谐振开关变换器、控制电路及其自动死区时间调节的控制方法

谐振开关变换器、控制电路及其自动死区时间调节的控制方法
【专利摘要】本发明公开了谐振开关变换器、控制电路和自动调节死区时间的控制方法。谐振开关变换器包括上侧开关管、下侧开关管、谐振槽路以及控制电路。控制电路包括斜率采样电路，产生表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处电压斜率的斜率信号；斜率判断电路，判断斜率信号是否有效并产生斜率判断信号；时钟发生电路，产生时钟信号；以及导通时刻控制电路，根据斜率判断信号和斜率信号调节上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间。与现有技术相比，能够灵活的实现死区时间的自动调节，从而保证上侧开关管及下侧开关管的零电压开通，提高了系统效率。
【专利说明】谐振开关变换器、控制电路及其自动死区时间调节的控制方法

【技术领域】
[0001 ] 本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及谐振开关变换器。

【背景技术】
[0002]谐振开关变换器中，在谐振槽路的作用下，流过开关管的电流变为正弦波，使得开关管在某一时刻开通，从而实现零电压或者零电流开关。
[0003]以半桥式LLC谐振电路为例，通常通过设计合适的开关频率及死区时间让开关管上的电压在开通前降到零，并在电流为负时导通。在开关管导通前，电流从开关管的体内二极管流过，此时开通开关管可以实现零电压开通。然而如果死区时间过大，则半桥式LLC谐振电路的电流会振荡过零，导致容性开关。但是死区时间过小时，随着励磁电感器的电感量上浮或随着负载电流的变小，半桥式LLC谐振电路的开关频率增大，励磁电流减小，使得开关管上的电压在开关管开通前不能降到零，从而不能实现零电压开通，不利于提高系统效率。


【发明内容】

[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种谐振开关变换器、控制电路及用于谐振开关变换器中自动调节死区时间的控制方法。
[0005]根据本发明实施例的一种用于谐振开关变换器的控制电路，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路以及耦接至开关电路的谐振槽路，所述控制电路包括:斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率；容性模式判断电路，根据代表流过谐振槽路电流的电流采样信号和上侧开关管及下侧开关管的开关状态判断开关电路是否工作在容性状态，并产生模式信号；斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效；时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及导通时刻控制电路，根据模式信号、斜率判断信号和斜率信号调节上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间，其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
[0006]根据本发明实施例的一种谐振开关变换器，包括:开关电路，包括串联耦接的上侧开关管和下侧开关管；谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间；电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号；以及如前所述的控制电路。
[0007]根据本发明实施例的一种谐振开关变换器，包括:上侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压；下侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至上侧开关管的第二端，第二端耦接至系统地；谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间；电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号；斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率；斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效；时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及导通时刻控制电路，根据斜率判断信号、电流采样信号和斜率信号自动调整上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间；其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻；以及当斜率信号为无效时，根据电流采样信号和第一电流阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据电流采样信号和第二电流阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
[0008]根据本发明一实施例的一种用于谐振开关变换器中自动调节死区时间的控制方法，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路、以及耦接至上侧开关管和下侧开关管公共端的谐振槽路，其中上侧开关管和下侧开关管串联耦接至输入电压和系统地之间，所述控制方法包括:检测所述上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化，产生斜率信号；检测流过谐振槽路的电流，产生电流采样信号；根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻和下侧开关管的关断时刻；以及判断斜率信号是否有效；其中当斜率信号判断为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时亥|J，根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。。
[0009]在本发明的实施例中，根据斜率信号自动调节开关管之间的死区时间，从而可以灵活、可靠的实现开关管的零电压开通。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为根据本发明实施例的谐振开关变换器100的电路框图；
[0011]图2为根据本发明实施例的谐振开关变换器100的电路图；
[0012]图3为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的死区时间调整电路16的电路图；
[0013]图4为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的时钟发生电路18的电路图；
[0014]图5为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的容性模式判断电路15的电路图；
[0015]图6为根据本发明一实施例的图2所示谐振开关变换器100中的斜率采样电路13的电路图；
[0016]图7为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100在斜率信号VHB有效时调整死区时间的波形图；
[0017]图8为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100在斜率信号VHB无效时调整死区时间的波形图；
[0018]图9为根据本发明实施例的用于控制图2所示的谐振开关变换器100中的下侧开关管S2的导通时刻的方法的流程图；以及
[0019]图10为根据本发明实施例的用于控制图2所示的谐振开关变换器100中的上侧开关管Si的导通时刻的方法的流程图。
[0020]下面将参考附图详细说明本发明的【具体实施方式】。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的或相似的部件或特征。

【具体实施方式】
[0021]下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0022]在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0023]图1为根据本发明实施例的谐振开关变换器100的电路框图。谐振开关变换器100包括:开关电路11、谐振槽路12、斜率采样电路13、电流采样电路14、容性模式判断电路15、死区时间调整电路16、开关控制电路17、以及时钟发生电路18。开关电路11接收输入电压VIN，并通过谐振槽路12提供输出电压V0。开关电路11通过端点SW耦接至谐振槽路12，其中开关电路11包括至少两个开关管，端点SW为至少两个开关管的公共端。
[0024]斜率采样电路13耦接至端点SW，根据端点SW处的电压变化产生斜率信号VHB。电流采样电路14根据流过谐振槽路12的电流产生电流采样信号Vcs。时钟发生电路18产生时钟信号CLK。容性模式判断电路15根据电流米样信号Vcs产生模式信号Cap_mode。容性模式判断电路15通过电流采样信号Vcs判断流过谐振槽路12的电流极性，并结合开关电路11中至少两个开关管的状态判断开关电路11是否工作在容性状态以产生模式信号Cap_mode。在一个实施例中，开关电路11工作在容性状态时，模式信号Cap_mode控制谐振开关变换器100工作在容性保护模式。死区时间调整电路16接收斜率信号VHB和模式信号Capjnode，并产生死区控制信号ADT，从而可以自动的调整开关电路11中两个开关管之间的死区时间，以实现开关电路11中至少两个开关管的零电压开通。其中所述“死区时间”是指从开关电路11中的一个开关管关断到另一个开关管导通之间的时间间隔。开关控制电路17根据时钟信号CLK和死区控制信号ADT产生用于控制开关电路11中一个开关管的控制信号HG和用于控制开关电路11中另一个开关管的控制信号LG。在一个实施例中，开关控制电路17根据时钟信号CLK控制开关电路11中至少两个开关管的关断时刻，根据死区控制信号ADT控制开关电路11中至少两个开关管的导通时刻。
[0025]在图1所示的实施例中，谐振开关变换器100根据端点SW处的电压变化和流过谐振槽路12的电流自动调整开关电路11中至少两个开关管之间的死区时间，从而保证在全负载范围内谐振开关变换器100可以实现零电压开通。
[0026]图2为根据本发明实施例的谐振开关变换器100的电路图。谐振开关变换器100包括由上侧开关管S1和下侧开关管S2组成的开关电路、由电容器Cr、谐振电感Lr以及激磁电感Lm组成的谐振槽路、由变压器T、整流二极管D1、整流二极管D2、输出电容器Co组成的输出电路，其中谐振槽路耦接至上侧开关管S1和下侧开关管S2的公共端点SW。在一个实施例中，变压器T的原边绕组包括激磁电感Lm，谐振电感Lr可以是独立的电感器。上侧开关管S1和下侧开关管S2可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。虽然图2所示的实施例采用半桥式LLC拓扑结构，但本领域技术人员可知，谐振开关变换器100也可以采用其他合适的拓扑结构，例如全桥式LLC变换器、不对称半桥谐振开关变换器等。
[0027]斜率采样电路13耦接至上侧开关管S1和下侧开关管S2的公共端点SW，并根据端点SW处的电压变化产生斜率信号VHB。在图2所示的实施例中，斜率采样电路13包括电容器Cd、电阻器Rd以及电压控制电路20。电压控制电路20耦接在电阻器Rd的两端，用于在上侧开关管S1或下侧开关管S2导通时控制斜率信号VHB保持不变。电容器Cd的一端耦接至端点SW，电容器Cd的另一端Ndl通过电阻器Rd耦接至系统地，端点Ndl作为斜率采样电路13的输出端提供斜率信号VHB。本领域技术人员可以理解，电阻器Rd也可以由其他合适的元件替代，例如线路的等效电阻、集成电路中三极管的等效电阻等。流过电容器Cd的电流Id随着端点SW处的电压变化而变化，例如当端点SW处的电压减小时，流过电容器Cd的电流Id为负，从而电流Id对电容器Cd放电，斜率信号VHB在电流Id和电压控制电路20的控制下减小至最小值，直至端点SW处的电压不变时，电流Id为零，斜率信号VHB在电压控制电路20的控制下逐渐增大直至下侧开关管S2导通；当端点SW处的电压增大时，流过电容器Cd的电流Id为正，从而电流Id对电容器Cd充电，斜率信号VHB在电流Id和电压控制电路20的控制下增大至最大值，直至端点SW处的电压不变时，电流Id为零，斜率信号VHB在电压控制电路20的控制下逐渐减小直至上侧开关管S1导通。当上侧开关管S1导通时，电压控制电路20控制斜率信号VHB保持其最大值，也就是高电平；当下侧开关管S2导通时，电压控制电路20控制斜率信号VHB保持其最小值，也就是低电平。图6为根据本发明一实施例的斜率采样电路13的电路图。
[0028]电流采样电路14根据流过谐振槽路的电流Ir产生电流采样信号Vcs。在图2所示的实施例中，电流采样电路14包括电阻器Rs及差分放大器Ami。本领域技术人员可知，电流采样电路14也可以包括其他合适的电流采样电路。
[0029]死区时间调整电路16包括斜率判断电路161、导通时刻控制电路162以及死区生成电路163。斜率判断电路161根据斜率信号VHB产生斜率判断信号SL，以判断斜率信号VHB是否有效。在一个实施例中，在上侧开关管S1关断后的预设时间内，当检测到斜率信号VHB减小时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，否则当未检测到斜率信号VHB的减小时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为无效。在一个实施例中，在下侧开关管S2关断后的预设时间内，当检测到斜率信号VHB增大时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，否则当未检测到斜率信号VHB的增大时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为无效。
[0030]导通时刻控制电路162接收斜率判断信号SL、模式信号Cap_mode、斜率信号VHB、以及电流采样信号Vcs或固定延迟信号Tdfx，并产生复位信号Rsl和复位信号Rs2，其中复位信号Rsl用于控制下侧开关管S2的导通时刻，也就是用于控制从上侧开关管S1关断到下侧开关管S2导通的死区时间，复位信号Rs2用于控制上侧开关管S1的导通时刻，也就是用于控制从下侧开关管S2关断到上侧开关管S1导通的死区时间。在一个实施例中，当模式信号Capjnode指示谐振开关变换器100工作在容性状态时，导通时刻控制电路162根据斜率信号VHB、超时信号Tmout结束死区时间，控制上侧开关管S1的导通时刻以及下侧开关管S2的导通时刻，例如根据斜率信号VHB以及超时信号Tmout产生复位信号Rsl以控制下侧开关管S2的导通时刻，根据斜率信号VHB以及超时信号Tmout产生复位信号Rs2以控制上侧开关管S1的导通时刻。超时信号Tmout例如可以代表超时时间是10ms，当死区时间等于超时时间时，导通时刻控制电路162强制导通上侧开关管S1或下侧开关管S2。当斜率判断电路161判断斜率信号VHB无效时，斜率信号VHB不能反映端点SW处的电压变化，导通时刻控制电路162根据电流采样信号Vcs或固定延迟信号Tdfx结束死区时间，控制上侧开关管S1的导通时刻以及下侧开关管S2的导通时刻，例如根据电流采样信号Vcs或固定延迟信号Tdfx产生复位信号Rsl以控制下侧开关管S2的导通时刻，以及根据电流采样信号Vcs或固定延迟信号Tdfx产生复位信号Rs2以控制上侧开关管S1的导通时刻。固定延迟信号Tdfx例如可以代表预设的导通延迟时间是0.5us。当斜率判断电路161判断斜率信号VHB有效时，导通时刻控制电路162根据斜率信号VHB以及最大死区时间信号Tdmax结束死区时间，控制上侧开关管S1的导通时刻以及下侧开关管S2的导通时刻，例如根据斜率信号VHB以及最大死区时间信号Tdmax产生复位信号Rsl以控制下侧开关管S2的导通时亥IJ，根据斜率信号VHB以及最大死区时间信号Tdmax产生复位信号Rs2以控制上侧开关管S1的导通时刻。最大死区时间信号Tdmax例如可以代表最大死区时间是2us，当死区时间等于最大死区时间时，导通时刻控制电路162强制导通上侧开关管S1或下侧开关管S2。
[0031]死区生成电路163接收复位信号Rsl和复位信号Rs2，并产生死区控制信号ADT。在一个实施例中，当上侧开关管S1关断时，死区控制信号ADT变为第一状态(例如低电平)，计时电路开始计时，直至复位信号Rsl有效时，死区控制信号ADT变为第二状态(例如高电平)以导通下侧开关管S2。在一个实施例中，当下侧开关管S2关断时，死区控制信号ADT变为第一状态(例如低电平)，计时电路开始计时，直至复位信号Rs2有效时，死区控制信号ADT变为第二状态(例如高电平)以导通上侧开关管S1。其中，计时电路例如可以用来产生超时信号Tmout、固定延迟信号Tdfx、最大死区时间信号Tdmax。
[0032]在图2所示的实施例中，当斜率采样电路13不能输出有效的斜率信号VHB时，例如电容器Cd故障时，死区时间调整电路16可以根据固定延迟信号Tdfx控制死区时间，或根据电流采样信号Vcs自动的调整死区时间以近似的实现零电压开通。
[0033]时钟发生电路18产生时钟信号CLK以及时钟信号CLKN，其中时钟信号CLK和时钟信号CLKN在相位上相反。图4为根据本发明一实施例的时钟发生电路18的电路图。开关控制电路17根据时钟信号CLK和死区控制信号ADT产生用于控制上侧开关管S1的控制信号HG，以及根据时钟信号CLKN和死区控制信号ADT产生用于控制下侧开关管S2的控制信号LG。在一个实施例中，时钟信号CLK处于下降沿时，死区控制信号ADT变为第一状态(例如低电平)，控制信号HG变为低电平以关断上侧开关管SI，直至死区控制信号ADT变为第二状态(例如高电平)，控制信号LG变为高电平以导通下侧开关管S2 ;时钟信号CLK处于上升沿时，死区控制信号ADT变为第一状态(例如低电平)，控制信号LG变为低电平以关断下侧开关管S2，直至死区控制信号ADT变为第二状态(例如高电平)，控制信号HG变为高电平以导通上侧开关管SI。在图2所示的实施例中，开关控制电路17包括与门电路171和与门电路172。与门电路171根据时钟信号CLK和死区控制信号ADT产生控制信号HG。与门电路172根据时钟信号CLKN和死区控制信号ADT产生控制信号LG。控制信号HG通过驱动电路Drl耦接至上侧开关管SI的控制端以控制上侧开关管SI的导通及关断。控制信号LG通过驱动电路Dr2耦接至下侧开关管S2的控制端以控制下侧开关管S2的导通及关断。
[0034]图3为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的死区时间调整电路16的电路图。在上侧开关管SI关断后，斜率判断电路161根据斜率信号VHB和斜率阈值VxO的比较结果判断斜率信号VHB是否有效；以及在下侧开关管S2关断后，斜率判断电路161根据斜率信号VHB和斜率阈值Vxl的比较结果判断斜率信号VHB是否有效。在一个实施例中，在上侧开关管SI关断后的预设时间内，当检测到斜率信号VHB小于斜率阈值VxO时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，否则判断斜率信号VHB为无效；在下侧开关管S2关断后的预设时间内，当检测到斜率信号大于斜率阈值Vxl时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，否则判断斜率信号VHB为无效。在图3所示的实施例中，斜率判断电路161包括比较器311、与门电路312、比较器314、与门电路315、以及或非门电路317。比较器311的同相输入端接收斜率信号VHB，比较器311的反相输入端接收斜率阈值Vxl，比较器311的输出端耦接至与门电路312的一个输入端。与门电路312的另一个输入端接收时钟信号CLK。比较器314的同相输入端接收斜率阈值VxO，比较器314的反相输入端接收斜率信号VHB，比较器314的输出端耦接至与门电路315的一个输入端。与门电路的315的另一个输入端接收时钟信号CLKN。或非门电路317的一个输入端耦接至与门电路312的输出端，或非门电路317的另一个输入端耦接至与门电路315的输出端，或非门电路317的输出端提供斜率判断信号SL。当斜率信号VHB大于斜率阈值Vxl，并且时钟信号CLK为高电平时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，斜率判断信号SL维持低电平。当斜率信号VHB小于斜率阈值VxO，并且时钟信号CLKN为高电平时，斜率判断电路161判断斜率信号VHB为有效，斜率判断信号SL维持低电平。
[0035]在斜率信号VHB有效时，导通时刻控制电路162根据斜率信号VHB和斜率阈值Vdl的比较结果产生复位信号Rsl以调整上侧开关管SI关断到下侧开关管S2导通的死区时间，根据斜率信号VHB和斜率阈值Vd2的比较结果产生复位信号Rs2以调整下侧开关管S2关断到上侧开关管SI导通的死区时间。例如，上侧开关管SI关断后，在检测到斜率信号VHB有效后，当斜率信号VHB大于斜率阈值Vdl时，下侧开关管S2在复位信号Rsl的控制下导通；下侧开关管S2关断后，在检测到斜率信号VHB有效后，当斜率信号VHB小于斜率阈值Vd2时，上侧开关管SI在复位信号Rs2的控制下导通。在斜率信号VHB无效时，导通时亥IJ控制电路162根据电流采样信号Vcs和电流阈值Vthl的比较结果产生复位信号Rsl以调整上侧开关管SI关断到下侧开关管S2导通的死区时间，根据电流采样信号Vcs和电流阈值Vth2的比较结果产生复位信号Rs2以调整下侧开关管S2关断到上侧开关管S1导通的死区时间。例如，上侧开关管S1关断后，在斜率信号VHB无效时，当电流采样信号Vcs减小到小于电流阈值Vthl时，下侧开关管S2在复位信号Rsl的控制下导通；下侧开关管S2关断后，在斜率信号VHB无效时，当电流采样信号Vcs增大至大于电流阈值Vth2时，上侧开关管S1在复位信号Rs2的控制下导通。在其他实施例中，斜率信号VHB无效时，导通时刻控制电路162也可以根据固定延迟信号Tdfx产生复位信号Rsl以控制下侧开关管S2的导通时刻，以及根据固定延迟信号Tdfx产生复位信号Rs2以控制上侧开关管S1的导通时刻。在图3所示的实施例中，导通时刻控制电路162包括比较器321、比较器322、比较器326、比较器327、与门电路323、与门电路328、或门电路329、或门电路320、逻辑电路3211、以及逻辑电路3212。比较器321的同相输入端接收斜率信号VHB，反相输入端接收斜率阈值Vdl，或门电路329的一个输入端通过逻辑电路3211耦接至比较器321的输出端。在斜率判断电路161判断斜率信号VHB有效时，斜率判断信号SL为低电平，当斜率信号VHB大于斜率阈值Vdl时，复位信号Rsl变为高电平，并通过死区生成电路163控制下侧开关管S2导通。比较器322的同相输入端接收电流阈值Vthl，反相输入端接收电流采样信号Vcs，比较器322的输出端通过与门电路323耦接至或门电路329的一个输入端。斜率判断信号SL耦接至与门电路323的另一个输入端。在斜率判断电路161判断斜率信号VHB无效时，斜率判断信号SL为高电平，当电流采样信号Vcs小于电流阈值Vthl时，复位信号Rsl变为高电平，并通过死区生成电路163控制下侧开关管S2导通。比较器326的同相输入端接收斜率阈值Vd2，比较器326的反相输入端接收斜率信号VHB，或门电路320的一个输入端通过逻辑电路3212耦接至比较器326的输出端。在斜率判断电路161判断斜率信号VHB有效时，斜率判断信号SL为低电平，当斜率信号VHB小于斜率阈值Vd2时，复位信号Rs2变为高电平，并通过死区生成电路163控制上侧开关管S1导通。比较器327的同相输入端接收电流采样信号Vcs，反相输入端接收电流阈值Vth2，比较器327的输出端通过与门电路328耦接至或门电路320的一个输入端。斜率判断信号SL耦接至与门电路328的另一个输入端。在斜率判断电路161判断斜率信号VHB无效时，斜率判断信号SL为高电平，当电流采样信号Vcs大于电流阈值Vth2时，复位信号Rs2变为高电平，并通过死区生成电路163控制上侧开关管S1导通。在图3所示的实施例中，导通时刻控制电路162还包括逻辑电路324和逻辑电路325。逻辑电路324的一个输入端接收模式信号Capjnode，另一个输入端接收最大死区时间信号Tdmax，输出端耦接至或门电路329的一个输入端和或门电路320的一个输入端。逻辑电路325的一个输入端接收模式信号Cap_mode,另一个输入端接收超时信号Tmout，输出端耦接至或门电路329的一个输入端和或门电路320的一个输入端。当模式信号Capjnode指示谐振开关变换器100工作在容性状态时，逻辑电路324输出低电平至或门电路329或门电路320，最大死区时间信号Tdmax对死区时间不起作用，逻辑电路325将超时信号Tmout传递至或门电路329和或门电路320以控制上侧开关管S1和下侧开关管S2之间的最大死区时间。当模式信号Capjnode指示谐振开关变换器100工作在感性状态时，逻辑电路325输出低电平至或门电路329和或门电路320，超时信号Tmout对死区时间不起作用，逻辑电路324将最大死区时间信号Tdmax传递至或门电路329和或门电路320以控制上侧开关管S1和下侧开关管S2之间的最大死区时间。
[0036]死区生成电路163在上侧开关管S1关断后，根据复位信号Rsl产生死区控制信号ADT以控制下侧开关管S2的导通时刻；在下侧开关管S2关断后，根据复位信号Rs2产生死区控制信号ADT以控制上侧开关管SI的导通时刻。在图3所示的实施例中，死区生成电路163包括RS触发器331、RS触发器332、以及或非门电路334。RS触发器331的置位端S接收时钟信号CLKN，复位端R接收复位信号Rsl，输出端Q通过或非门电路334输出死区控制信号ADT。当时钟信号CLKN变为高电平时，上侧开关管SI关断，RS触发器331置位，死区控制信号ADT变为低电平；当复位信号Rsl为高电平时，RS触发器331复位，死区控制信号ADT变为高电平，下侧开关管S2导通。RS触发器332的置位端S接收时钟信号CLK，复位端R接收复位信号Rs2，输出端Q通过或非门电路334输出死区控制信号ADT。当时钟信号CLK变为高电平时，下侧开关管S2关断，RS触发器332置位，死区控制信号ADT变为低电平；当复位信号Rs2为高电平时，RS触发器332置位，死区控制信号ADT变为高电平，上侧开关管SI导通。
[0037]图4为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的时钟发生电路18的电路图。在一个实施例中，时钟发生电路18在上侧开关管SI和下侧开关管S2的死区时间内暂停振荡，从而使得控制信号HG和控制信号LG的高电平宽度基本相同，也就是上侧开关管SI的导通时间和下侧开关管S2的导通时间基本相同。在图4所示的实施例中，时钟发生电路18包括电流源IS3、电流源IS4、开关S5、开关S6、开关S7、电容器Ct、比较器41、t匕较器42以及RS触发器43。电流源IS3、开关S5、电流源IS4、以及开关S6串联耦接在电压Vcc和系统地之间。电流源IS3的一端耦接至电压Vcc，电流源IS3的另一端通过开关S7耦接至电容器Ct的一端，电容器Ct的另一端耦接至系统地。电流源IS4的一端通过开关S7耦接至电容器Ct的一端，电流源IS4的另一端耦接至系统地。开关S5和电流源IS3串联耦接，以控制电流源IS3根据时钟信号CLK对电容器Ct充电。开关S6和电流源IS4串联耦接，以控制电流源IS4根据时钟信号CLKN对电容器Ct放电，电容器Ct两端产生电压Vet。在一个实施例中，开关S7在死区控制信号ADT的控制下导通及关断。当上侧开关管SI和下侧开关管S2均关断时，开关S7关断，电容器Ct两端的电压Vct保持直至上侧开关管SI和下侧开关管S2中的一个导通；当上侧开关管SI和下侧开关管S2中的一个导通时，开关S7导通，电流源I S3在时钟信号CLK为高电平时对电容器Ct充电，电流源IS4在时钟信号CLK为低电平时对电容器Ct放电。比较器41的同相输入端接收比较阈值Vc2,反相输入端耦接至电容器Ct以接收电压Vct，输出端耦接至RS触发器43的置位输入端S。当电压Vct小于比较阈值Vc2时，RS触发器43置位输出高电平的时钟信号CLK和低电平的时钟信号CLKN。比较器42的同相输入端耦接至电容器Ct以接收电压Vct，反相输入端接收比较阈值Vcl，输出端耦接至RS触发器43的复位输入端R。当电压Vct大于比较阈值Vcl时，RS触发器43复位输出低电平的时钟信号CLK和高电平的时钟信号CLKN。其中比较阈值Vc2小于比较阈值Vcl，例如Vc2 = 0.9V, Vcl = 3.9V
[0038]图5为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100中的容性模式判断电路15的电路图。在一个实施例中，容性模式判断电路15在上侧开关管SI或下侧开关管S2关断时，通过判断谐振槽路的电流Ir的极性来判断谐振开关变换器100工作在容性状态还是感性状态。在上侧开关管SI关断时，当流过谐振槽路的电流Ir极性为负时，判断谐振开关变换器100工作在容性状态，否则当流过谐振槽路的电流Ir极性为正时，判断谐振开关变换器100工作在感性状态。在下侧开关管S2关断时，当流过谐振槽路的电流Ir极性为正时，判断谐振开关变换器100工作在容性状态，否则当流过谐振槽路的电流Ir极性为负时，判断谐振开关变换器100工作在感性状态。在图5所示的实施例中，容性模式判断电路15包括由比较器51和比较器52组成的电流极性判断电路、D触发器53、D触发器54以及或门电路55。比较器51的反相输入端接收电流米样信号Vcs,同相输入端接收负电流阈值-Vcm，输出端耦接至D触发器53的数据输入端D。D触发器53的时钟输入端C接收时钟信号CLK，D触发器53的复位端Rst接收时钟信号CLKN，输出端Q在时钟信号CLK的上升沿根据比较器51的输出结果产生极性判断信号Poll，并在时钟信号CLKN的上升沿产生脉冲信号复位极性判断信号Poll至低电平。在时钟信号CLK的上升沿，当电流采样信号Vcs小于负电流阈值-Vcm时，比较器51输出低电平，指示流过谐振槽路的电流Ir极性为负，谐振开关变换器100工作在感性状态，极性判断信号Poll为低电平；否则在时钟信号CLK的上升沿，当电流采样信号Vcs大于负电流阈值-Vcm时，比较器51输出高电平，指示流过谐振槽路的电流Ir极性为非负，谐振开关变换器100工作在容性状态，极性判断信号Poll为高电平，模式信号Capjnode变为高电平。比较器52的反相输入端接收正电流阈值Vcm，同相输入端接收电流采样信号Vcs，输出端耦接至D触发器54的数据输入端D。D触发器54的时钟输入端C接收时钟信号CLKN，D触发器54的复位端Rst接收时钟信号CLK，输出端Q在时钟信号CLKN的上升沿，也就是在时钟信号CLK的下降沿根据比较器52的输出结果产生极性判断信号Pol2，并在时钟信号CLK的上升沿产生脉冲信号复位极性判断信号Pol2至低电平。在时钟信号CLK的下降沿，当电流米样信号Vcs大于正电流阈值Vcm时，比较器52输出低电平，指示流过谐振槽路的电流Ir极性为正，谐振开关变换器100工作在感性状态，极性判断信号Pol2为低电平；否则在时钟信号CLK的下降沿，当电流采样信号Vcs小于正电流阈值Vcm时，比较器52输出高电平，指示流过谐振槽路的电流Ir极性为非正，谐振开关变换器100工作在容性状态，极性判断信号Pol2为高电平，模式信号Capjnode变为高电平。在一个实施例中，正电流阈值Vcm例如等于80mV,负电流阈值-Vcm例如等于_80mV。
[0039]图6为根据本发明一实施例的图2所示谐振开关变换器100中的斜率采样电路13的电路图。在图6所示的实施例中，斜率采样电路13包括电容器Cd、电阻器Rd、以及包括电流源IS1和电流源IS2的电压控制电路。斜率采样电路13还包括与电流源IS1相串联的开关S3，以及与电流源IS2相串联的开关S4。电流源IS1在开关S3导通时为端点Ndl充电，电流源IS2在开关S4导通时对端点Ndl放电。在电流源IS1、电流源IS2和流过电容器Cd的电流Id的共同作用下在端点Ndl上产生斜率信号VHB。当上侧开关管S1导通时，开关S4在控制信号QL的控制下关断，开关S3在控制信号QH的控制下导通。斜率信号VHB增大并维持在高电平，当上侧开关管S1关断时，端点SW处的电压在谐振电流Ir的作用下降低，流过电容器Cd的电流Id为负电流，如果电流Id的绝对值大于电流源IS1提供的充电电流，则电容器Cd放电，斜率信号VHB逐渐降低到零。当端点SW处的电压斜率结束时，电流Id逐渐趋向于零，此时电容器Cd在电流源IS1的作用下充电，斜率信号VHB逐渐增大，当斜率信号VHB增大至斜率阈值Vdl时下侧开关管S2导通，开关S3关断，开关S4导通。当下侧开关管S2导通时，开关S3在控制信号QH的控制下关断，开关S4在控制信号QL的控制下导通。斜率信号VHB减小并维持在低电平，当下侧开关管S2关断时，端点SW处的电压在谐振电流Ir的作用下升高，流过电容器Cd的电流Id为正电流，如果电流Id大于电流源IS2提供的放电电流，则电容器Cd充电，斜率信号VHB逐渐增大。当端点SW处的电压斜率结束时，电流Id逐渐趋向于零，此时电容器Cd在电流源IS2的作用下放电，斜率信号VHB逐渐减小，当斜率信号VHB减小至斜率阈值Vd2时上侧开关管S1导通，开关S4关断，开关S3导通，一般Isl = Is2。流过电容器Cd的电流Id = Cd*D(VSW)/D(t)，其中VSW为端点SW处的电压。斜率采样电路13在电流Id、电流源IS1以及电流源IS2的作用下产生斜率信号VHB，此时斜率信号VHB反映端点SW处的电压变化。斜率采样电路13还包括RS触发器61和RS触发器62。RS触发器61的置位端S接收控制信号HG，复位端R接收控制信号LG，输出端Q根据控制信号HG和控制信号LG产生控制信号QH以控制开关S3的导通及关断。RS触发器62的置位端S接收控制信号LG，复位端R接收控制信号HG，输出端Q根据控制信号HG和控制信号LG产生控制信号QL以控制开关S4的导通及关断。在一个实施例中，控制信号QL和控制信号QH在相位上相反。
[0040]图7为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100在斜率信号VHB有效时调整死区时间的波形图。在图7所示的实施例中，在斜率信号VHB有效时，死区时间调整电路16根据斜率信号VHB控制上侧开关管S1和下侧开关管S2的导通时刻，以自动调整上侧开关管S1和下侧开关管S2之间的死区时间。
[0041]如图7所示，在T1时刻，时钟信号CLK处于下降沿，控制信号HG变为低电平以关断上侧开关管S1，死区控制信号ADT变为低电平，控制信号QH保持高电平以控制电流源IS1对端点Ndl充电，同时端点SW处电压的VSW下降，流过电容器Cd的电流Id为负，从而斜率信号VHB在电流Id和电流源IS1的作用下下降，其中电流Id的绝对值大于电流源IS1提供的充电电流。当检测到斜率信号VHB减小至斜率阈值VxO时，判断斜率信号VHB为有效，根据斜率信号VHB自动调整死区时间，控制下侧开关管S2的导通时刻。直至T2时刻，电压VSW减小至零并保持不变，流过电容器Cd的电流Id变为零，经过一定的开通延迟时间Tdll后，下侧开关管S2在T3时刻导通。在图7所示的实施例中，根据斜率信号VHB控制开通延迟时间Tdll。在其他实施例中，也可以由计时电路产生固定的开通延迟时间Tdll。在图7所示的实施例中，斜率信号VHB在电流源IS1提供的充电电流的作用下逐渐增大，直至T3时刻，当斜率信号VHB增大至斜率阈值Vdl时，死区控制信号ADT变为高电平，控制信号LG变为高电平以导通下侧开关管S2，控制信号QH变为低电平以关断开关S3，控制信号QL变为高电平以导通开关S4，在电流源IS2提供的放电电流的作用下，斜率信号VHB保持低电平。从上侧开关管S1关断至下侧开关管S2导通的死区时间DT为T3-T1。在一个实施例中，用于判断斜率信号VHB是否有效的斜率阈值VxO小于用于控制下侧开关管S2导通时刻的斜率阈值Vdl。
[0042]在T4时刻，时钟信号CLK处于上升沿，控制信号LG变为低电平以关断下侧开关管S2，死区控制信号ADT变为低电平，控制信号QL保持高电平以控制电流源IS2对端点Ndl放电，同时由于电压VSW的上升，流过电容器Cd的电流Id为正，从而斜率信号VHB在电流Id和电流源IS2的作用下增大，其中电流Id大于电流源IS2提供的放电电流。当检测到斜率信号VHB增大至斜率阈值Vxl时，判断斜率信号VHB为有效，根据斜率信号VHB自动调整死区时间，控制上侧开关管S1的导通时刻。直至T5时刻，电压VSW增大至最大并保持不变，流过电容器Cd的电流Id变为零，经过一定的开通延迟时间Tdl2后，上侧开关管S1在T6时刻导通。在图7所示的实施例中，根据斜率信号VHB控制开通延迟时间Tdl2。在其他实施例中，也可以由计时电路产生固定的开通延迟时间Tdl2。在图7所示的实施例中，斜率信号VHB在电流源IS2提供的放电电流的作用下，逐渐减小，直至T6时刻，当斜率信号VHB减小至斜率阈值Vd2时，死区控制信号ADT变为高电平，控制信号HG变为高电平以导通上侧开关管SI，控制信号QL变为低电平以关断开关S4，控制信号QH变为高电平以导通开关S3，在电流源ISl提供的充电电流的作用下，斜率信号VHB保持高电平。从下侧开关管S2关断至上侧开关管SI导通的死区时间DT为T6-T4。在一个实施例中，用于判断斜率信号VHB是否有效的斜率阈值Vxl大于用于控制上侧开关管SI导通时刻的斜率阈值Vd2。
[0043]图8为根据本发明实施例的图2所示谐振开关变换器100在斜率信号VHB无效时调整死区时间的波形图。在一些实施例中，当电容器Cd因损坏而开路或短路时，斜率信号VHB不能体现电压VSW的斜率，也就是斜率信号VHB无效。斜率信号VHB无效例如可以表现为斜率信号VHB等于零或等于一固定电压值。在图8所示的实施例中，在时钟信号CLK的上升沿或下降沿，斜率信号VHB保持不变，死区时间调整电路16根据电流采样信号Vcs控制上侧开关管SI和下侧开关管S2的导通时刻，以自动调整上侧开关管SI和下侧开关管S2之间的死区时间。
[0044]如图8所示，在T7时刻，时钟信号CLK处于上升沿，控制信号LG变为低电平以关断下侧开关管S2，死区控制信号ADT变为低电平，电压VSW增大，电流采样信号Vcs增大。直至T8时刻，电流采样信号Vcs从小于电流阈值Vth2增大至大于电流阈值Vth2，死区控制信号ADT变为高电平，控制信号HG变为高电平以导通上侧开关管SI。从下侧开关管S2关断至上侧开关管SI导通的死区时间DT为T8-T7。在T9时刻，时钟信号CLK处于下降沿，控制信号HG变为低电平以关断上侧开关管SI，死区控制信号ADT变为低电平，电压VSW减小，电流采样信号Vcs减小。直至TlO时刻，电流采样信号Vcs从大于电流阈值Vthl减小至小于电流阈值Vthl，死区控制信号ADT变为高电平，控制信号LG变为高电平以导通下侧开关管S2。从上侧开关管SI关断到下侧开关管S2导通的死区时间DT为T10-T9。
[0045]图9为根据本发明实施例的用于控制图2所示的谐振开关变换器100中下侧开关管S2的导通时刻的方法的流程图，包括步骤S901?S908。
[0046]在步骤S901，当上侧开关管SI关断，进入步骤S902。
[0047]在步骤S902，死区控制信号ADT变为低电平，计时电路开始计时。
[0048]在步骤S903，判断斜率信号VHB是否有效，当斜率信号VHB有效时，进入步骤S904，否则进入步骤S906。在一个实施例中，在时钟信号CLK下降沿后，当斜率信号VHB减小至斜率阈值VxO时，判断斜率信号VHB为有效；否则判断斜率信号VHB为无效。
[0049]在步骤S904，当计时电路的计时时间信号达到最大死区时间信号Tdmax或超时信号Tmout时进入步骤S908，否则进入步骤S905。
[0050]在步骤S905，当斜率信号VHB指示电压VSW已经下降至零，并且斜率信号VHB增大至斜率阈值Vdl时，进入步骤S908，否则返回步骤S904。
[0051]在步骤S906，当计时电路的计时时间信号达到最大死区时间信号Tdmax或超时信号Tmout时进入步骤S908，否则进入步骤S907。
[0052]在步骤S907，当电流采样信号Vcs减小至电流阈值Vthl时，进入步骤S908，否则返回步骤S906。
[0053]在步骤S908，死区控制信号ADT变为高电平，计时电路停止计时，下侧开关管S2导通。
[0054]图10为根据本发明实施例的用于控制图2所示的谐振开关变换器100中上侧开关管S1的导通时刻的方法的流程图，包括步骤S101?S108。
[0055]在步骤S101，当下侧开关管S2关断，进入步骤S102。
[0056]在步骤S102，死区控制信号ADT变为低电平，计时电路开始计时。
[0057]在步骤S103，判断斜率信号VHB是否有效，当斜率信号VHB有效时，进入步骤S104，否则进入步骤S106。在一个实施例中，在时钟信号CLK上升沿后，当斜率信号VHB增大至斜率阈值Vxl时，判断斜率信号VHB为有效，否则判断斜率信号VHB为无效。
[0058]在步骤S104，当计时电路的计时时间信号达到最大死区时间信号Tdmax或超时信号Tmout时进入步骤S108，否则进入步骤S105。
[0059]在步骤S105，当斜率信号VHB指示电压VSW已经上升至最大，并且斜率信号VHB减小至斜率阈值Vd2时，进入步骤S108，否则返回步骤S104。
[0060]在步骤S106，当计时电路的计时时间信号达到最大死区时间信号Tdmax或超时信号Tmout时进入步骤S108，否则进入步骤S107。
[0061]在步骤S107，当电流采样信号Vcs增大至电流阈值Vth2时，进入步骤S108，否则返回步骤S106。
[0062]在步骤S108，死区控制信号ADT变为高电平，计时电路停止计时，上侧开关管S1导通。
[0063]虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种用于谐振开关变换器的控制电路，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路以及耦接至开关电路的谐振槽路，所述控制电路包括: 斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率； 容性模式判断电路，根据代表流过谐振槽路电流的电流采样信号和上侧开关管及下侧开关管的开关状态判断开关电路是否工作在容性状态，并产生模式信号； 斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效; 时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及 导通时刻控制电路，根据模式信号、斜率判断信号和斜率信号调节上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间，其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中当斜率信号为无效时，根据电流采样信号和第一电流阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据电流采样信号和第二电流阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中斜率采样电路还包括: 第一电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至上侧开关管和下侧开关管的公共端，第二端输出斜率信号； 第一电阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一电容器的第二端，第二端耦接至系统地；以及 电压控制电路，并联耦接在第一电阻器的两端，其中当上侧开关管导通时，电压控制电路控制斜率信号保持高电平，当下侧开关管导通时，电压控制电路控制斜率信号保持低电平。
4.如权利要求3所述的控制电路，其中电压控制电路还包括: 第一电流源，其中当上侧开关管导通时，第一电流源为第一电阻器提供充电电流，直至下侧开关管导通；以及 第二电流源，其中当下侧开关管导通时，第二电流源为第一电阻器提供放电电流，直至上侧开关管导通。
5.如权利要求4所述的控制电路，其中当上侧开关管关断时，流过第一电容器两端的电流的绝对值大于第一电流源提供的充电电流，当下侧开关管关断时，流过第一电容器两端的电流的绝对值大于第二电流源提供的放电电流。
6.如权利要求1所述的控制电路，其中斜率判断电路还包括: 第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第三斜率阈值，输出端根据斜率信号和第三斜率阈值的比较结果输出第一比较信号； 第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第四斜率阈值，输出端根据斜率信号和第四斜率阈值的比较结果输出第二比较信号；以及 第一逻辑电路，根据第一比较信号、第二比较信号和时钟信号产生斜率判断信号，其中在时钟信号上升沿的预设延迟时间内，根据第一比较信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，以及在时钟信号下降沿的预设延迟时间内，根据第二比较信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中当斜率信号为无效时，根据预设的导通延迟时间控制上侧开关管的导通时刻和下侧开关管的导通时刻。
8.如权利要求1所述的控制电路，其中导通时刻控制电路包括: 第三比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第一斜率阈值，输出端输出第三比较信号； 第四比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电流米样信号，第二输入端接收第一电流阈值，输出端输出第四比较信号； 第五比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第二斜率阈值，输出端输出第五比较信号； 第六比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电流米样信号，第二输入端接收第二电流阈值，输出端输出第六比较信号； 第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收模式信号，第二输入端接收超时信号，当模式信号指示开关电路工作在容性状态时，第二逻辑电路将超时信号在其输出端输出； 第三逻辑电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收模式信号，第二输入端接收最大死区时间信号，当模式信号指示开关电路工作在非容性状态时，第二逻辑电路将最大死区时间信号在其输出端输出； 第一或门电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第三比较器的输出端，第二输入端耦接至第四比较器的输出端，第三输入端耦接至第二逻辑电路的输出端，第四输入端耦接至第三逻辑电路的输出端，输出端输出第一复位信号以控制上侧开关管的导通时刻；以及 第二或门电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第五比较器的输出端，第二输入端耦接至第六比较器的输出端，第三输入端耦接至第二逻辑电路的输出端，第四输入端耦接至第三逻辑电路的输出端，输出端输出第二复位信号以控制下侧开关管的导通时刻。
9.一种谐振开关变换器,包括: 开关电路，包括串联耦接的上侧开关管和下侧开关管； 谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间； 电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号；以及 如权利要求1?8所述的控制电路。
10.一种谐振开关变换器，包括: 上侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压； 下侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至上侧开关管的第二端，第二端耦接至系统地； 谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间； 电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号； 斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率； 斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效; 时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及 导通时刻控制电路，根据斜率判断信号、电流采样信号和斜率信号自动调整上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间；其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻；以及当斜率信号为无效时，根据电流采样信号和第一电流阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据电流采样信号和第二电流阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
11.如权利要求10所述的谐振开关变换器，其中斜率判断电路还包括: 第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第三斜率阈值，输出端根据斜率信号和第三斜率阈值的比较结果输出第一比较信号； 第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收斜率信号，第二输入端接收第四斜率阈值，输出端根据斜率信号和第四斜率阈值的比较结果输出第二比较信号；以及 第一逻辑电路，根据第一比较信号、第二比较信号和时钟信号产生斜率判断信号，其中在时钟信号的上升沿后，根据第一比较信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，以及在时钟信号的下降沿后，根据第二比较信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效。
12.如权利要求10所述的谐振开关变换器，其中: 在下侧开关管关断后，若斜率信号判断为有效，则当斜率信号小于第一斜率阈值时，控制上侧开关管导通；以及 在上侧开关管关断后，若斜率信号判断为有效，则当斜率信号大于第二斜率阈值时，控制下侧开关管导通。
13.一种用于谐振开关变换器中自动调节死区时间的控制方法，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路、以及耦接至上侧开关管和下侧开关管公共端的谐振槽路，其中上侧开关管和下侧开关管串联耦接至输入电压和系统地之间，所述控制方法包括: 检测所述上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化，产生斜率信号； 检测流过谐振槽路的电流，产生电流采样信号； 根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻和下侧开关管的关断时刻；以及 判断斜率信号是否有效； 其中当斜率信号判断为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
14.如权利要求13所述的控制方法，还包括: 在下侧开关管关断后，根据斜率信号和第三斜率阈值相比较以判断斜率信号是否为有效；以及 在上侧开关管关断后，根据斜率信号和第四斜率阈值相比较以判断斜率信号是否为有效。
15.如权利要求13所述的控制方法，还包括: 当斜率信号为无效时，根据电流采样信号和第一电流阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据电流采样信号和第二电流阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。
16.如权利要求13所述的控制方法，还包括: 当斜率信号为无效时，根据预设的导通延迟时间控制上侧开关管的导通时刻和下侧开关管的导通时刻。
17.如权利要求13所述的控制方法，还包括: 根据电流采样信号和上侧开关管及下侧开关管的开关状态判断开关电路是否工作在容性状态；其中 当开关电路工作在容性状态时，若上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间达到预设的超时时间，则导通上侧开关管或下侧开关管；以及 当开关电路工作在非容性状态时，若上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间达到预设的最大死区时间，则导通上侧开关管或下侧开关管。
【文档编号】H02M3/28GK104270008SQ201410571357
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】金亦青, 陈跃东, 林思聪 申请人:成都芯源系统有限公司