[发明专利]一种自适应导通时间控制的Buck变换器

说明书

本发明公开了一种自适应导通时间控制的Buck变换器，包括：直流电源，用于提供输入电压；Buck主功率级电路，用于对输入电压进行降压处理，得到输出电压；RC采样电路，用于对电感电流和输出电压进行采样，得到采样电压；控制电路，用于根据采样电压以及反馈电压产生导通时间控制信号；自适应导通时间产生电路，用于根据采样电压和输入电压，配合控制电路产生关断时间控制信号；控制电路，还用于根据导通时间控制信号和关断时间控制信号，生成控制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。本发明提供的Buck变换器，瞬态响应速度高，输出精度高，且在连续导通式下开关频率较为稳定。

技术领域

本发明属于电源管理芯片领域，具体涉及一种自适应导通时间控制的Buck变换器。

背景技术

随着集成电路技术的进步，各类电子产品不断涌现。电源作为电子产品中必不可少的一部分，其性能及可靠性等会影响整个电子设备的质量。其中，开关电源因其转换效率高、带载能力强等优点在各类便携式设备、电子计算机、通讯及家电等领域得到广泛应用。

对于开关电源而言，在实际工作中的负载变化幅度较大，负载电流的变化率较高，这就要求开关电源的Buck变换器能够具有快速的瞬态响应速度，以满足对负载的供电需求，保证系统稳定工作。因此，对Buck变换器中的开关器件的导通与关断的控制方式很大程度上决定了Buck变换器的性能优劣。

现有技术中，大多数的Buck变换器均通过监测电感电流而适应调整开关器件的导通与关断；其中，根据调制频率是否恒定，Buck变换器的控制方式分为两大类：恒频调制和变频调制。其中，恒频调制通过调整开关占空比来维持开关频率的恒定，从而能够避免电子设备的电磁干扰问题，这种控制方式也称为脉冲宽度调制。变频调制则通过改变开关频率来维持开关的导通时间或者关断时间恒定，该种控制方式常用于轻载模式下，这是因为通过降低开关频率可以降低开关损耗，从而提高轻载下的转换效率。此外，为了提高转换效率并兼顾降低电子设备的电磁干扰问题，有些Buck变换器中会采用恒频调制加变频调制的混合控制模式，即在不同的负载条件下通过模式选择电路选取不同的控制方式。

然而，现有的混合控制模式存在多种亟待解决的问题，包括输出精度不高、瞬态响应速度不高，以及连续导通式下开关频率不稳定。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提供了一种自适应导通时间控制的Buck变换器。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种自适应导通时间控制的Buck变换器，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。