一种电压型调节器的控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电压型调节器的控制电路及其控制方法。依据本发明专利技术一实施例的电压型调节器的控制方法将表征输出电压的反馈信号和与占空比同相位的纹波信号进行叠加，以产生第一电压信号；通过第一电压信号与一上限基准电压和一下限基准电压的比较，以产生相应的比较信号；在第一工作状态时，通过恒定时间信号控制所述电压型调节器的主功率开关管的开关状态；在第二工作状态时，通过所述比较信号控制所述主功率开关管的开关状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种能够自适应调节的恒定时间控制模式的电压型调节器的控制电路及其控制方法。
技术介绍
电压调节器，例如直流-直流电压转换器，用以给不同类型电子设备提供稳定的电压源。对于一些低功率的设备(例如便携式电脑、便携式手机等)的电池管理尤其需要高效率的直流-直流转换器。开关电压型调节器将输入电压转换成一高频电压信号，然后对该高频输入电压信号进行滤波处理以产生一直流输出电压。电压型调节器通常包括一个开关，将一输入直流电压源(如电池)交替地耦合和解耦到负载(如集成电路)上；一个输出滤波装置，通常包括一个电感和一个电容，其连接在输入电压源和负载之间，用以对开关的输出进行滤波处理，进而提供一直流输出电压；一个控制装置(例如脉冲宽度调节器(PWM)、频率脉冲调节器等)用以控制开关以获得一相对恒定的直流输出电压。现有技术中，电压型调节器可以采用多种控制方式，例如电压控制模式或者电流控制模式或者恒定时间控制模式。参考图1，所示为采用现有技术的一种采用恒定导通时间控制模式的电压型调节器的控制电路的原理框图。在该实现方案中，输出电压Vwt经过分压电阻Rfbl和电阻Rfb2进行分压后，得到反馈信号VFB。比较器101的反相输入端接收反馈信号Vfb,同相输入端接收基准电压Vref,比较器101的输出连接至与门103的一个输入端。与门103的另一输入端接收最小关断时间发生电路102的输出信号。RS触发器105的置位端S接收与门103的输出信号，复位端接收恒定导通时间发生电路104的输出信号，输出端Q的输出信号输入至逻辑和驱动电路106，以产生相应的驱动信号来分别驱动主功率开关管Ql和同步功率开关管Q2。其详细工作过程如下:当反馈信号Vfb下降至基准电压Vief时，比较器101的输出信号为高电平，若最小关断时间发生电路102的输出信号同样为高电平，贝1J与门103的输出信号为高电平，以置位RS触发器105，输出端Q的输出信号为高电平。通过逻辑和驱动电路106，将主功率开关管Ql导通，以及将同步功率开关管Q2关断，从而反馈信号Vfb开始上升。在主功率开关管Ql的导通状态持续时间到达恒定导通时间发生电路104所计时产生的一恒定时间后，主功率开关管Ql被关断，则此时反馈信号Vfb开始下降，直至再次下降至基准电压VMf。周而复始，通过这种恒定导通时间控制模式，控制输出电压Vwt维持基本恒定。但是，采用这种控制方式，当输出电压Vwt与输入电压Vin非常接近，或者近似相等时，此时希望主功率开关管Ql的导通占空比能够接近于1，即处于全开状态。但是由于恒定导通时间发生电路104产生的恒定时间的长度以及最小关断时间的存在，使得主功率开关管Ql的导通占空比无法尽可能接近于I。因此，在这种情况时，系统无法正常工作，无法获得稳定的输出电压。另一方面，当电压型调节器的输出负载发生跳变时，由于恒定导通时间的存在，使得对负载的暂态响应速度很慢。例如，当输出负载突然增大时，此时输出电流发生由低到高的突变，由于恒定导通时间是固定的，因此，控制电路无法及时关断主功率开关管，导致对暂态响应速度很慢。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的电压型调节器的控制电路及其控制方法，以解决现有技术中暂态响应速度慢，以及输入电压和输出电压近似相等的工作稳定性等问题。依据本专利技术的一种电压型调节器的控制方法，用以控制一电压型调节器的状态，以在所述电压型调节器的输出端产生一恒定的输出电压，包括以下步骤:采样所述输出电压，以产生表征所述输出电压的反馈信号；根据所述电压型调节器的主功率开关管的占空比，生成一与所述占空比同相位的纹波信号；将所述反馈信号和所述纹波信号进行叠加，以产生第一电压信号；根据所述电压型调节器的输入电压和所述输出电压，产生一恒定时间信号；将所述第一电压信号分别与一上限基准电压和一下限基准电压进行比较，以产生相应的比较信号；在第一工作状态时，所述恒定时间信号控制所述电压型调节器的主功率开关管的开关状态；在第二工作状态时，所述比较信号控制所述主功率开关管的开关状态。进一步的，所述纹波信号的产生步骤包括:采样所述电压型调节器的开关节点电压；对所述开关节点电压进行滤波，以获得第一滤波电压；对所述第一滤波电压进行滤波，以获得第二滤波电压；将所述第一滤波电压和所述第二滤波电压进行差值运算，以获得一差值电压；将所述差值电压与一比例系数相乘，以获得所述纹波信号。进一步的，所述主功率开关管的控制步骤包括:在每一开关周期内，当所述第一电压信号小于所述下限基准电压时，导通所述主功率开关管；在第一工作状态时，当所述主功率开关管的导通时间到达所述恒定时间信号表征的一恒定导通时间时，关断所述主功率开关管；在第二工作状态时，根据所述第一电压信号和所述上限基准电压的比较结果，当所述第一电压信号上升至所述上限基准电压时，关断所述主功率开关管。优选的，所述恒定导通时间与所述输出电压和所述输入电压的比值成正比例关系O进一步的，所述主功率开关管的控制步骤包括:在每一开关周期内，当所述第一电压信号大于所述上限基准电压时，关断所述主功率开关管；在第一工作状态时，当所述主功率开关管的关断时间到达所述恒定时间信号表征的一恒定关断时间时，导通所述主功率开关管；在第二工作状态时，根据所述第一电压信号和所述下限基准电压的比较结果，当所述第一电压信号下降至所述下限基准电压时，导通所述主功率开关管。优选的，所述恒定关断时间与所述输入电压与所述输出电压之间的差值和所述输入电压的比值成正比例关系。 依据本专利技术的一种电压型调节器的控制电路，用以控制一电压型调节器，以在所述电压型调节器的输出端产生一;〖亘定的输出电压，包括，第一控制电路，恒定时间发生电路、第二控制电路，其中，所述第一控制电路用以比较接收到的第一电压信号和第一基准电压，产生第一控制信号；所述第一电压信号与所述电压型调节器中的主功率开关管的占空比同相位；所述恒定时间发生电路用以根据所述输出电压和所述电压型调节器的输入电压产生一恒定时间信号；所述第二控制电路用以比较接收到的所述第一电压信号和第二基准电压，产生第二控制信号；在第一工作状态时，所述恒定时间信号和所述第二控制信号控制所述电压型调节器的主功率开关管的开关状态；在第二工作状态时，所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述主功率开关管的开关状态。进一步的，还包括纹波 信号发生电路，所述纹波信号发生电路接收所述电压型调节器的开关节点电压，以据以产生所述纹波信号；所述纹波信号与表征所述输出电压的反馈信号叠加，以产生所述第一电压信号。进一步的，还包括一逻辑电路，所述逻辑电路接收所述第一控制信号，所述恒定时间信号和所述第二控制信号，以产生控制信号来控制所述主功率开关管的开关状态。优选的，在每一开关周期内，当所述第一电压信号小于所述第二基准电压时，开始导通所述主功率开关管。优选的，在第一工作状态时，所述恒定时间信号控制所述主功率开关管的导通时间为一恒定值，所述导通时间与所述输出电压和所述输入电压的比值成正比例关系；经过所述导通时间后，关断所述主功率开关管。优选的，在第二工作状态时，当所述第一电压信号上升至所述第一基准电压时，关断所述主功率开关管。优选的，在每一开关周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型调节器的控制方法，用以控制一电压型调节器的状态，以在所述电压型调节器的输出端产生一恒定的输出电压，其特征在于，包括以下步骤：采样所述输出电压，以产生表征所述输出电压的反馈信号；根据所述电压型调节器的主功率开关管的占空比，生成一与所述占空比同相位的纹波信号；将所述反馈信号和所述纹波信号进行叠加，以产生第一电压信号；根据所述电压型调节器的输入电压和所述输出电压，产生一恒定时间信号；将所述第一电压信号分别与一上限基准电压和一下限基准电压进行比较，以产生相应的比较信号；在第一工作状态时，所述恒定时间信号控制所述电压型调节器的主功率开关管的开关状态；在第二工作状态时，所述比较信号控制所述主功率开关管的开关状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杭开郎，孙良伟，
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：