用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法与流程

本发明涉及电子电路，尤其是涉及一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法。

背景技术：

1、在电源系统中，目前直流-直流变换器中较为常用的控制模式为固定导通/关断时间控制(constant on/off time,cot)模式，cot控制方案因为其优秀的负载动态表现和友好简单的反馈设计，越来越成为市场的主流控制方案的选择。但是，由于cot控制方案中因为没有固定时钟信号的存在，因此很难实现和外部时钟频率同步的功能。在系统中多个电源芯片如果工作在一种非时钟同步的状态，会产生拍频干扰，进而导致系统的供电电压纹波变大，影响系统的正常工作。在一些cot控制方案的应用场合，特别是在一些车载应用场合，当需要时钟信号同步时，传统方案中将在cot控制电路中额外设计锁相环(phaselocked loop，pll)电路进行锁频锁相，但是受pll电路环路稳定性的限制，能够频率同步的范围也比较小，一般仅具有±20％的锁频范围，只能适用于一些特殊的场合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法，以实现频率同步，且频率同步范围不受限制。

2、本发明提供的一种用于开关变换器的控制电路，控制电路包括：同步信号检测电路，用于检测时钟信号并产生同步信号，其中，当检测到时钟信号时，同步信号有效，当未检测到时钟信号时，同步信号无效；电压控制环路，用于接收电压反馈信号和补偿信号，根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；补偿信号代表开关变换器中的电感电流纹波信息；导通或关断时间产生电路，用于接收同步信号，并产生时间控制信号，其中，时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果同步信号无效，时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者，如果同步信号有效，时间控制信号具有第二有效时长；以及逻辑选择电路，接收同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号，并根据同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号产生开关控制信号；其中，当同步信号无效时，逻辑选择电路对时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；当同步信号有效时，逻辑选择电路对时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；开关控制信号用于控制开关变换器中功率开关的导通时间和关断时间。

3、本发明提供的一种开关变换器，包括开关变换器包括：主开关管；续流开关管；上述任一项的用于开关变换器的控制电路；以及驱动电路，用于接收控制电路输出的开关控制信号，并根据开关控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号；其中，第一驱动信号用于驱动主开关管的导通和关断切换；第二驱动信号用于驱动续流开关管的导通和关断切换。

4、本发明提供的一种用于开关变换器的控制方法，方法包括：检测是否有时钟信号输入；根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；补偿信号代表开关变换器中的电感电流纹波信息；产生时间控制信号，其中，时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果未检测到时钟信号，时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者；如果检测到时钟信号，时间控制信号具有第二有效时长；以及产生开关控制信号，开关控制信号用于控制开关变换器中的功率开关的导通时间和关断时间，其中，如果未检测到时钟信号，通过对时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；如果检测到时钟信号，通过对时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号。

5、本发明提供的用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法可实现频率同步的需求，该频率同步技术不需要锁相环pll，在现有的cot主结构下通过增加同步信号检测功能，并使用同步信号对原cot主结构中的恒定导通或关断时间进行调整，并进行新的逻辑处理和阈值调整即可实现频率同步，且对频率同步范围不受限制。

技术特征：

1.一种用于开关变换器的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述时间控制信号的第一有效时长根据所述开关变换器的输入电压信号和所述开关变换器的输出电压信号变化而变化；所述时间控制信号的第二有效时长为固定值。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑选择电路包括：

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通或关断时间产生电路包括：

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第一电压信号和所述第二电压信号与所述开关变换器的输入电压信号和所述开关变换器的输出电压信号相关。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压控制环路包括：

7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述补偿信号的波形和所述开关变换器中的电感电流的波形同相位。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关变换器中的功率开关包括主开关管和续流开关管，所述主开关管的一端和所述续流开关管的一端相连形成开关节点，所述控制电路进一步包括补偿信号产生电路，所示补偿信号产生电路接收开关节点上的电压信号，并根据开关节点上的电压信号产生所述补偿信号。

9.一种开关变换器，其特征在于，包括所述开关变换器包括：

10.一种用于开关变换器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明提供了一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法，控制电路中：同步信号检测电路产生同步信号；电压控制环路接收电压反馈信号和补偿信号，产生比较信号；导通或关断时间产生电路用于接收同步信号，产生时间控制信号；逻辑选择电路接收同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号，并产生开关控制信号。该电路可实现频率同步的需求，该频率同步技术不需要锁相环PLL，在现有的COT主结构下通过增加同步信号检测功能，并使用同步信号对原COT主结构中的恒定导通或关断时间进行调整，并进行新的逻辑处理和阈值调整即可实现频率同步，且对频率同步范围不受限制。

技术研发人员：王兴蔚
受保护的技术使用者：晶艺半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25