟控制端用于接收所述调频信号，该时钟发生器用于在该 时钟输出端提供所述时钟信号，并基于所述调频信号调节所述时钟频率，使该时钟频率在 调频信号的初始状态为所述第一频率，并在调频信号每次调频状态变化时进行一次频率跃 变。
[0012] 根据一些实施例，所述时钟调频器被构建用于在所述计时每达到Μ个时钟信号的 脉冲周期时，使所述调频信号进行一次调频状态变化，其中Μ为正整数；并且所述时钟发生 器被构建用于调节所述时钟频率在每次频率跃变时以与该次频率跃变对应的预设频率增 量增大。
[0013] 根据一些实施例，所述预设次数为2Ν-1次，Ν为正整数；所述预设个数为2Ν-1个； 所述时钟调频器包括：Ν位二进制加计数器，该Ν位二进制加计数器具有时钟输入端和Ν位 输出端，其中，所述时钟输入端用于接收所述时钟信号，所述Ν位输出端由最低位到最高位 的顺序依次为第〇位至第Ν-1位输出端，分别用于输出该Ν位二进制加计数器的第0位至 第Ν-1位位信号，该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均可以具有逻辑"0"状态和逻辑 " 1"状态，其组合具有初始状态和2Ν-1个计数状态，并且该Ν位二进制加计数器响应于 所述时钟信号的每个脉冲进行一次加计数，使第〇位至第Ν-1位位信号从所述"0"初始状 态开始在每一次加计数时进行一次计数状态变化，该第0位至第N-1位位信号用作所述调 频信号，其2N-1个计数状态用作所述调频信号的2N-1个调频状态；所述时钟发生器包括 ： 时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容器的 充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟信号 的第一频率；和N个可控电流源，依次标记为第0位至第N-1位可控电流源，分别与所述恒 定电流源并联地耦接于所述电容器；其中，对于每一个j = 〇, 1，2,……，N-1，第j位可控电 流源具有第j位电流控制端和第j位电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位 二进制加计数器的第j位位信号，该第j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"1"状 态提供第j位电流，且该第j位电流是所述第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
[0014] 根据一些实施例，所述预设次数为2N-1次，N为正整数；所述预设个数为2 N-1个； 所述时钟调频器包括：N位二进制减计数器，该N位二进制减计数器具有时钟输入端和N位 输出端，其中，所述时钟输入端用于接收所述时钟信号，所述N位输出端由最低位到最高位 的顺序依次为第〇位至第N-1位输出端，分别用于输出该N位二进制减计数器的第0位至 第N-1位位信号，该第0位至第N-1位位信号中的每一位均具有逻辑"0"状态和逻辑"1"状 态，其组合具有" 1"初始状态和2N-1个计数状态，并且该N位二进制减计数器响应于所述时 钟信号的每个脉冲进行一次减计数，使第〇位至第N-1位位信号从所述" 1"初始状态开始在 每一次减计数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第N-1位位信号用作所述调频信号，其 2 N_1个计数状态用作所述调频信号的2N-1个调频状态；所述时钟发生器包括：时钟发生模 块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容器的充放电产生 所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟信号的第一频率； 和N个可控电流源，依次标记为第0位至第N-1位可控电流源，分别与所述恒定电流源并联 地耦接于所述电容器；其中，对于每一个j = 〇, 1，2,……，N-1，第j位可控电流源具有第j 位电流控制端和第j位电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位二进制减计数 器的第j位位信号，该第j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"〇"状态提供第j位 电流，且该第j位电流是所述第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
[0015] 根据一些实施例，所述预设次数为2N-1次，N为正整数；所述预设个数为2 N-1个； 所述时钟调频器包括：分频器，具有分频输入端和分频输出端，该分频输入端用于接收所述 时钟信号，该分频器将所述时钟信号进行分频并在所述分频输出端提供频率是所述时钟频 率的1/M的分频信号，其中Μ为正整数；和N位二进制加计数器，该N位二进制加计数器具 有时钟输入端和Ν位输出端，其中，所述时钟输入端用于接收所述分频信号，所述Ν位输出 端由最低位到最高位的顺序依次为第0位至第Ν-1位输出端，分别用于输出该Ν位二进制 加计数器的第〇位至第Ν-1位位信号，该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均具有逻辑 "0"状态和逻辑" 1"状态，其组合具有"0"初始状态和2Ν-1个计数状态，并且该Ν位二进制 加计数器响应于所述分频信号的每个脉冲进行一次加计数，使第〇位至第Ν-1位位信号从 所述初始状态开始在每一次加计数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第Ν-1位位 信号用作所述调频信号，其2 Ν-1个计数状态用作所述调频信号的2Ν-1个调频状态；所述时 钟发生器包括：时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源 对该电容器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决 定该时钟信号的第一频率；和Ν个可控电流源，依次标记为第0位至第Ν-1位可控电流源， 分别与所述恒定电流源并联地耦接于所述电容器；其中，对于每一个j = 0, 1，2,……，N-1， 第j位可控电流源具有第j位电流控制端和第j位电流输出端，该第j位电流控制端用于 接收所述N位二进制加计数器的第j位位信号，该第j位电流输出端响应于第j位位信号 的逻辑"1"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所述第一电流的与该位数j对应的预 设倍数。
[0016] 根据一些实施例，所述预设次数为2N-1次，N为正整数；所述预设个数为2 N-1个； 所述时钟调频器包括：分频器，具有分频输入端和分频输出端，该分频输入端用于接收所述 时钟信号，该分频器将所述时钟信号进行分频并在所述分频输出端提供频率是所述时钟频 率的1/M的分频信号，其中Μ为正整数；和N位二进制减计数器，该N位二进制减计数器具 有时钟输入端和Ν位输出端，其中，所述时钟输入端用于接收所述分频信号，所述Ν位输出 端由最低位到最高位的顺序依次为第0位至第Ν-1位输出端，分别用于输出该Ν位二进制 减计数器的第〇位至第Ν-1位位信号，该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均具有逻辑 "0"状态和逻辑"1"状态，其组合具有"1"初始状态和2 Ν-1个计数状态，并且该Ν位二进制 减计数器响应于所述分频信号的每个脉冲进行一次减计数，使第0位至第Ν-1位位信号从 所述" 1"初始状态开始在每一次减计数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第Ν-1位位 信号用作所述调频信号，其2Ν-1个计数状态用作所述调频信号的2 Ν-1个调频状态；所述时 钟发生器包括：时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源 对该电容器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决 定该时钟信号的第一频率；和Ν个可控电流源，依次标记为第0位至第Ν-1位可控电流源， 分别与所述恒定电流源并联地耦接于所述电容器；其中，对于每一个j = 〇, 1，2,……，N-1， 第j位可控电流源具有第i位电流控制端和第j位电流输出端，该第j位电流控制端用于 接收所述N位二进制减计数器的第j位位信号，该第j位电流输出端响应于第j位位信号 的逻辑"0"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所述第一电流的与该位数j对应的预 设倍数。
[0017] 在本实用新型的另一方面，提出了一种开关型功率变换器，包括：输入端，用于接 收输入电压；输出端，用于提供输出电压；开关单元，至少包括主开关，基于脉冲宽度调制 信号进行导通和关断切换以调整占空比，将输入电压转换为所述输出电压，其中所述主开 关的导通和关断切换产生开关电流；以及控制电路，具有第一控制输入端、第二控制输入 端、第三控制输入端、第四控制输入端和第一控制输出端，其中该第一控制输入端用于接收 表征输出电压的反馈信号，该第二控制输入端用于接收表征开关电流的第一电流采样信 号，该第三控制输入端用于接收表征所述输出电压的期望值的参考信号，该第四控制输入 端用于接收表征开关电流的峰值最大值的第一限流阈值，并且该第一控制输出端用于提供 所述脉冲宽度调制信号；其中所述控制电路被构建用于基于所述反馈信号、第一电流采样 信号、参考信号和第一限流阈值提供关断触发信号；所述控制电路还被构建以包括上述的 时钟模块；以及所述控制电路还被构建用于基于关断触发信号和所述时钟模块的时钟信号 提供所述脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号基于时钟信号的脉冲驱动主开关导通， 并基于关断触发信号驱动主开关关断。
[0018] 根据一些实施例，该开关型功率变换器进一步包括：感性储能元件，用于在所述主 开关导通时耦接至该开关型功率变换器的输入端并储存能量，并在所述主开关关断时耦 接至该开关型功率变换器的输出端以释放能量，其中所述感性储能元件储存和释放能量时 产生电感电流；以及容性储能元件，耦接该开关型功率变换器的输出端，用于对输出电压滤 波。
[0019] 根据一些实施例，所述控制电路还包括：
[0020] 脉冲宽度调制单元，接收所述反馈信号、所述参考信号和所述第一电流采样信号， 将所述反馈信号与所述参考信号进行运算以提供表征该反馈信号和该参考信号之差值的 差值放大信号，并将所述第一电流采样信号与该差值放大信号进行比较以提供第一比较信 号；
[0021] 限流单元，接收所述第一限流阈值和所述第一电流采样信号，并将该第一电流采 样信号和该第一限流阈值比较以提供第二比较信号；
[0022] 逻辑运算单元，接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以提供所述关断触 发信号，该逻辑运算单元对所述第一比较信号和所述第二比较信号进行逻辑运算，使所述 关断触发信号在第二电流采样信号小于第二限流阈值时包括第一比较信号，当第二电流采 样信号大于第二限流阈值时包括第二比较信号；逻辑控制单元，接收所述关断触发信号和 时钟信号，并基于该关断触发信号和该时钟信号提供脉冲宽度调制信号，所述时钟信号触 发该逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号置为第一逻辑状态，所述关断触发信号触发该 逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号置为第二逻辑状态；当所述脉冲宽度调制信号为第 一逻辑状态时控制所述主开关导通，当所述脉冲宽度调制信号为第二逻辑状态时控制所述 主开关关断。
[0023] 在本实用新型的再一方面，提出了一种控制电路，用于开关型功率变换器，其中该 控制电路包括上述的时钟模块。
[0024] 根据一些实施例，该开关型功率变换器至少包括主开关，基于脉冲宽度调制信号 进行导通和关断切换以调整占空比，将输入电压转换为输出电压，其中所述主开关的导通 和关断切换产生开关电流；该控制电路具有第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输 入端、第四控制输入端和第一控制输出端，其中该第一控制输入端用于接收表征输出电压 的反馈信号，该第二控制输入端用于接收表征开关电流的第一电流采样信号，该第三控制 输入端用于接收表征所述输出电压的期望值的参考信号，该第四控制输入端用于接收表征 开关电流的峰值最大值的第一限流阈值，并且该第一控制输出端用于提供所述脉冲宽度 调制信号；其中所述控制电路被构建用于基于所述反馈信号、第一电流采样信号、参考信号 和第一限流阈值提供关断触发信号；所述控制电路还被构建用于基于关断触发信号和所述 时钟模块的时钟信号提供所述脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号基于时钟信号的脉 冲驱动主开关导通，并基于关断触发信号驱动主开关关断。
[0025] 根据一些实施例，该控制电路还包括：脉冲宽度调制单元，接收所述反馈信号、所 述参考信号和所述第一电流采样信号，将所述反馈信号与所述参考信号进行运算以提供表 征该反馈信号和该参考信号之差值的差值放大信号，并将所述第一电流采样信号与该差值 放大信号进行比较以提供第一比较信号；限流单元，接收所述第一限流阈值和所述第一电 流采样信号，并将该第一电流采样信号和该第一限流阈值比较以提供第二比较信号；逻辑 运算单元，接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以提供所述关断触发信号，该逻辑 运算单元对所述第一比较信号和所述第二比较信号进行逻辑运算，使所述关断触发信号在 第二电流采样信号小于第二限流阈值时包括第一比较信号，当第二电流采样信号大于第二 限流阈值时包括第二比较信号；逻辑控制单元，接收所述关断触发信号和时钟信号，并基于 该关断触发信号和该时钟信号提供脉冲宽度调制信号，所述时钟信号触发该逻辑控制单元 将所述脉冲宽度调制信号置为第一逻辑状态，所述关断触发信号触发该逻辑控制单元将所 述脉冲宽度调制信号置为第二逻辑状态；当所述脉冲宽度调制信号为第一逻辑状态时控制 所述主开关导通，当所述脉冲宽度调制信号为第二逻辑状态时控制所述主开关关断。
[0026] 根据一些实施例，该控制电路还包括：前沿消隐单元，具有消隐输入端、消隐输出 端和设定的消隐时间，用于在该消隐输入端接收与所述开关电流成比例的第二电流采样信 号，并在所述消隐时间内将该第二电流采样信号消隐，以在该消隐输出端提供经消隐的第 二电流采样信号；以及斜坡补偿单元，具有第一补偿输入端、第二补偿输入端和补偿输出 端，其第一补偿输入端耦接所述消隐输出端，其第二补偿输入端接收斜坡补偿信号，该斜坡 补偿单元将经消隐的第二电流采样信号和该斜坡补偿信号叠加，以提供所述第一电流采样 信号。
[0027] 根据一些实施例，该控制电路还包括：电流检测单元，耦接所述主开关，并检测所 述开关电流以提供与该开关电流成比例的第二电流采样信号。
[0028] 利用上述方案，可以控制功率变换器的感性储能元件在整个启动过程中均能达到 伏秒平衡，不会发生流过该感性储能元件的电感电流骤增的问题，从而使开关型功率变换 器能安全平稳地完成其启动过程。另外，根据本公开各实施例的技术方案，还可以消除开关 型功率变换器的开关单元和参考地之间的寄生电容对其控制电路的影响，增加功率变换器 的系统稳定性和耐久性。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非 按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。 这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起 见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。
[0030] 图1示出了根据本公开一个实施例的开关型功率变换器100的电路架构示意图；
[0031] 图2示出了根据本公开一个实施例的可以用于开关型功率变换器100的控制电路 103的电路架构不意图；
[0032] 图3不出了根据本公开一个实施例的用于开关型功率变换器100的时钟信号的时 钟频率在开关型功率变换器1〇〇的启动过程中随时间变化的波形示意图；
[0033] 图4示出了根据本公开一个实施例的可用作图2中示意的时钟模块202的一种更 详细的电路架构示意图；以及
[0034] 图5示出了根据本公开一个实施例的可用作图2及图4示意的时钟调频器304的 另一种实现方式。

【具体实施方式】
[0035] 下面将详细说明本公开的一些实施例。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如 实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本公开的实施例提供更好 的理解。本【技术领域】的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料 等结合的情况下，本公开的实施例也可以被实现。
[0036] 在本公开的说明书中，提及"一个实施例"时均意指在该实施例中描述的具体特 征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本公开的一个实施例中。因而，在本公开的说明 书中，若采用了诸如"根据本公开的一个实施例"、"在一个实施例中"等用语并不用于特指 在同一个实施例中，若采用了诸如"在另外的实施例中"、"根据本公开的不同实施例"、"根 据本公开另外的实施例"等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实 施例中。本领域的技术人员应该理解，在本公开说明书的一个或者多个实施例中公开的 各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。另外，在本公开的说明 书及权利要求中，"耦接"一词意指通过电气或者非电气的方式实现直接或者间接的连接。 "一个"并不用于特指单个，而是可以包括复数形式。"在……中"可以包括"在……中"和 "在……上"的含义。除非特别明确指出，"或"可以包括"或"、"和"及"或/和"的含义，并 不用于特指只能选择几个并列特征中的一个，而是意指可以选择其中的一个或几个或其中 某几个特征的组合。除非特别明确指出，"基于"一词不具有排它性，而是意指除了基于明确 描述的特征之外，还可以基于其它未明确描述的特征。"电路"意指至少将一个或者多个有 源或无源的元件耦接在一起以提供特定功能的结构。"信号"至少可以指包括电流、电压、电 荷、温度、数据、压力或者其它类型的信号。若"晶体管"的实施例可以包括"场效应晶体管" 或者"双极结型晶体管"，则"栅极/栅区"、"源极/源区"、"漏极/漏区"分别可以包括"基 极/基区"、"发射极/发射区"、"集电极/集电区"，反之亦然。本领域的技术人员应该理解， 以上罗列的对本公开中描述用语的解释仅仅是示例性的，并不用于对各用语进行绝对的限 定。
[0037] 图1示出了根据本公开一个实施例的开关型功率变换器100的电路架构示意图。 该开关型功率变换器100可以包括：输入端IN，用于接收输入电压Vin ;输出端0UT，用于提 供输出电压Vo,以为负载105供电，并为负载105提供输出电流1〇 ;开关单兀，至少包括一 主开关，例如图1中示意的主开关101，该开关单元被配置为基于脉冲宽度调制信号PWM进 行导通和关断切换，以将输入电压Vin转换为合适的输出电压Vo ;以及控制电路103,至少 具有第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输入端、第四控制输入端和第一控制输 出端，其中该第一控制输入端检测/接收表征输出电压Vo的反馈信号Vfb，该第二控制输入 端检测/接收反映输出电流1〇的第一电流采样信号Vcsl，该第三控制输入端接收表征输 出电压Vo的期望值的参考信号Vref，该第四控制输入端接收反映输出电流Ιο的最大值的 第一限流阈值Vthl。控制电路103被构建用于至少基于反馈信号Vfb、第一电流米样信号 Vcsl、参考信号Vref和第一限流阈值Vthl提供脉冲宽度调制信号PWM至所述开关单元。
[0038] 根据本公开的一个示例性实施例，开关型功率变换器100的开关单元还可以包括 从开关，例如图1中示意的从开关102。在图1的示例性实施例中，主开关101包括可控开 关元件，例如示意为M0SFET，从开关102示例性地包括二极管。从开关102进行与主开关 101互补的导通和关断切换，即主开关101导通时从开关102关断，主开关101关断时从开 关102导通。在其它实施例中，从开关102可以为其它可控开关元件，例如M0SFET，其同样 受脉冲宽度调制信号PWM的控制，以进行与主开关101互补的导通和关断切换。
[0039] 根据本公开的一个示例性实施例，开关型功率变换器100还可以包括感性储能元 件104,用于在开关单元的主开关101导通时耦接至输入端IN并储存能量，并在主开关101 关断时耦接至输出端OUT以释放能量至负载105。在图1示意的实施例中，感性储能元件 104示例性地包括变压器，具有第一绕组N1和第二绕组N2,其中第一绕组N1为原边绕组， 耦接主开关101和输入端IN，第二绕组N2为副边绕组，经从开关102耦接至负载105。开 关型功率变换器100还可以包括容性输出滤波元件Co,耦接输出端OUT，用于对开关单元 的输出滤波（或者可以看作对输出电压Vo滤波）以使输出端OUT提供平滑的输出电压 Vo。因此，图1示意的示例性实施例中，开关型功率变换器100具有反激式变换器（flyback converter)拓扑结构，也可以称为反激式开关型功率变换器100。该反激式开关型功率变 换器100的输入端IN接收的输入电压Vin为未经调整的直流（DC)电压。如图1中示意， 该直流电压Vin例如可以将交流供电电压（AC IN)经电磁干扰滤波器（EMI filter) 106滤波 和整流桥107整流后并由简单的输入电容Cin滤波得到。这种可以实现AC-DC转换的反激 式开关型功率变换器100有着广泛的应用市场，并由于其感性储能元件104采用变压器而 能够实现输出电压Vo与供电电压AC IN隔离。根据本公开的一个示例性实施例，反激式开 关型功率变换器100的感性储能元件104还具有第三绕组N3,作为辅助绕组，用于经串联耦 接的二极管D2和电阻R2为控制电路103提供供电电压VCC，电容C2耦接于供电电压VCC 和参考地GND之间对VCC进行滤波。本领域的普通技术人员应该理解图1中将开关型功率 变换器100示意为反激式AC-DC功率变换器并不用于对本公开进行限定，而仅提供示例以 方便说明与理解，在其它实施例中功率变换器100可以为任何合适的其它类型的功率变换 器，例如具有升压型、升压-降压型、降压型等不同拓扑结构的功率变换器，以及直流-直流 型（DC-DC)功率变换器等。
[0040] 根据本公开的一个示例性实施例，开关型功率变换器100还包括输入缓冲电路， 耦接于输入端IN和主开关101之间，用于为原边绕组N1提供漏感电流通路。在图1中输 入缓冲电路示意为包括电阻R1、电容C1以及快速恢复二极管D1，其中电阻R1和电容C1并 联耦接后再与二极管D1串联耦接。
[0041] 根据本公开的一个示例性实施例，开关型功率变换器100还包括光耦电路（图1 中未不出），f禹接于输出端0UT，以检测输出电压Vo并提供表征输出电压Vo的反馈信号 Vfb。在其它实施例中也可以采用任何其它合适的反馈电路用于检测输出电压Vo以提供反 馈信号Vfb。
[0042] 根据本公开的一个示例性实施例，开关型功率变换器100的控制电路103被配置 为采用峰值电流控制脉冲宽度调制模式对开关单元进行导通和关断切换控制。在一个实施 例中，控制电路103至少提供脉冲宽度调制信号PWM至开关单元的主开关101，以控制该主 开关101的导通和关断。一般可以将开关单元中主开关101的导通时间占整个导通和关断 切换周期的比例称为占空比或开关型功率变换器100的占空比，本公开中用D表示。控制 电路103通过调节占空比D对输出电压Vo进行调整。在峰值电流控制脉冲宽度调制模式 下，控制电路103采用的第一电流采样信号Vcs 1可以通过检测主开关101的开关电流IH或 者通过检测流过感性储能元件104的电感电流IJ例如图1中可以检测流过原边绕组N1的 电流）获得，因而第一电流采样信号Vcsl正比于开关电流I H或者电感电流L并包含了开 关电流IH或者电感电流的峰值信息。相应地，第一限流阈值Vthl可以是设定的表征开 关电流I H或者电感电流L的峰值最大值Ipeak的阈值。由于输出电流1〇通常可以看作 开关电流IH或者电感电流的平均，因而第一限流阈值vthl事实上也反映了输出电流Ιο 的最大值。
[0043] 图2示出了根据本公开一个实施例的可以用于开关型功率变换器100的控制电路 103的电路架构示意图。以下结合图1和图2对根据本公开实施例的开关型功率变换器100 和控制电路103进行进一步说明。
[0044] 根据本公开的一个示例性实施例，采用峰值电流控制脉冲宽度调制模式的控制电 路103被构建用于将反馈信号Vfb与参考信号Vref进行运算，以提供表征该反馈信号Vfb 与该参考信号Vref之差值的差值放大信号Vcomp ;将第一电流采样信号Vcsl与差值放大 信号Vcomp比较以输出第一比较信号C1 ;并将第一电流采样信号Vcsl与第一限流阈值 Vthl比较以输出第二比较信号C2 ;以及将第一比较信号C1和第二比较信号C2进行逻辑运 算以提供关断触发信号0FFCTL，并基于关断触发信号0FFCTL和具有周期性脉冲序列的时 钟信号CLK提供脉冲宽度调制的脉冲宽度调制信号PWM，脉冲宽度调制信号PWM基于时钟信 号CLK驱动主开关101导通，基于关断触发信号0FFCTL驱动主开关101关断；其中所述第一 比较信号C1和第二比较信号C2的逻辑运算使关断触发信号0FFCTL在第一电流采样信号 Vcsl小于第一限流阈值Vthl时包括第一比较信号C1，在第一电流采样信号Vcsl大于第一 限流阈值Vthl时包括第二比较信号C2。在一个实施例中，对于每个导通和关断切换周期， 时钟信号CLK用于确定脉冲宽度调制信号PWM的脉冲起始时刻，关断触发信号0FFCTL用于 确定脉冲宽度调制信号PWM的脉冲结束时刻，以对脉冲宽度调制信号PWM的脉冲宽度进行 调制。脉冲宽度调制信号PWM在其脉冲宽度维持的时间内驱动主开关M HS保持导通，在其脉 冲宽度维持的时间外驱动主开关MHS保持关断。因此，脉冲宽度调制信号PWM事实上在时钟 信号CLK的每个脉冲来临时驱动主开关101导通，而在关断触发信号0FFCTL的每个脉冲来 临时驱动主开关101关断，从而通过控制主开关101的导通和关断对占空比D进行调整，以 达到调整输出电压Vo的目的。由此可见，时钟信号CLK的时钟频率F s决定了开关单元（例 如主开关101和从开关102)的导通和关断切换频率，即决定了开关型功率变换器100的主 工作频率。
[0045] 一般在开关型功率变换器100刚上电时，即将开关型功率变换器100的输入端IN 刚接入输入电压Vin时，其输出电压Vo还未建立至稳态期望值。这时的输出电压Vo相对于 稳态期望值很低，例如通常为参考地电势。因而，开关型功率变换器100通常有一个启动过 程，以基于控制电路103对开关单元的控制逐步将输出电压Vo从参考地电势增大到其稳态 期望值。该启动过程由该开关型功率变换器100被启动时刻（即刚上电时刻）开始至其输 出电压Vo基本上增大到其期望值时止。根据本公开的一个实施例，开关型功率变换器100 可以包括软启动单元，用于设定该启动过程具有预设的启动持续时间。该软启动单元在启 动过程中耦接于控制电路103,通过控制所述参考信号Vref的值从例如参考地电势经过预 设的启动持续时间逐步增大至其稳态值，或者通过控制所述第一限流阈值Vthl的值从例 如参考地电势经过预设的启动持续时间逐步增大至其稳态值，以使控制电路103调整输出 电压Vo逐步建立至其稳态期望值。该软启动单元在启动过程结束后与控制电路103断开。
[0046] 根据本公开的一个实施例，控制电路103还被构建用于产生所述时钟信号CLK并 调整该时钟信号CLK的频率F s。在一个示例性的实施例中，参考图2,控制电路103可以包括 时钟模块202,该时钟模块202被构建用于提供具有周期性脉冲序列的所述时钟信号CLK， 该时钟信号CLK具有时钟频率Fs，且该时钟频率Fs与该脉冲序列的脉冲周期Ts互为倒数。 该时钟模块202还被构建用于将该时钟频率Fs在所述功率变换器100被启动时刻设置为 设定的第一频率FS1 (启动频率），并在启动过程中调节该时钟频率Fs由该设定的第一频率 FS1经过预设次数（例如2N-1次，N为正整数）的增长性频率跃变阶梯性地跳变至设定的 第二频率FS2。该设定的第二频率FS2为开关型功率变换器100在启动过程结束并进入稳 定工作状态后的主工作频率，即在稳定工作状态控制电路103驱动开关单元（例如主开关 101和从开关102)以该设定的第二频率FS2进行导通和关断切换。该设定的第二频率FS2 由开关型功率变换器100的各项性能指标要求决定，一般为设计好的固定频率。
[0047] 根据本公开的一个示例性实施例，所述设定的第二频率FS2是所述设定的第一频 率FS1的第一预设倍数（例如K倍，K大于1)，时钟频率F s在每次频率跃变时以与该次频 率跃变对应的预设频率增量增大，该次预设频率增量可以是所述第一频率FS1的与该次频 率跃变对应的第二预设倍数。本领域的普通技术人员应该理解，在时钟频率F s的所述预设 次数的频率跃变中，对于每次频率跃变，与该次频率跃变对应的预设频率增量可以与上次 频率跃变时的对应预设频率增量相同，也可以不同，亦即每次频率跃变时的所述第二预设 倍数可以与上次频率跃变时的相同也可以不同，可以根据实际需求合适设计。根据本公开 的一个示例性实施例，所述时钟频率F s在每次频率跃变前具有跃变前频率，每次频率跃变 后具有跃变后频率，时钟模块202还被构建用于调节所述时钟频率F s的每次跃变前频率具 有与该次频率跃变对应的预设持续时间，第一次跃变前频率为所述第一频率FS1，最后一次 跃变后频率为所述第二频率FS2。本领域的普通技术人员还应该理解，对于每次频率跃变， 其跃变前频率的所述预设持续时间可以与上次频率跃变时的跃变前频率的预设持续时间 相同，也可以不同。
[0048] 比如，在时钟频率Fs经过2N-1次（N为正整数）频率跃变由设定的第一频率FS1 增大至设定的第二频率FS2的实施例中，时钟频率F s在第i次频率跃变时，对应的第i次 预设频率增量为AF〈i>，第i次第二预设倍数为K〈i>(即该频率增量AF〈i>是所述第一 频率FS1的K〈i>倍），跃变前频率为F〈i-1>，跃变后频率为F〈i>，其中i可以是1至2 n-1 中的任一个。请参考图3示意的时钟频率？5随时间t变化的波形示意图。对于每一个i =1,2,……，2 N-1，第i次频率跃变时的第i次预设频率增量AF〈i>可以与第i-Ι次频率 跃变时的第i-Ι次预设频率增量AF〈i-l>相同，也可以与AF〈i-l>不同，亦即第i次频率 跃变时的第i次第二预设倍数K〈i>可以与第i-Ι次频率跃变时的第i-Ι次第二预设倍数 K〈i_l>相同，也可以与K〈i-1>不同。对于每一个i = 1，2,……，2N-1，第i次频率跃变时的 跃变前频率F〈i-1>具有预设的持续时间t〈i-l>，其中第1次跃变前频率F〈0>为所述设定 的第一频率FS1，其具有预设的持续时间t〈0>，第2 N-1次跃变后频率F〈2N-1>为所述设定的 第二频率FS2。对于每一个i = 2,……，2N-1，第i次频率跃变时的跃变前频率F〈i-1>的 持续时间t〈i-l>可以与第i-Ι次频率跃变时的跃变前频率F〈i-2>的持续时间t〈i-2>相 同，也可以不同。
[0049] 根据本公开的一个实施例，仍参考图2,用于为开关型功率变换器100提供所述时 钟信号CLK的时钟模块202可以包括时钟发生器303和时钟调频器304。时钟发生器303 具有时钟控制端（例如图2示意的N个控制端G^G 1，……，GN^和时钟输出端，其中时钟控 制端用于接收调频信号FCTL，该调频信号FCTL具有初始状态和预设个数（例如2 N-1个） 的调频状态，并且该预设个数的调频状态与时钟信号CLK在启动过程中的所述预设次数 (例如2N-1次）的频率跃变一一对应。该时钟发生器303用于在其时钟输出端提供所述时 钟信号CLK，并基于所述调频信号FCTL调节所述时钟频率F s，使该时钟频率Fs在调频信号 FCTL的初始状态为所述第一频率FS1，并在调频信号FCTL每次调频状态变化时进行一次频 率跃变。时钟调频器304具有调频输入端CP和调频输出端（例如图2示意的N个输出端 Q°，Q1，……，(Γ1)，其中该调频输入端CP用于接收所述时钟信号CLK，该时钟调频器304基 于时钟信号CLK的脉冲进行计时，并基于该计时提供所述调频信号FCTL。
[0050] 参考图2的示意，调频信号FCTL实质上可以是总线信号，包括N位位信号Q°，Q1，… …，(Γ 1。相应地，调频输出端可以包括N位输出端，也标记为Q°，Q1，……，(Γ1，分别用于对 应输出该N位位信号Q°，Q 1，……，(Γ1。该N位位信号Q°，Q1，……，(Γ1可以是二进制位信 号，其中的每一位位信号均可以具有逻辑"〇"状态和逻辑"1"状态，字母Q右上方的数字 0,1,2,……，N-1用于表示各位信号由低到高的位次，即该N位位信号Q°，Q 1，……，(Γ1由最 低位到最高位的顺序依次为第0位至第N-1位，第0位位信号为Q°，第1位位信号为Q 1，依 次类推，第N-1位位信号为(Γ1。该N位二进制位信号Q°，Q1，……，(Γ 1组合可以具有2N个 逻辑状态，其中一个逻辑状态可以用作调频信号FCTL的初始状态，其余2 N-1个逻辑状态可 以用作调频信号FCTL的调频状态。即在这一实施例中所述预设个数的调频状态为2N-1个， 因而该预设个数可以通过改变正整数N来合适选取。
[0051] 在图2的示例中，时钟调频器304在其调频输入端CP接收时钟信号CLK，并基于 时钟信号CLK的脉冲进行计时，以基于该计时提供所述调频信号FCTL。例如，在调节时钟 频率F s进行2N-1次频率跃变的实施例中，对于每一个i = 1，2,……，2N-1，时钟调频器304 基于时钟信号CLK的脉冲对第i次频率跃变前的跃变前频率F〈i-1>计时满t〈i-l>时，使 N位位信号Q°，Q1，……，(Γ1进行一次组合逻辑状态变化，即使调频信号FCTL的调频状态进 行一次改变，使其控制时钟频率F s进行第i次频率跃变。时钟频率Fs进行2N-1次频率跃

【权利要求】
1. 一种时钟模块，用于为开关型功率变换器提供时钟信号，其特征在于 该开关型功率变换器用于将输入电压转换为输出电压，并且该开关型功率变换器具有 启动过程，该启动过程从该开关型功率变换器被启动时刻开始至所述输出电压增大至其期 望值时止； 所述时钟模块包括时钟发生器，该时钟发生器被构建用于提供具有周期性脉冲序列的 所述时钟信号，该时钟信号具有时钟频率，且该时钟频率与该脉冲序列的脉冲周期互为倒 数； 所述时钟模块还包括时钟调频器，耦接于所述时钟发生器，该时钟调频器被构建用于 在所述功率变换器被启动时刻将所述时钟频率设置为设定的第一频率，并在所述启动过程 中控制所述时钟发生器，以调节所述时钟频率由该设定的第一频率经过预设次数的增长性 频率跃变阶梯性地跳变至设定的第二频率。
2. 根据权利要求1的时钟模块，其特征在于，所述时钟调频器还被构建用于调节所述 时钟频率在每次频率跃变时以与该次频率跃变对应的预设频率增量增大。
3. 根据权利要求1的时钟模块，其特征在于，所述时钟频率在每次频率跃变前具有跃 变前频率，每次频率跃变后具有跃变后频率，所述时钟调频器还被构建用于调节所述时钟 频率的每次跃变前频率具有与该次频率跃变对应的预设持续时间，第一次跃变前频率为所 述第一频率，最后一次跃变后频率为所述第二频率。
4. 根据权利要求1的时钟模块，其特征在于： 所述时钟调频器具有调频输入端和调频输出端，该调频输入端用于接收所述时钟信 号，该时钟调频器基于该时钟信号的脉冲进行计时，并基于该计时在该调频输出端提供调 频信号；其中该调频信号具有初始状态和预设个数的调频状态，并且该预设个数的调频状 态与所述预设次数的频率跃变一一对应；以及 所述时钟发生器具有时钟控制端和时钟输出端，该时钟控制端用于接收所述调频信 号，该时钟发生器用于在该时钟输出端提供所述时钟信号，并基于所述调频信号调节所述 时钟频率，使该时钟频率在调频信号的初始状态为所述第一频率，并在调频信号每次调频 状态变化时进行一次频率跃变。
5. 根据权利要求4的时钟模块，其特征在于 所述时钟调频器被构建用于在所述计时每达到Μ个时钟信号的脉冲周期时，使所述调 频信号进行一次调频状态变化，其中Μ为正整数；并且 所述时钟发生器被构建用于调节所述时钟频率在每次频率跃变时以与该次频率跃变 对应的预设频率增量增大。
6. 根据权利要求4的时钟模块，其特征在于 所述预设次数为2Ν-1次，Ν为正整数； 所述预设个数为2Ν-1个； 所述时钟调频器包括： Ν位二进制加计数器，该Ν位二进制加计数器具有时钟输入端和Ν位输出端，其中，所 述时钟输入端用于接收所述时钟信号，所述Ν位输出端由最低位到最高位的顺序依次为第 〇位至第Ν4位输出端，分别用于输出该Ν位二进制加计数器的第0位至第Ν-1位位信号， 该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均可以具有逻辑"0"状态和逻辑" 1"状态，其组合 具有"〇"初始状态和2N-1个计数状态，并且该N位二进制加计数器响应于所述时钟信号的 每个脉冲进行一次加计数，使第0位至第N-1位位信号从所述"0"初始状态开始在每一次 加计数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第N-1位位信号用作所述调频信号，其2 N-1个 计数状态用作所述调频信号的2N-1个调频状态； 所述时钟发生器包括： 时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容 器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟 信号的第一频率；和 N个可控电流源，依次标记为第0位至第N-1位可控电流源，分别与所述恒定电流源并 联地耦接于所述电容器；其中， 对于每一个j = 〇, 1，2,......，N-1，第j位可控电流源具有第j位电流控制端和第j位 电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位二进制加计数器的第j位位信号，该第 j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"1"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所 述 第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
7. 根据权利要求4的时钟模块，其特征在于 所述预设次数为2N-1次，N为正整数； 所述预设个数为2N-1个； 所述时钟调频器包括： N位二进制减计数器，该N位二进制减计数器具有时钟输入端和N位输出端，其中，所 述时钟输入端用于接收所述时钟信号，所述N位输出端由最低位到最高位的顺序依次为第 〇位至第N4位输出端，分别用于输出该N位二进制减计数器的第0位至第N-1位位信号， 该第0位至第N-1位位信号中的每一位均具有逻辑"0"状态和逻辑" 1"状态，其组合具有 "1"初始状态和2N-1个计数状态，并且该N位二进制减计数器响应于所述时钟信号的每个 脉冲进行一次减计数，使第〇位至第N-1位位信号从所述" 1"初始状态开始在每一次减计 数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第N-1位位信号用作所述调频信号，其2N-1个计 数状态用作所述调频信号的2 N-1个调频状态； 所述时钟发生器包括： 时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容 器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟 信号的第一频率；和 N个可控电流源，依次标记为第0位至第N-1位可控电流源，分别与所述恒定电流源并 联地耦接于所述电容器；其中， 对于每一个j = 〇, 1，2,......，N-1，第j位可控电流源具有第j位电流控制端和第j位 电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位二进制减计数器的第j位位信号，该第 j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"〇"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所 述第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
8. 根据权利要求4的时钟模块，其特征在于 所述预设次数为2N-1次，N为正整数； 所述预设个数为2N-1个； 所述时钟调频器包括： 分频器，具有分频输入端和分频输出端，该分频输入端用于接收所述时钟信号，该分频 器将所述时钟信号进行分频并在所述分频输出端提供频率是所述时钟频率的1/M的分频 信号，其中Μ为正整数；和 Ν位二进制加计数器，该Ν位二进制加计数器具有时钟输入端和Ν位输出端，其中，所 述时钟输入端用于接收所述分频信号，所述Ν位输出端由最低位到最高位的顺序依次为第 〇位至第Ν4位输出端，分别用于输出该Ν位二进制加计数器的第0位至第Ν-1位位信号， 该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均具有逻辑"0"状态和逻辑" 1"状态，其组合具有 "〇"初始状态和2Ν-1个计数状态，并且该Ν位二进制加计数器响应于所述分频信号的每个 脉冲进行一次加计数，使第〇位至第Ν-1位位信号从所述"0"初始状态开始在每一次加计 数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第Ν-1位位信号用作所述调频信号，其2 Ν-1个计 数状态用作所述调频信号的2Ν-1个调频状态； 所述时钟发生器包括： 时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容 器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟 信号的第一频率；和 Ν个可控电流源，依次标记为第0位至第Ν-1位可控电流源，分别与所述恒定电流源并 联地耦接于所述电容器；其中， 对于每一个j = 〇, 1，2,......，N-1，第j位可控电流源具有第j位电流控制端和第j位 电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位二进制加计数器的第j位位信号，该第 j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"1"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所 述第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
9.根据权利要求4的时钟模块，其特征在于 所述预设次数为2N-1次，N为正整数； 所述预设个数为2N-1个； 所述时钟调频器包括： 分频器，具有分频输入端和分频输出端，该分频输入端用于接收所述时钟信号，该分 频器将所述时钟信号进行分频并在所述分频输出端提供频率是所述时钟频率的1/M的分 频信号，其中Μ为正整数；和 Ν位二进制减计数器，该Ν位二进制减计数器具有时钟输入端和Ν位输出端，其中，所 述时钟输入端用于接收所述分频信号，所述Ν位输出端由最低位到最高位的顺序依次为第 〇位至第Ν4位输出端，分别用于输出该Ν位二进制减计数器的第0位至第Ν-1位位信号， 该第0位至第Ν-1位位信号中的每一位均具有逻辑"0"状态和逻辑"1"状态，其组合具有 "1"初始状态和2 Ν-1个计数状态，并且该Ν位二进制减计数器响应于所述分频信号的每个 脉冲进行一次减计数，使第〇位至第Ν-1位位信号从所述" 1"初始状态开始在每一次减计 数时进行一次计数状态变化，该第〇位至第Ν-1位位信号用作所述调频信号，其2Ν-1个计 数状态用作所述调频信号的2 Ν-1个调频状态； 所述时钟发生器包括： 时钟发生模块，至少包括恒定电流源和电容器，并部分地基于该恒定电流源对该电容 器的充放电产生所述时钟信号，并且该恒定电流源具有第一电流，该第一电流决定该时钟 信号的第一频率；和 N个可控电流源，依次标记为第0位至第N-1位可控电流源，分别与所述恒定电流源并 联地耦接于所述电容器；其中， 对于每一个j = 〇, 1，2, ，N-1，第j位可控电流源具有第i位电流控制端和第j位 电流输出端，该第j位电流控制端用于接收所述N位二进制减计数器的第j位位信号，该第 j位电流输出端响应于第j位位信号的逻辑"〇"状态提供第j位电流，且该第j位电流是所 述第一电流的与该位数j对应的预设倍数。
10. -种开关型功率变换器，其特征在于，包括： 输入端，用于接收输入电压； 输出端，用于提供输出电压； 开关单元，至少包括主开关，基于脉冲宽度调制信号进行导通和关断切换以调整占空 t匕，将输入电压转换为所述输出电压，其中所述主开关的导通和关断切换产生开关电流；以 及 控制电路，具有第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输入端、第四控制输入端 和第一控制输出端，其中该第一控制输入端用于接收表征输出电压的反馈信号，该第二控 制输入端用于接收表征开关电流的第一电流采样信号，该第三控制输入端用于接收表征所 述输出电压的期望值的参考信号，该第四控制输入端用于接收表征开关电流的峰值最大值 的第一限流阈值，并且该第一控制输出端用于提供所述脉冲宽度调制信号；其中 所述控制电路被构建用于基于所述反馈信号、第一电流采样信号、参考信号和第一限 流阈值提供关断触发信号； 所述控制电路还被构建以包括根据权利要求1至9其中之一的时钟模块；以及 所述控制电路还被构建用于基于关断触发信号和所述时钟模块的时钟信号提供所述 脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号基于时钟信号的脉冲驱动主开关导通，并基于关 断触发信号驱动主开关关断。
11. 根据权利要求10的开关型功率变换器，其特征在于，进一步包括： 感性储能元件，用于在所述主开关导通时耦接至该开关型功率变换器的输入端并储存 能量，并在所述主开关关断时耦接至该开关型功率变换器的输出端以释放能量，其中所述 感性储能元件储存和释放能量时产生电感电流；以及 容性储能元件，耦接该开关型功率变换器的输出端，用于对输出电压滤波。
12. 根据权利要求10的开关型功率变换器，其特征在于，所述控制电路还包括： 脉冲宽度调制单元，接收所述反馈信号、所述参考信号和所述第一电流采样信号，将所 述反馈信号与所述参考信号进行运算以提供表征该反馈信号和该参考信号之差值的差值 放大信号，并将所述第一电流采样信号与该差值放大信号进行比较以提供第一比较信号； 限流单元，接收所述第一限流阈值和所述第一电流采样信号，并将该第一电流采样信 号和该第一限流阈值比较以提供第二比较信号； 逻辑运算单元，接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以提供所述关断触发信 号，该逻辑运算单元对所述第一比较信号和所述第二比较信号进行逻辑运算，使所述关断 触发信号在第二电流采样信号小于第二限流阈值时包括第一比较信号，当第二电流采样 信号大于第二限流阈值时包括第二比较信号； 逻辑控制单元，接收所述关断触发信号和时钟信号，并基于该关断触发信号和该时钟 信号提供脉冲宽度调制信号，所述时钟信号触发该逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号 置为第一逻辑状态，所述关断触发信号触发该逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号置为 第二逻辑状态；当所述脉冲宽度调制信号为第一逻辑状态时控制所述主开关导通，当所述 脉冲宽度调制信号为第二逻辑状态时控制所述主开关关断。
13. -种控制电路，用于开关型功率变换器，其特征在于，该控制电路包括根据权利要 求1至9其中之一的时钟模块。
14. 根据权利要求13的控制电路，其特征在于，该开关型功率变换器至少包括主开关， 基于脉冲宽度调制信号进行导通和关断切换以调整占空比，将输入电压转换为输出电压， 其中所述主开关的导通和关断切换产生开关电流； 该控制电路具有第一控制输入端、第二控制输入端、第三控制输入端、第四控制输入端 和第一控制输出端，其中该第一控制输入端用于接收表征输出电压的反馈信号，该第二控 制输入端用于接收表征开关电流的第一电流采样信号，该第三控制输入端用于接收表征所 述输出电压的期望值的参考信号，该第四控制输入端用于接收表征开关电流的峰值最大值 的第一限流阈值，并且该第一控制输出端用于提供所述脉冲宽度调制信号；其中 所述控制电路被构建用于基于所述反馈信号、第一电流采样信号、参考信号和第一限 流阈值提供关断触发信号； 所述控制电路还被构建用于基于关断触发信号和所述时钟模块的时钟信号提供所述 脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号基于时钟信号的脉冲驱动主开关导通，并基于关 断触发信号驱动主开关关断。
15. 根据权利要求14的控制电路，其特征在于，还包括： 脉冲宽度调制单元，接收所述反馈信号、所述参考信号和所述第一电流采样信号，将所 述反馈信号与所述参考信号进行运算以提供表征该反馈信号和该参考信号之差值的差值 放大信号，并将所述第一电流采样信号与该差值放大信号进行比较以提供第一比较信号； 限流单元，接收所述第一限流阈值和所述第一电流采样信号，并将该第一电流采样信 号和该第一限流阈值比较以提供第二比较信号； 逻辑运算单元，接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以提供所述关断触发信 号，该逻辑运算单元对所述第一比较信号和所述第二比较信号进行逻辑运算，使所述关断 触发信号在第二电流采样信号小于第二限流阈值时包括第一比较信号，当第二电流采样信 号大于第二限流阈值时包括第二比较信号； 逻辑控制单元，接收所述关断触发信号和时钟信号，并基于该关断触发信号和该时钟 信号提供脉冲宽度调制信号，所述时钟信号触发该逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号 置为第一逻辑状态，所述关断触发信号触发该逻辑控制单元将所述脉冲宽度调制信号置为 第二逻辑状态；当所述脉冲宽度调制信号为第一逻辑状态时控制所述主开关导通，当所述 脉冲宽度调制信号为第二逻辑状态时控制所述主开关关断。
16. 根据权利要求14的控制电路，其特征在于，还包括： 前沿消隐单元，具有消隐输入端、消隐输出端和设定的消隐时间，用于在该消隐输入端 接收与所述开关电流成比例的第二电流采样信号，并在所述消隐时间内将该第二电流采样 信号消隐，以在该消隐输出端提供经消隐的第二电流采样信号；以及 斜坡补偿单元，具有第一补偿输入端、第二补偿输入端和补偿输出端，其第一补偿输入 端耦接所述消隐输出端，其第二补偿输入端接收斜坡补偿信号，该斜坡补偿单元将经消隐 的第二电流采样信号和该斜坡补偿信号叠加，以提供所述第一电流采样信号。
17.根据权利要求16的控制电路，其特征在于，还包括： 电流检测单元，耦接所述主开关，并检测所述开关电流以提供与该开关电流成比例的 第二电流采样信号。
【文档编号】H02M3/335GK203840204SQ201420081775
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】李伊珂 申请人:成都芯源系统有限公司