控制电路、谐振变换器及集成电路控制芯片制造技术

本申请公开了一种谐振变换器，通过采样谐振电流送到控制电路进行积分以对谐振变换器进行电荷控制的基础上，引入前馈电流，将其叠加在采样的谐振电流上进行积分，从而能够在由于电荷控制达到最低输出功率时，进一步降低输出功率，从而使得谐振变换器由电荷控制模式平滑过渡至频率控制模式，进一步提高了系统效率，同时可以实现宽输出范围的应用。同时可以实现宽输出范围的应用。同时可以实现宽输出范围的应用。

【技术实现步骤摘要】
控制电路、谐振变换器及集成电路控制芯片


[0001]本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及功率变换技术，更具体地，涉及一种控制电路、谐振变换器及集成电路控制芯片。

技术介绍

[0002]谐振变换器相较于传统的开关变换器具有低开关损耗，高转换效率以及高功率密度等优势。谐振变换器常采用频率控制和电荷控制两种控制方式。当采用频率控制时，由于带宽有限谐振变换器的动态响应较差，影响系统性能。电荷控制方式直接对输入电荷和输出功率进行控制，简化了环路结构，有利于环路补偿设计，能够达到较高的带宽。
[0003]如图1所示，为现有技术中采用电荷控制的谐振变换器的电路图，以半桥谐振变换器为例，其包括位于输入电压Vin和参考地GND之间的功率管Q1和Q2，功率管Q1和Q2由控制电路10驱动。谐振变换器还包括变压器11、以及与变压器11的原边绕组Lp一起串联连接在功率管Q1和Q2的公共连接点HB和参考地GND之间的谐振电容C
R
和电感Ls，其构成谐振回路。变压器12的两个副边绕组分别与二极管D1和D2相连，构成全波整流电路，二极管D1和D2的阴极均连接至谐振变换器的输出端，该输出端和副边参考地之间并联连接输出电容Cout和负载，并在该输出端产生输出电压Vout。此外，谐振变换器还包括电阻R，串联连接在谐振回路中以采样谐振电流，从而得到表征输入电荷的采样电压V
R
，控制电路10根据采样电压V
R
以及输出反馈信号Vfb实现对输出功率的控制。
[0004]当随着输出功率减小，电荷控制的窗口大小随之减小至最小值后，为了能够提高轻载时的效率，一般会进入Burst模式，根据负载情况连续工作几个周期再关断几个周期，以进一步降低输出功率，这会带来变压器噪声以及在LED应用时的灯光闪烁问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种控制电路、谐振变换器和集成电路芯片，通过引入前馈电流，与谐振电流共同进行积分，以使得谐振变换器在负载较轻时由电荷控制方式平滑过渡至频率控制方式，从而进入Burst模式工作的功率点进一步降低，提高了系统效率，同时可以实现宽输出范围的应用。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种控制电路，用于控制谐振变换器，包括：
[0007]前馈电路，被配置为产生前馈电流；
[0008]电荷反馈电路，被配置为在第一模式下对表征所述谐振变换器的谐振电流的谐振电流采样信号进行积分，以产生电荷反馈信号；在第二模式下对所述谐振电流采样信号和所述前馈电流共同积分，以产生所述电荷反馈信号；以及
[0009]驱动控制电路，被配置为根据所述电荷反馈信号和第一阈值信号来控制所述谐振变换器中功率管的开关状态，其中所述第一阈值信号是根据表征谐振变换器的输出信号的反馈信号和基准信号的误差信息的误差补偿信号产生的。
[0010]具体地，在所述第一模式下，所述前馈电路不产生所述前馈电流，所述控制电路处
于电荷控制模式，以通过改变所述谐振变换器的输入电荷来调节所述谐振变换器的输出功率，而所述谐振变换器的开关频率不变。
[0011]具体地，在所述第二模式下，所述前馈电路被使能以产生所述前馈电流，所述控制电路处于等效频率控制模式，通过改变所述谐振变换器的开关频率来进一步调节所述谐振变换器的输出功率。
[0012]具体地，当所述第一阈值信号减小至最小值之前，所述控制电路工作于所述第一模式；当所述第一阈值信号达到所述最小值之后，所述控制电路工作于所述第二模式。
[0013]具体地，所述前馈电流与所述误差补偿信号的变化趋势相反，以使得所述前馈电流的值随着所需的输出功率的减小而增大。
[0014]具体地，所述控制电路还包括：
[0015]转换电路，被配置为接收所述谐振变换器的副边侧传递的带有所述误差补偿信号信息的误差电流信号，并按对应关系生成所述第一阈值信号。
[0016]具体地，所述转换电路被配置为根据所述误差电流信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。
[0017]具体地，所述转换电路被配置为将所述误差电流信号转换为对应的电压信号，并根据所述电压信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。
[0018]具体地，所述转换电路被配置为根据所述误差电流信号和参考信号之间的误差进行补偿后产生补偿信号，并根据所述补偿信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。
[0019]具体地，当所述误差电流信号小于第一电流时，所述第一阈值信号保持不变；当所述误差电流信号在所述第一电流和第二电流之间时，所述第一阈值信号随着所述误差电流信号的增加而减小，并在所述误差电流信号达到所述第二电流时减小至最小值；当所述误差电流信号大于所述第二电流以后，所述第一阈值信号维持于所述最小值。
[0020]具体地，当所述误差电流信号大于第二电流以后，所述前馈电流随着所述误差电流信号的增加而增加，直至增加至最大误差电流信号，其中所述第二电流为当所述第一阈值信号减小至最小值时的所述误差电流信号的值。
[0021]具体地，所述电荷反馈电路包括：
[0022]电流采样电路，被配置为接收表征所述谐振变换器的谐振电流的所述谐振电流采样信号，并将其转换为电流形式的积分电流；以及
[0023]电流积分电路，被配置为对所述积分电流和所述前馈电流进行积分，以产生所述电荷反馈信号。
[0024]具体地，所述电流积分电路被配置为在所述第一模式下，在每个开关周期中的半个开关周期对所述积分电流进行积分，并且在所述第二模式下，在每个开关周期的半个开关周期对所述积分电流和所述前馈电流进行积分。
[0025]具体地，所述电流积分电路被配置为在所述第二模式下，在当前开关周期的半个开关周期内，所述积分电流和所述前馈电流在积分电容上产生所述电荷反馈信号，在当前开关周期的另外半个开关周期内，控制所述积分电容放电至零。
[0026]具体地，在所述第二模式下，在所述谐振变换器的第一功率管导通期间对所述积分电流和所述前馈电流进行积分时，所述前馈电流的方向为流入所述积分电容的方向；当
所述谐振变换器的第二功率管导通期间对所述积分电流和所述前馈电流进行积分时，所述前馈电流的方向为流出所述积分电容的方向，其中所述第一功率管和所述第二功率管串联连接在输入端和参考地之间。
[0027]具体地，所述电流积分电路被配置为在所述第一模式下，在整个开关周期中均对所述积分电流进行积分，并且在所述第二模式下，在整个开关周期中均对所述积分电流和所述前馈电流进行积分。
[0028]具体地，在所述第二模式下，在所述谐振变换器的第一功率管导通期间，所述前馈电路产生的所述前馈电流的方向为流入所述积分电容的方向；在所述谐振变换器的第二功率管导通期间，所述前馈电路产生的所述前馈电流的方向为流出所述积分电容的方向，其中所述第一功率管和所述第二功率管串联连接在输入端和参考地之间。
[0029]具体地，所述驱动控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制电路，用于控制谐振变换器，包括：前馈电路，被配置为产生前馈电流；电荷反馈电路，被配置为在第一模式下对表征所述谐振变换器的谐振电流的谐振电流采样信号进行积分，以产生电荷反馈信号；在第二模式下对所述谐振电流采样信号和所述前馈电流共同积分，以产生所述电荷反馈信号；以及驱动控制电路，被配置为根据所述电荷反馈信号和第一阈值信号来控制所述谐振变换器中功率管的开关状态，其中所述第一阈值信号是根据表征谐振变换器的输出信号的反馈信号和基准信号的误差信息的误差补偿信号产生的。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在所述第一模式下，所述前馈电路不产生所述前馈电流，所述控制电路处于电荷控制模式，以通过改变所述谐振变换器的输入电荷来调节所述谐振变换器的输出功率，而所述谐振变换器的开关频率不变。3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在所述第二模式下，所述前馈电路被使能以产生所述前馈电流，所述控制电路处于等效频率控制模式，通过改变所述谐振变换器的开关频率来进一步调节所述谐振变换器的输出功率。4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，当所述第一阈值信号减小至最小值之前，所述控制电路工作于所述第一模式；当所述第一阈值信号达到所述最小值之后，所述控制电路工作于所述第二模式。5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述前馈电流与所述误差补偿信号的变化趋势相反，以使得所述前馈电流的值随着所需的输出功率的减小而增大。6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：转换电路，被配置为接收所述谐振变换器的副边侧传递的带有所述误差补偿信号信息的误差电流信号，并按对应关系生成所述第一阈值信号。7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述转换电路被配置为根据所述误差电流信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述转换电路被配置为将所述误差电流信号转换为对应的电压信号，并根据所述电压信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。9.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述转换电路被配置为根据所述误差电流信号和参考信号之间的误差进行补偿后产生补偿信号，并根据所述补偿信号在预设的功率曲线上找到对应的所述第一阈值信号。10.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，当所述误差电流信号小于第一电流时，所述第一阈值信号保持不变；当所述误差电流信号在所述第一电流和第二电流之间时，所述第一阈值信号随着所述误差电流信号的增加而减小，并在所述误差电流信号达到所述第二电流时减小至最小值；当所述误差电流信号大于所述第二电流以后，所述第一阈值信号维持于所述最小值。11.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，当所述误差电流信号大于第二电流以后，所述前馈电流随着所述误差电流信号的增加而增加，直至增加至最大误差电流信号，其中所述第二电流为当所述第一阈值信号减小至最小值时的所述误差电流信号的值。12.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电荷反馈电路包括：
电流采样电路，被配置为接收表征所述谐振变换器的谐振电流的所述谐振电流采样信号，并将其转换为电流形式的积分电流；以及电流积分电路，被配置为对所述积分电流和所述前馈电流进行积分，以产生所述电荷反馈信号。13.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述电流积分电路被配置为在所述第一模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超军，邓建，金津，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：