專利名稱：開關(guān)變換器及其斜坡補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及電子電路，尤其涉及一種開關(guān)變換器和用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路。
背景技術(shù)：
由于高轉(zhuǎn)換效率和簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)變換器在電源領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。開關(guān)變換器具有多種控制模式，例如恒定導(dǎo)通時間控制、峰值電流控制、平均電流控制等。恒定導(dǎo)通時間控制具有優(yōu)越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和平滑的工作模式切換，在開關(guān)變換器中得到了很好的應(yīng)用。圖1示出現(xiàn)有的采用恒定導(dǎo)通時間控制的開關(guān)變換器100的示意電路圖。開關(guān)變換器100包括導(dǎo)通時間控制單元101、比較單元102、邏輯單元103和開關(guān)電路104。開關(guān)電路104包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0UT。導(dǎo)通時間控制單元101產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號C0T，以控制開關(guān)電路104中一個或多個開關(guān)管的導(dǎo)通時長。比較單元102耦接至開關(guān)電路104的輸出端，將輸出電壓VOUT與電壓參考信號VREF進(jìn)行比較，以產(chǎn)生比較信號SET。邏輯單元103耦接至導(dǎo)通時間控制單元101和比較單元102的輸出端，根據(jù)導(dǎo)通時間信號COT和比較信號SET產(chǎn)生控制信號CTRL，以控制開關(guān)電路104中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)電路104中輸出電容器的等效串聯(lián)阻抗值較小時，輸出電壓VOUT可能會產(chǎn)生次諧波振蕩，造成開關(guān)變換器100工作不穩(wěn)定。為了防止該次諧波振蕩的產(chǎn)生，開關(guān)變換器100通常還包括斜坡補(bǔ)償單元105。斜坡補(bǔ)償單元105產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE并將其提供至比較單元102。比較單元102根據(jù)電壓參考信號VREF、輸出電壓VOUT以及斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE，產(chǎn)生控制信號CTRL。為了保證開關(guān)變換器在各種狀態(tài)下均能保持穩(wěn)定，斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE的斜率必須足夠大，例如大于一個由開關(guān)頻率、占空比和輸出電容器決定的臨界值。然而高斜率的斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE會對開關(guān)變換器的瞬態(tài)響應(yīng)造成不利影響。同時，當(dāng)負(fù)載電流IOUT或者輸入電壓VIN發(fā)生變化后，如果斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE的斜率保持不變，輸出電壓VOUT也將隨負(fù)載電流IOUT或者輸入電壓VIN變化，進(jìn)而影響了負(fù)載調(diào)整率(輸出電壓VOUT隨負(fù)載電流IOUT的變化)和線性調(diào)整率(輸出電壓VOUT隨輸入電壓VIN的變化)。為此，如何實現(xiàn)能夠根據(jù)開關(guān)頻率、或占空比(導(dǎo)通時間或者關(guān)斷時間)、或輸出電容器、或輸入電壓VIN、或輸出電壓V0UT、或負(fù)載電流IOUT等調(diào)整斜坡補(bǔ)償信號VSLOPE的斜率的斜坡補(bǔ)償電路或者控制電路，是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的難題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種開關(guān)變換器和用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路和控制電路。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路，包括:第一電壓單元，具有第一端和第二端，提供第一電壓信號；第一運(yùn)算單元，基于所述第一電壓信號和第二電壓信號的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號；第一開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電壓單元的第一端；第一電容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電壓單元的第二端；第二開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電容的第一端；以及第一電流單元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電容的第二端，其控制端耦接于所述第一運(yùn)算單元的輸出端，基于所述電流控制信號提供第一電流信號。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種開關(guān)變換器路，包括:開關(guān)電路，具有接收輸入電壓的輸入端、提供輸出電壓的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件；導(dǎo)通時間控制單元，產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號；斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號，包括:第一電壓單元，具有第一端和第二端，提供第一電壓信號；第一運(yùn)算單元，基于所述第一電壓信號和第二電壓信號的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號；第一開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電壓單元的第一端；第一電容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電壓單元的第二端；第二開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電容的第一端；以及第一電流單元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電容的第二端，其控制端耦接于所述第一運(yùn)算單元的輸出端，基于所述電流控制信號提供第一電流信號；比較單元，耦接至斜坡補(bǔ)償單元和開關(guān)電路，基于斜坡補(bǔ)償信號、參考信號和開關(guān)電路的輸出電壓產(chǎn)生比較信號；以及邏輯單元，耦接至導(dǎo)通時間控制單元和比較單元，根據(jù)導(dǎo)通時間信號和比較信號產(chǎn)生控制信號，以控制所述功率開關(guān)器件功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種開關(guān)變換器路，包括:開關(guān)電路，具有接收輸入電壓的輸入端、提供輸出電壓的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件；導(dǎo)通時間控制單元，產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號；斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號；比較單元，耦接至斜坡補(bǔ)償單元和開關(guān)電路，基于斜坡補(bǔ)償信號、參考信號和開關(guān)電路的輸出電壓產(chǎn)生比較信號；以及邏輯單元，耦接至導(dǎo)通時間控制單元和比較單元，根據(jù)導(dǎo)通時間信號和比較信號產(chǎn)生控制信號，以控制開關(guān)電路中至少一個功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中，當(dāng)輸入電壓減小時或者負(fù)載電流增大時，所述斜坡補(bǔ)償信號的斜率增大以改善所述開關(guān)變換器的線性調(diào)整率或負(fù)載調(diào)整率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，斜坡補(bǔ)償電路根據(jù)輸入電壓或負(fù)載狀態(tài)對斜坡補(bǔ)償信號的斜率進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善了開關(guān)變換器的瞬態(tài)響應(yīng)、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率。


圖1為現(xiàn)有的采用恒定導(dǎo)通時間控制的開關(guān)變換器100的示意電路圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路200的示意電路圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖2所示斜坡補(bǔ)償電路200工作波形圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路400的示意電路圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路500的示意電路圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路600的示意電路圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路700的示意電路圖8為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路800的示意電路圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖8所示第二檢測電路801的工作波形圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路1000的示意電路圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)變換器1100的示意電路圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)變換器1200的示意電路圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)變換器1200的工作波形圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)變換器1200的工作波形圖；圖15為輸入電壓VIN減小或者負(fù)載電流IOUT增大時現(xiàn)有開關(guān)變換器的工作波形圖；和圖16為輸入電壓VIN減小或者負(fù)載電流IOUT增大時開關(guān)變換器1200的工作波形圖。
具體實施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實行本發(fā)明。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路200的示意電路圖。斜坡補(bǔ)償電路200可以用于多種開關(guān)變換器，例如用于圖1所示的開關(guān)變換器100和圖11所示的開關(guān)變換器1100，還可以用于峰值電流控制、平均電流控制以及其他控制模式的開關(guān)變換器。這些開關(guān)變換器一般包括接收輸入電壓VIN的輸入端、提供輸出電壓VOUT的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件，通過一開關(guān)信號控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，開關(guān)變換器將輸入電壓VIN變換為輸出電壓V0UT。根據(jù)一些實施例，斜坡補(bǔ)償電路200包括:第一電壓單兀201,具有第一端和第二端，提供第一電壓信號Vl ;第一運(yùn)算單兀202,基于第一電壓信號Vl和第二電壓信號V2的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號VCTL ;第一開關(guān)203，具有第一端和第二端，其第一端率禹接于第一電壓單兀201的第一端；第一電容204,具有第一端和第二端,其第一端f禹接于第一開關(guān)203的第二端，其第二端耦接于第一電壓單元201的第二端；第二開關(guān)205，具有第一端和第二端，其第一端稱接于第一電容204的第一端；以及第一電流單兀206,具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于第二開關(guān)205的第二端，其第二端耦接于第一電容204的第二端，其控制端耦接至運(yùn)算單元202的輸出端，基于電流控制信號VCTL提供第一電流信號II。斜坡補(bǔ)償電路200可以根據(jù)第一電壓信號Vl和第二電壓信號V2的運(yùn)算結(jié)果調(diào)整第一電流信號Il以調(diào)整斜坡補(bǔ)償信號的斜率，進(jìn)而改善開關(guān)變換器的瞬態(tài)響應(yīng)、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，合理的設(shè)置第二電壓信號V2，以對開關(guān)變換器做出不同的調(diào)整。在一個實施例中，第二電壓V2可以是反映開關(guān)變換器的輸入電壓VIN或者開關(guān)變換器的輸出電壓VOUT或者開關(guān)變換器的負(fù)載電流IOUT或者開關(guān)管的導(dǎo)通時間TON或者開關(guān)管的關(guān)斷時間TOFF的變化。相應(yīng)地，斜坡補(bǔ)償電路200可以根據(jù)輸入電壓VIN或者開關(guān)變換器的輸出電壓VOUT或者開關(guān)變換器的負(fù)載電流IOUT或者開關(guān)管的導(dǎo)通時間TON或者開關(guān)管的關(guān)斷時間TOFF的變化調(diào)整斜坡補(bǔ)償信號的斜率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，合理的設(shè)置第一電壓信號Vl和第二電壓信號V2的運(yùn)算關(guān)系，這些運(yùn)算關(guān)系包括加法、減法、乘法、除法、積分、微分等。特別地，在一個實施例中，第一運(yùn)算單兀202,基于第一電壓信號Vl和第二電壓信號V2之積(即V1XV2)或者之商(即V1/V2)在其輸出端提供電流控制信號VCTL，第一電流單元206產(chǎn)生的第一電流信號Il與電流控制信號VCTL成正比或者線性關(guān)系。由于第一電流信號Il和第一電壓信號Vl成正比或者線性關(guān)系，當(dāng)?shù)谝浑妷盒盘朧l發(fā)生變化時，第一電容204的放電時間基本不發(fā)生變化。在一個實施例中，第一電壓單元201的第一端是其陽極(正極)，第二端是其陰極(負(fù)極)，第一電流Il由第一電流單元206的第一端流向第二端。在開關(guān)信號301的控制下，第一時間段Pl，第一開關(guān)203導(dǎo)通,第二開關(guān)205截止,第一電壓單兀201為第一電容204快速充電。在第二時間段P2，第一開關(guān)203截止，第二開關(guān)205導(dǎo)通，第一電流單元206為第一電容204放電,第一電容204兩端電壓減小,如圖3所不的信號302。在另外一個實施例中，第一電壓單元201的第一端是其陰極(負(fù)極)，第二端是其陽極(正極)，第一電流
Il由第一電流單兀206的第二端流向第一端。在第一時間段Pl,第一開關(guān)203導(dǎo)通,第二開關(guān)205截止,第一電壓單兀201為第一電容204快速放電(或者稱為反向充電)。在第二時間段P2,第一開關(guān)203截止,第二開關(guān)205導(dǎo)通,第一電流單兀206為第一電容204充電，第一電容204兩端電壓升高，如圖3所示的信號303。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)電路的實際需要，合理的設(shè)置第一電壓單元201的陰極(負(fù)極)與陽極(正極)，和/或第一電流Il的流向，和/或第一開關(guān)203、第二開關(guān)205在導(dǎo)通和截止時間段以在第一電容204兩端產(chǎn)生不同的信號。在一個實施例中，可以直接使用第一電容204兩端的電壓信號VDIF (第一電壓差)作為斜坡補(bǔ)償信號。在其他的實施例中，還可以選擇第一電容204第一端的電壓信號作為斜坡補(bǔ)償信號，或者對第一電容204兩端的信號VDIF(第一電壓差)進(jìn)行放大、處理后作為斜坡補(bǔ)償信號。第一電壓單元201的第二端或者第一電容204第二端可以耦接至地電勢或者其他電勢。例如，如圖4所在一個實施例中，第一電壓單兀201的第二端和第一電容204第二端耦接至第一參考電壓VREFl，從而在第一電容204的第一端得到第一電壓差VDIF與第一參考電壓VREFl之和(VREF1+VDIF)，即實現(xiàn)斜坡補(bǔ)償信號和第一參考電壓VREFl相力口。第一電壓單元201的第一端或者第一電容204第一端可以耦接至地電勢或者其他電勢。例如，如圖5所75,在一個實施例中，第一電容204第一端稱接至第二參考電壓VREF2,從而在第一電容204的第二端得到第二參考電壓VREF2與第一電壓差VDIF之差(VREF2-VDIF)，即實現(xiàn)第二參考電壓VREFl和斜坡補(bǔ)償信號相減。第一電壓單元201可以采用電壓跟隨器、放大器、緩沖器等實現(xiàn)，可以采用二極管、齊納管或者電阻實現(xiàn)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路600的示意電路圖。斜坡補(bǔ)償電路600包括第一電壓單兀601,第一電壓單兀601具有第一端和第二端,包括第一電阻602,具有第一端和第二端,其第一端配置為第一電壓單兀的第一端，其第二端配置為第一電壓單兀601的第二端；第一電流源603,具有第一端和第二端,其第一端或第二端耦接至第一電阻602的第一端或者第二端，其另外一端耦接至參考電源VSup。第一電流源603的電流流向及其與第一電阻602的連接關(guān)系決定了第一電壓單元601的第一端和第二端的極性(陰極(負(fù)極)或者陽極(正極))。例如，如圖6所示，第一電流源603的電流由參考電源VSup流入第一電阻602的第一端時，第一電壓單元601的第一端即為陽極(正極);第一電流源603的電流由第一電阻602的第一端流入?yún)⒖茧娫碫Sup時,第一電壓單元601的第一端即為陰極。由于第一電阻602的阻值和第一電流源603的電流能力，第一電壓單元601提供第一電壓信號Vl的能力受到限制。例如，在圖3所示波形中，由于第一電壓單元601提供第一電壓信號Vl的能力受到限制，在Pl時間段開始或者是P2時間段結(jié)束時，信號302和信號303不可能是迅速的瞬態(tài)變化，而是有一個充電或者放電的過程，即緩慢變化，這都是不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的。在部分實施例中，第一開關(guān)203通過一個小的限流電阻耦接至第一電壓單元601的第一端，以防止過大的電流損壞第一開關(guān)203或者第一電壓單兀601。第一運(yùn)算單兀202,具有第一輸入端和第二輸入端。在一個實施例中,第一運(yùn)算單元202的第一輸入端耦接至第一電壓單元201的第一端或者第二端以接收第一電壓信號VI。在另外一個實施例中，第一運(yùn)算單元202的第一輸入端通過第一檢測單元701耦接至第一電壓單元201的第一端和/或第二端。圖7為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路700的示意電路圖。與圖2所示的斜坡補(bǔ)償電路200相比，斜坡補(bǔ)償電路700進(jìn)一步包括第一檢測單元701。第一檢測單元701具有第一端、第二端和輸出端，其第一端和第二端分別耦接第一電壓單元201的第一端和第二端，其輸出端提供和第一電壓信號Vl相關(guān)的第一檢測信號VD1。信號相關(guān)包括兩個信號之間成正比或者比例或者線性關(guān)系等。其中，正比表示一個信號(數(shù)量上)隨另外一個信號的增大而增大，比例表示二者之商在一定范圍內(nèi)是常數(shù)。在另外一個實施例中，如圖6所示，第一檢測電路610包括第二電阻611，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一運(yùn)算單元202的第一輸入端以提供第一檢測信號613，其第二端耦接至地電勢；第二電流源612，具有第一端和第二端，其第一端耦接至參考電源VSup，其第二端耦接至第二電阻611的第一端，第二電流源612具有與第一電流源603成比例的電流。為此，第一檢測信號613與第一電壓信號Vl呈線性關(guān)系。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以將第二電阻611和第二電流源612看做第一電壓單元601的一部分。即，第一電壓單元601直接向第一運(yùn)算單元202的第一輸入端提供與第一電壓信號Vl成比例的第一檢測信號613。為此第一運(yùn)算單兀202,基于第一電壓Vl和第二電壓V2的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號ICTL”并不意味著第一運(yùn)算單元202必須直接或者間接接收或者使用第一電壓信號Vl進(jìn)行運(yùn)算，接收或者使用與第一電壓信號Vl相關(guān)(例如實質(zhì)相等或者成比例或者線性關(guān)系)的信號(例如第一檢測信號613)也可以達(dá)到本發(fā)明的目的。在一個實施例中，第一運(yùn)算單元202的第二輸入端直接耦接至開關(guān)變換器的輸入端或者開關(guān)變換器的輸出端。此時，輸入電壓VIN或者輸出電壓VOUT即可以被配置為第二電壓信號V2。在一個實施例中，第一運(yùn)算單元202的第二輸入端通過電壓檢測電路耦接至開關(guān)變換器的輸入端或者開關(guān)變換器的輸出端。電壓檢測電路基于(例如成正比、反比、t匕例、線性關(guān)系等)輸入電壓VIN或者輸出電壓VOUT提供第二電壓信號V2。在另外一個實施例中，第一運(yùn)算單元202的第二輸入端通過電流檢測電路檢測負(fù)載電流IOUT的變化。電流檢測電路基于負(fù)載電流IOUT提供第二電壓信號V2。圖8示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路800的示意電路圖。與圖2所示的的斜坡補(bǔ)償電路200相比，圖8所示的斜坡補(bǔ)償電路800進(jìn)一步包括第二檢測電路801。第二檢測電路801具有輸入端與輸出端，其輸入端接收一反映開關(guān)管導(dǎo)通或者關(guān)斷時間的第一狀態(tài)信號802，其輸出端提供第二電壓信號V2。第二檢測電路801包括，第二電流單元8011，具有第一端和第二端，提供第二電流
12;第三開關(guān)8012，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二電流單元8011的第一端；第二電容8013，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第三開關(guān)8012的第二端，其第二端耦接于第二電流單元8011的第二端；第四開關(guān)8014，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二電容8013的第一端，其第二端耦接于第二電容8013的第二端；采樣保持電路8015，具有輸入端和輸出端，其輸入端I禹接于第二電容8013的第一端,其輸出端提供米保信號8016，其輸出端耦接于或者配置為第二檢測單元801的輸出端。采保信號8016被配置為電壓信號V2。假定第一狀態(tài)信號802是反映功率開關(guān)器件關(guān)斷時間的信號。圖9示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的第二檢測電路900的工作波形圖。在一個實施例中，可以直接采用控制功率開關(guān)器件開關(guān)的開關(guān)信號901作為第一狀態(tài)信號。在另外一個實施例中，可以將功率開關(guān)器件實際關(guān)斷時間加上或者減去一個時間段得到如圖9所示的第一狀態(tài)信號902，其中低電平時間段P4表示關(guān)斷時間。特別地，在恒定導(dǎo)通時間控制中，由于導(dǎo)通時間恒定，可以直接使用功率開關(guān)器件的開關(guān)周期減去一個固定時間，例如最小導(dǎo)通時間，獲得第一狀態(tài)信號。在一個實施例中，第三開關(guān)8012和第四開關(guān)8014在第一狀態(tài)信號902的控制下導(dǎo)通和截止。在第三時間段P3，第四開關(guān)8014導(dǎo)通，第三開關(guān)8012截止，第二電容8013兩端電壓差為零。在第四時間段P4，第四開關(guān)8014截止，第三開關(guān)8012導(dǎo)通，第二電流單元8011開始為第二電容8013充電，第二電容8013兩端電壓開始線性增大，第二電容8013兩端電壓的幅度和第二電流12以及第四時間段P4相關(guān)。附圖標(biāo)記903示出第二電容8013兩端電壓變化。在一個實施例中，第一狀態(tài)信號902控制第三開關(guān)8012的導(dǎo)通和截止，而第四開關(guān)8014由一復(fù)位信號控制(例如在P4或者P5周期末強(qiáng)制導(dǎo)通第四開關(guān)8014)。在一個實施例中，采樣保持電路8015，采樣第二電容8013兩端電壓的峰值信息，并在一個周期輸出該峰值信息作為第二電壓信號V2。例如，獲取周期P5的峰值信息，并在P6周期輸出該峰值信息。在另外一個實施例中，采樣保持電路8015還可以輸出若干個周期的峰值信息的均值、較大值等。例如在周期P7輸出周期P5的峰值和周期P6的峰值的均值。又如在周期P7輸出周期P5的峰值和周期P6的峰值中較大的一個。
根據(jù)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以使用第二檢測電路獲取開關(guān)管的導(dǎo)通時間TON的變化。例如，使用反映功率開關(guān)器件導(dǎo)通時間的信號控制第三開關(guān)8012導(dǎo)通。圖10為根據(jù)本發(fā)明一實施例的斜坡補(bǔ)償電路1000的示意電路圖。與圖8所示的斜坡補(bǔ)償電路800相比，使用第二檢測電路1001替換了第二檢測電路801。圖10示的第二檢測電路1001包括:第二電流單元1002替換了第二電流源8011，第二電流單元1002具有第一端、第二端和控制端，基于第三電壓信號V3提供第二電流12;在一個實施例中，第二電流12與第三電壓信號V3呈正比關(guān)系，其電導(dǎo)因子為K2，即12 = IB+K2XV3(I)其中IB為第二初始電流值。當(dāng)IB設(shè)置為零時，第二電流12與第三電壓信號V3呈比例關(guān)系。當(dāng)K2為常數(shù)時，第二電流12與第三電壓信號V3呈線性關(guān)系。除法電路1003,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其第一輸入端接收第三電壓信號V3，其第二輸入端耦接至采樣保持電路8015的輸出端以接收采保信號8016，基于第三電壓信號V3與采保信號8016之商(即V3/V8016)在輸出端提供除法信號1003。除法信號1003為第三電壓信號V3與采保信號8016之商時，除法信號1003與關(guān)斷時間成反比。除法信號1003為采保信號8016與第三電壓信號V3之商時，除法信號1003與關(guān)斷時間成正比。在一個實施例中，除法信號1003被配置為第二檢測單元1000的輸出信號(第二電壓信號V2)。第一運(yùn)算單兀202,基于第一電壓Vl和第二電壓信號V2的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號VCTL 。第一電流單元206，基于電流控制信號VCTL提供第一電流II。在一個示例中，第一電流Il與電流控制信號VCTL呈正比關(guān)系，其電導(dǎo)因子為K2，即Il = IA+K1XVCTL(2)其中IA為第一初始電流值。當(dāng)IA設(shè)置為零時，第一電流Il與電流控制信號VCTL呈比例關(guān)系。當(dāng)Kl為常數(shù)時，第一電流Il與電流控制信號VCTL呈線性關(guān)系。特別地，在一個實施例中，第二電流12與第三電壓信號V3呈比例關(guān)系，采樣保持電路8015的輸出信號為電容8013兩端電壓的峰值，則采保信號VPEAK為，
權(quán)利要求
1.一種用于開關(guān)變換器的斜坡補(bǔ)償電路，包括: 第一電壓單兀，具有第一端和第二端，提供第一電壓信號； 第一運(yùn)算單元，基于所述第一電壓信號和第二電壓信號的運(yùn)算結(jié)果在其輸出端提供電流控制信號； 第一開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電壓單元的第一端； 第一電容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電壓單元的第二端； 第二開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一電容的第一端；以及 第一電流單元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第一電容的第二端，其控制端耦接于所述第一運(yùn)算單元的輸出端，基于所述電流控制信號提供第一電流信號。
2.按權(quán)利要求1所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述開關(guān)變換器包括接收輸入電壓的輸入端、提供輸出電壓的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件，通過一控制信號控制所述功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述開關(guān)變換器將所述輸入電壓變換為所述輸出電壓，所述第二電壓信號反映所述開關(guān)變換器的輸入電壓或者所述開關(guān)變換器的輸出電壓或者所述開關(guān)變換器的負(fù)載電流或者所述功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間或者所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間的變化。
3.按權(quán)利要求2所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，當(dāng)所述開關(guān)變換器的輸入電壓減小或者所述開關(guān)變換器的負(fù)載電流增 大或者所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間減小時，所述第一電流信號增大。
4.按權(quán)利要求1所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述的運(yùn)算是加法或者減法或者乘法或者除法。
5.按權(quán)利要求1所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述第一電壓單元包括: 第一電阻，具有第一端和第二端，其第一端配置為所述第一電壓單兀的第一端，其第二端配置為所述第一電壓單元的第二端；以及 第一電流源，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至所述第一電阻的第一端或者第二端。
6.按權(quán)利要求1所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述第一運(yùn)算單元具有第一輸入端，所述斜坡補(bǔ)償電路還包括第一檢測電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端和第二輸入端耦接至第一電壓單元的兩端，其輸出端耦接至所述第一運(yùn)算單元的第一輸入端以提供與第一電壓信號呈比例的第一檢測信號。
7.按權(quán)利要求1所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述第一運(yùn)算單元具有第二輸入端，所述斜坡補(bǔ)償電路還包括第二檢測單元，具有輸入端和輸出端，其輸入端接收一反映開關(guān)管導(dǎo)通或者關(guān)斷時間的第一狀態(tài)信號，其輸出端耦接至所述第一運(yùn)算單元的第二輸入端以提供所述第二電壓信號，所述第二檢測單元包括， 第二電流單元，具有第一端和第二端，提供第二電流信號； 第三開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二電流單元的第一端，在所述第一狀態(tài)信號的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷； 第二電容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第三開關(guān)的第二端，其第二端耦接于所述第二電流單元的第二端； 第四開關(guān)，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二電容的第一端，其第二端耦接于所述第二電容的第二端；以及 米樣保持電路，具有輸入端和輸出端，其輸入端I禹接于所述第二電容的第一端，其輸出端提供采樣保持信號作為所述第二電壓信號。
8.按權(quán)利要求7所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述采樣保持電路輸出前一個周期的電壓峰值。
9.按權(quán)利要求7所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，第二檢測單元還包括， 所述第二電流單元，具有第一端、第二端和控制端，基于第三電壓信號提供第二電流；所述采樣保持電路，具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接于所述第二電容的第一端，其輸出端提供采保信號；以及 除法電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收所述第三電壓信號，其第二輸入端接收所述采保信號，其輸出端提供除法信號作為所述第二電壓信號。
10.按權(quán)利要求9所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述除法電路基于所述第三電壓信號與所述采保信號之商提供所述 除法信號；所述第一運(yùn)算單元基于所述第一電壓信號與所述第二電壓信號之積在其輸出端提供所述電流控制信號。
11.按權(quán)利要求9所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述除法電路基于所述采保信號與所述第三電壓信號之商提供所述除法信號；所述第一運(yùn)算單元基于所述第一電壓信號與第二電壓信號的之商在其輸出端提供所述電流控制信號。
12.按權(quán)利要求9所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述第一電流信號與所述電流控制信號之間呈比例關(guān)系或者線性關(guān)系。
13.按權(quán)利要求9所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中，所述第二電流信號與所述第三電壓信號之間呈比例關(guān)系或者線性關(guān)系。
14.按權(quán)利要求9所述的斜坡補(bǔ)償電路，其中， 所述第一電流信號與所述電流控制信號之間具有第一電導(dǎo)因子； 所述第二電流信號與所述第三電壓信號之間具有第二電導(dǎo)因子； 所述第一電導(dǎo)因子與所述第二電容的乘積等于所述第二電導(dǎo)因子與所述第一電容的乘積。
15.一種開關(guān)變換器,包括: 開關(guān)電路，具有接收輸入電壓的輸入端、提供輸出電壓的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件； 導(dǎo)通時間控制單元，產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號； 權(quán)利要求1至14中任一項所述的斜坡補(bǔ)償電路，提供斜坡補(bǔ)償信號； 比較單元，耦接至斜坡補(bǔ)償單元和開關(guān)電路，基于斜坡補(bǔ)償信號、參考信號和開關(guān)電路的輸出電壓產(chǎn)生比較信號；以及 邏輯單元，耦接至導(dǎo)通時間控制單元和比較單元，根據(jù)導(dǎo)通時間信號和比較信號產(chǎn)生控制信號，以控制所述功率開關(guān)器件功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。
16.按權(quán)利要求15所述的開關(guān)變換器，其中，所述控制信號包括第一控制信號和第二控制信號，所述開關(guān)電路包括:第一功率開關(guān)器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述輸入電壓，其控制端耦接至所述邏輯單元以接收所述第一控制信號； 第二功率開關(guān)器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率開關(guān)器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至邏輯單元以接收所述第二控制信號； 電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率開關(guān)器件的第二端和所述第二功率開關(guān)器件的第一端；以及 輸出電容器，耦接在所述電感器的第二端和地之間。
17.按權(quán)利要求15所述的開關(guān)變換器，其中，所述比較單元包括比較器，所述比較器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收所述參考信號與所述斜坡補(bǔ)償信號之差，其第二輸入端耦接至所述開關(guān)變換器的輸出端以接收輸出電壓或表征輸出電壓的反饋信號，其輸出端提供比較信號。
18.按權(quán)利要求15所述的控制電路，其中，所述比較單元包括比較器，所述比較器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收所述參考信號，其第二輸入端接收表征所述輸出電壓的反饋信號與所述斜坡補(bǔ)償信號之和，其輸出端提供比較信號。
19.一種用于開關(guān)變換器,包括: 開關(guān)電路，具有接收輸入電壓的輸入端、提供輸出電壓的輸出端和至少一個功率開關(guān)器件； 導(dǎo)通時間控制單元，產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號； 斜坡補(bǔ)償電路，產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號； 比較單元，耦接至斜坡補(bǔ)償單元和開關(guān)電路，基于斜坡補(bǔ)償信號、參考信號和開關(guān)電路的輸出電壓產(chǎn)生比較信號；以及 邏輯單元，耦接至導(dǎo)通時間控制單元和比較單元，根據(jù)導(dǎo)通時間信號和比較信號產(chǎn)生控制信號，以控制開關(guān)電路中至少一個功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中，當(dāng)輸入電壓減小時或者負(fù)載電流增大時，所述斜坡補(bǔ)償信號的斜率增大以改善所述開關(guān)變換器的線性調(diào)整率或負(fù)載調(diào)整率。
20.按權(quán)利要求19所述的開關(guān)變換器，若所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間減小，則視為所述開關(guān)變換器的輸入電壓減小或者負(fù)載電流增大。
21.按權(quán)利要求19所述的開關(guān)變換器，其中，所述控制信號包括第一控制信號和第二控制信號，所述開關(guān)電路包括: 第一功率開關(guān)器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述輸入電壓，其控制端耦接至所述邏輯單元以接收所述第一控制信號； 第二功率開關(guān)器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率開關(guān)器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至邏輯單元以接收所述第二控制信號； 電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率開關(guān)器件的第二端和所述第二功率開關(guān)器件的第一端；以及 輸出電容器，耦接在所述電感器的第二端和地之間。
全文摘要
公開了開關(guān)變換器及其斜坡補(bǔ)償電路。該斜坡補(bǔ)償電路包括提供第一電壓信號的第一電壓單元；第一運(yùn)算單元，基于第一電壓信號和第二電壓信號的運(yùn)算結(jié)果提供電流控制信號；第一開關(guān)，第一端耦接于第一電壓單元的第一端；第一電容，第一端耦接于第一開關(guān)的第二端，第二端耦接于第一電壓單元的第二端；第二開關(guān)，第一端耦接于第一電容的第一端；以及第一電流單元，第一端耦接于第二開關(guān)的第二端，第二端耦接于第一電容的第二端，控制端耦接于第一運(yùn)算單元的輸出端，基于電流控制信號提供第一電流信號。這樣，根據(jù)輸入電壓或負(fù)載狀態(tài)對斜坡補(bǔ)償信號的斜率進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善了開關(guān)變換器的瞬態(tài)響應(yīng)、線性調(diào)整率或負(fù)載調(diào)整率。
文檔編號H02M3/156GK103095135SQ201310061989
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者張波 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司