開關(guān)電源及其控制電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子電路，尤其涉及開關(guān)電源及其控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在直流/直流開關(guān)電源中，有時需要根據(jù)需求調(diào)節(jié)開關(guān)電源的頻率。例如，通過開 關(guān)電源控制芯片上的頻率設(shè)置引腳外接頻率調(diào)節(jié)電阻以對開關(guān)電源的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0003] 在現(xiàn)有的開關(guān)電源中，開關(guān)電源頻率發(fā)生變化時，通常其帶寬不變，這會使得開關(guān) 電源性能惡化。
[0004] 因此，本發(fā)明提出一種帶寬會隨著開關(guān)頻率同步變化的開關(guān)電源及其控制電路和 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶寬會隨著開關(guān)頻率同 步變化的開關(guān)電源及其控制電路和方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一種用于控制開關(guān)電路的控制電路。開關(guān)電路包括開關(guān)和輸 出電感器，開關(guān)電路通過開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓?？刂齐娐钒?流產(chǎn)生電路、時鐘信號產(chǎn)生電路、反饋控制環(huán)路和邏輯電路。電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生振蕩電流和 偏置電流。時鐘信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于控制開關(guān)電路中開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷頻率的時鐘信號。 該開關(guān)頻率與振蕩電流相關(guān)。反饋控制環(huán)路產(chǎn)生用于控制開關(guān)電路中開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時長 的脈沖寬度調(diào)制信號。反饋控制環(huán)路的帶寬與偏置電流相關(guān)。邏輯電路耦接至?xí)r鐘信號產(chǎn) 生電路和反饋控制環(huán)路以接收時鐘信號和脈沖寬度調(diào)制信號，邏輯電路還根據(jù)時鐘信號和 脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)電路中開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。振蕩電流和偏置電 流相關(guān)以使反饋控制環(huán)路帶寬與開關(guān)頻率同向變化。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一種用于控制開關(guān)電路的控制電路，其振蕩電流和偏置電流 成比例，開關(guān)頻率與振蕩電流成比例，且反饋控制環(huán)路的帶寬與偏置電流成比例。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一種用于控制開關(guān)電源中開關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷以將輸入電壓轉(zhuǎn) 換為輸出電壓的控制方法，包括：產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)的振蕩電流和偏置電流；產(chǎn)生用于控制開 關(guān)電源中開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷頻率的時鐘信號以使開關(guān)頻率與振蕩電流相關(guān)；產(chǎn)生用于控制開 關(guān)電源中開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時長的脈沖寬度調(diào)制信號以使開關(guān)電源的帶寬與偏置電流相關(guān)； 以及根據(jù)時鐘信號和脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)電源中開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān) 斷；其中，振蕩電流和偏置電流相關(guān)以使開關(guān)電源帶寬與開關(guān)頻率同向變化。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一種開關(guān)電源，包括開關(guān)電路和控制電路。開關(guān)電路，所述開 關(guān)電路包括開關(guān)和輸出電感器，開關(guān)電路通過開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電 壓?？刂齐娐钒娏鳟a(chǎn)生電路、時鐘信號產(chǎn)生電路、反饋控制環(huán)路和邏輯電路。電流產(chǎn)生 電路產(chǎn)生振蕩電流和偏置電流。時鐘信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生用于控制開關(guān)電路中開關(guān)導(dǎo)通或關(guān) 斷頻率的時鐘信號。該開關(guān)頻率與振蕩電流相關(guān)。反饋控制環(huán)路產(chǎn)生用于控制開關(guān)電路中 開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時長的脈沖寬度調(diào)制信號。反饋控制環(huán)路的帶寬與偏置電流相關(guān)。邏輯電 路耦接至?xí)r鐘信號產(chǎn)生電路和反饋控制環(huán)路以接收時鐘信號和脈沖寬度調(diào)制信號，邏輯電 路還根據(jù)時鐘信號和脈沖寬度調(diào)制信號產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)電路中開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān) 斷。振蕩電流和偏置電流相關(guān)以使反饋控制環(huán)路帶寬與開關(guān)頻率同向變化。
[0010] 在本發(fā)明的實施例中，開關(guān)電源的帶寬會隨著開關(guān)頻率同步變化。
【附圖說明】
[0011] 圖1示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)電源100的電路圖；
[0012] 圖2示出圖1中時鐘信號產(chǎn)生電路102的信號波形示意圖；
[0013] 圖3示出了圖1中誤差放大補(bǔ)償電路132的輸出端T1至開關(guān)電源100的輸出端 OUT的壓控模型示意圖；
[0014] 圖4示出依據(jù)本發(fā)明另一實施例的誤差放大補(bǔ)償電路400 ;
[0015] 圖5示出圖4中誤差放大補(bǔ)償電路400的波特圖；
[0016] 圖6示出依據(jù)本發(fā)明另一實施例的電流產(chǎn)生電路600 ;
[0017] 圖7示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)電源700的框圖；
[0018] 圖8示出依據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)電源控制方法800。
【具體實施方式】
[0019] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例 說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特 定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是：不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實行本發(fā) 明。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0020] 在整個說明書中，對" 一個實施例"、"實施例"、" 一個示例"或"示例"的提及意味 著：結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個實施例中。 因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"、"在實施例中"、"一個示例" 或"示例"不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特 定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解， 當(dāng)稱"元件""連接到"或"耦接"到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者 可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件"直接連接到"或"直接耦接到"另一元件時，不存在中 間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語"和/或"包括一個或多個相 關(guān)列出的項目的任何和所有組合。
[0021] 在一個實施例中，開關(guān)電源的頻率是指開關(guān)電源中所包括的開關(guān)器件的開關(guān)頻 率。
[0022] 在本發(fā)明中，兩個變量"相關(guān)"是指兩個變量之間具有相隨變動的關(guān)系。"正相關(guān)" 是指兩個變量變動方向相同，即一個變量隨著另一個變量的變化而發(fā)生相同方向的變化。 更具體地，"正相關(guān)"是一個變量由大到小或由小到大變化時，另一個變量亦由大到小或由 小到大變化。
[0023] 在接下來的描述中，為了便于表示，同一符號既可用于表示某元器件，也可用于表 示該元器件的某參數(shù)。例如，R1、R2、私％既可用于表示電阻器，也可用于表示該電阻器的阻 值。
[0024] 圖1示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的開關(guān)電源100的電路圖。如圖1所示，開關(guān)電源 100示例性地包括控制電路、開關(guān)電路101和輸出采樣電路105。開關(guān)電路101采用了同步 降壓變換拓?fù)?，其包括上開關(guān)管Ml、下開關(guān)管M2、輸出電感器L和輸出電容器C。開關(guān)電路 101通過上開關(guān)管Ml和下開關(guān)管M2的導(dǎo)通與關(guān)斷將開關(guān)電路101輸入端IN接收的輸入信 號換為開關(guān)電路101輸出端OUT的輸出電壓V(jUT(在一些實施例中，V(jUT亦可用于表不 開關(guān)電路101輸出端OUT的其它類型的輸出信號，如電流信號、功率信號等等）。上開關(guān)管 Ml的一端接收輸入電壓VIN，另一端電親接至下開關(guān)管M2的一端。下開關(guān)管M2的另一端接 地。輸出電感器L的一端電親接至上開關(guān)管Ml和下開關(guān)管M2的公共端，輸出電容器C電 親接在輸出電感器L的另一端和參考地GND之間。輸出電容器C兩端的電壓即為輸出電壓 V〇UT0
[0025] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖1所示降壓式開關(guān)電路101只是示例性的，在其它實 施例中，開關(guān)電路101可采用任何合適的直流/直流或交流/直流變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如升壓 變換器、降壓變換器，正激、反激變換器等等。在圖1所示實施例中，開關(guān)電路101采用同步 變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，在另一實施例中，開關(guān)電路101可以采用非同步變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中， 非同步變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的下開關(guān)管可以是二極管等。另外，開關(guān)電路101中的開關(guān)管可以 為任何半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（M0SFET)、絕緣柵雙極晶體 管（IGBT)等。
[0026] 輸出采樣電路105電耦接至開關(guān)電路101以接收輸出信號VQUT，并產(chǎn)生代表輸出信 號V〇UT的輸出米樣信號V FB。輸出米樣信號VFB和輸出信號V (JUT之間的關(guān)系可以表不為：
[0027] VFB= K FB X V0LJT (1)
[0028] 其中，KFB為輸出采樣系數(shù)。
[0029] 在圖1所示實施例中，輸出采樣電路105示例性地包括由電阻R1和R2串聯(lián)組成 的電阻分壓器，該電阻分壓器耦接于開關(guān)電源100的輸出端OUT和參考地GND之間。其中， 電阻R1和R2的公共端作為輸出采樣電路105的輸出端，提供輸出采樣信號VFB。這樣，在 圖1所示實施例中，反饋系數(shù)KFB為R2AR1+R2)。
[0030] 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施例中，輸出采樣電路105可以采用 任何其它合適的電路結(jié)構(gòu)。在另外的實施例中，開關(guān)電源100可以不包括輸出采樣電路 105,輸出信號作為輸出采樣信號V FB直接饋入控制電路中，即反饋系數(shù)K FB為1。
[0031] 控制電路包括電流產(chǎn)生電路104、時鐘信號產(chǎn)生電路102、反饋控制環(huán)路103和邏 輯電路104。電流產(chǎn)生電路104用于產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)的振蕩電流I。%和偏置電流IB。在圖1 所示實施例中，電流產(chǎn)生電路104示例性