信号产生电路和直流变换器的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种信号产生电路和直流变换器。

背景技术：

电压模控制方式的直流变换器中，反馈电压与设定目标值的差值，通过误差放大器放大，得到模拟控制信号；模拟控制信号和锯齿波再通过脉宽调制比较器，得到控制开关管通断的脉冲宽度调制信号。

目前，信号产生电路生成的锯齿波，起始点的数值是固定的，一般为零。并且，误差放大器得到的模拟控制信号又无法低至零。这样一来，模拟控制信号和锯齿波通过脉宽调制比较器得到的脉冲宽度调制信号，占空会比较高，无法适应于小占空比的场景。

技术实现要素：

基于上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种信号产生电路和直流变换器，以实现生成起始点的数值可调整的锯齿波。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

本实用新型第一方面公开了一种信号产生电路，包括：

一端分别接入电源的第一开关和第二开关，所述第一开关的另一端连接第三开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述第四开关的一端，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端相连；

一端连接于所述第一开关和所述第三开关的公共端的第一电容，所述第一电容的另一端接地；

一端连接于所述第二开关和所述第四开关的公共端的第二电容，所述第二电容的另一端接地；

输出端连接所述第三开关和所述第四开关的公共端的运算放大器，所述运算放大器的同相输入端输入参考电压，反相输入端连接所述输出端，所述输出端还通过第三电容接地；

电平信号生成单元，所述电平信号生成单元用于输出反向的第一电平信号和第二电平信号，所述第一电平信号用于控制所述第二开关和所述第三开关的通断；所述第二电平信号用于控制所述第一开关和所述第四开关的通断。

优选地，在上述信号产生电路中，所述电平信号生成单元，包括：D触发器，其中：

所述D触发器的数据输入端连接第一输出端；所述D触发器的时钟输入端接收电平信号；所述D触发器的第二输出端连接非门支路，所述非门支路包括串联的第一非门和第二非门；所述第一非门和所述第二非门的公共端用于输出所述第一电平信号，所述非门支路未连接所述D触发器的端口用于输出所述第二电平信号。

优选地，在上述信号产生电路中，所述第一电平信号为高电平的情况下，控制所述第二开关和所述第三开关导通，所述第二电平信号为低电平的情况下，控制所述第一开关和所述第四开关关断；

所述第一电平信号为低电平的情况下，控制所述第二开关和所述第三开关导通，所述第二电平信号为高电平的情况下，控制所述第一开关和所述第四开关关断。

优选地，在上述信号产生电路中，所述第一开关、第二开关、第三开关和所述第四开关包括开关管，其中，所述第一电平信号用于输入所述第二开关和所述第三开关的控制端，所述第二电平信号用于输入所述第一开关和所述第四开关的控制端。

本实用新型第二方面公开了一种直流变换器，包括：

误差放大器，其中，所述误差放大器的反向输入端连接反馈电阻，同向输入端接收标准电压；

如上所述的信号产生电路；其中，所述信号产生电路中，所述第一开关、所述第二开关和所述电源的公共端作为所述信号产生电路的输出端；

正输入端连接所述误差放大器的输出端，负输入端连接所述信号产生电路的输出端的脉宽调制比较器，所述脉宽调制比较器用于输出脉冲宽度调制信号控制所述直流变换器中的开关管的通断。

优选地，在上述直流变换器中，所述电平信号生成单元，包括：D触发器，其中：

所述D触发器的数据输入端连接第一输出端；所述D触发器的时钟输入端接收电平信号；所述D触发器的第二输出端连接非门支路，所述非门支路包括串联的第一非门和第二非门；所述第一非门和所述第二非门的公共端用于输出所述第一电平信号，所述非门支路未连接所述D触发器的端口用于输出所述第二电平信号。

优选地，在上述直流变换器中，所述第一电平信号为高电平的情况下，控制所述第二开关和所述第三开关导通，所述第二电平信号为低电平的情况下，控制所述第一开关和所述第四开关关断；

所述第一电平信号为低电平的情况下，控制所述第二开关和所述第三开关导通，所述第二电平信号为高电平的情况下，控制所述第一开关和所述第四开关关断。

优选地，在上述直流变换器中，所述第一开关、第二开关、第三开关和所述第四开关包括开关管，其中，所述第一电平信号用于输入所述第二开关和所述第三开关的控制端，所述第二电平信号用于输入所述第一开关和所述第四开关的控制端。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的信号产生电路中，运算放大器的同相输入端输入参考电压，反相输入端连接输出端，输出端还通过第三电容接地；此时的运算放大器是一个电压跟随器，即输出端电压与输入端电压相等，因此第三电容两端的电压通过运算放大器嵌位后始终为参考电压，而这一参考电压是可调整的。又通过所述电平信号生成单元，输出反向的第一电平信号和第二电平信号，第一电平信号控制了第二开关和第三开关的通断，第二电平信号控制了第一开关和第四开关的通断，当第一电平信号控制第二开关和第三开关导通时，第二电平信号控制第一开关和第四开关关断，此时第二电容的一端通过第二开关接入信号产生电路的电源，另一端接地，电流为第二电容充电；此时第一电容的一端通过第三开关与第三电容、运算放大器输出端的公共端相连，另一端接地，第一电容被第三电容设定为参考电压；当第一电平控制第二开关和第三开关关断时，当第二电平控制第一开关和第四开关导通，此时第一电容的一端通过第一开关接入信号产生电路的电源，另一端接地，电流为第一电容充电，第一电容两端电压的起始点为参考电压；此时第二电容的一端通过第四开关与第三电容、运算放大器输出端的公共端相连，另一端接地，第二电容被第三电容设定为参考电压，此过程不断的重复，即可实现生成了起始点数值可调整的锯齿波。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的现有的直流变换器应用的锯齿波的生成电路图；

图2为本实用新型另一实施例公开的模拟控制信号和锯齿波的大小关系图；

图3为本实用新型实施例公开的一种起始点数值可调整的锯齿波信号产生电路图；

图4为本实用新型另一实施例公开的时钟信号、第一电平信号及第二电平信号的关系图；

图5为本实用新型另一实施例提供的可生成小占空比脉冲宽度调制信号的直流变换器示意图；

图6为本实用新型实施例公开的模拟控制信号和起始点为参考电压的锯齿波信号的大小关系图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的直流变换器应用的锯齿波的生成电路，如图1所示，比较器的正输入端、电源的输出端以及开关管M1的输入端三个端口相连接，其连接点作为锯齿波的生成电路的输出端。

锯齿波的生成电路的起始状态，开关管M1断开，电流I对电容C充电，锯齿波的生成电路的输出端的电压会按照I/C的斜率上升，当电压上升到Vp时，比较器翻高，通过延时后，开关管M1的控制端的信号变高，开关管M1导通，将电容C的电荷泄放，锯齿波的生成电路的输出端的电压变为零，比较器翻低，开关管M1的控制端的信号变低，开关管M1关闭，电流I重新开始对电容C充电，此过程不断的重复，产生锯齿波信号。

发明人研究发现：上述锯齿波的生成电路生成的锯齿波，由于其起始点的电压值是电流对电容C进行充电产生的，因此，起始点的电压值固定为零。

并且，在直流变换器中，上述锯齿波和误差放大器得到的模拟控制信号要分别输入脉宽调制比较器。然而，发明人还发现：误差放大器的输出信号Vc由于受限于误差放大器的共模输出电压，无法做到Vc信号低至零(Vc太小会使误差放大器进入线性区)。因此，误差放大器的模拟控制信号和锯齿波的大小关系如图2所示，误差放大器的模拟控制信号Vc要大于锯齿波的起始点的电流值。基于此，脉宽调制比较器得到的脉冲宽度调制信号，也如图2所示，其占空比较大。

针对上述问题，本申请实施例提出了一种信号产生电路，以实现生成起始点的数值可调整的锯齿波。

参阅图3，本实用新型实施例公开了一种信号产生电路，包括：一端分别接入电源VDD的第一开关S1和第二开关S2，第一开关S1的另一端连接第三开关S3的一端，第二开关S2的另一端连接第四开关S4的一端，第三开关S3的另一端和所述第四开关S4的另一端相连。

一端连接于第一开关S1和第三开关S3的公共端的第一电容C1，第一电容C1的另一端接地。

一端连接于第二开关S2和第四开关S4的公共端的第二电容C2，第二电容C2的另一端接地。

输出端连接第三开关S3和第四开关S4的公共端的运算放大器301，运算放大器301的同相输入端输入参考电压Vref，反相输入端连接输出端，输出端还通过第三电容C3接地；第三电容两端的电压通过运算放大器301钳位后电压值始终为参考电压Vref。

电平信号生成单元302，电平信号生成单元302用于输出反向的第一电平信号Q1和第二电平信号Q2，第一电平信号Q1用于控制第二开关S2和第三开关S3的通断；第二电平信号Q2用于控制第一开关S1和第四开关S4的通断。

需要说明的是，本实用新型提供的信号产生电路中，运算放大器301的同相输入端输入参考电压Vref，反相输入端连接输出端，输出端还通过第三电容C3接地；此时的运算放大器301是一个电压跟随器，即输出端电压与输入端电压相等，因此第三电容C3两端的电压通过运算放大器301嵌位后始终为参考电压Vref，而这一参考电压Vref是可调整的。

当第一电平信号Q1控制第二开关S2和第三开关S3导通时，第二电平信号Q2控制第一开关S1和第四开关S4关断，此时第一电容的一端通过第三开关S3与第三电容C3、运算放大器301输出端的公共端相连，另一端接地，第三电容C3为第一电容C1充电，第一电容C1被第三电容C3设定为参考电压Vref，而此时第二电容C2的一端通过第二开关S2接入信号产生电路的电源VDD，另一端接地，电流I为第二电容C2充电。

当第一电平信号Q1控制第二开关S2和第三开关S3关断时，第二电平信号Q2控制第一开关S1和第四开关S4导通，此时第一电容C1的一端通过第一开关S1接入信号产生电路的电源VDD，另一端接地，电流I为第一电容C1充电，第一电容C1两端电压的起始点为参考电压Vref；而此时第二电容C2的一端通过第四开关S4与第三电容C3、运算放大器301输出端的公共端相连，另一端接地，第二电容C2被第三电容C3设定为参考电压Vref；以上过程不断重复，即可产生一个起始点为参考电压的锯齿波Ramp，而参考电压Vref可以根据需求任意设定。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，电平信号生成单元可以是D触发器，其中：

D触发器的数据输入端连接第一输出端；D触发器的时钟输入端接收电平信号；D触发器的第二输出端连接非门支路，非门支路包括串联的第一非门和第二非门；第一非门和第二非门的公共端用于输出第一电平信号，非门支路未连接D触发器的端口用于输出第二电平信号。

需要说明的是，时钟信号CLK输入D触发器中的时钟输入端，D触发器的第二输出端输出的信号经过第一非门后输出第一电平信号Q1，第一电平信号Q1经过第二非门后输出第二电平信号Q2，第一电平信号Q1与第二电平信号Q2是两个反向的信号，时钟信号CLK与第一电平信号Q1、第二电平信号Q2的关系如图4所示，其中，第一电平信号用于控制第二开关和第三开关的通断，第二电平信号用于控制第一开关和第四开关的通断。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，当高电平信号控制开关导通，低电平信号控制开关关断时：第一电平信号为高电平时，控制第二开关和第三开关导通，此时的第二电平信号为低电平，第二电平信号为低电平的情况下，控制第一开关和第四开关关断。

当低电平信号控制开关导通，高电平信号控制开关关断时：在第一电平信号为低电平的情况下，控制第二开关和所述第三开关导通，此时第二电平信号为高电平，在第二电平信号为高电平的情况下，控制第一开关和第四开关关断。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关可以是开关管，需要说明的是，第一开关的控制端与第一电平信号相连，第一开关的输入端接入电源，输出端连接第一电容与第三开关的公共端；第二开关的控制端与第一电平信号相连，输入端接入电源，输出端连接第二电容与第四开关的公共端；第三开关的控制端与第一电平信号相连，输入端连接第一电容和第一开关的公共端，输出端连接运算放大器输出端与第三点容的公共端。

请参阅图5，本实用新型另一实施例公开了一种直流转换器，包括：误差放大器501，其中，误差放大器501的反向输入端连接反馈电阻R2，反相输入端接收反馈电压Vfb，反馈电阻反馈回来的电压Vfb与设定的一个标准电压Vref之间的差值通过误差放大器501进行放大，放大后的电压为模拟控制信号VC。

信号产生电路502；其中，信号产生电路的具体实现过程与实现原理和上述图3示出的信号产生电路一致，可参见，这里不再赘述。需要说明的是，信号产生电路中，第一开关、第二开关和电源的公共端作为信号产生电路502的输出端。

进一步需要说明的是，信号产生电路的输出端输出的是一种起始点的数值可调整的锯齿波信号。

信号产生电路502中，运算放大器的同相输入端输入参考电压，反相输入端连接输出端，输出端还通过第三电容接地；此时的运算放大器是一个电压跟随器，即输出端电压与输入端电压相等，因此第三电容两端的电压通过运算放大器嵌位后始终为参考电压，而这一参考电压是可调整的。

当第一电平信号控制第二开关和第三开关导通时，第二电平信号控制第一开关和第四开关关断，由此第三电容为第一电容充电，使得第一电容两端的电压为参考电压，而电流则为第二电容充电。

当第一电平信号控制第二开关和第三开关关断时，第二电平信号控制第一开关和第四开关导通，由此电流为第一电容充电，充电起始点为参考电压，而第三电容则为第二电容充电，使得第二电容两端电压为参考电压；以上过程不断重复，即可产生一个起始点为参考电压的锯齿波，而参考电压可以根据需求任意设定。

正输入端与误差放大器501的输出端连接，负输入端连接信号产生电路的输出端的脉宽调制比较器503，脉宽调制比较器503用于输出脉冲宽度调制信号DRV，控制直流变换器中的开关管M的通断。

需要说明的是，脉宽调制比较器503的正输入端输入的是模拟控制信号VC，其中，误差放大器501的输出信号Vc由于受限于误差放大器的共模输出电压(Vc太小会使误差放大器进入线性区)，无法做到Vc信号低至零。而脉宽调制比较器503的负输入端输入的是上述信号产生电路502产生的起始点为参考电压的锯齿波。由于锯齿波的起始点可以任意调整，误差放大器501的模拟控制信号Vc可以近乎等于锯齿波的起始点电压，此时，模拟控制信号和起始点为参考电压的锯齿波信号的大小关系如图6所示，由此，脉宽调制比较器503可得到小占空比的脉冲宽度调制信号，以适应小占空比信号的应用场合。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，电平信号生成单元可以是D触发器，其中：D触发器的数据输入端连接第一输出端；D触发器的时钟输入端接收电平信号；D触发器的第二输出端连接非门支路，非门支路包括串联的第一非门和第二非门；第一非门和第二非门的公共端用于输出第一电平信号，非门支路未连接D触发器的端口用于输出第二电平信号。

需要说明的是，时钟信号CLK输入D触发器中的时钟输入端，D触发器的第二输出端输出的信号经过第一非门后输出第一电平信号Q1，经过第二非门后输出第二电平信号Q2，第一电平信号Q1与第二电平信号Q2是两个反向的信号，时钟信号CLK与第一电平信号Q1、第二电平信号Q2的关系如图4所示，图4为时钟信号、第一电平信号及第二电平信号的关系图；第一非门输出的第一电平信号Q1与第二非门输出的第二电平信号Q2为反向的两个信号，其中，第一电平信号用于控制第二开关和第三开关的通断，第二电平信号用于控制第一开关和第四开关的通断。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，当高电平信号控制开关导通，低电平信号控制开关关断时：第一电平信号为高电平时，控制第二开关和第三开关导通，此时的第二电平信号为低电平，第二电平信号为低电平的情况下，控制第一开关和第四开关关断。

当低电平信号控制开关导通，高电平信号控制开关关断时：在第一电平信号为低电平的情况下，控制第二开关和所述第三开关导通，此时第二电平信号为高电平，在第二电平信号为高电平的情况下，控制第一开关和第四开关关断。

可选地，在本实用新型一具体实施例中，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关可以是开关管，需要说明的是，第一开关的控制端与第一电平信号相连，第一开关的输入端接入信号产生电路的电源，输出端连接第一电容与第三开关的公共端；第二开关的控制端与第一电平信号相连，输入端接入信号产生电路的电源，输出端连接第二电容与第四开关的公共端；第三开关的控制端与第一电平信号相连，输入端连接第一电容和第一开关的公共端，输出端连接运算放大器输出端与第三点容的公共端。

专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。