开关电源转换器系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路领域。本发明更具体地但不限于涉及开关电源转换器系统和控制 方法。
【背景技术】
[0002] 在开关电源领域，恒定导通时间控制模式的开关电源转换器系统由于其优越的负 载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在行业中得到了广泛的应用。
[0003] 现有技术中的恒定导通时间型开关电源转换器通常使用反馈电压上的纹波进行 比较，用以触发内部计时器，完成恒定导通时间的设置。然而，反馈电压上的纹波取决于输 出电压。当输出电压的纹波较小时，反馈电压上的纹波也较小，会带来瞬态响应慢，控制精 度降低，抗干扰能力减弱等问题。而当输出电压的纹波较大时，又会对负载寿命造成损害。
[0004] 因此，如何在保证瞬态响应性能和输出精度的同时，尽量降低纹波对负载的影响， 成为了对恒定导通时间控制模式的开关电源转换器系统设计的考验。
【发明内容】
[0005] 本发明考虑到现有技术中的一个或多个问题，提出了一种开关电源转换器系统及 其控制电路和控制方法。
[0006] 本发明的第一方面，提出了一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源 转换器系统包括：开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断，将一 个输入电压转换为一个输出电压；反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大 电路，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放 大信号，在第二输出端形成电流误差放大信号；第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二 输出端和系统参考地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中， 当所述输出电压发生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向 相反；纹波信号产生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述跨导放大信号进行叠加， 生成第二误差放大信号；比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信 号进行比较，在输出端生成脉冲信号；恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所 述脉冲信号，在输出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源 转换器中的功率开关。
[0007] 在一个实施例中，所述纹波信号产生器包括由纹波电阻和纹波电容串联组成的RC 网络，其中纹波电阻的第一端接收开关信号，纹波电容的第一端耦接纹波电阻的第二端，纹 波电容的第二端耦接到第一电容，输出纹波信号，与电压跨导放大信号叠加生成第二误差 放大信号。
[0008] 在另一实施例中，所述误差放大电路包括：运算放大器，具有同相输入端，反相输 入端和一个输出端，反相输入端接收所述反馈信号，同相输入端接收所述参考信号，输出端 输出所述第一误差放大信号；跨导放大器，具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，同 相输入端接收所述反馈信号，反相输入端接收所述参考信号，输出端输出所述电流误差放 大信号。
[0009] 在又一实施例中所述误差放大电路包括：双输出的运算放大器，具有同相输入端， 反相输入端，同相输出端和反相输出端，其中，同相输入端接收所述参考信号，反相输入端 接收所述反馈信号，同相输出端输出所述第一误差放大信号，反相输出端输出一个反相误 差放大信号，所述反相误差放大信号为所述第一误差放大信号的互补信号；差分跨导放大 器，具有同相输入端，反相输入端和输出端。其中反相输入端接收所述第一误差放大信号， 同相输入端接收所述反相误差放大信号，输出端输出电流误差放大信号。
[0010] 本发明的第二方面，提出了一种开关电源控制器，用于控制开关电源转换器中的 功率开关产生开关信号，将一个输入电压转换成一个输出电压，其特征在于，所述开关电源 控制器包括：反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大电路，耦接所述反馈 电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放大信号，在第二输出 端形成电流误差放大信号；第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二输出端和系统参考 地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中，当所述输出电压发 生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向相反；纹波信号产 生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述跨导放大信号进行叠加，生成第二误差放大 信号；比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号进行比较，在输 出端生成脉冲信号；恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号，在输 出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源转换器中的功率开 关。
[0011] 本发明的第三方面，提出了一种控制开关电源转换器系统的方法，其特征在于，所 述方法包括：根据开关电源转换器系统的输出电压产生反馈信号；根据所述反馈信号和参 考信号，产生第一误差放大信号和电流误差放大信号，并将电流误差放大信号转换为电压 跨导放大信号；产生纹波信号并与所述电压跨导放大信号叠加生成第二误差放大信号；根 据第一误差放大信号和第二误差放大信号，产生恒定导通时间控制信号，控制开关电源转 换器系统中的功率开关。
[0012] 相比现有技术，本发明能够在开关电源转换器系统输出电压纹波较小时，提高瞬 态输入响应性能，增加系统抗干扰能力和控制精度。
【附图说明】
[0013] 图1所示为依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的系统框图。
[0014] 图2示出了依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的一个具体电路示 意图。
[0015] 图3示出了根据本发明另一实施例的误差放大电路103的电路示意图。
[0016] 图4为依据本发明一个实施例的图1中开关电源转换器系统10的工作波形示意 图。
[0017] 图5示出了根据本发明一个实施例的恒定导通时间电路107的电路结构示意图。
[0018] 图6示出了根据本发明另一实施例的开关电源转换器系统60的系统框图。
[0019] 图7示出了依据本发明一个实施例的一种控制开关电源转换器系统的方法700的 工作流程图。
[0020] 贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。
【具体实施方式】
[0021] 在下文所述的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明 而非限制。在说明书中，提及"一个实施例"或者"实施例"意味着结合该实施例所描述的 特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语"在一个实施例中"在说 明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实 施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特 征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0022] 下面将参考附图详细说明本发明的【具体实施方式】。贯穿所有附图相同的附图标记 表示相同的部件或特征。
[0023]图1所示为依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的系统框图。如图 1所示，开关电源转换器系统10包括开关电源转换器101和系统控制器。开关电源转换器 10具有功率开关，通过功率开关的开通和关断，将一个输入电压VIN转换为一个输出电压 VOUT。在一个实施例中，功率开关的开通和关断产生一个开关信号SW。系统控制器包括