開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域。本發(fā)明更具體地但不限于涉及開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)由于其優(yōu)越的負(fù) 載瞬態(tài)響應(yīng)、簡(jiǎn)單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和平滑的工作模式切換，在行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的恒定導(dǎo)通時(shí)間型開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器通常使用反饋電壓上的紋波進(jìn)行 比較，用以觸發(fā)內(nèi)部計(jì)時(shí)器，完成恒定導(dǎo)通時(shí)間的設(shè)置。然而，反饋電壓上的紋波取決于輸 出電壓。當(dāng)輸出電壓的紋波較小時(shí)，反饋電壓上的紋波也較小，會(huì)帶來(lái)瞬態(tài)響應(yīng)慢，控制精 度降低，抗干擾能力減弱等問(wèn)題。而當(dāng)輸出電壓的紋波較大時(shí)，又會(huì)對(duì)負(fù)載壽命造成損害。
[0004] 因此，如何在保證瞬態(tài)響應(yīng)性能和輸出精度的同時(shí)，盡量降低紋波對(duì)負(fù)載的影響， 成為了對(duì)恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，提出了一種開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)及 其控制電路和控制方法。
[0006] 本發(fā)明的第一方面，提出了一種開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電源 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括：開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，具有功率開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷，將一 個(gè)輸入電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出電壓；反饋電路，接收所述輸出電壓，生成反饋信號(hào)；誤差放大 電路，根據(jù)所述反饋信號(hào)和一參考信號(hào)，在第一輸出端輸出一個(gè)誤差放大信號(hào)，此外在第二 輸出端輸出一個(gè)偏置信號(hào)；第一RC網(wǎng)絡(luò)，耦接在所述誤差放大電路的第一輸出端和系統(tǒng)參 考地之間，包含一個(gè)第一電阻和一個(gè)第一電容，將誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)誤差積分信號(hào)； 紋波信號(hào)產(chǎn)生器，產(chǎn)生一個(gè)紋波信號(hào)，所述紋波信號(hào)與所述偏置信號(hào)進(jìn)行疊加，生成比較信 號(hào)；比較器，接收并對(duì)所述誤差積分信號(hào)和所述比較信號(hào)進(jìn)行比較，在輸出端生成脈沖信 號(hào)；恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路，接收所述脈沖信號(hào)，根據(jù)所述脈沖信號(hào)，在輸出端輸出恒定導(dǎo) 通時(shí)間控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，用于控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的功率開(kāi)關(guān)。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，紋波信號(hào)產(chǎn)生器包括：第二電阻，第一端接收所述開(kāi)關(guān)信號(hào)；第 二電容，跨接在所述第二電阻的第二端與系統(tǒng)地之間，其與第二電阻的公共端輸出紋波信 號(hào)；第三電容，耦接在所述第二電阻的第二端與偏置信號(hào)之間，將紋波信號(hào)與偏置信號(hào)相耦 合。
[0008] 在又一實(shí)施例中所述誤差放大電路包括一個(gè)CMOS放大器，具有第一PMOS晶體管， 第二PM0S晶體管，第一NM0S晶體管，第二NM0S晶體管，以及電流源，其中第一PM0S晶體管 和所述第二PM0S晶體管的源極耦接在一起，同時(shí)耦接所述電流源負(fù)端，第一PM0S晶體管 的柵極作為同相輸入端接收所述參考信號(hào)，第二PM0S晶體管的柵極作為反相輸入端接收 所述反饋信號(hào)，第一NM0S晶體管的漏極作為第二輸出端，輸出所述偏置信號(hào)，并耦接第一 PMOS晶體管的漏極，第二NMOS晶體管的漏極作為第一輸出端，輸出所述誤差放大信號(hào)，并 耦接所述第二PM0S晶體管的漏極，第一NM0S晶體管和第二NM0S晶體管的柵極共同耦接到 所述第一NM0S晶體管的漏極，第一NM0S晶體管的源極和第二NM0S晶體管的源極連接到系 統(tǒng)參考地，電流源正端接收系統(tǒng)電源電壓。
[0009] 本發(fā)明的第二方面，提出了一種開(kāi)關(guān)電源控制器，用于控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的 功率開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，將一個(gè)輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出電壓，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電源 控制器包括：反饋電路，接收所述輸出電壓，生成反饋信號(hào)；誤差放大電路，根據(jù)所述反饋 信號(hào)和一參考信號(hào)，在第一輸出端輸出一個(gè)誤差放大信號(hào)，此外在第二輸出端輸出一個(gè)偏 置信號(hào)；第一RC網(wǎng)絡(luò)，耦接在所述誤差放大電路的第一輸出端和系統(tǒng)參考地之間，包含一 個(gè)第一電阻和一個(gè)第一電容，用于將誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換成誤差積分信號(hào)；紋波信號(hào)產(chǎn)生器， 產(chǎn)生一個(gè)紋波信號(hào)，所述紋波信號(hào)與所述偏置信號(hào)進(jìn)行疊加，生成比較信號(hào)；比較器，接收 并對(duì)所述誤差積分信號(hào)和所述比較信號(hào)進(jìn)行比較，在輸出端生成脈沖信號(hào)；恒定導(dǎo)通時(shí)間 控制電路，接收所述脈沖信號(hào)，根據(jù)所述脈沖信號(hào)，在輸出端輸出恒定導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)到 開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，用于控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的功率開(kāi)關(guān)。
[0010] 本發(fā)明的第三方面，提出了一種控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法，其特征在于，所 述方法包括：根據(jù)開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的輸出電壓產(chǎn)生反饋信號(hào)；根據(jù)所述反饋信號(hào)和參 考信號(hào)，產(chǎn)生誤差放大信號(hào)，此外還產(chǎn)生偏置信號(hào)；將誤差放大信號(hào)經(jīng)由一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換 成誤差積分信號(hào)；產(chǎn)生紋波信號(hào)并與所述偏置信號(hào)疊加生成比較信號(hào)；根據(jù)誤差積分信號(hào) 和比較信號(hào)，產(chǎn)生恒定導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的功率開(kāi)關(guān)。
[0011] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種新的恒定導(dǎo)通時(shí)間模式開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及其控制 器和控制方法，不需要在開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中設(shè)置具有較大ESR的輸出電容，因此可以減小 輸出電壓的紋波，此外可以在具有較高瞬態(tài)響應(yīng)性能的同時(shí)，能夠使產(chǎn)生內(nèi)部紋波的所需 的容值更小，更利于系統(tǒng)集成。誤差放大電路的輸出被電容積分，能消除傳統(tǒng)模式中的反饋 信號(hào)與參考信號(hào)之間由于紋波電壓造成的偏差。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的系統(tǒng)框圖。
[0013] 圖2示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的一個(gè)具體電路示 意圖。
[0014] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)算放大器206的電路示意圖。
[0015] 圖4為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖2中開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的工作波形示意 圖。
[0016] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的恒定導(dǎo)通時(shí)間電路107的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)60的系統(tǒng)框圖。
[0018] 圖7示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鉗位模塊601的具體電路示意圖
[0019] 圖8示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種控制開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法800的 工作流程圖。
[0020] 貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件或特征。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 在下文所述的特定實(shí)施例代表本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且本質(zhì)上僅為示例說(shuō)明 而非限制。在說(shuō)明書中，提及"一個(gè)實(shí)施例"或者"實(shí)施例"意味著結(jié)合該實(shí)施例所描述的 特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。術(shù)語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"在說(shuō) 明書中各個(gè)位置出現(xiàn)并不全部涉及相同的實(shí)施例，也不是相互排除其他實(shí)施例或者可變實(shí) 施例。本說(shuō)明書中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特 征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022] 下面將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記 表示相同的部件或特征。
[0023]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的系統(tǒng)框圖。如圖 1所示，開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10包括開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器101和系統(tǒng)控制器。開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器 10具有功率開(kāi)關(guān)，通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷，將一個(gè)輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出電壓 VOUT。系統(tǒng)控制器包括反饋電路102,誤差放大電路103,第一RC(電阻-電容）網(wǎng)絡(luò)104， 紋波信號(hào)產(chǎn)生器105,比較器106,以及恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路107。其中，反饋電路102接 收輸出電壓VOUT，生成反饋信號(hào)VFB。誤差放大電路103的輸入端耦接反饋電路102,根據(jù) 反饋信號(hào)VFB和參考信號(hào)VREF，在第一輸出端輸出一個(gè)誤差放大信號(hào)EA，誤差放大電路103 同時(shí)在第二輸出端輸出一個(gè)偏置信號(hào)VB。第一RC網(wǎng)