恒定导通时间控制的开关变换器及其控制器和控制方法_3

文档序号:9508063阅读:来源:国知局
过零(例如在电流断续模式或跳跃模式下)并产生过零检测信号Z⑶。斜坡发生器303基于过零检测信号Z⑶、共模电压VCM以及控制信号PWM产生斜坡信号RAMP,在主晶体管Ml由关断变为导通或流过电感器L的电流过零时,将斜坡信号RAMP调节至与共模电压VCM相等。
[0057]图7为根据本发明实施例的斜坡发生器303A的电路原理图。与图3所示电路相比,斜坡发生器303A还包括具有第一输入端、第二输入端和输出端的门电路735A,其中第一输入端耦接至过零检测电路以接收过零检测信号ZCD,第二输入端耦接至逻辑电路以接收控制信号PWM,输出端耦接至自适应电流锁存电路331A的第二输入端和晶体管M19的控制端。门电路735A基于过零检测信号ZCD和控制信号PWM,在输出端产生门输出信号GOUT。自适应电流锁存电路331A基于共模电压VCM、斜坡信号RAMP和门输出信号GOUT产生电流控制信号CCS,通过调节可控电流源333A产生的电流Iramp,使斜坡信号RAMP在主晶体管Ml由关断变为导通或流过电感器L的电流过零时与共模电压VCM相等。
[0058]图8为根据本发明实施例的斜坡发生器303B的电路原理图。图8所示的门电路735B包括具有第一输入端、第二输入端和输出端的或门0R1,其中第一输入端耦接至过零检测电路以接收过零检测信号ZCD,第二输入端耦接至逻辑电路以接收控制信号PWM,输出端耦接至单触发电路4311的输入端和晶体管M19的控制端。
[0059]当控制信号PWM或过零检测信号ZCD由低电平变为高电平时,单触发电路4311被触发以将晶体管M4和M7导通第二预设时长,使得电流控制信号CCS能被改变以调节斜坡信号RAMP。
[0060]虽然如图3、4、7和8所示的实施例均包括晶体管M19,但本领域普通技术人员可以理解,晶体管M19并非是必需而可以被省略,且所有这些变形均未超出本发明所要保护的范围。
[0061]图9为根据本发明实施例的图8所示斜坡发生器303B在电流断续模式下的工作波形图。如图9所示,斜坡信号RAMP在信号SAMPL为高电平时被调节至等于共模电压VCM,并在主晶体管Ml导通(PWM = ” 1”),或电感电流为零且续流晶体管M2关断(Z⑶=“ 1”)时保持不变。
[0062]图10为根据本发明实施例的比较电路204A的电路原理图。比较电路204A包括具有同相输入端、反相输入端和输出端的比较器COM2,其中同相输入端接收参考信号VREF与斜坡信号RAMP之和,反相输入端接收反馈信号FB与共模电压VCM之和,输出端提供比较信号SET。
[0063]在一些实施例中,为了使开关变换器更为稳定,上述信号在乘以一定系数后方被送入比较器COM2。如图10所示,参考信号VREF与反馈信号FB均被乘以系数k,而斜坡信号RAMP与共模电压VCM均被乘以一小于系数k的系数m。
[0064]图11为根据本发明实施例的比较电路204B的电路原理图。比较器204B包括反馈采样电路1141、补偿电路1142、比较器COM3以及电阻器R3、R4。反馈采样电路1141包括电流源IS4和晶体管Mil、M12。电流源IS4具有第一端和第二端,其中第一端接收供电电压VCC。晶体管Mil具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS4的第二端,控制端接收参考信号VREF。晶体管M12具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS4的第二端,控制端耦接至反馈电路以接收反馈信号FB。
[0065]补偿电路1142包括电流源IS5、IS6、电阻器R2以及晶体管M13、M14。电流源IS5具有第一端和第二端,其中第一端接收供电电压VCC。电流源IS6具有第一端和第二端,其中第一端接收供电电压VCC。电阻器R2具有第一端和第二端,其中第一端耦接至电流源IS5的第二端,第二端耦接至电流源IS6的第二端。晶体管M13具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS5的第二端,控制端耦接至斜坡发生器以接收斜坡信号RAMP。晶体管M14具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS6的第二端,控制端接收共模电压VCM。
[0066]比较器COM3具有同相输入端、反相输入端和输出端,其中同相输入端耦接至晶体管M12和M14的第二端,反相输入端耦接至晶体管Mil和M13的第二端,输出端提供比较信号SET。电阻器R3具有第一端和第二端,其中第一端耦接至比较器COM3的同相输入端,第二端耦接至参考地。电阻器R4具有第一端和第二端,其中第一端耦接至比较器COM3的反相输入端,第二端耦接至参考地。
[0067]图12A和12B分别为根据本发明实施例的图11所示斜坡发生器204B在电流连续模式和电流断续模式下的工作波形图,其中Vpos代表比较器COM3同相输入端的电压,而Vneg代表比较器COM3反相输入端的电压。
[0068]图13A?13C为根据本发明实施例的图11所示斜坡发生器204B在负载跳变下的工作波形图,其中图13B与13C为图13A的局部放大图。如图所示,在正常工作状态下,斜坡信号RAMP在主晶体管由导通变为关断时被放电。其后,斜坡信号RAMP被充电以持续增大,直至主晶体管再次变为导通。斜坡信号在关断时间的末尾被调节至与共模电压VCM相等。
[0069]当负载突然增大,如图13B所示,由于主晶体管的关断时间减小,斜坡信号RAMP被拉低。此外,在斜坡信号RAMP逐渐降低并接近零的过程中,斜坡信号RAMP的幅值也被压缩。这是因为本发明的实施例采用了电阻器,而非电流源,来对斜坡信号RAMP进行放电。更低的斜坡信号提供了更快的瞬态响应。在负载稳定后,斜坡信号RAMP会回到其初始幅值。
[0070]当负载突然减小,如图13C所示,由于主晶体管的关断时间增大,斜坡信号RAMP被拉高直至达到钳位电压VCLAMP。
[0071]图14为根据本发明实施例的比较电路204C的电路原理图。比较电路204C包括误差放大器AMP2和比较器COM4。误差放大器AMP2具有同相输入端、反相输入端和输出端,其中同相输入端接收参考信号VREF,反相输入端耦接至反馈电路以接收反馈信号FB。误差放大器AMP2基于参考信号VREF和反馈信号FB,在输出端产生补偿信号COMP。比较器COM4具有同相输入端、反相输入端和输出端,其中同相输入端接收参考信号VREF、斜坡信号RAMP与补偿信号COMP之和,反相输入端接收反馈信号FB与共模电压VCM之和,输出端提供比较信号SET。
[0072]在一些实施例中,为了使开关变换器更为稳定,上述信号在乘以一定系数后方被送入比较器COM4。如图14所示,参考信号VREF与反馈信号FB均被乘以系数k,斜坡信号RAMP与共模电压VCM均被乘以系数m,补偿信号C0MP被乘以系数η。
[0073]图15为根据本发明实施例的比较电路204D的电路原理图。与图11所示电路相比,比较电路204D还包括反馈直流采样电路1543,通过误差校正来消除斜坡补偿引起的直流误差。
[0074]反馈直流采样电路1543包括误差放大器ΑΜΡ2、晶体管Μ15?Μ18、电流源IS7、IS8、电容器C3、电阻器R5和电压源VS2。电流源IS7和IS8均具有第一端和第二端,其中第一端接收供电电压VCC。晶体管Μ15具有第一端、第二端和控制端,其中第一端接收供电电压VCC,第二端耦接至误差放大器ΑΜΡ2的输出端,控制端耦接至电流源IS7的第二端。电容器C3具有第一端和第二端,其中第一端耦接至误差放大器ΑΜΡ2的输出端,第二端耦接至参考地。
[0075]晶体管Μ16具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS7的第二端,控制端耦接至误差放大器ΑΜΡ2的输出端以接收补偿信号C0MP。电阻器R5具有第一端和第二端,其中第一端耦接至晶体管Μ16的第二端。电阻器R6具有第一端和第二端,其中第一端耦接至电阻器R5的第二端,第二端耦接至参考地。晶体管Μ17具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS8的第二端,第二端耦接至比较器COM3的反相输入端,控制端耦接至电阻器R5的第二端和电阻器R6的第一端。晶体管Μ18具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至电流源IS8的第二端,第二端耦接至比较器COM3的同相输入端。电流源VS2具有正极和负极,其中正极耦接至晶体管Μ18的控制端,负极耦接至参考地。
[0076]误差放大器ΑΜΡ2产生的补偿信号C0MP被电阻器R5和R6削弱,因而电容器C3的选值可以较小。由于斜坡信号RAMP的幅值基本上恒定而不会随输入电压VIN、输出电压V0UT和开关频率变化,补偿信号C0MP的校正范围比较小。在跳跃模式下,补偿信号C0MP可能被设计为接近零或被钳位至零。晶体管Μ15能有效防止补偿信号C0MP在跳跃模式下变为负值。
[0077]图16为根据本发明实施例的不具备直流误差校正功能的开关变换器的工作波形图,而图17为根据本发明实施例的具备直流误差校正功能的开关变换器的工作波形图。比较两图可知,输出电压V0UT上的直流误差通过误差校正可以被消除。
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1