[发明专利]开关变换器及其控制电路

说明书

本申请公开了一种开关变换器及其控制电路。包括误差放大器、瞬态响应补偿电路以及PWM比较器，其中，瞬态响应补偿电路与误差放大器的输出端连接，用于在第一反馈信号与基准电压之间的电压差超过设定阈值的情况下，提高所述误差放大器的差值电流，以提高所述误差放大器的输出变化速度，从而可以避免当负载变化时输出电压的过高或过低波动，提高变换器的瞬态响应特性，有利于优化变换器在连续工作模式下的大负载宽范围的动态特性。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地，涉及一种开关变换器及其控制电路。

背景技术

随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中的应用更加广泛。开关变换器采用功率开关控制输入端向输出端的电能传输，因而可以在输出端提供恒定的输出电压和/或输出电流。

图1示出根据现有技术的一种开关变换器的示意性电路图。开关变换器100包括功率电路和控制电路，功率电路包括串联连接在输入端和接地端之间的开关管M和二极管D1，电感Lx连接在开关管M和二极管D1的中间节点和输出端之间，输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。开关变换器100的输入端接收输入电压Vin，输出端提供输出电压Vout。开关变换器100的控制电路用于向开关管M提供开关控制信号。

在开关变换器100的控制电路中，误差放大器EA将反馈网络130提供的反馈电压FB与基准电压Vref进行比较，并将二者之间的误差进行放大，以得到误差放大信号Vea，补偿电阻Rea和补偿电容Cea用于对误差放大信号Vea进行频率补偿。PWM比较器120将误差放大信号Vea与斜坡信号Vramp进行比较，根据比较结果产生脉宽调制信号PWM，逻辑和驱动电路110将脉宽调制信号PWM转换成开关驱动信号以驱动开关管M的导通状态。

对于大功率输出的开关变换器，在输出电容Cout一定的情形下，为了维持系统的稳定，一般需要将控制环路上的补偿电容Cea设置地比较大，而在连续工作模式下，当负载在轻载与重载之间来回切换时，由于补偿电容Cea比较大，而误差放大器EA的跨导gm较小，导致环路的带宽无法做的很大，使得大负载下输出电压的瞬态响应速度会受到限制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种开关变换器及其控制电路，可以提高其在大负载宽范围下的瞬态响应速度。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器采用至少一个开关管控制输入端向输出端的电能传输，从而根据输入电压产生输出电压，其中，所述控制电路包括：误差放大器，用于将所述输出电压的第一反馈信号与基准电压进行比较，以生成误差信号；瞬态响应补偿电路，与所述误差放大器的输出端连接，用于在所述第一反馈信号与所述基准电压之间的电压差超过设定阈值的情况下，提高所述误差放大器的差值电流，以提高所述误差放大器的输出变化速度；以及PWM比较器，用于将所述输出电压的第二反馈信号和纹波信号的叠加信号与所述误差信号进行比较，以产生用于控制所述至少一个开关管的导通时间的脉宽调制信号。

可选的，所述瞬态响应补偿电路包括：上拉补偿模块，其在所述第一反馈信号与所述基准电压之间的电压差超过下限阈值时开启，向所述误差放大器的输出端提供上拉电流，以加速所述误差信号的上升；以及下拉补偿模块，其在所述第一反馈信号与所述基准电压之间的电压差超过上限阈值时开启，向所述误差放大器的输出端提供下拉电流，以加速所述误差信号的下降。

可选的，所述上拉补偿模块包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管构成电流镜，其第一端与电源电压连接，控制端彼此连接，且都连接至所述第一晶体管的第二端，其中，所述第一晶体管的第二端还与所述误差放大器的供电端连接，所述第二晶体管的第二端与所述误差放大器的输出端连接。

可选的，所述第一晶体管和所述第二晶体管分别通过PMOS晶体管实现。