开关电源变换器及其控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种开关电源变换器的控制电路，包括误差放大器，将与输出电压相关的反馈电压与第一参考电压进行比较，产生环路误差信号；PWM比较器，将环路误差信号与斜坡信号进行比较，产生脉宽调制信号；逻辑和驱动电路，根据脉宽调制信号向至少一个功率开关提供驱动信号；模式切换电路，将反馈电压与第二参考电压相比较，并根据比较结果向逻辑和驱动电路提供一直通控制信号，直通控制信号用于控制开关电源变换器在正常模式与直通模式之间的切换，其中，模式切换电路配置为在反馈电压与第二参考电压的比较结果为第一状态，且第一状态的持续时间达到预设时间后控制开关电源变换器从正常模式切换为直通模式，从而避免输出电压波动导致直通模式被误触发。动导致直通模式被误触发。动导致直通模式被误触发。

【技术实现步骤摘要】
开关电源变换器及其控制电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种开关电源变换器及其控制电路。

技术介绍

[0002]DC
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DC电源是一种常见的电源转换电路，被广泛地应用于电子设备中，直通模式(pass
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through)是开关电源变换器的一种工作模式，在直通模式，由输入电压直接为负载供电，因为其有利于提高系统的电能转换效率，所以该模式在开关电源变换器中十分常见。以升压变换器(BOOST)为例，其是一种开关直流升压DC
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DC电路，相比于低压差线性稳压器(LDO)，它具有转换效率高的优点，它可以将输入电压转换成更高的输出电压。
[0003]图1示出了根据现有技术的开关电源变换器的结构示意图。如图1所示，该开关电源变换器为BOOST拓扑结构，包括控制电路100以及外部的功率电路。其中，功率电路包括一个或多个开关和储能元件(例如，电感器和电容器等)，所述一个或多个开关和储能元件被配置为响应于来自控制电路100的一个或多个开关驱动信号来调节功率电路的输入端至输出端的电能传输。
[0004]如图1所示，功率电路包括功率开关M1～M2、电感器L以及输出电容器COUT，被配置为通过交替导通的功率开关M1和M2将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。
[0005]控制电路100用来控制功率开关M1和M2的导通和关断，以控制输入电压VIN到输出电压VOUT的电能传输。控制电路100包括电流采样电路101、误差放大器102、加法器电路∑、PWM比较器103、回路补偿电路104、比较器105、反馈电路106以及逻辑和驱动电路107。
[0006]电流采样电路101用于采样流经电感器L上的电流，以产生电流采样信号SNS。误差放大器102用来将输出电压VOUT的反馈电压VFB与参考电压Vref进行比较，以产生环路误差信号Vea。PWM比较器103用于将环路误差信号Vea与斜坡信号Vsum进行比较，并根据比较结果提供脉宽调制信号PWM来控制功率开关M1和M2的占空比。示例的，可以通过加法器电路∑将斜坡补偿信号VSLOPE和电流采样信号SNS、直流偏置VDC进行叠加以获得斜坡信号Vsum。比较器105用于对输出电压VOUT的反馈电压VFB和参考电压Vref_pass的大小进行比较，并根据比较结果提供直通控制信号PASS_THROUGH来控制开关电源变换器在直通模式和升压模式之间切换。示例的，直通控制信号PASS_THROUGH为高电平时，开关电源变换器进入直通模式，直通控制信号PASS_THROUGH由高电平跳变为低电平时，开关电源变换器进入升压模式。逻辑和驱动电路107用于根据脉宽调制信号PWM来控制功率开关M1和M2的导通和关断。
[0007]但是当开关电源变换器的负载和输入电压VIN发生跳变时，开关电源变换器的输出电压VOUT会因为受到干扰而有短暂的波动，导致直通控制信号PASS_THROUG容易发生错误翻转，这会造成系统逻辑和功能上的偏差，使直通模式被误触发。
[0008]当然，降压变换器和升降压变换器都存在上述问题，因此，有待提出一种新的开关电源变换器及其控制电路以解决上述问题。

技术实现思路

[0009]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种开关电源变换器及其控制电路，从而有效避免输出电压波动导致直通模式被误触发的问题。
[0010]根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种开关电源变换器的控制电路，所述开关电源变换器包括至少一个功率开关和电感器，所述控制电路通过控制所述至少一个功率开关的导通和关断来控制输入电压到输出电压的电能传输，所述控制电路包括：电流采样电路，用于检测流经所述电感器的电流，产生电流采样信号；误差放大器，用于将与所述输出电压相关的反馈电压与第一参考电压进行比较，以产生环路误差信号；PWM比较器，用于将所述环路误差信号与斜坡信号进行比较，以产生脉宽调制信号；逻辑和驱动电路，用于根据所述脉宽调制信号向所述至少一个功率开关提供驱动信号；以及模式切换电路，用于将所述反馈电压与第二参考电压相比较，并根据比较结果向所述逻辑和驱动电路提供一直通控制信号，所述直通控制信号用于控制所述开关电源变换器在正常模式与直通模式之间的切换，其中，所述模式切换电路配置为在所述反馈电压与所述第二参考电压的比较结果为第一状态，且所述第一状态的持续时间达到预设时间后控制所述开关电源变换器从正常模式切换为直通模式。
[0011]可选的，所述模式切换电路包括：比较器，用于将所述反馈电压和所述第二参考电压进行比较，以产生比较信号；延时模块，用于根据所述比较信号产生多个延时信号；以及与门模块，用于将所述比较信号与所述多个延时信号进行与逻辑运算，以生成所述直通控制信号。
[0012]可选的，所述延时模块包括：级联的多个触发器，所述多个触发器中的第一个触发器的输入端用于接收所述比较信号，所述多个触发器的时钟端用于接收一时钟信号，其中由所述时钟信号控制所述级联的多个触发器，每检测到一个时钟脉冲，所述比较信号传向位于更后方的下一个触发器，每个触发器的输出端用于输出所述多个延时信号中的一个。
[0013]可选的，所述触发器为D触发器。
[0014]可选的，通过调整所述多个触发器的数量和所述时钟信号的时钟周期来调整所述预设时间。
[0015]可选的，所述第二参考电压为所述第一参考电压与一设定百分比的乘积，当所述开关电源变换器为升压变换器时，所述第二参考电压大于所述第一参考电压，当所述开关电源变换器为降压变换器时，所述第二参考电压小于所述第一参考电压。
[0016]可选的，当所述开关电源变换器为升压变换器时，所述第一状态为所述反馈电压大于所述第二参考电压的状态，当所述开关电源变换器为降压变换器时，所述第一状态为所述反馈电压小于所述第二参考电压的状态。
[0017]可选的，所述逻辑和驱动电路配置为在所述直通控制信号为有效状态时，控制所述开关电源变换器进入所述直通模式，并在所述直通模式中屏蔽所述脉宽调制信号，使得所述输入电压直接为负载供电。
[0018]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种开关电源变换器，包括：接在输入电压与开关节点之间的电感器；接在所述开关节点与参考地之间的第一功率开关；接在所述开关节点与输出电压之间的第二功率开关或者整流二极管；以及上述的控制电路。
[0019]本专利技术提供的开关电源变换器及其控制电路，开关电源变换器在与其输出电压相
关的反馈电压与第二参考电压的比较结果为第一状态，且在第一状态维持预设时间后才能触发直通模式，有效避免了负载和输入电压跳变干扰开关电源变换器的输出电压，造成直通控制信号误翻转的问题，可以更为准确的确认进入直通模式的时机，提高了开关电源变换器工作的可靠性。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示出了根据现有技术的开关电源变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源变换器的控制电路，所述开关电源变换器包括至少一个功率开关和电感器，所述控制电路通过控制所述至少一个功率开关的导通和关断来控制输入电压到输出电压的电能传输，所述控制电路包括：电流采样电路，用于检测流经所述电感器的电流，产生电流采样信号；误差放大器，用于将与所述输出电压相关的反馈电压与第一参考电压进行比较，以产生环路误差信号；PWM比较器，用于将所述环路误差信号与斜坡信号进行比较，以产生脉宽调制信号；逻辑和驱动电路，用于根据所述脉宽调制信号向所述至少一个功率开关提供驱动信号；以及模式切换电路，用于将所述反馈电压与第二参考电压相比较，并根据比较结果向所述逻辑和驱动电路提供一直通控制信号，所述直通控制信号用于控制所述开关电源变换器在正常模式与直通模式之间的切换，其中，所述模式切换电路配置为在所述反馈电压与所述第二参考电压的比较结果为第一状态，且所述第一状态的持续时间达到预设时间后控制所述开关电源变换器从正常模式切换为直通模式。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述模式切换电路包括：比较器，用于将所述反馈电压和所述第二参考电压进行比较，以产生比较信号；延时模块，用于根据所述比较信号产生多个延时信号；以及与门模块，用于将所述比较信号与所述多个延时信号进行与逻辑运算，以生成所述直通控制信号。3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述延时模块包括：级联的多个触发器，所述多个触发器中的第一个触发器的输入端用于接收所述比较信号，所述多个触发器的时钟端用于接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，潘志红，
申请(专利权)人：骏盈半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：