CN103078501A

CN103078501A - 一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器

Info

Publication number: CN103078501A
Application number: CN 201210568175
Authority: CN
Inventors: 王玲
Original assignee: LIANMENG ELECTRONIC INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: LIANMENG ELECTRONIC INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明提出一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器，解决了现有开关电源转换器成本高的问题。一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器，包括：输入端口；输出端口；串联耦接在输入端口和参考地之间的第一开关和第二开关；输出电感器；输出电容器；第一电阻器；第二电阻器；第一运算放大器，耦接至第一电阻器产生第一电流采样信号；第二运算放大器，耦接至第二电阻器产生第二电流采样信号；第一比较器，接收第一电流采样信号和第一参考值，产生第一比较信号；第二比较器，接收第二电流采样信号和第二参考值，产生第二比较信号；逻辑电路，接收第一比较信号和第二比较信号，产生逻辑信号；驱动电路，接收逻辑信号，产生驱动第一和第二开关通断的驱动信号。本发明能够显著降低系统成本。

Description

一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器。

背景技术

开关电源转换器由于其高效率，在电源转换领域得到了广泛的应用。图1所示为现有开关电源转换器的结构示意图。如图1所示，开关电源转换器50包括：第一开关11和第二开关12，串联耦接在输入端口10和参考地之间；输出电感器13，耦接在第一开关11和第二开关12的串联耦接节点和输出端口20；输出电容器14，耦接在输出端口20和参考地之间；振荡器15，提供固定频率的时钟信号CLK；逻辑电路16，耦接至振荡器15接收时钟信号CLK，并根据时钟信号CLK产生逻辑信号；驱动电路17，耦接至逻辑电路16接收逻辑信号，并基于逻辑信号产生两路驱动信号，以驱动第一开关11和第二开关12的通断。

上述开关电源转换器50需要一个振荡器15提供时钟信号CLK，以启动每个开关周期。而该振荡器提高了系统成本。

发明内容

本发明提出一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器，解决了现有开关电源转换器成本高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；第一开关和第二开关，串联耦接在输入端口和参考地之间；输出电感器，耦接在第一开关和第二开关的串联耦接节点和输出端口之间；输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；第一电阻器，与所述第一开关串联连接，用以采样流过第一开关的电流；第二电阻器，与所述第二开关串联连接，用以采样流过第二开关的电流；第一运算放大器，耦接至第一电阻器的两端，以接收第一电阻器两端的电压，并产生第一电流采样信号；第二运算放大器，耦接至第二电阻器的两端，以接收第二电阻器两端的电压，并产生第二电流采样信号；第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算放大器，以接收第一电流采样信号，其第二输入端子接收第一参考值，所述第一比较器基于所述第一电流采样信号和第一参考值产生第一比较信号；第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二运算放大器，以接收第二电流采样信号，其第二输入端子接收第二参考值，所述第二比较器基于所述第二电流采样信号和第二参考值产生第二比较信号；逻辑电路，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二输入端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述逻辑电路基于第一比较信号和第二比较信号产生逻辑信号；以及驱动电路，耦接至逻辑电路接收逻辑信号，并基于逻辑信号产生两路驱动信号，以驱动第一开关和第二开关的通断。

可选地，所述逻辑电路为RS触发器。

可选地，所述第一开关和第二开关均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

可选地，所述双峰值电流模式控制的开关电源转换器进一步包括：第一补偿电容器，耦接在第一运算放大器和参考地之间；第二补偿电容器，耦接在第二运算放大器和参考地之间。

可选地，所述第一运算放大器、第二运算放大器、第一比较器、第二比较器、逻辑电路以及驱动电路均可被集成进一集成电路芯片。

本发明的有益效果是：能够降低系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有开关电源转换器50的电路结构示意图；

图2为本发明一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器100的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的双峰值电流模式控制的开关电源转换器100包括：输入端口130，接收输入电压VIN；输出端口140，提供输出电压VO；第一开关101和第二开关102，串联耦接在输入端口130和参考地之间；输出电感器103，耦接在第一开关101和第二开关102的串联耦接节点和输出端口140之间；输出电容器104，耦接在输出端口140和参考地之间；第一电阻器105，与所述第一开关101串联连接，用以采样流过第一开关101的电流；第二电阻器106，与所述第二开关102串联连接，用以采样流过第二开关102的电流；第一运算放大器107，耦接至第一电阻器105的两端，以接收第一电阻器105两端的电压，并产生第一电流采样信号Vsen1；第二运算放大器108，耦接至第二电阻器106的两端，以接收第二电阻器106两端的电压，并产生第二电流采样信号Vsen2；第一比较器109，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算放大器107，以接收第一电流采样信号Vsen1，其第二输入端子接收第一参考值Vref1，所述第一比较器109基于所述第一电流采样信号Vsen1和第一参考值Vref1产生第一比较信号；第二比较器110，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二运算放大器108，以接收第二电流采样信号Vsen2，其第二输入端子接收第二参考值Vref2，所述第二比较器110基于所述第二电流采样信号Vsen2和第二参考值Vref2产生第二比较信号；逻辑电路111，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一比较器109的输出端子接收第一比较信号，其第二输入端子耦接至第二比较器110的输出端子接收第二比较信号，所述逻辑电路基于第一比较信号和第二比较信号产生逻辑信号；驱动电路112，耦接至逻辑电路111接收逻辑信号，并基于逻辑信号产生两路驱动信号，以驱动第一开关101和第二开关102的通断。

优选地，所述第一开关101和第二开关102均为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

优选地，所述逻辑电路111包括RS触发器。

优选地，所述双峰值电流模式控制的开关电源转换器100还包括：第一补偿电容器113，耦接在第一运算放大器107和参考地之间；第二补偿电容器114，耦接在第二运算放大器108和参考地之间。

优选地，第一运算放大器107、第二运算放大器108、第一比较器109、第二比较器110、逻辑电路111以及驱动电路112均可被集成进一集成电路芯片。

在双峰值电流模式控制的开关电源转换器100正常运行时，当第一开关101被导通，输入电压VIN经由第一开关101、输出电感器103和输出电容器104被传送并被转换成输出电压VO。流过第一开关101的电流增大，则第一运算放大器107输出的第一电流采样信号Vsen1增大，当其增大至大于第一参考值Vref1时，第一比较器输出的第一比较信号变为高电平。相应的，逻辑电路111被复位，使得逻辑电路111输出的逻辑信号变为低电平。该低电平的逻辑信号经由驱动电路112后将第一开关101断开，并将第二开关102导通。

第二开关102被导通后，输出电感器103和输出电容器104上的能量通过第二开关102形成电流通路进行续流。流过第二开关102的电流减小。则第二运算放大器108的输出的第二电流采样信号Vsen2减小。当其减小至小于第二参考值Vref2时，第二比较器输出的第二比较信号变为高电平。相应的，逻辑电路111被置位，使得逻辑电路111输出的逻辑信号变为高电平。该高电平的逻辑信号经由驱动电路112后将第一开关101导通，并将第二开关102断开。

通过第一电阻器105、第一运算放大器107、第一比较器109、第二电阻器106、第二运算放大器108、第二比较器110、逻辑电路111和驱动电路112的协调工作，本发明的双峰值电流模式控制的开关电源转换器100无需振荡器即能轻松实现对第一开关101和第二开关102的通断控制，从而将输入电压VIN转化为所需的输出电压VO。并且，由于第一运算放大器107、第二运算放大器108、第一比较器109、第二比较器110、逻辑电路111以及驱动电路112都可被集成，进一步降低了系统成本。

本发明的双峰值电流模式控制的开关电源转换器显著降低了系统成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种双峰值电流模式控制的开关电源转换器，其特征在于，包括：

输入端口，接收输入电压；

输出端口，提供输出电压；

第一开关和第二开关，串联耦接在输入端口和参考地之间；

输出电感器，耦接在第一开关和第二开关的串联耦接节点和输出端口之间；

输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；

第一电阻器，与所述第一开关串联连接，用以采样流过第一开关的电流；

第二电阻器，与所述第二开关串联连接，用以采样流过第二开关的电流；

第一运算放大器，耦接至第一电阻器的两端，以接收第一电阻器两端的电压，并产生第一电流采样信号；

第二运算放大器，耦接至第二电阻器的两端，以接收第二电阻器两端的电压，并产生第二电流采样信号；

第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算放大器，以接收第一电流采样信号，其第二输入端子接收第一参考值，所述第一比较器基于所述第一电流采样信号和第一参考值产生第一比较信号；

第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二运算放大器，以接收第二电流采样信号，其第二输入端子接收第二参考值，所述第二比较器基于所述第二电流采样信号和第二参考值产生第二比较信号；

逻辑电路，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二输入端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述逻辑电路基于第一比较信号和第二比较信号产生逻辑信号；以及

驱动电路，耦接至逻辑电路接收逻辑信号，并基于逻辑信号产生两路驱动信号，以驱动第一开关和第二开关的通断。

2.如权利要求1所述的双峰值电流模式控制的开关电源转换器，其特征在于，所述第一开关和第二开关均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

3.如权利要求1所述的双峰值电流模式控制的开关电源转换器，其特征在于，所述逻辑电路包括RS触发器。

4.如权利要求1所述的双峰值电流模式控制的开关电源转换器，其特征在于，所述第一运算放大器、第二运算放大器、第一比较器、第二比较器、逻辑电路以及驱动电路均可被集成进一集成电路芯片。

5.如权利要求1所述的双峰值电流模式控制的开关电源转换器，其特征在于，所述双峰值电流模式控制的开关电源转换器进一步包括：

第一补偿电容器，耦接在第一运算放大器和参考地之间；和

第二补偿电容器，耦接在第二运算放大器和参考地之间。