专利名称：开关变换器及其斜坡补偿电路的制作方法
技术领域：
本实用新型的实施例涉及电子电路，尤其涉及一种开关变换器和用于开关变换器的斜坡补偿电路。
背景技术：
由于高转换效率和简单的内部结构等优点，开关变换器在电源领域得到了广泛的应用。开关变换器具有多种控制模式，例如恒定导通时间控制、峰值电流控制、平均电流控制等。恒定导通时间控制具有优越的负载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在开关变换器中得到了很好的应用。图1示出现有的采用恒定导通时间控制的开关变换器100的示意电路图。开关变换器100包括导通时间控制单元101、比较单元102、逻辑单元103和开关电路104。开关电路104包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将输入电压VIN转换为输出电压V0UT。导通时间控制单元101产生导通时间信号C0T，以控制开关电路104中一个或多个开关管的导通时长。比较单元102耦接至开关电路104的输出端，将输出电压VOUT与电压参考信号VREF进行比较，以产生比较信号SET。逻辑单元103耦接至导通时间控制单元101和比较单元102的输出端，根据导通时间信号COT和比较信号SET产生控制信号CTRL，以控制开关电路104中至少一个开关管的导通与关断。当开关电路104中输出电容器的等效串联阻抗值较小时，输出电压VOUT可能会产生次谐波振荡，造成开关变换器100工作不稳定。为了防止该次谐波振荡的产生，开关变换器100通常还包括斜坡补 偿单元105。斜坡补偿单元105产生斜坡补偿信号VSLOPE并将其提供至比较单元102。比较单元102根据电压参考信号VREF、输出电压VOUT以及斜坡补偿信号VSLOPE，产生控制信号CTRL。为了保证开关变换器在各种状态下均能保持稳定，斜坡补偿信号VSLOPE的斜率必须足够大，例如大于一个由开关频率、占空比和输出电容器决定的临界值。然而高斜率的斜坡补偿信号VSLOPE会对开关变换器的瞬态响应造成不利影响。同时，当负载电流IOUT或者输入电压VIN发生变化后，如果斜坡补偿信号VSLOPE的斜率保持不变，输出电压VOUT也将随负载电流IOUT或者输入电压VIN变化，进而影响了负载调整率(输出电压VOUT随负载电流IOUT的变化)和线性调整率(输出电压VOUT随输入电压VIN的变化)。为此，如何实现能够根据开关频率、或占空比(导通时间或者关断时间)、或输出电容器、或输入电压VIN、或输出电压V0UT、或负载电流IOUT等调整斜坡补偿信号VSLOPE的斜率的斜坡补偿电路或者控制电路，是本领域技术人员面临的难题。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型提供一种开关变换器和用于开关变换器的斜坡补偿电路和控制电路。根据本实用新型实施例的一种用于开关变换器的斜坡补偿电路，包括:第一电压单元，具有第一端和第二端，提供第一电压信号；第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号；第一开关，具有第一端和第二端，其第一端稱接于所述第一电压单兀的第一端；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端率禹接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端；第二开关，具有第一端和第二端，其第一端稱接于所述第一电容的第一端；以及第一电流单兀，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号。根据本实用新型的实施例，所述开关变换器包括接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件，通过一控制信号控制所述功率开关器件的导通和关断，所述开关变换器将所述输入电压变换为所述输出电压，所述第二电压信号反映所述开关变换器的输入电压或者所述开关变换器的输出电压或者所述开关变换器的负载电流或者所述功率开关器件的导通时间或者所述功率开关器件的关断时间的变化。根据本实用新型的实施例，当所述开关变换器的输入电压减小或者所述开关变换器的负载电流增大或者所述功率开关器件的关断时间减小时，所述第一电流信号增大。根据本实用新型的实施例，所述的运算是加法或者减法或者乘法或者除法。根据本实用新型的实施例，所述第一电压单元包括:第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端配置为所述第一电压单元的第一端，其第二端配置为所述第一电压单元的第二端；以及第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至所述第一电阻的第一端或者第二端。根据本实 用新型的实施例，所述第一运算单元具有第一输入端，所述斜坡补偿电路还包括第一检测电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端耦接至第一电压单元的两端，其输出端耦接至所述第一运算单元的第一输入端以提供与第一电压信号呈比例的第一检测信号。根据本实用新型的实施例，所述第一运算单元具有第二输入端，所述斜坡补偿电路还包括第二检测单元，具有输入端和输出端，其输入端接收一反映开关管导通或者关断时间的第一状态信号，其输出端耦接至所述第一运算单元的第二输入端以提供所述第二电压信号，所述第二检测单元包括，第二电流单元，具有第一端和第二端，提供第二电流信号；第三开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电流单元的第一端，在所述第一状态信号的控制下导通或关断；第二电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第三开关的第二端，其第二端耦接于所述第二电流单元的第二端；第四开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电容的第一端，其第二端耦接于所述第二电容的第二端；以及采样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采样保持信号作为所述第二电压信号。根据本实用新型的实施例，所述采样保持电路输出前一个周期的电压峰值。根据本实用新型的实施例，第二检测单元还包括，所述第二电流单元，具有第一端、第二端和控制端，基于第三电压信号提供第二电流；所述采样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采保信号；以及除法电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第三电压信号，其第二输入端接收所述采保信号，其输出端提供除法信号作为所述第二电压信号。根据本实用新型的实施例，所述除法电路基于所述第三电压信号与所述采保信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与所述第二电压信号之积在其输出端提供所述电流控制信号。根据本实用新型的实施例，所述除法电路基于所述采保信号与所述第三电压信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与第二电压信号的之商在其输出端提供所述电流控制信号。根据本实用新型的实施例，所述第一电流信号与所述电流控制信号之间呈比例关系或者线性关系。根据本实用新型的实施例，所述第二电流信号与所述第三电压信号之间呈比例关系或者线性关系。根据本实用新型的实施例，所述第一电流信号与所述电流控制信号之间具有第一电导因子；所述第二电流信号与所述第三电压信号之间具有第二电导因子；所述第一电导因子与所述第二电容的乘积等于所述第二电导因子与所述第一电容的乘积。根据本实用新型实施例的一种开关变换器路，包括:开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件；导通时间控制单元，产生导通时间信号；斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号，包括:第一电压单元，具有第一端和第二端，提供第一电压信号；第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号；第一开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电压单元的第一端；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端；第二开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电容的第一端 ；以及第一电流单元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号；比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制所述功率开关器件功率开关器件的导通与关断。根据本实用新型的实施例，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述开关电路包括:第一功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述输入电压，其控制端耦接至所述逻辑单元以接收所述第一控制信号；第二功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率开关器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至逻辑单元以接收所述第二控制信号；电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率开关器件的第二端和所述第二功率开关器件的第一端；以及输出电容器，耦接在所述电感器的第二端和地之间。根据本实用新型的实施例，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号与所述斜坡补偿信号之差，其第二输入端耦接至所述开关变换器的输出端以接收输出电压或表征输出电压的反馈信号，其输出端提供比较信号。根据本实用新型的实施例，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号，其第二输入端接收表征所述输出电压的反馈信号与所述斜坡补偿信号之和，其输出端提供比较信号。根据本实用新型实施例的一种开关变换器路，包括:开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件；导通时间控制单元，产生导通时间信号；斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号；比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中至少一个功率开关器件的导通与关断；其中，当输入电压减小时或者负载电流增大时，所述斜坡补偿信号的斜率增大以改善所述开关变换器的线性调整率或负载调整率。根据本实用新型的实施例，若所述功率开关器件的关断时间减小，则视为所述开关变换器的输入电压减小或者负载电流增大。根据本实用新型的实施例，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述开关电路包括:第一功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述输入电压，其控制端耦接至所述逻辑单元以接收所述第一控制信号；第二功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率开关器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至逻辑单元以接收所述第二控制信号；电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功 率开关器件的第二端和所述第二功率开关器件的第一端；以及输出电容器，耦接在所述电感器的第二端和地之间。根据本实用新型的实施例，斜坡补偿电路根据输入电压或负载状态对斜坡补偿信号的斜率进行调节，改善了开关变换器的瞬态响应、负载调整率和线性调整率。
图1为现有的采用恒定导通时间控制的开关变换器100的示意电路图；图2为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路200的示意电路图；图3为根据本实用新型一实施例的图2所示斜坡补偿电路200工作波形图；图4为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路400的示意电路图；图5为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路500的示意电路图；图6为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路600的示意电路图；图7为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路700的示意电路图；图8为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路800的示意电路图；图9为根据本实用新型一实施例的图8所示第二检测电路801的工作波形图；图10为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路1000的示意电路图；图11为根据本实用新型一实施例的开关变换器1100的示意电路图；图12为根据本实用新型一实施例的开关变换器1200的不意电路图；图13为根据本实用新型一实施例的开关变换器1200的工作波形图；图14为根据本实用新型一实施例的开关变换器1200的工作波形图；图15为输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大时现有开关变换器的工作波形图；和[0044]图16为输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大时开关变换器1200的工作波形图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件” “连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2为根据本实用新型一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路200的示意电路图。斜坡补偿电路200可以用于多种开关变换器，例如用于图1所示的开关变换器100和图11所示的开关变换器1100，还可以用于峰值电流控制、平均电流控制以及其他控制模式的开关变换器。这些开关变换器一般包括接收输入电压VIN的输入端、提供输出电压VOUT的输出端和至少一个功率开关器件，通过一开关信号控制功率开关器件的导通和关断，开关变换器将输入电压VIN变换为输出电压V0UT。根据一些实 施例，斜坡补偿电路200包括:第一电压单兀201,具有第一端和第二端，提供第一电压信号Vl ;第一运算单兀202,基于第一电压信号Vl和第二电压信号V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号VCTL ;第一开关203，具有第一端和第二端，其第一端率禹接于第一电压单兀201的第一端；第一电容204,具有第一端和第二端,其第一端f禹接于第一开关203的第二端，其第二端耦接于第一电压单元201的第二端；第二开关205，具有第一端和第二端，其第一端稱接于第一电容204的第一端；以及第一电流单兀206,具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于第二开关205的第二端，其第二端耦接于第一电容204的第二端，其控制端耦接至运算单元202的输出端，基于电流控制信号VCTL提供第一电流信号II。斜坡补偿电路200可以根据第一电压信号Vl和第二电压信号V2的运算结果调整第一电流信号Il以调整斜坡补偿信号的斜率，进而改善开关变换器的瞬态响应、负载调整率和线性调整率。本领域的技术人员可以根据不同的应用环境，合理的设置第二电压信号V2，以对开关变换器做出不同的调整。在一个实施例中，第二电压V2可以是反映开关变换器的输入电压VIN或者开关变换器的输出电压VOUT或者开关变换器的负载电流IOUT或者开关管的导通时间TON或者开关管的关断时间TOFF的变化。相应地，斜坡补偿电路200可以根据输入电压VIN或者开关变换器的输出电压VOUT或者开关变换器的负载电流IOUT或者开关管的导通时间TON或者开关管的关断时间TOFF的变化调整斜坡补偿信号的斜率。本领域的技术人员可以根据不同的应用环境，合理的设置第一电压信号Vl和第二电压信号V2的运算关系，这些运算关系包括加法、减法、乘法、除法、积分、微分等。特别地，在一个实施例中，第一运算单兀202,基于第一电压信号Vl和第二电压信号V2之积(即V1XV2)或者之商(即V1/V2)在其输出端提供电流控制信号VCTL，第一电流单元206产生的第一电流信号Il与电流控制信号VCTL成正比或者线性关系。由于第一电流信号Il和第一电压信号Vl成正比或者线性关系，当第一电压信号Vl发生变化时，第一电容204的放电时间基本不发生变化。在一个实施例中，第一电压单元201的第一端是其阳极(正极)，第二端是其阴极(负极)，第一电流Il由第一电流单元206的第一端流向第二端。在开关信号301的控制下，第一时间段Pl，第一开关203导通,第二开关205截止,第一电压单兀201为第一电容204快速充电。在第二时间段P2，第一开关203截止，第二开关205导通，第一电流单元206为第一电容204放电,第一电容204两端电压减小,如图3所不的信号302。在另外一个实施例中，第一电压单元201的第一端是其阴极(负极)，第二端是其阳极(正极)，第一电流Il由第一电流单兀206的第二端流向第一端。在第一时间段Pl,第一开关203导通,第二开关205截止,第一电压单兀201为第一电容204快速放电(或者称为反向充电)。在第二时间段P2,第一开关203截止,第二开关205导通,第一电流单兀206为第一电容204充电，第一电容204两端电压升高，如图3所示的信号303。本领域的技术人员还可以根据电路的实际需要，合理的设置第一电压单元201的阴极(负极)与阳极(正极)，和/或第一电流Il的流向，和/或第一开关203、第二开关205在导通和截止时间段以在第一电容204两端产生不同的信号。在一个实施例中，可以直接使用第一电容204两端的电压信号VDIF (第一电压差)作为斜坡补偿信号。在其他的实施例中，还可以选择第一电容204第一端的电压信号作为斜坡补偿信号，或者对 第一电容204两端的信号VDIF(第一电压差)进行放大、处理后作为斜坡补偿信号。第一电压单元201的第二端或者第一电容204第二端可以耦接至地电势或者其他电势。例如，如图4所在一个实施例中，第一电压单兀201的第二端和第一电容204第二端耦接至第一参考电压VREFl，从而在第一电容204的第一端得到第一电压差VDIF与第一参考电压VREFl之和(VREF1+VDIF)，即实现斜坡补偿信号和第一参考电压VREFl相力口。第一电压单元201的第一端或者第一电容204第一端可以耦接至地电势或者其他电势。例如，如图5所75,在一个实施例中，第一电容204第一端稱接至第二参考电压VREF2,从而在第一电容204的第二端得到第二参考电压VREF2与第一电压差VDIF之差(VREF2-VDIF)，即实现第二参考电压VREFl和斜坡补偿信号相减。第一电压单元201可以采用电压跟随器、放大器、缓冲器等实现，可以采用二极管、齐纳管或者电阻实现。图6示出根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路600的示意电路图。斜坡补偿电路600包括第一电压单兀601,第一电压单兀601具有第一端和第二端，包括第一电阻602,具有第一端和第二端,其第一端配置为第一电压单兀的第一端,其第二端配置为第一电压单元601的第二端；第一电流源603，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至第一电阻602的第一端或者第二端，其另外一端耦接至参考电源VSup。第一电流源603的电流流向及其与第一电阻602的连接关系决定了第一电压单元601的第一端和第二端的极性(阴极(负极)或者阳极(正极))。例如，如图6所示，第一电流源603的电流由参考电源VSup流入第一电阻602的第一端时，第一电压单兀601的第一端即为阳极(正极)；第一电流源603的电流由第一电阻602的第一端流入参考电源VSup时,第一电压单元601的第一端即为阴极。由于第一电阻602的阻值和第一电流源603的电流能力，第一电压单元601提供第一电压信号Vl的能力受到限制。例如，在图3所示波形中，由于第一电压单元601提供第一电压信号Vl的能力受到限制，在Pl时间段开始或者是P2时间段结束时，信号302和信号303不可能是迅速的瞬态变化，而是有一个充电或者放电的过程，即缓慢变化，这都是不脱离本实用新型保护范围的。在部分实施例中，第一开关203通过一个小的限流电阻耦接至第一电压单元601的第一端，以防止过大的电流损坏第一开关203或者第一电压单元601。第一运算单兀202,具有第一输入端和第二输入端。在一个实施例中,第一运算单元202的第一输入端耦接至第一电压单元201的第一端或者第二端以接收第一电压信号VI。在另外一个实施例中，第一运算单元202的第一输入端通过第一检测单元701耦接至第一电压单元201的第一端和/或第二端。图7为根据本实用新型一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路700的示意电路图。与图2所示的斜坡补偿电路200相比，斜坡补偿电路700进一步包括第一检测单元701。第一检测单元701具有第一端、第二端和输出端，其第一端和第二端分别耦接第一电压单元201的第一端和第二端，其输出端提供和第一电压信号Vl相关的第一检测信号VDl0信号相关包括两个信号之间成正比或者比例或者线性关系等。其中，正比表示一个信号(数量上)随另外一个信号的增大而增大，比例表示二者之商在一定范围内是常数。在另外一个实施例中，如图6所示，第一检测电路610包括第二电阻611，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一运算单元202的第一输入端以提供第一检测信号613，其第二端耦接至地电势；第二电流源612，具有第一端和第二端，其第一端耦接至参考电源VSup，其第二端耦接至第二电阻611的第一端，第二电流源612具有与第一电流源603成比例的电流。为此，第一检测信号613与第一电压信号Vl呈线性关系。本领域的技术人员也可以将第二电阻611和第二电流源612看做第一电压单元601的一部分。即，第一电压单元601直接向第一运算单元202的第一输入端提供与第一电压信号Vl成比例的第一检测信号613。为此第一运算单兀202,基于第一电压Vl和第二电压V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号ICTL”并不意味着第一运算单元202必须直接或者间接接收或者使用第一电压信号Vl进行运算，接收或者使用与第一电压信号Vl相关(例如实质相等或者成比例或者线性关系)的信号(例如第一检测信号613)也可以达到本实用新型的目的。在一个实施例中，第一运算单元202的第二输入端直接耦接至开关变换器的输入端或者开关变换器的输出端。此时，输入电压VIN或者输出电压VOUT即可以被配置为第二电压信号V2。在一个实施例中，第一运算单元202的第二输入端通过电压检测电路耦接至开关变换器的输入端或者开关变换器的输出端。电压检测电路基于(例如成正比、反比、t匕例、线性关系等)输入电压VIN或者输出电压VOUT提供第二电压信号V2。在另外一个实施例中，第一运算单元202 的第二输入端通过电流检测电路检测负载电流IOUT的变化。电流检测电路基于负载电流IOUT提供第二电压信号V2。图8示出根据本实用新型一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路800的示意电路图。与图2所示的的斜坡补偿电路200相比，图8所示的斜坡补偿电路800进一步包括第二检测电路801。第二检测电路801具有输入端与输出端，其输入端接收一反映开关管导通或者关断时间的第一状态信号802，其输出端提供第二电压信号V2。第二检测电路801包括，第二电流单元8011，具有第一端和第二端，提供第二电流12 ;第三开关8012，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二电流单元8011的第一端；第二电容8013，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第三开关8012的第二端，其第二端耦接于第二电流单元8011的第二端；第四开关8014，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二电容8013的第一端，其第二端耦接于第二电容8013的第二端；采样保持电路8015，具有输入端和输出端，其输入端I禹接于第二电容8013的第一端,其输出端提供米保信号8016，其输出端耦接于或者配置为第二检测单元801的输出端。采保信号8016被配置为电压信号V2。假定第一状态信号802是反映功率开关器件关断时间的信号。图9示出根据本实用新型一实施例的第二检测电路900的工作波形图。在一个实施例中，可以直接采用控制功率开关器件开关的开关信号901作为第一状态信号。在另外一个实施例中，可以将功率开关器件实际关断时间加上或者减去一个时间段得到如图9所示的第一状态信号902，其中低电平时间段P4表示关断时间。特别地，在恒定导通时间控制中，由于导通时间恒定，可以直接使用功率开关器件的开关周期减去一个固定时间，例如最小导通时间，获得第一状态信号。在一个实施例中，第三开关8012和第四开关8014在第一状态信号902的控制下导通和截止。在第三时间段P3，第四开关8014导通，第三开关8012截止，第二电容8013两端电压差为零。在第四时间段P4，第四开关8014截止，第三开关8012导通，第二电流单元8011开始为第二电容8013充电，第二电容8013两端电压开始线性增大，第二电容8013两端电压的幅度和第二电流1 2以及第四时间段P4相关。附图标记903示出第二电容8013两端电压变化。在一个实施例中，第一状态信号902控制第三开关8012的导通和截止，而第四开关8014由一复位信号控制(例如在P4或者P5周期末强制导通第四开关8014)。在一个实施例中，采样保持电路8015，采样第二电容8013两端电压的峰值信息，并在一个周期输出该峰值信息作为第二电压信号V2。例如，获取周期P5的峰值信息，并在P6周期输出该峰值信息。在另外一个实施例中，采样保持电路8015还可以输出若干个周期的峰值信息的均值、较大值等。例如在周期P7输出周期P5的峰值和周期P6的峰值的均值。又如在周期P7输出周期P5的峰值和周期P6的峰值中较大的一个。根据上述教导，本领域的技术人员可以使用第二检测电路获取开关管的导通时间TON的变化。例如，使用反映功率开关器件导通时间的信号控制第三开关8012导通。图10为根据本实用新型一实施例的斜坡补偿电路1000的示意电路图。与图8所示的斜坡补偿电路800相比，使用第二检测电路1001替换了第二检测电路801。图10示的第二检测电路1001包括:第二电流单元1002替换了第二电流源8011，第二电流单元1002具有第一端、第二端和控制端，基于第三电压信号V3提供第二电流12;在一个实施例中，第二电流12与第三电压信号V3呈正比关系，其电导因子为K2，即12 = IB+K2XV3(I)[0065]其中IB为第二初始电流值。当IB设置为零时，第二电流12与第三电压信号V3呈比例关系。当K2为常数时，第二电流12与第三电压信号V3呈线性关系。除法电路1003,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收第三电压信号V3，其第二输入端耦接至采样保持电路8015的输出端以接收采保信号8016，基于第三电压信号V3与采保信号8016之商(即V3/V8016)在输出端提供除法信号1003。除法信号1003为第三电压信号V3与采保信号8016之商时，除法信号1003与关断时间成反比。除法信号1003为采保信号8016与第三电压信号V3之商时，除法信号1003与关断时间成正比。在一个实施例中，除法信号1003被配置为第二检测单元1000的输出信号(第二电压信号V2)。第一运算单兀202,基于第一电压Vl和第二电压信号V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号VCTL。第一电流单兀206,基于电流控制信号VCTL提供第一电流II。在一个不例中，第一电流Il与电流控制信号VCTL呈正比关系，其电导因子为K2，SPIl = IA+K1XVCTL(2)其中IA为第一初始电流值。当IA设置为零时，第一电流Il与电流控制信号VCTL呈比例关系。当Kl为常数时，第一电流Il与电流控制信号VCTL呈线性关系。特别地，在一个实施例中，第二电流12与第三电压信号V3呈比例关系，采样保持电路8015的输出信号为电容8013两端电压的峰值，则采保信号VPEAK为，
权利要求1.一种用于开关变换器的斜坡补偿电路，其特征在于，包括: 第一电压单兀，具有第一端和第二端，提供第一电压信号； 第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号； 第一开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电压单元的第一端； 第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端； 第二开关，具有第一端和第二端， 其第一端耦接于所述第一电容的第一端；以及 第一电流单元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号。
2.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述开关变换器包括接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件，通过一控制信号控制所述功率开关器件的导通和关断，所述开关变换器将所述输入电压变换为所述输出电压，所述第二电压信号反映所述开关变换器的输入电压或者所述开关变换器的输出电压或者所述开关变换器的负载电流或者所述功率开关器件的导通时间或者所述功率开关器件的关断时间的变化。
3.如权利要求2所述的斜坡补偿电路，其特征在于，当所述开关变换器的输入电压减小或者所述开关变换器的负载电流增大或者所述功率开关器件的关断时间减小时，所述第一电流信号增大。
4.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述的运算是加法或者减法或者乘法或者除法。
5.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电压单元包括: 第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端配置为所述第一电压单兀的第一端，其第二端配置为所述第一电压单元的第二端；以及 第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至所述第一电阻的第一端或者第二端。
6.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一运算单元具有第一输入端，所述斜坡补偿电路还包括第一检测电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端耦接至第一电压单元的两端，其输出端耦接至所述第一运算单元的第一输入端以提供与第一电压信号呈比例的第一检测信号。
7.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一运算单元具有第二输入端，所述斜坡补偿电路还包括第二检测单元，具有输入端和输出端，其输入端接收一反映开关管导通或者关断时间的第一状态信号，其输出端耦接至所述第一运算单元的第二输入端以提供所述第二电压信号，所述第二检测单元包括， 第二电流单元，具有第一端和第二端，提供第二电流信号； 第三开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电流单元的第一端，在所述第一状态信号的控制下导通或关断； 第二电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第三开关的第二端，其第二端耦接于所述第二电流单元的第二端； 第四开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电容的第一端，其第二端耦接于所述第二电容的第二端；以及 米样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端I禹接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采样保持信号作为所述第二电压信号。
8.如权利要求7所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述采样保持电路输出前一个周期的电压峰值。
9.如权利要求7所述的斜坡补偿电路，其特征在于，第二检测单元还包括， 所述第二电流单元，具有第一端、第二端和控制端，基于第三电压信号提供第二电流；所述采样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采保信号；以及 除法电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述第三电压信号，其第二输入端接收所述采保信号，其输出端提供除法信号作为所述第二电压信号。
10.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述除法电路基于所述第三电压信号与所述采保信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与所述第二电压信号之积在其输出端提供所述电流控制信号。
11.如权利要求9 所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述除法电路基于所述采保信号与所述第三电压信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与第二电压信号的之商在其输出端提供所述电流控制信号。
12.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电流信号与所述电流控制信号之间呈比例关系或者线性关系。
13.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第二电流信号与所述第三电压信号之间呈比例关系或者线性关系。
14.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其特征在于， 所述第一电流信号与所述电流控制信号之间具有第一电导因子； 所述第二电流信号与所述第三电压信号之间具有第二电导因子； 所述第一电导因子与所述第二电容的乘积等于所述第二电导因子与所述第一电容的乘积。
15.一种开关变换器，其特征在于，包括: 开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件； 导通时间控制单元，产生导通时间信号； 权利要求1至14中任一项所述的斜坡补偿电路，提供斜坡补偿信号； 比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及 逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制所述功率开关器件功率开关器件的导通与关断。
16.如权利要求15所述的开关变换器，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述开关电路包括:第一功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述输入电压，其控制端耦接至所述逻辑单元以接收所述第一控制信号； 第二功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率开关器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至逻辑单元以接收所述第二控制信号； 电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率开关器件的第二端和所述第二功率开关器件的第一端；以及 输出电容器，耦接在所述电感器的第二端和地之间。
17.如权利要求15所述的开关变换器，其特征在于，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号与所述斜坡补偿信号之差，其第二输入端耦接至所述开关变换器的输出端以接收输出电压或表征输出电压的反馈信号，其输出端提供比较信号。
18.如权利要求15所述的控制电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号，其第二输入端接收表征所述输出电压的反馈信号与所述斜坡补偿信号之和，其输出端提供比较信号。
19.一种用于开关变换器，其特征在于，包括: 开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件； 导通时间控制单元，产生导通时间信号； 斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号； 比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号； 以及 逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中至少一个功率开关器件的导通与关断；其中，当输入电压减小时或者负载电流增大时，所述斜坡补偿信号的斜率增大以改善所述开关变换器的线性调整率或负载调整率。
20.如权利要求19所述的开关变换器，其特征在于，若所述功率开关器件的关断时间减小，则视为所述开关变换器的输入电压减小或者负载电流增大。
21.如权利要求19所述的开关变换器，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述开关电路包括: 第一功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述输入电压，其控制端耦接至所述逻辑单元以接收所述第一控制信号； 第二功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率开关器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至逻辑单元以接收所述第二控制信号； 电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率开关器件的第二端和所述第二功率开关器件的第一端；以及 输出电容器，耦接在所述电感器的第二端和地之间。
专利摘要公开了开关变换器及其斜坡补偿电路。该斜坡补偿电路包括提供第一电压信号的第一电压单元；第一运算单元，基于第一电压信号和第二电压信号的运算结果提供电流控制信号；第一开关，第一端耦接于第一电压单元的第一端；第一电容，第一端耦接于第一开关的第二端，第二端耦接于第一电压单元的第二端；第二开关，第一端耦接于第一电容的第一端；以及第一电流单元，第一端耦接于第二开关的第二端，第二端耦接于第一电容的第二端，控制端耦接于第一运算单元的输出端，基于电流控制信号提供第一电流信号。这样，根据输入电压或负载状态对斜坡补偿信号的斜率进行调节，改善了开关变换器的瞬态响应、线性调整率或负载调整率。
文档编号H02M3/156GK203135724SQ20132009003
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者张波 申请人:成都芯源系统有限公司