用于開關(guān)型dcdc轉(zhuǎn)換器的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及電子電路，更具體但是并非排它地涉及一種用于開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]DC-DC轉(zhuǎn)換器是一種接受DC輸入電壓并向負(fù)載提供DC輸出電壓的電子器件。DC-DC轉(zhuǎn)換器一般被配置成基于在一些未調(diào)節(jié)的DC源電壓向負(fù)載提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流(“負(fù)載電壓”或者“負(fù)載電流”)。例如在許多汽車應(yīng)用中(其中電池提供具有近似12伏特未調(diào)節(jié)的電壓的DC功率源)，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來接收未調(diào)節(jié)的12伏特DC作為源電壓并提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流以驅(qū)動車輛中的各種電子電路(儀器、附件、引擎控制、照明設(shè)備、無線電/立體聲等)AC輸出電壓可以比來自電池的源電壓更低、更高或者相同。又例如在一些照明應(yīng)用中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來接收未調(diào)節(jié)的12伏特DC作為源電壓并提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電流以驅(qū)動LED。
[0003]常見的用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù)有平均電流控制技術(shù)、峰值電流控制技術(shù)和固定導(dǎo)通時間(COT)控制技術(shù)等。平均電流控制技術(shù)和峰值電流控制技術(shù)可以使得開關(guān)轉(zhuǎn)換器獲得精準(zhǔn)的輸出電壓或者輸出電流，但是其環(huán)路補(bǔ)償復(fù)雜，且瞬態(tài)響應(yīng)較差。使用COT控制技術(shù)的開關(guān)轉(zhuǎn)換器可以不需要環(huán)路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，從而使得電路設(shè)計更加簡單，但是其頻率容易隨輸入輸出電壓或者負(fù)載電流發(fā)生變化。為此，如何為COT型DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計更加優(yōu)化的控制電路以使其保持相對恒定的開關(guān)頻率是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，一種用于開關(guān)型DCDC轉(zhuǎn)換器的控制電路，所述轉(zhuǎn)換器具有至少一個開關(guān)管，所述控制電路包括:導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于參考信號和反饋信號的比較結(jié)果在其輸出端提供導(dǎo)通信號，其中所述反饋信號反映所述開關(guān)轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電流或者輸出電壓;關(guān)斷信號產(chǎn)生電路，具有輸入端和輸出端，其輸出端提供關(guān)斷信號以關(guān)斷所述開關(guān)管；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于所述導(dǎo)通信號和所述關(guān)斷信號在輸出端提供開關(guān)信號以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷;其中，所述關(guān)斷信號產(chǎn)生電路包括:第一復(fù)位電路，具有輸入端與輸出端，其輸入端耦接至所述邏輯電路的輸出端，其輸出端提供第一復(fù)位信號；第一開關(guān)，具有控制端、第一端和第二端，其控制端耦接至所述第一復(fù)位電路輸出端，第二端接耦接至第一電源端;第一電容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一開關(guān)第一端，其第二端耦接至所述第一電源端;第一電流控制電路，具有第一輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至所述邏輯電路的輸出端以接收所述開關(guān)信號，其輸出端耦接至所述第一電容的第一端以提供第一電流，所述第一電流控制電路基于所述開關(guān)信號的頻率與設(shè)定頻率調(diào)整所述第一電流，使得所述開關(guān)信號的頻率實質(zhì)上等于設(shè)定頻率；以及第一比較器，第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收第一參考電壓，其第二輸入端耦接至所述第一電容的第一端，其輸出端配置為所述關(guān)斷信號產(chǎn)生電路的輸出端。
[0005]本發(fā)明提供的控制電路可以使得開關(guān)型DCDC轉(zhuǎn)換器獲得實質(zhì)恒定的開關(guān)頻率。
【附圖說明】
[0006]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0007]圖1不出一款根據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)轉(zhuǎn)換器10的電路不意圖；
[0008]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一電流控制電路200的電路示意圖；
[0009]圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一電流控制電路300的電路示意圖；
[0010]圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一電流控制電路300工作過程中的波形圖；
[0011]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一電流控制電路500的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0012]在下文的特定實施例代表本發(fā)明的示例性實施例，并且本質(zhì)上僅為示例說明而非限制。在說明書中，提及“一個實施例”或者“實施例”意味著結(jié)合該實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。術(shù)語“在一個實施例中”在說明書中各個位置出現(xiàn)并不全部涉及相同的實施例，也不是相互排除其他實施例或者可變實施例。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，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。
[0013]下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實施方式】。貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件或特征。
[0014]圖1不出一款根據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)轉(zhuǎn)換器10的電路不意圖。開關(guān)轉(zhuǎn)換器10包括控制電路100和開關(guān)電路110。
[0015]開關(guān)電路110采用了同步降壓變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括主開關(guān)管M1、次開關(guān)管M2、電感器L和輸出電容器CO。在控制信號CTRL的作用下，開關(guān)電路110通過開關(guān)管Ml和M2的導(dǎo)通與關(guān)斷，將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為輸出電壓VOUT。主開關(guān)管Ml的一端接收輸入電壓VIN，另一端電耦接至次開關(guān)管M2的一端。次開關(guān)管M2的另一端接地。電感器L的一端電耦接至開關(guān)管Ml和M2的連接端，輸出電容器COUT電耦接在電感器L的另一端和地之間。輸出電容器COUT兩端的電壓即為輸出電壓VOUT。開關(guān)電路110還可以具有其他多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如非同步降壓變換拓?fù)?、Boost型升壓結(jié)構(gòu)以及正激或反激等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0016]控制電路100包括導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路101、關(guān)斷信號產(chǎn)生電路102和邏輯電路103。
[0017]導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路101，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于參考信號VREF和輸出電壓VOUT的比較結(jié)果在輸出端提供導(dǎo)通信號SET0N。在另外一個實施例中，導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路101還可以基于參考信號VREF和表征負(fù)載電流1UT的電壓信號的比較結(jié)果在輸出端提供導(dǎo)通信號SET0N。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通信號產(chǎn)生電路101包括第二比較器CM2，第二比較器CM2包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，分別配置為導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路的第一輸入端、第二輸入端和輸出端。
[0018]關(guān)斷信號產(chǎn)生電路102，包括第一復(fù)位電路RCl、第一開關(guān)S1、第一電容Cl、第一電流控制電路ICTL和第一比較器CMl，其輸出端提供關(guān)斷信號SETOFF以關(guān)斷開關(guān)管Ml。
[0019]第一復(fù)位電路RCl，具有輸入端與輸出端，其輸入端耦接至邏輯電路103的輸出端，其輸出端提供第一復(fù)位信號RS1。第一開關(guān)SI，具有控制端、第一端和第二端，其控制端耦接至第一復(fù)位電路RCl輸出端，第二端接耦接至第一電源端PT1。在一個實施例中，第一電源端PTl用以接地。第一電容Cl，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一開關(guān)SI第一端，其第二端耦接至第一電源端PT1。第一電流控制電路ICTL，具有第一輸入端、電源端和輸出端，其第一輸入端耦接至邏輯電路103的輸出端以接收開關(guān)信號CTRL，其電源端耦接至第二電源端PT2，其輸出端耦接至第一電容Cl的第一端以提供第一電流11，第一電流控制電路ICTL基于開關(guān)信號CTRL的頻率與設(shè)定頻率調(diào)整其第一電流II，使得開關(guān)信號的頻率實質(zhì)上等于設(shè)定頻率FSET。在一個實施例中，第二電源端PT2用以接收輸入電壓VIN或者內(nèi)部電源電壓。第一比較器CMl，第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收第一參考電壓VREFl，其第二輸入端耦接至第一電容Cl的第一端，其輸出端配置為關(guān)斷信號產(chǎn)生電路102的輸出端。
[0020]邏輯電路103，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，基于導(dǎo)通信號SETON和關(guān)斷信號SETOFF在輸出端提供開關(guān)信號CTRL，其中，關(guān)斷信號SETOFF在關(guān)斷時刻由無效電平翻轉(zhuǎn)為有效電平以關(guān)斷主開關(guān)管Ml。在一個實施例中，邏輯電路103包括RS觸發(fā)器RSl，具有第一輸入端S以接收導(dǎo)通信號SET0N、第二輸入端R以接收關(guān)斷信號SETOFF和輸出端Q，基于導(dǎo)通信號SETON和關(guān)斷信號SETOFF在輸出端Q提供開關(guān)信號CTRL。
[0021]在一個實施例中，當(dāng)輸出電壓VOUT低于參考電壓VREF時，導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路101的輸出的導(dǎo)通信號SETON由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，邏輯電路103輸出的開關(guān)信號CTRL由低電平轉(zhuǎn)換為高電平以開啟主開關(guān)管Ml。第一復(fù)位電路RCl輸出的第一復(fù)位信號RSl產(chǎn)生一個尖脈沖信號，使得第一電容電壓VCl被快速置位零，而后，第一電流控制電路ICTL開始對第一電容Cl充電，第一電容上電壓VCl逐漸升高。當(dāng)?shù)谝浑娙萆想妷篤Cl升高到第一參考電壓VREFl時，第一比較器CMl輸出的關(guān)斷信號SETOFF由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，邏輯電路輸出的開關(guān)信號CTRL由高電平轉(zhuǎn)換為低電平以關(guān)斷主開關(guān)管Ml。
[0022]在一個實施例中，當(dāng)開關(guān)轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)頻率(即開關(guān)信號CTRL的頻率)低于設(shè)定頻率FSET時，第一電流控制電路ICTL輸出電流11增大以盡快關(guān)斷開關(guān)管Ml，即減小開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間，進(jìn)而減小開關(guān)轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)周期(增大開關(guān)轉(zhuǎn)換器10的開關(guān)頻率