【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源，更具体地，涉及一种开关变换器及其控制电路和控制方法。
技术介绍
1、随着电路电子技术的进步，开关电源不断向高功率密度、高效率、高可靠性方向发展。在各种电子产品的开关电源中，广泛地使用开关变换器。开关变换器可以采用多种拓扑，例如升压(boost)、降压(buck)、升降压(b0ost-buck)、反激式拓扑。在工作期间，开关变换器例如采用脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)方式控制开关管的导通状态，从而控制从输入端到输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压和/或电流。
2、在采用pwm控制方式时，基于纹波的恒定导通时间(constant on time，cot)控制模式具有良好的轻载效率、快速的瞬态响应和易于实现的优点，因此被广泛应用于消费类或工业控制类电源芯片中。
3、但是，在诸如buck等dc-dc变换器的cot控制模式中，需要使用输出电容的esr在输出电压上产生纹波信号，该纹波信号通过反馈端反馈到控制器内部pwm比较器的输入端以用于控制器获取电感电流信息从而决定开关管的开启时机。由于输出电容的容性特性，当使用低等效串联电阻(esr)电容如陶瓷电容作为输出滤波电容时，其esr纹波被电容上的纹波覆盖，由于电容纹波相比于电感纹波有相位延迟，因此会使系统发生次谐波振荡，故需要足够的esr电容才能保证系统稳定工作，但esr较大的电容，如电解电容不仅体积很大，而且会导致输出电压纹波增大。另一方面开关变换器在瞬态响应时，由于ton时间固定，不能提供足够的能量满足
4、在将开关变换器用于提供cpu、服务器等高端功能芯片所需的供电电压时，要求供电电压的纹波足够小。为了减小供电电压的纹波，就需要在开关变换器的芯片内和芯片外采用附加的斜坡补偿模块以满足系统稳定性的要求。
5、然而，位于芯片外的斜坡补偿模块需要增加额外的元器件，位于芯片内的斜坡补偿模块可能引入直流失调导致输出电压有偏差。而且，为了在不同输入、输出电压下都能满足系统稳定性的要求，开关变换器的斜坡补偿模块的补偿量设计都较大，导致动态特性变差。
6、因此，期望进一步改进开关变换器的斜坡补偿模块以兼顾系统稳定性和动态特性的要求。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种开关变换器及其控制电路和控制方法，通过二次叠加电压纹波的方法，使得瞬态情况下输出电压的变化可以通过前述的高通滤波器得以放大，从而使得pwm比较器能够快速响应输出电压的变化，提高了电路的瞬态响应速度。
2、根据本专利技术的一方面，提供一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括连接在输入端与输出端之间的第一开关管、第二开关管和电感，所述控制电路通过开关控制信号分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通状态，以通过所述电感提供输出电压，其中，所述控制电路包括：误差放大器，用于将所述输出电压的反馈电压与预设的基准电压相比较，以生成误差放大信号；斜坡补偿电路，用于产生斜坡电压，并将所述斜坡电压与所述反馈电压相叠加以生成补偿信号；第一高通滤波器，用于采样所述反馈电压的交流分量，以生成纹波信号；以及pwm比较器，用于将所述补偿信号和所述纹波信号的叠加信号与所述误差放大信号相比较，以输出比较结果；以及导通时间控制电路，用于根据所述pwm比较器的比较结果生成所述开关控制信号，并据此调节所述开关控制信号的占空比。
3、可选地，所述控制电路还包括：驱动器，所述驱动器用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号的逻辑处理分别生成第一驱动信号和第二驱动信号，其中，所述第一驱动信号用于驱动控制所述第一开关管的导通状态，所述第二驱动信号用于驱动控制所述第二开关管的导通状态。
4、可选地，所述纹波信号的直流分量为0，并在此基础上耦合有所述反馈电压的交流分量。
5、可选地，所述第一高通滤波器包括：第一电阻，其第一端与生成所述反馈电压的分压节点连接；第一电容，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，第二端与地连接，其中，所述第一电阻和所述第一电容的公共节点与所述pwm比较器连接，以输出所述纹波信号。
6、可选地，所述pwm比较器包括：第一电流源和第二电流源；构成第一输入对管的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端通过所述第一电流源与电源电压连接，所述第一晶体管的控制端用于接收所述误差放大信号，所述第二晶体管的控制端用于接收所述补偿信号；构成第二输入对管的第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管的第一端通过所述第二电流源与所述电源电压连接，所述第三晶体管的控制端与地连接，所述第四晶体管的控制端用于接收所述纹波信号；第一负载电阻，其第一端与所述第一晶体管及所述第三晶体管的第二端连接，第二端接地；第二负载电阻，其第一端与所述第二晶体管及所述第四晶体管的第二端连接，第二端接地；以及比较模块，具有与所述第一负载电阻的第一端连接的反相输入端、与所述第二负载电阻的第一端连接的正相输入端以及输出端。
7、可选地，所述第一电流源的输出电流与所述第二电流源的输出电流相等，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管具有相同的尺寸，以及所述第一负载电阻和所述第二负载电阻的阻值相等。
8、可选地，所述斜坡补偿电路包括：低通滤波器，包括连接于所述电感的第一端与生成所述反馈电压的分压节点之间的第二电阻和第二电容，所述低通滤波器用于采集所述电感的电流纹波信息以生成所述斜坡电压；第三电容，连接于所述电感的第二端与所述分压节点之间；第二高通滤波器，包括连接于所述第二电阻和所述第二电容的中间节点与所述分压节点之间的第四电容和第三电阻，其中，所述第四电容和所述第三电阻的中间节点用于输出所述补偿信号。
9、可选地，所述斜坡补偿电路包括：斜坡电压产生模块，用于根据所述开关控制信号和所述输出电压产生所述斜坡电压；增益放大模块，用于对所述斜坡电压进行增益放大；以及加法模块，用于将所述斜坡电压与所述反馈电压进行叠加以生成所述补偿信号，其中，所述斜坡电压产生模块包括：依次连接于所述输出电压和地之间的第一开关、第四电阻和第二开关；以及第五电容，其第一端与所述第四电阻和所述第二开关的中间节点连接，第二端接地，其中，所述第一开关和所述第二开关分别受控于所述开关控制信号及所述开关控制信号的反相信号，以在所述开关控制信号的上升沿开始的第一时间段采用所述输出电压对所述第五电容充电，在所述开关控制信号的下降沿开始的第二时间段对所述第五电容放电，以获得所述斜坡电压。
10、根据本专利技术的另一方面，提供一种开关变换器，包括：功率电路，包括第一开关管、第二开关管和电感，所述第一开关管和所述第二开关管串联连接在开关变换器的输入端和地之间，所述电感连接在所述第一开关管和所述第二开关管形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括连接在输入端与输出端之间的第一开关管、第二开关管和电感，所述控制电路通过开关控制信号分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通状态，以通过所述电感提供输出电压，其中，所述控制电路包括：
2.根据权利要求1所述的控制电路，还包括：
3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述纹波信号的直流分量为0，并在此基础上耦合有所述反馈电压的交流分量。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第一高通滤波器包括：
5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述PWM比较器包括：
6.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述第一电流源的输出电流与所述第二电流源的输出电流相等，
7.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述斜坡补偿电路包括：
8.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述斜坡补偿电路包括：
9.一种开关变换器，包括：
10.一种开关变换器的控制方法，包括：
【技术特征摘要】
1.一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括连接在输入端与输出端之间的第一开关管、第二开关管和电感，所述控制电路通过开关控制信号分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通状态，以通过所述电感提供输出电压，其中，所述控制电路包括：
2.根据权利要求1所述的控制电路，还包括：
3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述纹波信号的直流分量为0，并在此基础上耦合有所述反馈电压的交流分量。
4.根据权利要求1所述的控制电路，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，
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：
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