[发明专利]开关变换器及其控制电路和控制方法

说明书

公开了一种开关变换器及其控制电路与控制方法。通过在输出电压的反馈信号上叠加与输入电压和开关变换器的一个功率管的开关状态相关的纹波信号实现输出电压的闭环控制，从而在输入电压变化时提高开关变换器的动态响应速度，同时使得开关频率保持恒定。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种开关变换器及其控制电路和控制方法。

背景技术

目前，对于开关变换器的控制有多种方式，常见的有脉宽调制控制和脉冲频率调制控制。其中恒定时间导通控制方式是脉冲频率调制控制的一种，由于其具有在负载变化时能快速响应的优点，从而广泛应用于开关变换器中。

在现有技术中，为了在输出电容ESR较小时也能通过纹波进行控制，通常在输出电压反馈信号上叠加纹波信号从而进行输出电压的闭环控制，而该纹波信号是通过采用固定的电流源，并根据开关变换器主功率管的开关状态产生三角波信号和参考信号，并根据三角波信号以及参考信号的差值获得。在输入电压发生突变时，纹波信号无法迅速跟随其变化，使得叠加的纹波信号进一步加重了输出电压过冲或跌落的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种开关变换器及其控制电路和控制方法，根据输入电压和所述开关变换器的一个功率管的开关状态来产生纹波信号，并叠加在输出电压的反馈信号上，使得在输入电压发生变化时，快速维持输出电压稳定，同时使得开关频率保持恒定。

根据本发明的第一方面，提供了一种开关变换器的控制电路，包括纹波产生电路，被配置为根据所述开关变换器的输入电压和所述开关变换器中的一个功率管的开关状态来产生纹波信号，其中所述纹波信号叠加在所述开关变换器的输出电压的反馈信号上以进行所述输出电压的闭环控制，从而提高所述开关变换器的动态响应速度。

优选地，所述纹波产生电路包括：参考信号产生电路，被配置为根据所述输入电压和所述功率管的开关状态产生三角波信号和参考信号；以及纹波叠加电路，被配置为根据所述三角波信号和所述参考信号产生所述纹波信号。

优选地，所述参考信号产生电路包括第一受控电流源，被配置为受控于所述开关变换器的输入电压，以产生与所述输入电压成第一比例的第一受控电流；第一开关，其控制端接收第一脉冲信号，所述第一脉冲信号由所述功率管的开关状态决定；第一滤波电路，被配置为根据所述第一开关的开关状态和所述第一受控电流产生所述三角波信号；以及第二滤波电路，被配置为根据所述三角波信号产生所述参考信号。

优选地，所述第一开关串联连接在所述第一受控电流源和所述第一滤波电路之间。

优选地，所述第一滤波电路包括第一电阻和第一电容，并联连接在所述第一开关和参考地之间。

优选地，所述第二滤波电路包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端与所述第一电容相连，所述第二电阻的第二端与所述第二电容串联连接至参考地。

优选地，所述纹波叠加电路包括第二受控电流源，被配置为受控于所述三角波信号和所述参考信号的差值；以及第三电阻，与所述第二受控电流源并联，以产生所述纹波信号，其中所述第三电阻的第一端与所述反馈信号相连，其第二端产生所述纹波信号与所述反馈信号叠加后的第一信号。

优选地，所述控制电路还包括第一比较器，所述第一比较器的第一端接收所述第一信号，所述第一比较器的第二端接收基准信号，以产生置位信号控制所述功率管的开通。

优选地，所述控制电路还包括斜坡产生电路，用于产生与所述输入电压相关的斜坡信号。

优选地，所述斜坡产生电路包括第三受控电流源，受控于所述输入电压，以产生所述输入电压成第二比例的第二受控电流；第三电容，与所述第二受控电流源并联连接至参考地；以及第二开关，与所述第三电容并联，所述第二开关的控制端接收第二脉冲信号，其中所述第二脉冲信号由所述功率管的开关状态决定。