固定导通时间模式控制电路、控制芯片及开关变换器的制作方法

本发明涉及电子电路，具体涉及一种固定导通时间模式控制电路、控制芯片及开关变换器。

背景技术：

1、buck(降压)电路是一种基于电感储能原理的dc-dc变换器，也称开关变换器或开关电源变换器，主要利用控制电路，通过周期性控制功率开关(一般为上管与下管)的导通与关断，实现对输入电压的脉冲调制，将输入电压vin转换为输出电压vout。

2、在本领域中，如图1所示电路中，接输入电压vin的功率开关为上管，接地的功率开关为下管，由于上管和下管串联，为了避免电路短路烧坏，上管和下管的开启状态不可能为上管、下管同时导通。

3、在开关变换器的多种控制方式中，固定导通时间(constant ton)模式是一种常用的控制方式。固定导通时间模式下，在上管导通时，一般通过对充电电容进行充电，由0v充电到参考电压，以实现对上管导通时间的控制。显然，参考电压的大小即决定了上管的导通时间。

4、现有技术中，该参考电压一般都是基于一个开关周期内上管导通时产生的电压确定，待稳定后该参考电压为一固定值，以控制上管导通固定时间。当开关变换器进入待机模式(轻载下上管与下管都关断)，上管的关断时间延长，在长时间待机和高温等因素的影响下，用于存储该参考电压的存储电路(如该存储电路为电容)可能发生漏电放电，使得参考电压减小甚至降为0，以此上管的导通时间也越来越接近于0，对应接近于0的上管导通时间，这样不利于控制，影响开关变换器的正常工作。

技术实现思路

1、本发明提供一种固定导通时间模式控制电路、控制芯片及开关变换器，旨在有效解决开关变换器进入待机模式后，参考电压容易因漏电放电减小甚至降为0，导致上管导通时间越来越小，不利于控制的问题；本发明具有较高的灵活性，可以控制上管导通时间的大小。

2、为了解决上述问题，从第一方面，本发明实施例公开了一种固定导通时间模式控制电路，包括：

3、时间控制模块，用于逐开关周期地，对应上管和下管不同的开启状态分别产生电压，以得到开关周期的平均电压；其中，不同的开启状态包括上管导通、下管关断的开启状态，上管关断、下管导通的开启状态以及上管关断、下管关断的开启状态；

4、计时模块，用于在上管导通时，基于平均电压进行计时产生用于控制上管关断的时间控制信号。

5、在本发明一实施例中，时间控制模块包括：控制开关、电压产生电路以及滤波电路；控制开关响应于同一开关周期内上管和下管的所述不同的开启状态，控制电压产生电路在各个开启状态下分别产生电压；滤波电路用于对各个开启状态下分别产生的电压进行滤波，得到开关周期的平均电压。

6、在本发明一实施例中，时间控制模块在开启状态为上管导通、下管关断时产生的电压大于0v，在开启状态为上管关断、下管关断时产生的电压大于0v。

7、在本发明一实施例中，其中，时间控制模块用于在开启状态为上管关断、下管关断的整个期间持续产生电压。

8、在本发明一实施例中，时间控制模块用于在开启状态为上管导通、下管关断时产生电压v1，在开启状态为上管关断、下管导通时产生电压v2，在开启状态为上管关断、下管关断时产生电压v3。

9、在本发明一实施例中，电压产生电路包括第一电流源、第一电阻以及第二电阻，第一电阻和第二电阻串联后连接于第一电流源的输出端与地之间，第一电流源的输出端与滤波电路连接；控制开关包括：第一开关、第二开关，第一开关并联在第一电阻两端，第二开关并联在第二电阻两端；当开启状态为上管导通、下管关断时，第一开关断开，第二开关闭合，以基于第一电阻和第一电流源输出的电流向该滤波电路提供电压v1；当开启状态为上管关断、下管导通时，第一开关和第二开关均闭合，以将第一电阻和第二电阻均短路向该滤波电路提供电压v2；当开启状态为上管关断、下管关断时，第一开关闭合，第二开关断开，以基于第二电阻和第一电流源输出的电流向该滤波电路提供电压v3。

10、在本发明一实施例中，第一开关基于上管的开关控制信号闭合或断开；其中，当开关控制信号指示上管导通时，第一开关断开，当开关控制信号指示上管关断时，第一开关闭合；第二开关基于待机信号闭合或断开；其中，待机信号基于开关变换器的过零检测信号和输出电压下降检测信号确定，当开启状态为上管关断、下管关断时，待机信号的电平有效，第二开关断开。

11、从第二方面，本发明实施例还公开了一种控制芯片，包括：上管、下管以及如本发明实施例第一方面所述的固定导通时间模式控制电路。

12、从第三方面，本发明实施例还公开了一种控制芯片，包括：如本发明实施例第一方面所述的固定导通时间模式控制电路。

13、从第四方面，本发明实施例还公开了一种开关变换器，包括如本发明实施例第二方面所述的控制芯片。

14、从第五方面，本发明实施例还公开了一种开关变换器，包括上管、下管，所述上管、所述下管与如本发明实施例第三方面所述的控制芯片分别连接。

15、本发明包括以下优点：

16、本发明旨在实现一种dcm模式下的固定导通时间模式控制方案，本发明对应dcm模式下上管和下管不同的开启状态分别产生电压，可以得到一个开关周期的平均电压，该平均电压可以作为参考电压控制上管导通固定时间，这样在长时间待机和高温的影响下，即使该参考电压漏电放电，但由于本发明在上管关断、下管关断这一开启状态下也会产生电压且该开启状态下产生的电压会反映至该平均电压(即反映在该参考电压)上，以此可以维持该参考电压的大小，保证上管可以有最小导通时间，便于控制电路对上管导通的控制，保证开关变换器正常工作。此外，基于不同的需求，本发明还可以通过控制上管关断、下管关断这一开启状态下产生的电压来改变参考电压的大小，以此改变上管导通时间，具有较高灵活性。

技术特征：

1.一种固定导通时间模式控制电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，

5.根据权利要求2-4任一项所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，所述时间控制模块用于在所述开启状态为上管导通、下管关断时产生电压v1，在所述开启状态为上管关断、下管导通时产生电压v2，在所述开启状态为上管关断、下管关断时产生电压v3。

6.根据权利要求5所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的固定导通时间模式控制电路，其特征在于，

8.一种控制芯片，其特征在于，包括：上管、下管以及如权利要求1-7任一项所述的固定导通时间模式控制电路。

9.一种控制芯片，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的固定导通时间模式控制电路。

10.一种开关变换器，其特征在于，包括如权利要求8所述的控制芯片；或包括上管、下管，所述上管、所述下管与如权利要求9所述的控制芯片分别连接。

技术总结
本发明公开了一种固定导通时间模式控制电路、控制芯片及开关变换器，涉及电子电路技术领域，旨在实现一种DCM模式下的固定导通时间模式控制方案，本发明利用时间控制模块逐开关周期地，对应上管和下管不同的开启状态分别产生电压，可以得到开关周期的平均电压，其中，上管关断、下管关断这一开启状态下产生的电压也能体现在该平均电压上；然后利用计时模块在上管导通时，基于该平均电压进行计时产生用于控制上管关断的时间控制信号，以此可以有效解决现有技术中开关变换器进入待机模式后，参考电压容易因漏电放电减小甚至降为0，导致上管导通时间越来越小，不利于控制的问题。本发明具有较高的灵活性，可以基于需求控制上管导通时间。

技术研发人员：覃超,蔡林甫
受保护的技术使用者：成都利普芯微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31