開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路領域。本發(fā)明更具體地但不限于涉及開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和控制 方法。
【背景技術】
[0002] 在開關電源領域，恒定導通時間控制模式的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)由于其優(yōu)越的負 載瞬態(tài)響應、簡單的內(nèi)部結構和平滑的工作模式切換，在行業(yè)中得到了廣泛的應用。
[0003] 現(xiàn)有技術中的恒定導通時間型開關電源轉(zhuǎn)換器通常使用反饋電壓上的紋波進行 比較，用以觸發(fā)內(nèi)部計時器，完成恒定導通時間的設置。然而，反饋電壓上的紋波取決于輸 出電壓。當輸出電壓的紋波較小時，反饋電壓上的紋波也較小，會帶來瞬態(tài)響應慢，控制精 度降低，抗干擾能力減弱等問題。而當輸出電壓的紋波較大時，又會對負載壽命造成損害。
[0004] 因此，如何在保證瞬態(tài)響應性能和輸出精度的同時，盡量降低紋波對負載的影響， 成為了對恒定導通時間控制模式的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設計的考驗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明考慮到現(xiàn)有技術中的一個或多個問題，提出了一種開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)及 其控制電路和控制方法。
[0006] 本發(fā)明的第一方面，提出了一種開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其特征在于，所述開關電源 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括：開關電源轉(zhuǎn)換器，具有功率開關，通過所述功率開關的開通和關斷，將一 個輸入電壓轉(zhuǎn)換為一個輸出電壓；反饋電路，接收所述輸出電壓，生成反饋信號；誤差放大 電路，根據(jù)所述反饋信號和一參考信號，在第一輸出端輸出一個誤差放大信號，此外在第二 輸出端輸出一個偏置信號；第一RC網(wǎng)絡，耦接在所述誤差放大電路的第一輸出端和系統(tǒng)參 考地之間，包含一個第一電阻和一個第一電容，將誤差放大信號轉(zhuǎn)換為一個誤差積分信號； 紋波信號產(chǎn)生器，產(chǎn)生一個紋波信號，所述紋波信號與所述偏置信號進行疊加，生成比較信 號；比較器，接收并對所述誤差積分信號和所述比較信號進行比較，在輸出端生成脈沖信 號；恒定導通時間控制電路，接收所述脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號，在輸出端輸出恒定導 通時間控制信號到開關電源轉(zhuǎn)換器，用于控制開關電源轉(zhuǎn)換器中的功率開關。
[0007] 在一個實施例中，紋波信號產(chǎn)生器包括：第二電阻，第一端接收所述開關信號；第 二電容，跨接在所述第二電阻的第二端與系統(tǒng)地之間，其與第二電阻的公共端輸出紋波信 號；第三電容，耦接在所述第二電阻的第二端與偏置信號之間，將紋波信號與偏置信號相耦 合。
[0008] 在又一實施例中所述誤差放大電路包括一個CMOS放大器，具有第一PMOS晶體管， 第二PM0S晶體管，第一NM0S晶體管，第二NM0S晶體管，以及電流源，其中第一PM0S晶體管 和所述第二PM0S晶體管的源極耦接在一起，同時耦接所述電流源負端，第一PM0S晶體管 的柵極作為同相輸入端接收所述參考信號，第二PM0S晶體管的柵極作為反相輸入端接收 所述反饋信號，第一NM0S晶體管的漏極作為第二輸出端，輸出所述偏置信號，并耦接第一 PMOS晶體管的漏極，第二NMOS晶體管的漏極作為第一輸出端，輸出所述誤差放大信號，并 耦接所述第二PM0S晶體管的漏極，第一NM0S晶體管和第二NM0S晶體管的柵極共同耦接到 所述第一NM0S晶體管的漏極，第一NM0S晶體管的源極和第二NM0S晶體管的源極連接到系 統(tǒng)參考地，電流源正端接收系統(tǒng)電源電壓。
[0009] 本發(fā)明的第二方面，提出了一種開關電源控制器，用于控制開關電源轉(zhuǎn)換器中的 功率開關產(chǎn)生開關信號，將一個輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個輸出電壓，其特征在于，所述開關電源 控制器包括：反饋電路，接收所述輸出電壓，生成反饋信號；誤差放大電路，根據(jù)所述反饋 信號和一參考信號，在第一輸出端輸出一個誤差放大信號，此外在第二輸出端輸出一個偏 置信號；第一RC網(wǎng)絡，耦接在所述誤差放大電路的第一輸出端和系統(tǒng)參考地之間，包含一 個第一電阻和一個第一電容，用于將誤差放大信號轉(zhuǎn)換成誤差積分信號；紋波信號產(chǎn)生器， 產(chǎn)生一個紋波信號，所述紋波信號與所述偏置信號進行疊加，生成比較信號；比較器，接收 并對所述誤差積分信號和所述比較信號進行比較，在輸出端生成脈沖信號；恒定導通時間 控制電路，接收所述脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號，在輸出端輸出恒定導通時間控制信號到 開關電源轉(zhuǎn)換器，用于控制開關電源轉(zhuǎn)換器中的功率開關。
[0010] 本發(fā)明的第三方面，提出了一種控制開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法，其特征在于，所 述方法包括：根據(jù)開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的輸出電壓產(chǎn)生反饋信號；根據(jù)所述反饋信號和參 考信號，產(chǎn)生誤差放大信號，此外還產(chǎn)生偏置信號；將誤差放大信號經(jīng)由一個RC網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換 成誤差積分信號；產(chǎn)生紋波信號并與所述偏置信號疊加生成比較信號；根據(jù)誤差積分信號 和比較信號，產(chǎn)生恒定導通時間控制信號，控制開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的功率開關。
[0011] 相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明提出了一種新的恒定導通時間模式開關電源系統(tǒng)及其控制 器和控制方法，不需要在開關電源轉(zhuǎn)換器中設置具有較大ESR的輸出電容，因此可以減小 輸出電壓的紋波，此外可以在具有較高瞬態(tài)響應性能的同時，能夠使產(chǎn)生內(nèi)部紋波的所需 的容值更小，更利于系統(tǒng)集成。誤差放大電路的輸出被電容積分，能消除傳統(tǒng)模式中的反饋 信號與參考信號之間由于紋波電壓造成的偏差。
【附圖說明】
[0012] 圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的系統(tǒng)框圖。
[0013] 圖2示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的一個具體電路示 意圖。
[0014] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的運算放大器206的電路示意圖。
[0015] 圖4為依據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖2中開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的工作波形示意 圖。
[0016] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的恒定導通時間電路107的電路結構示意圖。
[0017] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)60的系統(tǒng)框圖。
[0018] 圖7示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的鉗位模塊601的具體電路示意圖
[0019] 圖8示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種控制開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法800的 工作流程圖。
[0020] 貫穿所有附圖相同的附圖標記表示相同的部件或特征。
【具體實施方式】
[0021] 在下文所述的特定實施例代表本發(fā)明的示例性實施例，并且本質(zhì)上僅為示例說明 而非限制。在說明書中，提及"一個實施例"或者"實施例"意味著結合該實施例所描述的 特定特征、結構或者特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。術語"在一個實施例中"在說 明書中各個位置出現(xiàn)并不全部涉及相同的實施例，也不是相互排除其他實施例或者可變實 施例。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特 征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022] 下面將參考附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。貫穿所有附圖相同的附圖標記 表示相同的部件或特征。
[0023]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10的系統(tǒng)框圖。如圖 1所示，開關電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10包括開關電源轉(zhuǎn)換器101和系統(tǒng)控制器。開關電源轉(zhuǎn)換器 10具有功率開關，通過功率開關的開通和關斷，將一個輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為一個輸出電壓 VOUT。系統(tǒng)控制器包括反饋電路102,誤差放大電路103,第一RC(電阻-電容）網(wǎng)絡104， 紋波信號產(chǎn)生器105,比較器106,以及恒定導通時間控制電路107。其中，反饋電路102接 收輸出電壓VOUT，生成反饋信號VFB。誤差放大電路103的輸入端耦接反饋電路102,根據(jù) 反饋信號VFB和參考信號VREF，在第一輸出端輸出一個誤差放大信號EA，誤差放大電路103 同時在第二輸出端輸出一個偏置信號VB。第一RC網(wǎng)