[发明专利]一种自适应导通时间控制的Buck变换器

权利要求书

1.一种自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，包括：直流电源、Buck主功率级电路、RC采样电路、自适应导通时间产生电路以及控制电路；其中，

所述直流电源，用于为所述Buck变换器提供输入电压；

所述Buck主功率级电路，用于对所述输入电压进行降压处理，得到输出电压；

所述RC采样电路，用于对所述Buck主功率级电路中的电感电流和所述输出电压进行采样，得到包含有电感电流信息和输出电压信息的采样电压；其中，所述采样电压的平均值与所述输出电压的平均值相等；

所述控制电路，用于根据所述采样电压以及所述输出电压的反馈电压，产生导通时间控制信号；所述导通时间控制信号用于产生所述Buck主功率级电路中的主功率管的导通时间；

所述自适应导通时间产生电路，用于根据所述采样电压和所述输入电压，配合所述控制电路产生关断时间控制信号；其中，所述关断时间控制信号用于产生与所述输入电压成反比，且与所述输出电压成正比的主功率管的导通时间；

所述控制电路，还用于根据所述导通时间控制信号和所述关断时间控制信号，生成控制所述Buck主功率级电路内的两个功率管的导通和关断的开关控制信号，以使所述Buck主功率级电路基于所述开关控制信号对所述输入电压进行降压处理。

2.根据权利要求1所述的自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，所述控制电路包括：带隙基准电路、误差运算放大器、第一比较器、RS触发器以及死区时间控制与驱动电路；其中，

所述带隙基准电路，用于输出基准电压；

所述误差运算放大器，用于将所述基准电压与所述反馈电压之间的误差进行放大，得到误差电压；

所述第一比较器，用于比较所述采样电压与所述误差电压的大小，输出所述导通时间控制信号；

所述RS触发器，用于根据自身的两个输入端所分别连接的所述导通时间控制信号和所述关断时间控制信号，输出状态信号；

所述死区时间控制与驱动电路，用于将所述状态信号处理为所述开关控制信号；其中，所述开关控制信号包括两个非交叠的MOS管栅控信号；所述两个非交叠的MOS管栅控信号分别用于控制所述Buck主功率级电路中的所述主功率管和整流管的导通和关断。

3.根据权利要求2所述的自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，所述控制电路还包括：过零检测电路；

所述过零检测电路，用于对所述Buck主功率级中的功率开关结点电压进行检测；当检测到的电压在所述电感电流的下降阶段增加至零时，输出保护信号；其中，所述保护信号用于强制关断所述整流管；所述功率开关结点电压为所述主功率管和所述整流管的漏极电压；

所述死区时间控制与驱动电路，具体用于在所述保护信号的控制下将所述状态信号处理为所述两个非交叠的MOS管栅控信号。

4.根据权利要求3所述的自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，所述自适应导通时间产生电路，具体用于：

根据所述采样电压和所述输入电压，配合所述控制电路中产生的所述状态信号产生关断时间控制信号。

5.根据权利要求4所述的自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，所述自适应导通时间产生电路，包括：电流源电路、充电电容C₃、NMOS管M₆以及第二比较器；

其中，所述电流源电路的输入端连接所述输入电压，所述电流源电路的输出端连接所述充电电容C₃的上极板、所述NMOS管M₆的漏极以及所述第二比较器的正向输入端；

所述充电电容C₃的下极板和所述NMOS管M₆的源极均接地；

所述NMOS管M₆的栅极连接所述状态信号；

所述第二比较器的反向输入端连接所述采样电压，所述第二比较器的输出端输出所述关断时间控制信号。

6.根据权利要求5所述的自适应导通时间控制的Buck变换器，其特征在于，所述电流源电路包括：电阻R₆、电阻R₇、运算放大器、电阻R₈、N型MOS管M₃、P型MOS管M₄以及P型MOS管M₅；其中，

所述电阻R₆的一端连接所述输入电压，构成所述电流源电路的输入端；所述电阻R₆的另一端以及所述电阻R₇的一端均连接所述运算放大器的正向输入端；所述电阻R₇的另一端接地；

所述N型MOS管M₃的源极以及所述电阻R₈的一端均连接所述运算放大器的反向输入端；所述运算放大器的输出端连接所述N型MOS管M₃的栅极；所述电阻R₈的另一端接地；

所述P型MOS管M₄的源极以及所述P型MOS管M₅的源极均连接直流稳压电源VDD；

所述P型MOS管M₄的栅极、所述P型MOS管M₄的漏极、所述P型MOS管M₅的栅极以及所述N型MOS管M₃的漏极均相连；

所述P型MOS管M₅的漏极连接所述充电电容C₃的上极板，构成所述电流源电路的输出端。