專利名稱：一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)的恒定時(shí)間控制模式的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
電壓調(diào)節(jié)器，例如直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器，用以給不同類型電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓源。對(duì)于一些低功率的設(shè)備(例如便攜式電腦、便攜式手機(jī)等)的電池管理尤其需要高效率的直流-直流轉(zhuǎn)換器。開關(guān)電壓型調(diào)節(jié)器將輸入電壓轉(zhuǎn)換成一高頻電壓信號(hào)，然后對(duì)該高頻輸入電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理以產(chǎn)生一直流輸出電壓。電壓型調(diào)節(jié)器通常包括一個(gè)開關(guān)，將一輸入直流電壓源(如電池)交替地耦合和解耦到負(fù)載(如集成電路)上；一個(gè)輸出濾波裝置，通常包括一個(gè)電感和一個(gè)電容，其連接在輸入電壓源和負(fù)載之間，用以對(duì)開關(guān)的輸出進(jìn)行濾波處理，進(jìn)而提供一直流輸出電壓；一個(gè)控制裝置(例如脈沖寬度調(diào)節(jié)器(PWM)、頻率脈沖調(diào)節(jié)器等)用以控制開關(guān)以獲得一相對(duì)恒定的直流輸出電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中，電壓型調(diào)節(jié)器可以采用多種控制方式，例如電壓控制模式或者電流控制模式或者恒定時(shí)間控制模式。參考圖1，所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖。在該實(shí)現(xiàn)方案中，輸出電壓Vwt經(jīng)過分壓電阻Rfbl和電阻Rfb2進(jìn)行分壓后，得到反饋信號(hào)VFB。比較器101的反相輸入端接收反饋信號(hào)Vfb,同相輸入端接收基準(zhǔn)電壓Vref,比較器101的輸出連接至與門103的一個(gè)輸入端。與門103的另一輸入端接收最小關(guān)斷時(shí)間發(fā)生電路102的輸出信號(hào)。RS觸發(fā)器105的置位端S接收與門103的輸出信號(hào)，復(fù)位端接收恒定導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生電路104的輸出信號(hào)，輸出端Q的輸出信號(hào)輸入至邏輯和驅(qū)動(dòng)電路106，以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來分別驅(qū)動(dòng)主功率開關(guān)管Ql和同步功率開關(guān)管Q2。其詳細(xì)工作過程如下:當(dāng)反饋信號(hào)Vfb下降至基準(zhǔn)電壓Vief時(shí)，比較器101的輸出信號(hào)為高電平，若最小關(guān)斷時(shí)間發(fā)生電路102的輸出信號(hào)同樣為高電平，貝1J與門103的輸出信號(hào)為高電平，以置位RS觸發(fā)器105，輸出端Q的輸出信號(hào)為高電平。通過邏輯和驅(qū)動(dòng)電路106，將主功率開關(guān)管Ql導(dǎo)通，以及將同步功率開關(guān)管Q2關(guān)斷，從而反饋信號(hào)Vfb開始上升。在主功率開關(guān)管Ql的導(dǎo)通狀態(tài)持續(xù)時(shí)間到達(dá)恒定導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生電路104所計(jì)時(shí)產(chǎn)生的一恒定時(shí)間后，主功率開關(guān)管Ql被關(guān)斷，則此時(shí)反饋信號(hào)Vfb開始下降，直至再次下降至基準(zhǔn)電壓VMf。周而復(fù)始，通過這種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式，控制輸出電壓Vwt維持基本恒定。但是，采用這種控制方式，當(dāng)輸出電壓Vwt與輸入電壓Vin非常接近，或者近似相等時(shí)，此時(shí)希望主功率開關(guān)管Ql的導(dǎo)通占空比能夠接近于1，即處于全開狀態(tài)。但是由于恒定導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生電路104產(chǎn)生的恒定時(shí)間的長度以及最小關(guān)斷時(shí)間的存在，使得主功率開關(guān)管Ql的導(dǎo)通占空比無法盡可能接近于I。因此，在這種情況時(shí)，系統(tǒng)無法正常工作，無法獲得穩(wěn)定的輸出電壓。另一方面，當(dāng)電壓型調(diào)節(jié)器的輸出負(fù)載發(fā)生跳變時(shí)，由于恒定導(dǎo)通時(shí)間的存在，使得對(duì)負(fù)載的暫態(tài)響應(yīng)速度很慢。例如，當(dāng)輸出負(fù)載突然增大時(shí)，此時(shí)輸出電流發(fā)生由低到高的突變，由于恒定導(dǎo)通時(shí)間是固定的，因此，控制電路無法及時(shí)關(guān)斷主功率開關(guān)管，導(dǎo)致對(duì)暫態(tài)響應(yīng)速度很慢。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中暫態(tài)響應(yīng)速度慢，以及輸入電壓和輸出電壓近似相等的工作穩(wěn)定性等問題。依據(jù)本發(fā)明的一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，用以控制一電壓型調(diào)節(jié)器的狀態(tài)，以在所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸出端產(chǎn)生一恒定的輸出電壓，包括以下步驟:采樣所述輸出電壓，以產(chǎn)生表征所述輸出電壓的反饋信號(hào)；根據(jù)所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的占空比，生成一與所述占空比同相位的紋波信號(hào)；將所述反饋信號(hào)和所述紋波信號(hào)進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生第一電壓信號(hào)；根據(jù)所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸入電壓和所述輸出電壓，產(chǎn)生一恒定時(shí)間信號(hào)；將所述第一電壓信號(hào)分別與一上限基準(zhǔn)電壓和一下限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號(hào)；在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；在第二工作狀態(tài)時(shí)，所述比較信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。進(jìn)一步的，所述紋波信號(hào)的產(chǎn)生步驟包括:采樣所述電壓型調(diào)節(jié)器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓；對(duì)所述開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行濾波，以獲得第一濾波電壓；對(duì)所述第一濾波電壓進(jìn)行濾波，以獲得第二濾波電壓；將所述第一濾波電壓和所述第二濾波電壓進(jìn)行差值運(yùn)算，以獲得一差值電壓；將所述差值電壓與一比例系數(shù)相乘，以獲得所述紋波信號(hào)。進(jìn)一步的，所述主功率開關(guān)管的控制步驟包括:在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)小于所述下限基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管；在第一工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)所述恒定時(shí)間信號(hào)表征的一恒定導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管；在第二工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述第一電壓信號(hào)和所述上限基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)上升至所述上限基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，所述恒定導(dǎo)通時(shí)間與所述輸出電壓和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系O進(jìn)一步的，所述主功率開關(guān)管的控制步驟包括:在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)大于所述上限基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管；在第一工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述主功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間到達(dá)所述恒定時(shí)間信號(hào)表征的一恒定關(guān)斷時(shí)間時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管；在第二工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述第一電壓信號(hào)和所述下限基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)下降至所述下限基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，所述恒定關(guān)斷時(shí)間與所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系。 依據(jù)本發(fā)明的一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，用以控制一電壓型調(diào)節(jié)器，以在所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸出端產(chǎn)生一;〖亙定的輸出電壓，包括，第一控制電路，恒定時(shí)間發(fā)生電路、第二控制電路，其中，所述第一控制電路用以比較接收到的第一電壓信號(hào)和第一基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生第一控制信號(hào)；所述第一電壓信號(hào)與所述電壓型調(diào)節(jié)器中的主功率開關(guān)管的占空比同相位；所述恒定時(shí)間發(fā)生電路用以根據(jù)所述輸出電壓和所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸入電壓產(chǎn)生一恒定時(shí)間信號(hào)；所述第二控制電路用以比較接收到的所述第一電壓信號(hào)和第二基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生第二控制信號(hào)；在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)和所述第二控制信號(hào)控制所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；在第二工作狀態(tài)時(shí)，所述第一控制信號(hào)和所述第二控制信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。進(jìn)一步的，還包括紋波 信號(hào)發(fā)生電路，所述紋波信號(hào)發(fā)生電路接收所述電壓型調(diào)節(jié)器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓，以據(jù)以產(chǎn)生所述紋波信號(hào)；所述紋波信號(hào)與表征所述輸出電壓的反饋信號(hào)疊加，以產(chǎn)生所述第一電壓信號(hào)。進(jìn)一步的，還包括一邏輯電路，所述邏輯電路接收所述第一控制信號(hào)，所述恒定時(shí)間信號(hào)和所述第二控制信號(hào)，以產(chǎn)生控制信號(hào)來控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。優(yōu)選的，在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)小于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為一恒定值，所述導(dǎo)通時(shí)間與所述輸出電壓和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系；經(jīng)過所述導(dǎo)通時(shí)間后，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，在第二工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)上升至所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)大于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間為一恒定值，所述關(guān)斷時(shí)間與所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系；經(jīng)過所述關(guān)斷時(shí)間后，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。優(yōu)選的，在第二工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)下降至所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路及其控制方法，在表征輸出電壓的反饋信號(hào)上疊加一與主功率開關(guān)管的占空比同相位的紋波信號(hào)。通過與設(shè)定的上限基準(zhǔn)電壓和下限基準(zhǔn)電壓值之間的數(shù)值大小關(guān)系，以及一與輸入電壓和輸出電壓相關(guān)的恒定時(shí)間信息，在正常工作狀態(tài)時(shí)，控制主功率開關(guān)管以恒定時(shí)間模式工作，并且維持電壓型調(diào)節(jié)器的工作頻率為固定的；而在異常工作狀態(tài)時(shí)，例如輸出電壓接近于輸入電壓時(shí)，系統(tǒng)不再以恒定時(shí)間模式工作，而是由設(shè)定的上限基準(zhǔn)電壓或者下限基準(zhǔn)電壓值之間的大小關(guān)系來確定，從而降低了電壓型調(diào)節(jié)器的工作頻率，使得系統(tǒng)在此種情況下仍然能夠維持恒定的輸出電壓。


圖1所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖；圖3A所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的紋波信號(hào)發(fā)生電路的原理框圖；圖3B所示為圖3A所示的紋波信號(hào)發(fā)生電路的工作波形圖；圖4A所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖；圖4B所示為圖4A所示的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路在第一工作狀態(tài)時(shí)的工作波形圖；圖4C所示為圖4A所示的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路在第二工作狀態(tài)時(shí)的工作波形圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法的工作流程圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的一種獲得與主功率開關(guān)管占空比同相位的紋波信號(hào)的產(chǎn)生方法流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖。在該實(shí)施例中，主功率開關(guān)管Ql，同步功率開關(guān)管Q2，電感Ltl和電容Ctl組成一降壓型功率級(jí)電路。控制電路200包括第一控制電路201，恒定時(shí)間發(fā)生電路202、第二控制電路203和邏輯電路204 ;其中，第一控制電路201用以比較接收到的第一電壓信號(hào)Vtaia和第一基準(zhǔn)電壓Vrafl,產(chǎn)生第一控制信號(hào)SI。第一電壓信號(hào)VtHa由反饋信號(hào)Vfb和一紋波信號(hào)V_le;疊加產(chǎn)生；這里,紋波信號(hào)Vripple與電壓型調(diào)節(jié)器中的主功率開關(guān)管Ql的占空比同相位。恒定時(shí)間發(fā)生電路202用以根據(jù)接收到的輸入電壓Vin，輸出電壓Vwt以及控制信
號(hào)Setri來產(chǎn)生一〖亙定時(shí)間信號(hào)St。

第二控制電路203用以比較接收到的第一電壓信號(hào)Vtaia和第二基準(zhǔn)電壓Vief2,以產(chǎn)生第二控制信號(hào)S2。
邏輯電路204接收第一控制信號(hào)SI，恒定時(shí)間信號(hào)St和第二控制信號(hào)S2，以在電壓型調(diào)節(jié)器的不同工作狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)Srfri來控制主功率開關(guān)管Ql的開關(guān)狀態(tài)。在第一工作狀態(tài)時(shí)，即電壓型調(diào)節(jié)器處于正常工作狀態(tài)時(shí)，邏輯電路204根據(jù)恒定時(shí)間信號(hào)St和第二控制信號(hào)S2來控制主功率開關(guān)管Ql的開關(guān)狀態(tài)。電壓型調(diào)節(jié)器以恒定時(shí)間模式工作，并且，工作頻率維持恒定。在第二工作狀態(tài)時(shí)，即電壓型調(diào)節(jié)器的輸出電壓和輸入電壓很接近時(shí)，邏輯電路204根據(jù)第一控制信號(hào)SI和第二控制信號(hào)S2來控制主功率開關(guān)管Ql的開關(guān)狀態(tài)。電壓型調(diào)節(jié)器不再以恒定時(shí)間模式工作，并且，工作頻率被減小，以保證此時(shí)電壓型調(diào)節(jié)器正常工作，輸出電壓維持恒定。這里，紋波信號(hào)VHpple可以通過多種不同的實(shí)現(xiàn)方式來獲得。圖3列舉了一種具體的實(shí)施例。參考圖3A，紋波信號(hào)發(fā)生電路300包括串聯(lián)連接的由電阻Rl和電容Cl組成的第一濾波電路和由電阻R2和電容C2組成的第二濾波電路。第一濾波電路和第二濾波電路均為具有較高時(shí)間常數(shù)的濾波電路。具體的，第一濾波電路接收電壓型調(diào)節(jié)器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓\x，由于主功率開關(guān)管Ql和同步功率開關(guān)管Q2交替導(dǎo)通，因此，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓Vu為一方波電壓信號(hào)。開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓Vui經(jīng)過第一濾波電路進(jìn)行濾波后，在電阻Rl和電容Cl的公共連接點(diǎn)處生成一成三角波形狀的第一平均電壓Vavel。然后，第一平均電壓Vavel再經(jīng)過第二濾波電路進(jìn)行濾波，在電阻R2和電容C2的公共連接點(diǎn)處生成一成三角波形狀的第二平均電壓Vave2，如圖3B所示。第二平均電壓Vave2的峰峰值小于第一平均電壓Vavel。將第一平均電壓Vavel與第二平均電壓Vave2進(jìn)行減法運(yùn)算，并進(jìn)行一定的比例運(yùn)算，從而獲得紋波信號(hào) Vripplei。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紋波信號(hào)VHpple與電壓型調(diào)節(jié)器中的主功率開關(guān)管Ql的占空比同相位，并且沒有直流分量，在主功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，具有上升斜率，在同步功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，具有下降斜率。以下結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的各電路結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式。參考圖4A，所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的原理框圖。在該實(shí)施例中，第一控制電路包括比較器402，其同相輸入端接收紋波信號(hào)Iipple和反饋信號(hào)Vfb疊加而成的第一電壓信號(hào)VtHa，反相輸入端接收上限基準(zhǔn)電壓Vkef H(第一基準(zhǔn)電壓)。恒定時(shí)間發(fā)生電路包括斜坡信號(hào)發(fā)生電路406、比較器403和保持電路407。比較器403的反相輸入端接收一與輸出電壓Vtjut成比例關(guān)系的基準(zhǔn)電壓Vkefi，同相輸入端接收斜坡信號(hào)發(fā)生電路406輸出的斜坡信號(hào)VMP。比較器403的輸出信號(hào)經(jīng)過保持電路407進(jìn)行米樣保持。斜坡信號(hào)發(fā)生電路406的一種具體實(shí)現(xiàn)方式如下:電流源Iaffi,充電電容Cqk和可控開關(guān)Qt相互之間并聯(lián)連接在比較器403的同相輸入端和地之間。其中，電流源Iqk的電流與輸入電壓Vin成正比例關(guān)系,可控開關(guān)Qt的開關(guān)狀態(tài)與主功率開關(guān)管Ql的開關(guān)狀態(tài)相反。第二控制電路包括比較器401，其同相輸入端接收下限基準(zhǔn)電壓VKEFj (第二基準(zhǔn)電壓)，反相輸入端接收第一電壓信號(hào)vtaia。邏輯電路包括與門404和RS觸發(fā)器405。與門404的兩個(gè)輸入端分別接收第一控制信號(hào)SI和恒定時(shí)間信號(hào)St，輸出端連接至RS觸發(fā)器405的復(fù)位端。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，選擇第一控制信號(hào)SI和恒定時(shí)間信號(hào)St中有效時(shí)間較長的信號(hào)來控制主功率開關(guān)管Ql的關(guān)斷操作，利用第二控制信號(hào)S2來控制主功率開關(guān)管Ql的導(dǎo)通操作，以保證電壓型調(diào)節(jié)器適用于所有的輸入電壓和輸出電壓的場合。這里，上限基準(zhǔn)電壓Vkef H和下限基準(zhǔn)電壓Vkef^的數(shù)值根據(jù)電壓型調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置即可。以下結(jié)合圖4B所示為圖4A所示的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路的工作波形圖來詳細(xì)說明其工作原理。在時(shí)刻h，第一電壓信號(hào)Vtaia下降至下限基準(zhǔn)電壓VKEF y比較器401輸出的第二控制信號(hào)S2變?yōu)楦唠娖剑ㄟ^置位端S，觸發(fā)RS觸發(fā)器405，Q端的輸出信號(hào)Srfrt變?yōu)楦唠娖?，從而邏輯和?qū)動(dòng)電路106的輸出信號(hào)Te變?yōu)楦唠娖剑鞴β书_關(guān)管Ql開始導(dǎo)通。第一電壓信號(hào)Vtaia開始上升。斜坡信號(hào)發(fā)生電路406中的可控開關(guān)Qt此時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)，電流源Iaffi的電流向電容Caffi進(jìn)行充電，電容Caffi兩端的電壓，即斜坡信號(hào)Vramp持續(xù)上升。當(dāng)斜坡信號(hào)Vramp上升至基準(zhǔn)電壓VKEn時(shí)，在時(shí)刻t2，比較器403輸出的恒定時(shí)間信號(hào)St變?yōu)楦唠娖?，?jīng)過保持電路407，恒定時(shí)間信號(hào)St的高電平的持續(xù)時(shí) 間為時(shí)刻t2至當(dāng)前該開關(guān)周期結(jié)束(時(shí)刻t4)。保持電路407可以通過計(jì)時(shí)電路或者RS觸發(fā)器等實(shí)現(xiàn)方式來獲得，在此不再舉例進(jìn)行說明。主功率開關(guān)管Ql處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，第一電壓信號(hào)VtHa持續(xù)上升。當(dāng)?shù)谝浑妷盒盘?hào)Vtaia大于上限基準(zhǔn)電壓Vkefji時(shí)，比較器402輸出的第一控制信號(hào)SI開始變?yōu)楦唠娖?。由于與門404的作用，只有第一控制信號(hào)SI和恒定時(shí)間信號(hào)St同時(shí)為高電平時(shí)，RS觸發(fā)器405才被復(fù)位，主功率開關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Te才變?yōu)榈碗娖?，以來關(guān)斷主功率開關(guān)管Ql。在正常工作狀態(tài)時(shí)，輸入電壓Vin比輸出電壓Vtjut高，兩者的數(shù)值具有一定的差值(例如輸出電壓為3.3V,輸入電壓為5V),第一電壓信號(hào)VtHa與主功率開關(guān)管Ql的占空比同相位。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，在斜坡信號(hào)Vmp上升至基準(zhǔn)電SVkefi之前(即時(shí)刻〖2之前)，第一電壓信號(hào)VtHa已經(jīng)大于上限基準(zhǔn)電壓Vkef H(即時(shí)刻A)，因此，在這種工作狀態(tài)時(shí)，主功率開關(guān)管Ql的關(guān)斷狀態(tài)由恒定時(shí)間信號(hào)St來控制，主功率開關(guān)管Ql的導(dǎo)通時(shí)間維持恒定，導(dǎo)通時(shí)間的長度為斜坡電壓Vramp上升至基準(zhǔn)電SVkefi的時(shí)間。然后，第一電壓信號(hào)Vtria開始下降，直至再次下降至下限基準(zhǔn)電壓VKEFJ時(shí)(時(shí)刻t4)，主功率開關(guān)管Ql再次被導(dǎo)通，周而復(fù)始，主功率開關(guān)管Ql以恒定導(dǎo)通時(shí)間模式工作。以下詳細(xì)說明導(dǎo)通時(shí)間tm的數(shù)值設(shè)置的一種實(shí)現(xiàn)方式。設(shè)置電流源Iaffi的電流的數(shù)值與輸入電壓Vin成正比例關(guān)系，比例系數(shù)為kl ;設(shè)置基準(zhǔn)電壓Vkefi的數(shù)值與輸出電壓Vtjut成正比例關(guān)系，比例關(guān)系為k2 ;這里假設(shè)電容Caffi的電容值為C1，則導(dǎo)通時(shí)間tm可以通過下式(I)計(jì)算得到:
權(quán)利要求
1.一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，用以控制一電壓型調(diào)節(jié)器的狀態(tài)，以在所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸出端產(chǎn)生一恒定的輸出電壓，其特征在于，包括以下步驟: 米樣所述輸出電壓，以產(chǎn)生表征所述輸出電壓的反饋信號(hào)； 根據(jù)所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的占空比，生成一與所述占空比同相位的紋波信號(hào); 將所述反饋信號(hào)和所述紋波信號(hào)進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生第一電壓信號(hào)； 根據(jù)所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸入電壓和所述輸出電壓，產(chǎn)生一恒定時(shí)間信號(hào)； 將所述第一電壓信號(hào)分別與一上限基準(zhǔn)電壓和一下限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號(hào)； 在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)； 在第二工作狀態(tài)時(shí)，所述比較信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，所述紋波信號(hào)的產(chǎn)生步驟包括: 采樣所述電壓型調(diào)節(jié)器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓； 對(duì)所述開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行濾波，以獲得第一濾波電壓； 對(duì)所述第一濾波電壓進(jìn)行濾波，以獲得第二濾波電壓； 將所述第一濾波電壓和所 述第二濾波電壓進(jìn)行差值運(yùn)算，以獲得一差值電壓； 將所述差值電壓與一比例系數(shù)相乘，以獲得所述紋波信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，所述主功率開關(guān)管的控制步驟包括: 在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)小于所述下限基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管； 在第一工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)所述恒定時(shí)間信號(hào)表征的一恒定導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管； 在第二工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述第一電壓信號(hào)和所述上限基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)上升至所述上限基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，所述恒定導(dǎo)通時(shí)間與所述輸出電壓和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，所述主功率開關(guān)管的控制步驟包括: 在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)大于所述上限基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管； 在第一工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述主功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間到達(dá)所述恒定時(shí)間信號(hào)表征的一恒定關(guān)斷時(shí)間時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管； 在第二工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)所述第一電壓信號(hào)和所述下限基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)下降至所述下限基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，所述恒定關(guān)斷時(shí)間與所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系。
7.一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，用以控制一電壓型調(diào)節(jié)器，以在所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸出端產(chǎn)生一恒定的輸出電壓，其特征在于，包括，第一控制電路，恒定時(shí)間發(fā)生電路、第二控制電路，其中， 所述第一控制電路用以比較接收到的第一電壓信號(hào)和第一基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生第一控制信號(hào); 所述第一電壓信號(hào)與所述電壓型調(diào)節(jié)器中的主功率開關(guān)管的占空比同相位； 所述恒定時(shí)間發(fā)生電路用以根據(jù)所述輸出電壓和所述電壓型調(diào)節(jié)器的輸入電壓產(chǎn)生一;〖亙定時(shí)間信號(hào)； 所述第二控制電路用以比較接收到的所述第一電壓信號(hào)和第二基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生第二控制信號(hào)； 在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)和所述第二控制信號(hào)控制所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)； 在第二工作狀態(tài)時(shí)，所述第一控制信號(hào)和所述第二控制信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，還包括紋波信號(hào)發(fā)生電路，所述紋波信號(hào)發(fā)生電路接收所述電壓型調(diào)節(jié)器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓，以據(jù)以產(chǎn)生所述紋波信號(hào)；所述紋波信號(hào)與表征所述輸出電壓的反饋信號(hào)疊加，以產(chǎn)生所述第一電壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7 所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，還包括一邏輯電路，所述邏輯電路接收所述第一控制信號(hào)，所述恒定時(shí)間信號(hào)和所述第二控制信號(hào)，以產(chǎn)生控制信號(hào)來控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)小于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為一恒定值，所述導(dǎo)通時(shí)間與所述輸出電壓和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系；經(jīng)過所述導(dǎo)通時(shí)間后，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在第二工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)上升至所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在每一開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)大于所述第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，開始關(guān)斷所述主功率開關(guān)管。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在第一工作狀態(tài)時(shí)，所述恒定時(shí)間信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間為一恒定值，所述關(guān)斷時(shí)間與所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值和所述輸入電壓的比值成正比例關(guān)系；經(jīng)過所述關(guān)斷時(shí)間后，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，在第二工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所述第一電壓信號(hào)下降至所述第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，導(dǎo)通所述主功率開關(guān)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電壓型調(diào)節(jié)器的控制電路及其控制方法。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電壓型調(diào)節(jié)器的控制方法將表征輸出電壓的反饋信號(hào)和與占空比同相位的紋波信號(hào)進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生第一電壓信號(hào)；通過第一電壓信號(hào)與一上限基準(zhǔn)電壓和一下限基準(zhǔn)電壓的比較，以產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號(hào)；在第一工作狀態(tài)時(shí)，通過恒定時(shí)間信號(hào)控制所述電壓型調(diào)節(jié)器的主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；在第二工作狀態(tài)時(shí)，通過所述比較信號(hào)控制所述主功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02M3/156GK103199703SQ20131011570
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者杭開郎, 孫良偉 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司