CN107834875A - 一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器 - Google Patents

一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器，用于一开关型变换器中，其特征在于，用于根据所述开关型变换器的功率晶体管的导通时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的关断时间；或者，根据所述功率晶体管的关断时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关型变换器的工作频率维持在一预设范围内，在高占空比的应用环境下无需斜坡补偿，减小了方案设计成本。

Description

一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器。
背景技术
在现有技术中，对开关电源具有恒定开关频率要求的方案中，比较常见控制方法有:
1.采用恒定频率的脉宽调制方式。此方法在电路设计上比较常见且简单，但缺点是其工作于连续导通模式(Continuous Conduction Mode，CCM)下时，当占空比大于50％会出现次谐波振荡的问题，通常需要增加斜坡补偿来解决这个问题。
2.采用恒定导通/关断时间控制方法。该方法常应用于高频开关电源中，其开关频率往往在几百千赫兹以上；而当将这种控制方法应用于低频时，往往需要集成一个低通滤波器，这也就意味着会导致芯片的成本增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器，通过检测功率晶体管导通时间Ton来调节关断时间Toff(或是检测功率晶体管关断时间Toff来调节导通时间Ton)使得开关频率能控制在一预设范围内，其不需要斜坡补偿即可工作在占空比大于50％的连续导通模式下，减小了方案设计成本。
根据本发明的第一方面，提供一种频率控制电路，用于一开关型变换器中，用以根据所述开关型变换器的功率晶体管的导通时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的关断时间；或者，根据所述功率晶体管的关断时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关型变换器的工作频率维持在一预设范围内。
优选地，所述频率控制电路包括：状态切换电路，被配置为具有多个工作状态；
其中，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间，根据当前周期的所述功率晶体管的导通时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管关断时间；
或者，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间，根据当前周期的所述功率晶体管的关断时间进行所述多个工作状态的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管导通时间。
优选地，当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值或者最小值时，切换至另一工作状态。
优选地，当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值时，切换至下一个工作状态；
或者，当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最小值时，切换至前一个工作状态。
优选地，所述频率控制电路还包括第一控制信号生成电路和第二控制信号生成电路：
所述第一控制信号生成电路，用以接收一比较信号和当前工作状态的最大功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间，生成第一控制信号；
所述第二控制信号生成电路，用以根据当前工作状态的预定的功率晶体管关断时间或预定的功率晶体管导通时间，生成第二控制信号；
根据所述第一控制信号和所述第二控制信号生成所述功率晶体管的开关控制信号。
优选地，所述开关变换器为降压型拓扑结构或者升压型拓扑结构或者升压-降压型拓扑结构或者隔离式拓扑结构或者非隔离式拓扑结构。
根据本发明的第二方面，提供一种频率控制方法，用以控制开关型变换器中的功率晶体管的开关状态，包括以下步骤：
检测所述功率晶体管的导通时间或者关断时间；
根据检测到的所述功率晶体管的导通时间来调节所述功率晶体管的关断时间；或者，根据检测到的所述功率晶体管的关断时间来调节所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关变换器的工作频率维持在一预设范围内。
优选地，所述的频率控制方法还包括：
预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间；
根据当前周期的所述功率晶体管的导通时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管关断时间；
或者，预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间；
根据当前周期的所述功率晶体管的关断时间进行所述多个工作状态的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管导通时间。
优选地，所述的频率控制方法还包括：
当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值或者最小值时，切换至另一工作状态。
优选地，所述的频率控制方法还包括：
当当前周期的所述功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，切换至下一个工作状态；
或者，当当前周期的所述功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最小值时，切换至前一个工作状态。
优选地，所述的频率控制方法进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号大于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
优选地，所述的频率控制方法进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
优选地，所述的频率控制方法进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号小于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
优选地，所述的频率控制方法进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
根据本发明的第三方面，提供一种开关型变换器，包括所述的频率控制电路和功率级电路；
所述频率控制电路用以产生开关控制信号以控制所述功率级电路中的功率晶体管的开关状态，以使所述开关型变换器的工作频率在一预设范围内；
其中，所述功率级电路的拓扑结构为降压型拓扑结构或者升压型拓扑结构或者升压-降压型拓扑结构或者隔离式拓扑结构或者非隔离式拓扑结构。
本发明提出了一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器，用于根据所述开关型变换器的功率晶体管的导通时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的关断时间；或者，根据所述功率晶体管的关断时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关型变换器的工作频率维持在一预设范围内，在高占空比的应用环境下无需斜坡补偿，减小了方案设计成本。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为依据本发明的实施例一的应用于开关变换器的频率控制电路的电路框图；
图2为依据本发明的实施例一的状态切换电路的电路框图；
图3为依据本发明的实施例二的应用于开关变换器的频率控制电路的电路图；
图4为依据本发明的实施例二的状态切换电路的电路框图；
图5为依据本发明的实施例二的电路在不同的输入电压VIN下，所对应的电感电流IL1的工作波形；
图6为依据本发明的实施例三的应用于开关变换器的频率控制电路的电路图；
图7为依据本发明的实施例三的状态切换电路的电路框图；
图8为依据本发明的一实施例的频率控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
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。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1所示为依据本发明的实施例一的应用于开关变换器的频率控制电路的电路框图。在本实施例中，所述开关变换器采用降压型变换器，交流输入电压VAC经过整流电路10和输入电容C1产生直流电压VIN，并将直流电压VIN输入到功率晶体管Q1的第一端，所述功率晶体管Q1的第二端通过采样电阻Rsen与电感L1的第一端连接，同时电感L1的第一端连接至续流二极管D1的第一端，所述续流二极管D1的第二端接地，所述电感L1的第二端连接至输出电容C3，所述输出电容C3的第二端连接至所述地，所述开关变换器的输出端的输出电压为Vout。二极管D2和第二电容C2对输出电压Vout进行采样得到电压VCC，电压VCC经电阻R1和R2分压得到输出电压反馈信号VFB。
在本实施例中，所述开关变换器以降压型变换器为例，本领域技术人员也可以根据应用场合不同采用其他不同类型的开关变换器的拓扑结构，如升压-降压型、正激式和反激式等拓扑结构中的任意一种。
在本实施例中，以整流管为续流二极管D1为例，所述续流二极管的第一端为阴极，第二端为阳极。当然，本领域技术人员也可以采用其它常用器件，例如MOS管，BJT等器件替换续流二极管D1，对电路作一些简单的适应性变换而实现同样的功能。
频率控制电路11包括第一控制信号生成电路111，第二控制信号生成电路112以及一逻辑电路110，所述第一控制信号生成电路111包括一状态切换电路1110，所述第一控制信号生成电路111接收所述反馈信号VFB，用以根据一比较信号和当前工作状态的最大功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间，生成第一控制信号V1，所述第二控制信号生成电路，用以根据当前工作状态的预定的功率晶体管关断时间或预定的功率晶体管导通时间，生成第二控制信号V2，所述逻辑电路110的第一输入端接收所述第一控制信号V1，第二输入端接收所述第二控制信号V2，输出所述功率晶体管的开关控制信号VG。其中，所述第二控制信号生成电路112根据当前工作状态下，所述状态切换电路1110所给的状态信号state决定预定的功率晶体管关断时间或预定的功率晶体管导通时间。
图2为依据本发明的实施例一的状态切换电路的电路框图，所述状态切换电路1110被配置为具有n个工作状态(n≥2)，分别为第一工作状态，第二工作状态……第n工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间，用以根据当前周期的功率晶体管导通时间进行工作状态的切换；相应地功率晶体管关断时间分别为第一关断时间Toff1，第二关断时间Toff2……第n关断时间Toffn，并且每个工作状态的功率晶体管关断时间Toff依次减小；相应的功率晶体管导通时间分别为第一最小导通时间Ton-min1和第一最大导通时间Ton-max1，第二最小导通时间Ton-min2和第二最大导通时间Ton-max2，……，第n最小导通时间Ton-minn和第n最大导通时间Ton-maxn，或者，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间，用以根据当前周期的功率晶体管关断时间进行工作状态的切换，相应地功率晶体管导通时间分别为第一导通时间Ton1，第二导通时间Ton2，……，第n导通时间Tonn，并且每个工作状态的功率晶体管导通时间Ton依次减小；相应的晶体管关断时间分别为第一最小关断时间Toff-min1和第一最大关断时间Toff-max1，第二最小关断时间Toff-min2和第二最大关断时间Toff-max2，……，第n最小关断时间Toff-minn和第n最大关断时间Toff-maxn。当当前周期的功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，即切换至下一个工作状态；当当前周期的功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最小值时，即切换至前一个工作状态。例如，当系统工作于第二工作状态，功率晶体管的导通时间Ton大于第二最大导通时间Ton-max2时，系统将切换至第三工作状态，以使功率晶体管的关断时间Toff减小，当功率晶体管的导通时间Ton小于等于第二最小导通时间Ton-min2时，系统将切换至第一工作状态，以使功率晶体管的关断时间Toff增大；或者，当系统工作于第二工作状态，功率晶体管的关断时间Toff大于第二最大关断时间Toff-max2时，系统将切换至第三工作状态，以使功率晶体管的导通时间Ton减小，当功率晶体管的导通时间Toff小于等于第二最小导通时间Toff-min2时，系统将切换至第一工作状态，以使功率晶体管的导通时间Ton增大。通过检测每个开关周期内功率晶体管的导通时间或者关断时间范围，从而控制功率晶体管的关断时间或者导通时间，使得所述开关变换器的工作频率维持在预定的范围内。
图3所示为依据本发明的实施例二的应用于开关变换器的频率控制电路的电路图。在本实施例中，所述开关变换器同样采用降压型变换器，并且与图1所提供的第一种降压型变换器电路结构和工作原理相同，为了简化说明，在此不再赘述。不同之处在于，在本实施例中，所述频率控制电路21包括第一控制信号生成电路211和第二控制信号生成电路212，所述第一控制信号生成电路211具体包括：第一或门OR，第一比较器CMP1，状态切换电路2110以及第一误差放大器EA1。所述第一误差放大器EA1的第一输入端(例如，同相输入端)接收一基准电压VREF，第二输入端(例如，反相输入端)接收所述反馈信号VFB，输出第一补偿信号Vcom1；所述第一比较器CMP1的第一输入端(例如，同相输入端)接收通过所述采样电阻Rsen采样的一电流采样信号Vsen，第二输入端(例如，反相输入端)接收所述第一补偿信号Vcom1，输出第一比较信号VCMP1；所述状态切换电路2110接收功率晶体管的开关控制信号VG，输出当前工作状态的最大功率晶体管导通时间Ton-max，并根据当前周期的功率晶体管导通时间进行工作状态的切换；所述第一或门OR的第一端接收所述第一比较信号VCMP1，第二端接收所述当前工作状态的最大功率晶体管导通时间Ton-max，以生成一复位信号reset。
所述第二控制信号生成电路212具体包括一关断时间计时器2120，所述关断时间计时器2120接收所述状态切换电路2110输出的状态信号State，并根据所述功率晶体管的开关控制信号VG的低电平决定开始对功率晶体管的关断时间计时的时刻，在计时结束后生成一置位信号set。
所述频率控制电路21还包括一逻辑电路RS，所述逻辑电路RS的输入端接收所述置位信号set和所述复位信号reset，输出所述功率晶体管Q1的开关控制信号VG。
所述频率控制电路21的工作原理：当反馈电压VFB较大时，所述反馈电压VFB和基准电压VREF的误差变小，则第一误差放大器EA的输出补偿电压Vcom1减小，随而所述电流采样信号Vsen大于所述补偿信号Vcom1，所述第一比较器CMP1输出第一比较信号VCMP1为正；或者所述状态切换电路2110根据所述功率晶体管的开关控制信号VG，决定当前工作状态的功率晶体管的导通时间，当当前工作状态的功率晶体管的导通时间Ton达到最大时，第一或门输出复位信号reset，则逻辑电路RS输出低电平。关断时间计时器2120接收状态切换电路输出的状态信号State来决定功率晶体管的关断时间，并根据所述功率晶体管的开关控制信号VG的低电平决定开始对功率晶体管的关断时间计时的时刻，当计时结束后，输出一置位信号set，则逻辑电路RS输出高电平。
图4为依据本发明的实施例二的状态切换电路的电路框图，在本实施例中，以状态切换电路有4个工作状态为例，以系统工作在第一工作状态为默认状态，在该状态下，功率晶体管第一导通时间Ton在350ns～12us之间，即350ns为第一工作状态下功率晶体管的第一最小导通时间Ton-min1，12us为第一工作状态下功率晶体管的第一最大导通时间Ton-max1。功率晶体管第一关断时间Toff为24us，占空比范围会在0～33％。当Ton>12us时，状态切换电路由第一工作状态切换到第二工作状态，此时功率晶体管关断时间Toff时间由24us减小到20us。同理，系统工作于第二工作状态时，功率晶体管第二导通时间Ton在4us～16us之间，功率晶体管第二关断时间Toff为20us，占空比范围会增大至17～44％，当Ton>16us时，状态切换电路由第二工作状态切换到第三工作状态，此时功率晶体管关断时间Toff时间由20us减小到16us；而当Ton≤4us时，状态切换电路由第二工作状态切换到第一工作状态，此时功率晶体管的关断时间Toff由20us增加到24us。由图4可以看出，每个工作状态都对应着一个固定的功率晶体管关断时间Toff，而每个开关周期最多变换一个状态。系统通过检测每个开关周期内功率晶体管导通时间Ton的范围，从而控制功率晶体管的关断时间Toff，使得系统的开关频率控制在预定的范围内，例如，在本实施例中，开关频率控制在28～42kHz之间。
需要说明的是，所述状态切换电路根据具体电路结构和实际需要可以设置为多个工作状态，只要保证工作频率保持在预定的范围内，每个工作状态的功率晶体管的导通时间和关断时间都可灵活设置。
当当前状态下的最大占空比无法满足输出需求从而使功率晶体管的导通时间Ton触碰到最大导通时间Ton-max时，那么经过一个开关周期，状态切换电路将会切换到下个工作状态，从而通过增大Ton-max，减小Toff来满足更大占空比的需求，同时满足较小的频率变化范围。
图5为依据本发明的实施例二的电路在不同的输入电压VIN下，所对应的电感电流IL1的工作波形。可以看出当输入电压VIN降低时，当前工作状态的占空比无法再保证输出电压的稳定，从而使得当前状态下功率晶体管的导通时间Ton触碰到最大导通时间Ton-max，那么经过一个开关周期，状态切换电路会切换到下个工作状态，从而增大晶体管的导通时间Ton而减小关断时间Toff来满足更大占空比，使得开关频率能控制在一定范围内。同样地，当输入电压VIN增大时，为了保证输出电压的稳定，占空比会随之减小，从而使得当前状态下功率晶体管的导通时间Ton触碰到最小导通时间Ton-min，经过一个开关周期后，状态切换电路会切换到上个工作状态使得开关频率能控制在一定范围内。
图6为所示为依据本发明的实施例三的应用于开关变换器的频率控制电路的电路图。在本实施例中，所述开关变换器同样采用降压型变换器，并且与图1所提供的第一种降压型变换器电路结构和工作原理，为了简化说明，在此不再赘述。不同之处在于，在本实施例中，反馈信号VFB通过串联电阻R1和R2直接对输出电压Vout采样分压获得。所述频率控制电路31包括第一控制信号生成电路311和第二控制信号生成电路312，所述第一控制信号生成电路311具体包括：第一或门OR，第二比较器CMP2，状态切换电路3110以及第二误差放大器EA2。所述第二误差放大器EA2的第一输入端(例如，同相输入端)接收一基准电压VREF，第二输入端(例如，反相输入端)接收所述反馈信号VFB，输出第二补偿信号Vcom2；所述第二比较器CMP2的第一输入端(例如，同相输入端)接收所述第二补偿信号Vcom2，第二输入端(例如，反相输入端)接收一通过电流采样模块CS在开关控制信号VG为低电平时对电感电流采样的电流采样信号Vsen，输出第二比较信号VCMP2；所述状态切换电路3110接收所述开关控制信号VG的低电平，输出当前工作状态的最大功率晶体管关断时间Toff-max，并根据当前周期的功率晶体管关断时间进行工作状态的切换，所述第一或门OR的第一端接收所述第二比较信号VCMP2，第二端接收所述当前工作状态的最大功率晶体管关断时间Toff-max，以生成一置位信号set。
所述第二控制信号生成电路312具体包括一导通时间计时器3120，所述导通时间计时器3120接收所述状态切换电路3110输出的状态信号State，并根据所述功率晶体管的开关控制信号VG决定开始对功率晶体管的导通时间计时的时刻，在计时结束后生成一复位信号reset。
所述频率控制电路还包括一逻辑电路RS，所述逻辑电路RS的输入端接收所述置位信号set和所述复位信号reset，输出所述功率晶体管Q1的开关控制信号VG。
所述频率控制电路的工作原理：当反馈电压VFB较小时，所述反馈电压VFB和基准电压VREF的误差变大，则第二误差放大器EA2的输出补偿电压Vcom2增大，随而所述电流采样信号Vsen小于所述补偿信号Vcom2，所述第二比较器CMP2输出第二比较信号VCMP2为正；或者所述状态切换电路3110根据所述功率晶体管的开关控制信号VG的低电平，决定当前工作状态的功率晶体管的关断时间，当当前工作状态的功率晶体管的关断时间Toff达到最大时，第一或门输出置位信号set，则逻辑电路RS输出高电平。导通时间计时器3120接收状态切换电路输出的状态信号State来决定功率晶体管的导通时间，并根据所述功率晶体管的开关控制信号VG决定开始对功率晶体管的导通时间计时的时刻，在计时结束后生成一复位信号reset，则逻辑电路RS输出低电平。
图7为依据本发明的实施例三的状态切换电路的电路框图，在本实施例中，以状态切换电路有4个工作状态为例，系统工作在第一工作状态为默认状态，在该状态下，功率晶体管的第一关断时间Toff在350ns～12us之间，即350ns第一工作状态下功率晶体管的第一最小关断时间Toff-min1，12us为第一工作状态下功率晶体管的第一最大关断时间Toff-max1，功率晶体管第一导通时间Ton为24us，占空比范围为67～99％，当Toff>12us时，状态切换电路由第一工作状态切换到第二工作状态，此时功率晶体管导通时间Ton由24us减小到20us。同理，系统工作于第二工作状态时，功率晶体管第二关断时间Toff在4us～16us之间，功率晶体管第二导通时间Ton为20us，占空比范围会减小至56～83％，当Toff>16us时，状态切换电路由第二工作状态切换到第三工作状态，此时功率晶体管导通时间Ton时间由20us减小到16us；当Toff≤4us时，状态切换电路由第二工作状态切换到第一工作状态，此时功率晶体管导通时间Ton时间由20us增加到24us。由图7可以看出，每个工作状态都对应着一个固定的功率晶体管导通时间Ton，而在每个开关周期内最多变换一个状态。系统通过检测每个开关周期内功率晶体管关断时间Toff的范围，从而控制功率晶体管的导通时间Ton，使得系统的开关频率控制在预定的范围内，例如，在本实施例中，开关频率控制在28～42kHz之间。
需要说明的是，所述状态切换电路根据具体电路结构和实际需要可以设置为多个工作状态，只要保证工作频率保持在预定的范围内，每个工作状态的功率晶体管的导通时间和关断时间都可灵活设置。
图8为依据本发明的一实施例的频率控制方法的流程图，所述频率控制方法用以控制开关型变换器中的功率晶体管的开关状态，包括以下步骤：
S801：检测所述功率晶体管的导通时间或者关断时间；
S802：根据检测到的所述功率晶体管的导通时间来调节所述功率晶体管的关断时间；或者，根据检测到的所述功率晶体管的关断时间来调节所述功率晶体管的导通时间。
具体地，所述的频率控制方法包括：预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间；根据当前周期的所述功率晶体管的导通时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管关断时间；
或者，预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间；根据当前周期的所述功率晶体管的关断时间进行所述多个工作状态的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管导通时间。
所述工作状态的切换包括：当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值或者最小值时，切换至另一工作状态。
具体地，当当前周期的功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，切换至下一个工作状态；
或者，当当前周期的功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最小值时，切换至前一个工作状态。
更具体地，在所述频率控制方法中，根据所述功率晶体管的导通时间来调节所述功率晶体管的关断时间包括：在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号大于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
或者，在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
根据所述功率晶体管的关断时间来调节所述功率晶体管的导通时间包括：在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号小于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
或者，在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
本发明提出了一种频率控制电路及其控制方法和开关型变换器，用于根据所述开关型变换器的功率晶体管的导通时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的关断时间；或者，根据所述功率晶体管的关断时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关型变换器的工作频率维持在一预设范围内，在高占空比的应用环境下无需斜坡补偿，减小了方案设计成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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 (15)

1.一种频率控制电路，用于一开关型变换器中，其特征在于，用于根据所述开关型变换器的功率晶体管的导通时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的关断时间；或者，根据所述功率晶体管的关断时间来调节该工作周期内的所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关型变换器的工作频率维持在一预设范围内。
2.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述频率控制电路包括：
状态切换电路，被配置为具有多个工作状态；
其中，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间，根据当前周期的所述功率晶体管的导通时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管关断时间；
或者，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间，根据当前周期的所述功率晶体管的关断时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管导通时间。
3.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值或者最小值时，所述开关型变换器切换至另一工作状态。
4.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，
当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值时，切换至下一个工作状态；
或者，当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最小值时，切换至前一个工作状态。
5.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述频率控制电路还包括第一控制信号生成电路和第二控制信号生成电路：
所述第一控制信号生成电路，用以接收一比较信号和当前工作状态的最大功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间，生成第一控制信号；
所述第二控制信号生成电路，用以根据当前工作状态的预定的功率晶体管关断时间或预定的功率晶体管导通时间，生成第二控制信号；
根据所述第一控制信号和所述第二控制信号生成所述功率晶体管的开关控制信号。
6.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述开关型变换器为降压型拓扑结构或者升压型拓扑结构或者升压-降压型拓扑结构或者隔离式拓扑结构或者非隔离式拓扑结构。
7.一种频率控制方法，用以控制开关型变换器中的功率晶体管的开关状态，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述功率晶体管的导通时间或者关断时间；
根据检测到的所述功率晶体管的导通时间来调节所述功率晶体管的关断时间；或者，根据检测到的所述功率晶体管的关断时间来调节所述功率晶体管的导通时间，以使得所述开关变换器的工作频率维持在一预设范围内。
8.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，还包括：
预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管关断时间；
根据当前周期的所述功率晶体管的导通时间进行所述多个工作状态之间的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管关断时间；
或者，预设多个工作状态，每个工作状态具有预定的功率晶体管导通时间；
根据当前周期的所述功率晶体管的关断时间进行所述多个工作状态的切换，以选择相匹配的所述功率晶体管导通时间。
9.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，还包括：
当当前周期的所述功率晶体管的导通时间或者关断时间达到当前工作状态的最大值或者最小值时，所述开关型变换器切换至另一工作状态。
10.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，还包括：
当当前周期的所述功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，切换至下一个工作状态；
或者，当当前周期的所述功率晶体管导通时间或者功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最小值时，切换至前一个工作状态。
11.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号大于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
12.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管导通时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，关断所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的关断时间计时结束后，导通所述功率晶体管。
13.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者一电流采样信号小于等于一表征输出信号的误差信息的补偿信号时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
14.根据权利要求7所述的频率控制方法，其特征在于，进一步包括，
在每一开关周期内，当检测到当前周期的功率晶体管关断时间达到当前工作状态的最大值时，或者当谐振电压到达谷值时，导通所述功率晶体管；在当前工作状态下，当所述功率晶体管的导通时间计时结束后，关断所述功率晶体管。
15.一种开关型变换器，其特征在于，包括权利要求1所述的频率控制电路和功率级电路；
所述频率控制电路用以产生开关控制信号以控制所述功率级电路中的功率晶体管的开关状态，以使所述开关型变换器的工作频率在一预设范围内；
其中，所述功率级电路的拓扑结构为降压型拓扑结构或者升压型拓扑结构或者升压-降压型拓扑结构或者隔离式拓扑结构或者非隔离式拓扑结构。
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Application publication date: 20180323

Assignee: Silergy Corp.

Assignor: Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd.

Contract record no.: X2021990000823

Denomination of invention: The invention relates to a frequency control circuit, a control method thereof and a switching converter

Granted publication date: 20201009

License type: Common License

Record date: 20211227

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