CN103151925B - 一种开关转换器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种开关转换器及其控制方法。所述开关转换器包括：功率级电路，包括功率开关，所述功率级电路将输入电压转换成输出电压；电流检测电路，提供表征流过功率开关的电流的电流检测信号；脉冲宽度调制(PWM)比较器，基于所述电流检测信号和补偿信号，输出PWM信号；关断时长控制器，基于输入电压和输出电压，在输出端输出关断时长控制信号；以及逻辑电路，基于PWM信号和关断时长控制信号，输出开关控制信号来控制功率开关的通断。所述开关转换器及其控制方法提高了系统效率，使电流控制以及过流保护更加精确，同时也使系统更加稳定。

Description

一种开关转换器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种开关转换器及其控制方法。

背景技术

开关转换器通常用于给电子设备提供电源。一般而言，开关转换器中会有电感或者变压器作为储能元件。例如，降压型开关转换器采用电感为储能元件。所述电感与功率开关耦接。当功率开关导通时，所述电感储存能量；当功率开关关断时，电感中储存的能量转移至负载。

峰值电流控制的开关转换器在正常工作时检测流过储能元件的电流，将该检测电流引入到控制环路中，因此具有比较简单的动态环路系统。峰值电流控制的开关转换器的最大缺陷是所述检测电流容易受到干扰。在开关转换器的占空比超过50％的时候，该干扰将使系统产生次谐波振荡，引起系统的不稳定。为解决系统的稳定性问题，峰值电流控制的开关转换器通常在电流控制环路中引入斜坡补偿。

图1为现有的峰值电流控制的开关转换器中的信号波形示意图。Vs表征了电感电流检测信号，Ipeak表征了峰值电流信号，Vsp表征了经过斜坡补偿后的峰值电流信号。如图1所示，在每一开关周期中，当功率开关导通时，电感电流检测信号Vs上升；当电感电流检测信号Vs上升至经过斜坡补偿后的峰值电流信号Vsp时，功率开关关断，使电感电流检测信号Vs减小。从图1中可看出，电感电流检测信号Vs在上升到经过斜坡补偿后的峰值电流信号Vsp时即开始减小，无法上升至真正的峰值电流信号Ipeak，从而导致误差的存在，影响系统环路控制的精确性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种关断时长控制的开关转换器及其控制方法以实现精确的峰值电流控制。

根据本发明的实施例，提出了一种开关转换器，包括：功率级电路，包括功率开关，所述功率级电路将输入电压转换成输出电压；电流检测电路，耦接至功率级电路，所述输出端提供表征流过功率开关的电流的电流检测信号；误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收表征输出电压的反馈信号，所述第二输入端接收第一参考信号，基于所述反馈信号和第一参考信号，所述误差放大器在输出端输出补偿信号；脉冲宽度调制(PWM)比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测电路接收电流检测信号，所述第二输入端耦接至误差放大器接收补偿信号，基于所述电流检测信号和补偿信号，所述PWM比较器在输出端输出PWM信号；关断时长控制器，具有第一输入端、第二输入端和输入端，其中所述第一输入端接收输入电压，所述第二输入端接收输出电压，基于输入电压和输出电压，所述关断时长控制器在输出端输出关断时长控制信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至PWM控制器的输出端接收PWM信号，所述第二输入端耦接至关断时长控制器的输出端接收关断时长控制信号，基于PWM信号和关断时长控制信号，所述逻辑电路在输出端输出开关控制信号来控制功率开关的通断。

根据本发明的实施例，还提供了一种开关转换器的控制方法，包括：基于流过功率开关的电流生成电流检测信号；基于第一参考信号和表征开关转换器的输出电压的反馈信号，生成补偿信号；检测电流检测信号是否上升至补偿信号，如果是，则关断功率开关，如果否，继续检测；基于开关转换器的输入电压和输出电压生成关断时长阈值；检测功率开关的关断时长是否达到关断时长阈值，如果是，导通功率开关，如果否，继续检测。

根据本发明各方面的上述开关转换器及其控制方法，提高了系统效率，使电流控制以及过流保护更加精确，同时也使系统更加稳定。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明的实施例进行描述：

图1为现有的峰值电流控制的开关转换器中的信号波形示意图；

图2为根据本发明一实施例的开关转换器200的电路框图；

图3为根据本发明一实施例的开关转换器300的电路结构示意图；

图4为根据本发明一实施例的开关转换器400的电路结构示意图；

图5为根据本发明一实施例的用于产生第一参考信号Vref1的参考信号发生器的电路结构示意图；

图6为根据本发明一实施例的第一参考信号Vref1的波形示意图；

图7为根据本发明一实施例的参考信号发生器70的电路结构示意图；

图8示出了根据本发明一实施例的开关转换器的控制方法流程图。

附图没有对实施例的所有电路或结构进行显示。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或特征。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图2为根据本发明一实施例的开关转换器200的电路框图。如图2所示，开关转换器200包括：功率级电路201，包括功率开关M0，所述功率级电路201将输入电压VIN转换成输出电压VOUT；电流检测电路202，耦接至功率级电路201，在输出端提供表征流过功率开关M0的电流的电流检测信号Vs；PWM(脉冲宽度调节)控制器203，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收表征输出电压VOUT的反馈信号VFB，所述第二输入端接收电流检测信号Vs，基于反馈信号VFB和电流检测信号Vs，所述PWM控制器203在输出端输出PWM信号Vp；关断时长控制器204，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收输入电压VIN，所述第二输入端接收输出电压VOUT，基于输入电压VIN和输出电压VOUT，所述关断时长控制器204在输出端输出关断时长控制信号AOFF；逻辑电路205，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至PWM控制器203的输出端接收PWM信号Vp，所述第二输入端耦接至关断时长控制器204的输出端接收关断时长控制信号AOFF，基于PWM信号和关断时长控制信号AOFF，所述逻辑电路在输出端输出开关控制信号SW来控制功率开关M0的通断。

在另一个实施例中，如图2所示所述开关转换器200还可以包括过流保护电路206，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收电流检测信号Vs，所述第二输入端接收峰值电流信号Ipeak，基于电流检测信号Vs和峰值电流信号Ipeak，所述过流保护电路206在输出端输出过流保护信号Vocp。在该实施例中，逻辑电路205还可以具有第三输入端，所述第三输入端耦接至过流保护电路206的输出端接收过流保护信号Vocp，基于PWM信号Vp、关断时长控制信号AOFF和过流保护信号Vocp，所述逻辑电路205在输出端输出开关控制信号SW来控制功率开关M0。

本领域普通技术人员应该知道，所述功率级电路201可能具有各种拓扑结构，例如降压型开关拓扑、升压型开关拓扑、反激式开关拓扑等等。功率级电路201中的功率开关可包括任何可控半导体器件，例如金属氧化物半导体场效应管、绝缘栅门极晶体管、三极管等等。

任何可用于检测流过功率开关M0的电路，例如电流检测电阻，电流镜，电流互感器等等，都可以用作电流检测电路202。

在一个实施例中，关断时长控制信号AOFF控制功率开关M0的关断时长，设定了功率开关M0的最小关断时长。

在开关转换器中，将开关频率固定具有简化开关转换器的滤波电路设计等诸多优点。为了使开关转换器200的开关频率固定，功率开关的关断时长、输入电压和输出电压之间具有特定的关系。

当功率级电路201具有降压型拓扑时，如果要得到固定的开关频率，其输出电压为：

$\mathrm{VOUT}=D\×\mathrm{VIN}=\frac{(T-\mathrm{Toff})\×\mathrm{VIN}}{T}---\left(1\right)$

其中Toff表征功率开关的关断时长，D表征开关转换器200的占空比，T表征开关转换器的开关周期。从公式(1)中可以得到关断时长为：

$\mathrm{Toff}=\frac{T\×(\mathrm{VIN}-\mathrm{VOUT})}{\mathrm{VIN}}---\left(2\right)$

从公式(2)中可以看出，为了在开关转换器200的输入电压和输出电压变化时，仍使电路的开关频率恒定，即使开关周期T恒定，关断时长Toff的值应该与成正比。也就是说，关断时长控制器204控制的功率开关的关断时长Toff需与输入电压和输出电压的差值VIN-VOUT成正比，而与输入电压VIN成反比。

当功率级电路201具有升压型拓扑时，为了得到固定的开关频率，其输出电压为：

$\mathrm{VOUT}=\frac{\mathrm{VIN}}{1-D}=\frac{T\×\mathrm{VIN}}{\mathrm{Toff}}---\left(3\right)$

从公式(3)中可以得到关断时长为：

$\mathrm{Toff}=\frac{T\×\mathrm{VIN}}{\mathrm{VOUT}}---\left(4\right)$

从公式(4)中可以看出，为了在开关转换器200的输入电压和输出电压变化时，仍使电路的开关频率恒定，即使得开关周期T恒定，关断时长Toff的值应该与成正比。也就是说，关断时长控制器204控制的功率开关的关断时长Toff需与输入电压VIN成正比，而与输出电压VOUT成反比。

本领域普通技术人员可以根据以上推导，得到功率级电路201具有其它拓扑结构时，关断时长与输入电压和输出电压间的关系。由于开关转换器200中，功率开关的关断时长Toff是可变的，因此不会像传统的峰值电流控制的开关转换器一样产生次谐波振荡，从而也就不需要斜坡补偿。根据本发明实施例的开关转换器，提高了系统效率，使电流控制以及过流保护更加精确，同时也使系统更加稳定。

图3为根据本发明一实施例的开关转换器300的电路结构示意图。如图3所示，开关转换器300包括：功率级电路301、电流检测电路302、PWM控制器303、过流保护电路306、关断时长控制器304以及逻辑电路305。

在图3所示的电路中，功率级电路301具有降压型拓扑结构。功率级电路301包括以图示结构耦接的功率开关M1、二极管D1、电感L1和输出电容Co。

在一个实施例中，PWM控制器303包括：误差放大器3031，具有第一输入端(反相输入端)、第二输入端(正相输入端)和输出端，所述第一输入端接收表征输出电压VOUT的反馈信号VFB，所述第二输入端接收第一参考信号Vref1，基于所述反馈信号VFB和第一参考信号Vref1，所述误差放大器3031在输出端输出补偿信号Vcom；以及PWM比较器3032，具有第一输入端(正相输入端)、第二输入端(反相输入端)和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测电路302接收电流检测信号Vs，所述第二输入端耦接至误差放大器3031接收补偿信号Vcom，基于所述电流检测信号Vs和补偿信号Vcom，所述PWM比较器3032在输出端输出PWM信号Vp。

在一个实施例中，所述过流保护电路306包括比较器，所述比较器具有第一输入端(正相输入端)、第二输入端(反相输入端)和输出端，其中所述第一输入端耦接至电流检测电路302接收电流检测信号Vs，所述第二输入端接收峰值电流信号Ipeak，基于所述电流检测信号Vs和峰值电流信号Ipeak，所述过流保护电路306在输出端输出过流保护信号Vocp。当电流检测信号Vs的值增大到补偿信号Vcom或者峰值电流信号Ipeak时，所述功率开关M1关断。

在一个实施例中，所述关断时长控制器304包括：第一电流源I1，提供与输入电压VIN成正比的充电电流；第一电容C1，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一电流源I1接收充电电流，所述第二端接地；第一开关M2，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第一电流源I1，所述第二端接地，所述控制端耦接至逻辑电路305的输出端接收开关控制信号SW；以及关断时长控制比较器3041，具有第一输入端(正相输入端)、第二输入端(反相输入端)和输出端，其中所述第一输入端耦接至第一电容C1的第一端，所述第二输入端接收第二参考信号Vref2，所述第二参考信号Vref2与输入电压和输出电压之差成正比，基于第一电容C1上的电压和第二参考信号Vref2，所述关断时长控制比较器3041在输出端输出关断时长控制信号AOFF。

在一个实施例中，所述第一电流源I1提供的充电电流的值为K1×VIN，所述第二参考信号Vref2的值为K2×(VIN-VOUT)，其中K1和K2为常数。在一个实施例中，在功率开关M1关断时，所述第一开关M2导通；在功率开关M1导通时，所述第一开关M2关断。

在一个实施例中，所述逻辑电路305包括：或门电路OR1，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至PWM控制器303接收PWM信号Vp，所述第二输入端耦接至过流保护电路306接收过流保护信号Vocp，基于所述PWM信号Vp和过流保护信号Vocp，所述或门电路OR1在输出端输出复位信号VR；以及RS触发器FF1，具有复位端、置位端和输出端，其中所述复位端耦接至或门电路OR1的输出端接收复位信号VR，所述置位端耦接至关断时长控制器304接收关断时长控制信号AOFF，基于所述复位信号VR和关断时长控制信号AOFF，所述RS触发器在输出端输出开关控制信号SW。

本领域普通技术人员应该知道，在没有过流保护电路306的开关转换器中，或门电路OR1可以被省略，RS触发器FF1的复位端耦接至PWM控制器303的输出端。

在一个实施例中，开关转换器300的工作过程为：当关断时长控制信号AOFF为逻辑高电平时，RS触发器FF1被置位，功率开关M1导通。此时，输入电压VIN耦接至电感L1，向负载提供电能，电流检测信号Vs的值上升。同时，第一开关M2将被导通，第一电容C1上的电压Vc1下降，使得关断时长控制比较器3041翻转，输出低电平的关断时长控制信号AOFF。当电流检测信号Vs的值上升至补偿信号Vcom时，RS触发器FF1被复位，所述功率开关M1关断。如上文所述，功率开关M1的关断时长Toff由关断时长控制器304决定。当关断时长控制器304输出的关断时长控制信号AOFF再次变为逻辑高电平时，RS触发器FF1被置位，功率开关M1导通，以上工作过程循环往复。

图4为根据本发明一实施例的开关转换器400的电路结构示意图。开关转换器400可用于热插拔。热插拔是指在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件。开关转换器400可能耦接在电源系统与其它设备之间。在一个实施例中，在系统正常工作时将设备插入到电源上时，开关转换器400开始工作。在开关转换器400的启动阶段，开关转换器400中的功率开关M1的占空比逐渐地由0开始增大到100％，从而抑制浪涌电流并且保护电源系统和设备。在开关转换器400的启动完成后，功率开关M1的占空比保持为100％，使能量直接从电源系统转移至设备。

除了功率级电路401的结构外，开关转换器400的其它电路结构与开关转换器300的电路结构一致。在图4的实施例中，电流检测电路402包括耦接在功率开关M1和地之间的电流检测电阻Rs。流过功率开关M1的电流同时也流过电流检测电阻Rs，从而在电阻Rs两端形成压差，即为电流检测信号Vs。

从图4中可以看出，由于反馈信号VFB的值被拑至第一参考信号Vref1的值。因此，输出电压VOUT具有和第一参考信号Vref1相似的波形。当开关转换器400用于热插拔时，在设备插入到电源系统时，开关转换器400的输出电压VOUT应逐步上升，最终等于输入电压VIN。因此，第一参考信号Vref1需要从0开始逐步上升以控制输出电压VOUT的波形。当输出电压VOUT等于输入电压VIN时，第一参考信号Vref1的斜率为0，功率开关M1的占空比为100％。相应地，流过电感L1的电流也等于0。因此，在插拔过程完成后，功率级电路401几乎不工作。

图5为根据本发明一实施例的用于产生第一参考信号Vref1的参考信号发生器的电路结构示意图。如图5所示，参考信号发生器包括线性信号发生器50，所述线性信号发生器具有输出端，所述输出端产生具有线性斜率的第一参考信号Vref1。所述线性信号发生器50包括：第二电流源I2，提供充电电流；以及第二电容C2，接收充电电流；其中所述第一参考信号Vref1为第二电容C2两端的电压信号。

在一个实施例中，输出电压VOUT具有图6所示的波形，即：在某一时刻t1前，输出电压VOUT线性上升，如线性信号Vlin所示；在时刻t1之后，输出电压VOUT具有指数函数波形，如指数信号Vexp所示。

图7为根据本发明一实施例的参考信号发生器70的电路结构示意图。所述参考信号发生器70产生的第一参考信号Vref1具有图6所示的波形。所述参考信号发生器70包括：指数信号发生器701，具有输出端，所述输出端输出指数函数波形的指数信号Vexp；线性信号发生器50，具有输出端，所述输出端输出具有线性斜率的线性信号Vlin；以及选择电路702，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至指数信号发生器701的输出端接收指数信号Vexp，所述第二输入端耦接至线性信号发生器50的输出端接收线性信号Vlin，所述选择电路702在输出端输出指数信号Vexp和线性信号Vlin的较小值作为第一参考信号Vref1。

在一个实施例中，所述指数信号发生器701包括：电压源V1以及电阻Re串联耦接在指数信号发生器701的输出端和地之间；以及第三电容C3，与电压源V1和电阻Re并联耦接。在一个实施例中，电压源V1提供的电压与输出电压VOUT的值相关。本领域普通技术人员应该知道，参考信号发生器70输出的第一参考信号Vref1的波形可通过调节第三电容C3的电容值、电压源V1输出的电压值、电阻Re的阻值、第二电流源I2输出的充电电流值以及第二电容C2的电容值而变化。

当包含参考信号发生器70的开关转换器400用于热插拔时，开关转换器400的工作过程如下：当设备插入到电源系统中时，开关转换器400开始工作。此时，第二电流源I2给第二电容C2充电，第二电容C2上的电压线性上升。同时，电压源V1经由电阻Re给第三电容C3充电，使得第三电容C3上的电压与电压源V1的电压达到下述关系：

$\mathrm{Vexp}+C3\×\frac{\mathrm{dVexp}}{\mathrm{dt}}\×\mathrm{Re}=V1$

$\begin{array}{cc}=>& \mathrm{Vexp}=V1-V1\×e^{-\frac{t}{C3\×\mathrm{Re}}}\end{array}---\left(5\right)$

其中表征指数信号Vexp的斜率。从公式(5)中可看出指数信号Vexp的波形呈指数函数波形。

在开始阶段，线性信号Vlin的值小于指数信号Vexp的值。因此线性信号Vlin被选为第一参考信号Vref1，输出电压VOUT的波形与线性信号一致。如图6所示，从t1时刻起，指数信号Vexp的值小于线性信号Vlin的值。即从t1时刻起，指数信号Vexp被选为第一参考信号Vref1，输出电压VOUT的波形与指数信号Vexp一致。在第一参考信号Vref1上升期间，开关转换器400的占空比也逐渐上升。当输出电压VOUT的值与输入电压VIN的值基本相同时，第一参考信号Vref1的值斜率变为0，开关变换器400的占空比达到100％。相应地，流过电感L1的电流也为0。

图8示出了根据本发明一实施例的控制开关转换器的方法流程图，所述开关转换器包括功率级电路，所述功率级电路包括功率开关。所述方法包括：

步骤801，基于流过功率开关的电流生成电流检测信号Vs；

步骤802，基于第一参考信号和表征开关转换器的输出电压的反馈信号，生成补偿信号Vcom；

步骤803，检测电流检测信号Vs是否上升至补偿信号Vcom，如果是，则跳转至步骤804，如果否，继续检测；

步骤804，关断功率开关；

步骤805，基于开关转换器的输入电压和输出电压生成关断时长阈值TTH；

步骤806，检测功率开关的关断时长是否达到关断时长阈值TTH，如果是，跳转到步骤807，如果否，继续检测；以及

步骤807，导通功率开关。

在一个实施例中，所述功率级电路具有降压型拓扑，所述关断时长阈值TTH与开关转换器的输入电压成反比，与输入电压和输出电压之差成正比。在一个实施例中，所述功率级电路具有升压型拓扑，所述关断时长阈值TTH与开关转换器的输出电压成反比，而与输入电压成正比。

在一个实施例中，所述控制开关转换器的方法还包括：将电流检测信号Vs与峰值电流信号相比较；以及在电流检测信号Vs的值达到峰值电流信号时，关断功率开关。

在一个实施例中，所述第一参考信号的值在开关转换器启动阶段逐渐上升，在开关转换器的输出电压上升至输入电压时，第一参考信号的斜率为0。

在一个实施例中，所述开关转换器的控制方法还包括：产生具有指数函数波形的指数信号；产生具有线性斜率的线性信号；以及选择指数信号和线性信号中的较小值作为第一参考信号；其中，在开关转换器的启动阶段，在预设时刻前，所述线性信号小于所述指数信号，在预设时刻后，所述线性信号大于所述指数信号。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种开关转换器，包括：

功率级电路，包括功率开关，所述功率级电路将输入电压转换成输出电压；

电流检测电路，耦接至功率级电路，输出端提供表征流过功率开关的电流的电流检测信号；

误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收表征输出电压的反馈信号，所述第二输入端接收第一参考信号，基于所述反馈信号和第一参考信号，所述误差放大器在输出端输出补偿信号；

脉冲宽度调制(PWM)比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测电路接收电流检测信号，所述第二输入端耦接至误差放大器接收补偿信号，基于所述电流检测信号和补偿信号，所述PWM比较器在输出端输出PWM信号；

关断时长控制器，具有第一输入端、第二输入端和输入端，其中所述第一输入端接收输入电压，所述第二输入端接收输出电压，基于输入电压和输出电压，所述关断时长控制器在输出端输出关断时长控制信号；以及

逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至PWM控制器的输出端接收PWM信号，所述第二输入端耦接至关断时长控制器的输出端接收关断时长控制信号，基于PWM信号和关断时长控制信号，所述逻辑电路在输出端输出开关控制信号来控制功率开关的通断；

其中，所述第一参考信号的值在开关转换器启动阶段逐渐上升，在开关转换器的输出电压上升至输入电压时，第一参考信号的斜率为0。

2.如权利要求1所述的开关转换器，其中，所述功率级电路具有降压型拓扑，所述关断时长控制器控制功率开关的关断时长与开关转换器的输入电压成反比，并且与开关转换器的输入电压和输出电压之差成正比。

3.如权利要求2所述的开关转换器，其中，所述关断时长控制器包括：

第一电流源，提供与输入电压成正比的充电电流；

第一电容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一电流源接收充电电流，所述第二端接地；

第一开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第一电流源，所述第二端接地，所述控制端耦接至逻辑电路的输出端接收开关控制信号；以及

关断时长控制比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至第一电容的第一端，所述第二输入端接收第二参考信号，所述第二参考信号与输入电压和输出电压之差成正比，基于第一电容上的电压和第二参考信号，所述关断时长控制比较器在输出端输出关断时长控制信号。

4.如权利要求1所述的开关转换器，还包括参考信号发生器，所述参考信号发生器产生第一参考信号，包括：

指数信号发生器，具有输出端，所述输出端输出具有指数函数波形的指数信号；

线性信号发生器，具有输出端，所述输出端输出具有线性斜率的线性信号；以及

选择电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至指数信号发生器的输出端接收指数信号，所述第二输入端耦接至线性信号发生器的输出端接收线性信号，所述选择电路在输出端输出指数信号和线性信号的较小值作为第一参考信号。

5.如权利要求1～4任一项所述的开关转换器，还包括：

过流保护电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电流检测电路接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值电流信号，基于所述电流检测信号和峰值电流信号，所述过流保护电路在输出端输出过流保护信号；

其中，所述逻辑电路还具有第三输入端，所述第三输入端耦接至过流保护电路的输出端接收过流保护信号，基于所述PWM信号、过流保护信号和关断时长控制信号，所述逻辑电路在输出端输出开关控制信号来控制功率开关的通断。

6.一种开关转换器的控制方法，所述开关转换器包括功率级电路，所述功率级电路包括功率开关，所述控制方法包括：

基于流过功率开关的电流生成电流检测信号；

基于第一参考信号和表征开关转换器的输出电压的反馈信号，生成补偿信号；

检测电流检测信号是否上升至补偿信号，如果是，则关断功率开关，如果否，继续检测；

基于开关转换器的输入电压和输出电压生成关断时长阈值；

检测功率开关的关断时长是否达到关断时长阈值，如果是，导通功率开关，如果否，继续检测；

其中，所述第一参考信号的值在开关转换器启动阶段逐渐上升，在开关转换器的输出电压上升至输入电压时，第一参考信号的斜率为0。

7.如权利要求6所述的开关转换器的控制方法，其中，所述功率级电路具有降压型拓扑，所述关断时长阈值与开关转换器的输入电压成反比，与输入电压和输出电压之差成正比。

8.如权利要求7所述的开关转换器的控制方法，还包括：

产生具有指数函数波形的指数信号；

产生具有线性斜率的线性信号；以及

选择指数信号和线性信号中的较小值作为第一参考信号；

其中，在开关转换器的启动阶段，在预设时刻前，所述线性信号小于所述指数信号，在预设时刻后，所述线性信号大于所述指数信号。