CN108880237A - 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法 - Google Patents

开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108880237A
CN108880237A CN201810761243.5A CN201810761243A CN108880237A CN 108880237 A CN108880237 A CN 108880237A CN 201810761243 A CN201810761243 A CN 201810761243A CN 108880237 A CN108880237 A CN 108880237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
time
switch
output signal
power tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810761243.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108880237B (zh
Inventor
黄伏送
樊永刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Original Assignee
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd filed Critical Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority to CN201810761243.5A priority Critical patent/CN108880237B/zh
Publication of CN108880237A publication Critical patent/CN108880237A/zh
Priority to US16/504,413 priority patent/US11075579B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN108880237B publication Critical patent/CN108880237B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

公开了一种开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法。根据输出信号的变化信息产生调节信号，并根据调节信号以改变恒定时间控制信号的产生时刻，以实现在负载跳变时，能更加快速地调节开关变换器中功率管的开关时间长度，从而减小输出信号的过冲或跌落，提高负载的动态响应。

Description

开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法。
背景技术
开关时间产生电路通常有两种形式，一种是导通时间产生电路，另一种是关断时间产生电路，由于现有技术中常控制导通时间或关断时间恒定，因此用于开关变换器的恒定导通时间(Constant On Time,COT)控制和恒定关断时间(Constant Off Time,CFT)控制，两者都属于脉冲频率调制控制，与传统的PWM控制技术相比，COT和CFT控制具有轻载效率高、瞬态响应快等优点，因此在开关变换器中得到了广泛应用。
图1a给出了现有技术中应用恒定导通时间控制的Buck变换器的电路图，其中Buck变换器包括主功率管HS，和同步功率管LS。图1b为图1a所示的恒定导通时间产生电路的控制信号波形。从图1a中可以看出，根据输出信号的反馈信号VFB与基准信号REF产生控制信号VS，在此控制主功率管HS的开通，即为RS触发器的置位信号；恒定导通时间产生电路经固定时间后产生恒定时间控制信号VT，也即RS触发器的复位信号，以控制主功率管HS的关断。恒定导通时间产生电路包括并联的第一电流源CCS1、第一电容C和第一开关S，用以在第一电容C上产生斜坡信号Vc，其中第一开关S受驱动信号TG的反相信号控制，而驱动信号TG与开关变换器的主功率管HS的驱动信号相同。第一电流源CCS1产生的第一电流Iref1可以为固定的电流，也可以为与输入信号VIN成比例的电流。在第一开关S关断时第一电流Iref1对第一电容C充电，而在第一开关S导通时，第一电容C迅速放电至零，从而产生斜坡信号Vc。恒定导通时间产生电路还包括比较器Cmpr，其反相输入端接收参考信号Vref，同相输入端接收斜坡信号Vc。当斜坡信号Vc达到参考信号Vref时，产生恒定时间控制信号VT，从而关断主功率管HS。
图2a为现有技术的的恒定关断时间产生电路，图2b为图2a所示的恒定关断时间产生电路的控制信号波形。恒定关断时间产生电路的结构与图1a所示的恒定导通时间产生电路基本相同，不同之处在于，第一开关S受驱动信号BG控制的反相信号控制，其中驱动信号BG与主功率管HS的驱动信号相反，使得第一电流源CCS1产生的第一电流Iref1在第一开关S关断时，也就是主功率管HS关断时为第一电容C充电，在第一开关S导通，即主开关管HS导通时第一电容C放电至零，从而产生斜坡信号Vc。当斜坡信号Vc达到参考信号Vref时，产生恒定时间控制信号VT，从而开通主功率管HS。如图1a所示反馈信号VFB通过环路产生的控制信号VS在此控制主功率管HS的关断。
但是，由于COT控制中导通时间固定，当负载由轻载往重载跳变时关断时间的响应时间由反馈环路决定。因此，当环路响应速度足够快，会使得开关变换器以恒定导通时间加上最小关断时间工作，大大限制了负载的响应速度，输出信号VOUT会出现很大的过冲。当负载由重载往轻载跳变时，负载的响应速度同样受到限制，输出信号VOUT出现很大的跌落。同理，在CFT控制中，由于关断时间固定，使得开关变换器在负载变化时响应速度也受到了限制，输出信号VOUT出现很大的过冲或跌落。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法，根据输出信号的变化信息产生调节信号，并根据调节信号改变恒定时间控制信号的产生时刻，以实现在负载跳变时，能更加快速地调节功率管的开关时间长度，从而改善输出信号的过冲或跌落，提高负载的动态响应。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1a为现有技术中应用恒定导通时间控制的Buck变换器的电路图；
图1b为图1a所示的恒定导通时间产生电路的控制信号波形图；
图2a为现有技术的恒定关断时间产生电路图；
图2b为图2a所示的恒定关断时间产生电路的控制信号波形图；
图3a为本发明实施例的一种调节时间产生电路图；
图3b为本发明实施例的另一种调节时间产生电路图；
图4a为本发明实施例的一种导通时间产生电路图；
图4b为图4a所示的导通时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图；
图5a为本发明实施例的另一种导通时间产生电路图；
图5b为图5a所示的导通时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图；
图6a为本发明实施例的一种关断时间产生电路图；
图6b为图6a所示的关断时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图；
图7a为本发明实施例的另一种关断时间产生电路图；以及
图7b为图7a所示的关断时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图。
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3a给出了本发明实施例的一种调节时间产生电路图，用以产生调节信号Vadj。调节信号产生电路包括调理电路和差值电路，其中调理电路被配置为低通滤波器，包括串联在调理电路的输入端和地之间的电阻RL和电容CL。调理电路的输入端输入与输出信号相关(例如，成正比)的第一输出信号VOUT1，输出端产生第二输出信号VOUT2。当第一输出信号VOUT1发生跳变时，第二输出信号VOUT2无法立即跟随改变，而在该跳变瞬间保持为第一输出信号VOUT1发生跳变前的状态。差值电路用以接收第一输出信号VOUT1和第二输出信号VOUT2，并根据两者的差值产生调节信号Vadj，即Vadj＝k(VOUT2-VOUT1)。本实施例中，低通滤波器的时间常数越小，则改善输出信号过冲或跌落的效果越不明显，低通滤波器的时间常数越大，改善的效果越好，但会使得系统体积增大，因此可以根据实际需要来设置低通滤波器的参数。应理解，低通滤波器可以有其他任意形式具有低通滤波功能的电路构成。
图3b给出了本发明实施例的另一种调节时间产生电路图。与图3a相比，不同的是调理电路包括采样保持电路。应理解采样保持电路可以为任何现有技术的电路结构或通过数字控制产生。调理电路用以采样第一输出信号VOUT1保持一段时间后输出第二输出信号VOUT2，保持的时间可以根据实际情况进行调整。同样第二输出信号在第一输出信号VOUT1发生跳变时保持为第一输出信号VOUT1跳变前的状态。当输出信号接近输出信号的期望值时，调节信号Vadj不再对恒定时间控制信号VT的产生时刻进行调节。
应理解，本发明的调理电路还可以采用低通滤波器与采样保持电路串联构成。其中在低通滤波器尺寸相同时，采样保持器的加入使得第二输出信号VOUT2保持第一输出信号VOUT1跳变前的状态的时间更久，调节效果更好。换言之，采样保持器的加入使得低通滤波器的电阻和电容的值减小以达到同样的效果，从而减小低通滤波器的尺寸。
图4a给出了本发明实施例的一种导通时间产生电路图。图4b给出了图4a所示的导通时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图，其中实线为负载跳变后的波形，虚线为负载跳变前的波形。
与图1a相比，图4a中导通时间产生电路与图1a所示的恒定导通时间产生电路的结构基本相同，在此不再进行说明。其不同之处在于本实施例中导通时间产生电路增加了一个第二电流源CCS2，受调节信号Vadj控制而产生第二电流Iref2以调节主功率管HS的导通时间。其中调节信号Vadj可以通过图3a和图3b所示的任一种方式或其他具有相同功能的电路产生，在此不再进行说明。第二电流源CCS2与第一电流源CCS1并联，且两者参考电流方向相反。第一开关S受与主功率管的驱动信号逻辑相反的驱动信号控制。在本实施例中，驱动信号TG’与主功率管的驱动信号逻辑相同，且与反相器相连，最终输出与主功率管的驱动信号逻辑相反的驱动信号控制第一开关S。应理解，导通时间产生电路还可以有连接其他形式，以实现相同功能。
当负载由轻载往重载跳变时，第一输出信号VOUT1瞬间减小，而第二输出信号VOUT2在该瞬间保持为第一输出信号VOUT1跳变前的状态，因此还未发生变化，使得第二输出信号VOUT2与第一输出信号VOUT1的差值为正，从而使得第二电流Iref2与第一电流Iref1的方向相反，两者共同给第一电容C充电的充电电流减小，即从图4b中可以看出斜坡信号Vc’的斜率较之负载跳变前的斜坡信号Vc变小。而参考信号Vref不变，因此斜坡信号Vc’到达参考信号Vref的时间变长，比较器Cmpr产生恒定时间控制信号VT’的时刻较之负载跳变前的恒定时间控制信号VT滞后，其中恒定时间控制信号VT在导通时间产生电路中用以控制主功率管的关断时刻，因此负载跳变后的恒定时间控制信号VT’产生的时刻滞后使得主功率管的导通时间增大。此后输出信号逐渐增大到输出信号的期望值，第一输出信号VOUT1相应增大，第二输出信号VOUT2也逐渐接近第一输出信号VOUT1，使得调节信号Vadj的值很小，基本不再改变恒定时间控制信号VT’产生的时刻。由于驱动信号TG’与主功率管的驱动信号一致，图4b中也可以看出，负载跳变后的驱动信号TG’比负载跳变前的驱动信号TG的高电平持续时间延长。最终减小输出信号的过冲，提高了负载的动态响应速度。
同理，当负载由重载往轻载跳变时，第一输出信号VOUT1瞬间增大，而第二输出信号VOUT2该瞬间还未变化，因此第二输出信号VOUT2与第一输出信号VOUT1的差值为负，因此第二电流Iref2与第一电流Iref1方向相同，使得第一电容C的充电电流增大，而参考信号Vref1不变，最终使得主功率管的导通时间减少。最终减小输出信号的跌落，提高了负载的动态响应速度。该阶段并未在图中示出。
图5a为另一种导通时间控制电路。图5b为图5a所示的导通时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图，其中实线为负载跳变后的波形，虚线为负载跳变前的波形。
与图1a相比，图5a中的导通时间产生电路的不同之处在于，参考信号Vref叠加了调节信号Vadj生成第一参考信号Vref1，其中Vadj＝k(VOUT2-VOUT1)。
如上所述，在负载由轻载往重载跳变时，第一输出信号VOUT1减小，由于第二输出信号VOUT2在第一输出信号VOUT1跳变瞬间保持为第一输出信号VOUT1跳变前的状态，因此第二输出信号VOUT2此时还没变化，使得调节信号Vadj为正值，从而在图5b中可以看出第一参考信号Vref1＝Vref+Vadj变大，而斜坡信号Vc’的斜率不变，因此达到第一参考信号Vref1的时间较之负载跳变前延长，使得比较器Cmpr产生恒定时间控制信号VT’的时刻也比负载跳变前产生的恒定时间控制信号VT滞后，从而使得主功率管的导通时间增大。对应图5b中驱动信号TG’的高电平持续时间与负载跳变前相比更长，从而减小了输出信号的过冲，提高了负载的动态响应速度。
同理，在负载由重载往轻载跳变时，第一输出信号VOUT1增大，由于第二输出信号VOUT2在瞬间还未变化，使得调节信号Vadj为负值，最终使得主功率管的导通时间减小，从而减小了输出信号的跌落，提高了负载的动态响应速度。该阶段并未在图中示出。
图6a示出了一种关断时间产生电路。图6b给出了图6a所示的关断时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图，其中实线为负载跳变后的波形，虚线为负载跳变前的波形。
图6a中关断时间产生电路与图2a的现有技术的关断时间产生电路相似，其不同之处在于关断时间产生电路中增加了第二电流源CCS2，且受调节信号Vadj控制产生第二电流Iref2＝k(VOUT2-VOUT1)，以调节主功率管的关断时间。第二电流源CCS2与第一电流源CCS1并联，且两者参考方向相同。第一开关S受与主功率管驱动信号相同的信号控制，本实施例中，驱动信号BG’与主功率管的驱动逻辑相反，并与一反相器相接，最终输出与主功率管驱动信号相同的信号控制第一开关S。应理解，其他用以实现该功能的电路形式均在本发明范围之内。
当负载由轻载往重载跳变时，如上所述，第一输出信号VOUT1瞬间减小，而第二输出信号VOUT2在该瞬间还未变化，因此第二输出信号VOUT2与第一输出信号VOUT1的差值为正，因此第二电流源CCS2产生的第二电流Iref2与第一电流源CCS1产生的第一电流Iref1方向相同，从而使得第一电容C的充电电流增大。从图6b中可以进一步看出，此时斜坡信号Vc’的斜率相较于负载跳变前的斜坡信号Vc的斜率有所增大，而参考信号Vref不变，因此斜坡信号Vc’到达参考信号Vref的时间比斜坡信号Vc缩短，从而比较器Cmpr产生恒定时间控制信号VT’相较于负载跳变前产生的恒定时间控制信号VT的时刻提前，其中恒定时间控制信号VT在关断时间产生电路中用以控制主功率管的开通时刻，因此负载跳变后的恒定时间控制信号VT’产生的时刻提前，使得主功率管的关断时间缩短。对应图6b中此时驱动信号BG’比负载跳变前产生的驱动信号BG的高电平持续时间减小，驱动信号BG的高电平持续时间表征主功率管的关断时间，因此减小了输出信号的过冲。
同理，当负载由重载往轻载跳变时，如上所述，第一输出信号VOUT1瞬间增加，而第二输出信号VOUT2在该瞬间还未变化，因此第二输出信号VOUT2与第一输出信号VOUT1的差值为负，因此第二电流Iref2与第一电流Iref1的方向相反，从而第一电容C的充电电流减小，使得主功率管的关断时间延长，从而减小了输出信号的跌落，提高了负载的动态响应速度。
图7a给出了另一种关断时间产生电路。图7b给出了图7a所示的关断时间产生电路在负载由轻载往重载跳变前后的控制信号波形图，其中实线为负载跳变后的波形，虚线为负载跳变前的波形。与图2a中现有技术的关断时间产生电路相比，图7a所示的关断时间产生电路中第一参考信号Vref1此时等于Vref-Vadj，同样，Vadj＝k(VOUT2-VOUT1)。
当负载由轻载往重载跳变时，如上所述，调节信号Vadj为正值，因此在图7b中可以看出此时第一参考信号Vref1比负载跳变前的参考信号Vref小，而第一电容C的充电电流不变，因此斜坡信号Vc’的斜率和负载跳变前斜坡信号Vc的斜率相同，从而斜坡信号Vc’到达第一参考信号Vref1的时间比斜坡信号Vc到达参考信号Vref的时间缩短，比较器Cmpr产生恒定时间控制信号VT’的时刻也比负载跳变前产生恒定时间控制信号VT的时刻提前，从而使得主功率管的关断时间缩短。由于驱动信号BG’与主功率管的驱动信号逻辑相反，因此驱动信号BG’的高电平持续时间表征主功率管的关断时间。从图7b中可以看出，驱动信号BG’的高电平持续时间较之驱动信号BG减少，即主功率管的关断时间比负载跳变前缩短，从而减小了输出信号的过冲，提高了负载的动态响应速度。
同理，当负载由重载往轻载跳变时，调节信号Vadj为负值，第一参考信号Vref1增加，从而使得主功率管的关断时间延长，占空比相应减小，从而减小了输出信号的跌落，提高了负载的动态响应速度。
应理解，本发明实施例的调理电路可以包括任意形式具有上述使第二输出信号在第一输出信号突变时保持不变的功能的电路构成，例如延时电路，在第一输出信号变化时，使得第二输出信号维持第一输出信号变化前的状态，直至输出信号等于输出信号的期望值。
本领域技术人员还应理解，本发明实施例的调节时间产生电路还可用于当负载的变化幅度超过一定程度时，即输出信号的变化幅度大于预定阀值时，再将调节信号用以改变恒定时间信号产生的时刻，以调节功率管的开关时间长度。例如，可以在图3a所示的实施例的基础上，若当前采样的输出信号与上一时刻采样的输出信号之间的差值大于一预定阀值后，则根据调节信号Vadj改变恒定时间控制信号VT产生的时刻，以改变功率管的开关时间长度。而若当前采样的输出信号与上一时刻采样的输出信号之间的差值小于该预定阀值时，则调节信号Vadj不对恒定时间控制信号VT的产生时刻进行调节，功率管的开关时间长度可以维持为恒定值。应理解，当前采样的输出信号也可以直接与输出信号的期望值产生差值从而进行判断。其中判断输出信号的变化幅度大于预定阀值的电路可以为任意形式模拟或数字方式形成，例如可以包括采样保持电路，比较电路和与门电路等。
本发明的开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法，根据输出信号的变化信息产生调节信号，并将其加入到开关时间产生电路中，以改变恒定时间控制信号，从而实现在负载跳变时，能更加快速地调节开关变换器中功率管的开关时间长度，从而减小输出信号的过冲或跌落，提高负载的动态响应。
应理解，本发明的开关时间产生电路可以应用于采用恒定导通时间控制或恒定关断时间控制的开关变换器中。
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 (23)

1.一种开关变换器的开关时间产生电路，所述开关变换器包括具有至少一个功率管的功率级电路，其特征在于，所述开关时间产生电路包括：
调节信号产生电路，被配置为根据所述开关变换器的输出信号的变化信息产生调节信号，其中所述调节信号用以在负载变化时改变恒定时间控制信号产生的时刻，以调节所述功率管的开关时间长度，从而提高所述开关变换器的动态响应速度。
2.根据权利要求1所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述输出信号没有发生变化时，所述恒定时间控制信号用以维持所述功率管的开关时间长度为恒定值；所述输出信号发生变化时，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而调节所述功率管的开关时间长度。
3.根据权利要求1所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述输出信号的变化幅度大于预定阀值时，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而调节所述功率管的开关时间长度。
4.根据权利要求1所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述调节信号产生电路包括调理电路，所述调理电路输入端用以接收与所述输出信号相关的第一输出信号，输出端输出第二输出信号，其中所述第二输出信号在所述第一输出信号发生突变时保持为所述第一输出信号突变前的状态。
5.根据权利要求4所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述调理电路包括低通滤波器，用以将所述第一输出信号滤波后输出所述第二输出信号。
6.根据权利要求4所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述调理电路包括采样保持电路，用以采样所述第一输出信号并保持一段时间后输出所述第二输出信号。
7.根据权利要求4所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述调节信号产生电路还包括差值电路，被配置为根据所述第二输出信号和所述第一输出信号的差值产生所述调节信号。
8.根据权利要求1所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述开关时间产生电路还包括：
斜坡信号产生电路，被配置为根据第一电流源产生的第一电流和第一开关的开关状态给第一电容充放电以产生斜坡信号；以及
比较器，被配置为根据参考信号和所述斜坡信号产生所述恒定时间控制信号。
9.根据权利要求8所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述调节信号用以改变所述参考信号，从而改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，调节所述功率管的开关时间长度。
10.根据权利要求9所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述参考信号与所述调节信号相加，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而改变所述功率管的关断时刻，调节所述功率管的导通时间。
11.根据权利要求9所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述参考信号与所述调节信号相减，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而改变所述功率管的开通时刻，调节所述功率管的关断时间。
12.根据权利要求8所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述斜坡信号产生电路包括：
第二电流源，与所述第一电流源并联，且受所述调节信号控制产生第二电流以改变所述斜坡信号的斜率，从而改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，调节所述功率管的开关时间长度。
13.根据权利要求12所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述第二电流源与所述第一电流源参考方向相同，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而改变所述功率管的关断时刻，调节所述功率管的导通时间。
14.根据权利要求12所述的开关时间产生电路，其特征在于，所述第二电流源与所述第一电流源参考方向相反，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而改变所述功率管的开通时刻，调节所述功率管的关断时间。
15.一种开关变换器的开关时间控制方法，所述开关变换器包括具有至少一个功率管的功率级电路，其特征在于，根据所述开关变换器的输出信号的变化信息产生调节信号，并在负载变化时根据所述调节信号改变恒定时间控制信号产生的时刻，以调节所述功率管的开关时间长度，从而提高所述开关变换器的动态响应速度。
16.根据权利要求15所述的开关时间控制方法，其特征在于，当所述输出信号没有发生变化时，所述恒定时间控制信号用以维持所述功率管的开关时间长度为恒定值；当所述输出信号发生变化时，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，以调节所述功率管的开关时间长度。
17.根据权利要求15所述的开关时间控制方法，其特征在于，当所述输出信号的变化幅度大于预定阀值时，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻以调节所述功率管的开关时间长度。
18.根据权利要求15所述的开关时间控制方法，其特征在于，根据所述开关变换器的输出信号的变化信息产生调节信号包括：
根据所述输出信号得到与其相关的第一输出信号；
根据所述第一输出信号得到第二输出信号，其中所述第二输出信号在所述第一输出信号发生突变时保持为所述第一输出信号突变前的状态；及
根据所述第二输出信号与所述第一输出信号的差值得到所述调节信号。
19.根据权利要求18所述的开关时间控制方法，其特征在于，所述第一输出信号经过低通滤波后得到所述第二输出信号。
20.根据权利要求18所述的开关时间控制方法，其特征在于，所述第一输出信号经过采样保持后得到所述第二输出信号。
21.根据权利要求15所述的开关时间控制方法，其特征在于，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻包括：
根据所述调节信号改变参考信号的大小，从而产生第一参考信号；以及
比较所述第一参考信号与斜坡信号，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而调节所述功率管的开关时间长度。
22.根据权利要求15所述的开关时间控制方法，其特征在于，根据所述调节信号改变所述恒定时间控制信号产生的时刻包括：
根据所述调节信号改变斜坡信号的斜率；以及
比较所述斜坡信号和参考信号，以改变所述恒定时间控制信号产生的时刻，从而调节所述功率管的开关时间长度。
23.根据权利要求22所述的开关时间控制方法，其特征在于，根据所述调节信号调节所述斜坡信号的斜率包括：
通过并联连接的第一电流源和第二电流源为第一电容提供充电电流，从而改变所述第一电容产生的所述斜坡信号的斜率，其中所述第二电流源受控于所述调节信号。
CN201810761243.5A 2018-07-12 2018-07-12 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法 Active CN108880237B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810761243.5A CN108880237B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法
US16/504,413 US11075579B2 (en) 2018-07-12 2019-07-08 Switching converter, switching time generation circuit and switching time control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810761243.5A CN108880237B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108880237A true CN108880237A (zh) 2018-11-23
CN108880237B CN108880237B (zh) 2020-10-30

Family

ID=64301123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810761243.5A Active CN108880237B (zh) 2018-07-12 2018-07-12 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11075579B2 (zh)
CN (1) CN108880237B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110445356A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 合肥联宝信息技术有限公司 一种dc-dc变换装置及方法
CN111600464A (zh) * 2020-06-30 2020-08-28 上海晶丰明源半导体股份有限公司 多相电源动态响应控制电路及控制方法
CN117394661A (zh) * 2023-12-07 2024-01-12 杰华特微电子股份有限公司 导通时间产生电路及开关转换器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112688542B (zh) * 2021-01-06 2022-04-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路以及应用其的开关变换器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583609B1 (en) * 2001-05-01 2003-06-24 Integration Associates Inc. Automatic bandwidth and stability control for switched pulse width modulation voltage regulator
CN101931325A (zh) * 2009-04-24 2010-12-29 英特赛尔美国股份有限公司 根据相位电压为切换模式调节器控制器确定输出电压电平信息的系统和方法
CN102237797A (zh) * 2010-04-22 2011-11-09 英特赛尔美国股份有限公司 用于检测和补偿开关模式电源的主动输出滤波器的系统和方法
CN103199703A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种电压型调节器的控制电路及其控制方法
US20130257403A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Anpec Electronics Corporation Constant-On-Time Generation Circuit and Buck Converter
CN103414342A (zh) * 2013-07-02 2013-11-27 西南交通大学 动态电压调节开关变换器的定频恒定通断时间控制方法
CN103490630A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于交错并联式开关电源的控制电路及控制方法
CN104038045A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 杭州电子科技大学 高功率因数校正控制电路及装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975494B2 (en) * 2001-01-29 2005-12-13 Primarion, Inc. Method and apparatus for providing wideband power regulation to a microelectronic device
US6696825B2 (en) * 2002-03-18 2004-02-24 Intersil Americas Inc. DC-to-DC converter with fast override feedback control and associated methods
US7471133B1 (en) * 2006-07-21 2008-12-30 Intersil Americas Inc. Modulator circuit with linear and non-linear control
CN102083254B (zh) 2009-11-30 2013-09-18 成都芯源系统有限公司 适用于三端可控硅调光器的wled驱动电路及驱动方法
WO2011103928A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Feedforward digital control unit for switched mode power supply and method thereof
US8638079B2 (en) * 2010-02-27 2014-01-28 Infineon Technologies Ag Pulse modulation control in a DC-DC converter circuit
US9236802B2 (en) * 2010-04-09 2016-01-12 Infineon Technologies Americas Corp. Turbo circuit for providing voltage regulation and related method
CN101835314B (zh) 2010-05-19 2013-12-04 成都芯源系统有限公司 一种具有调光功能的led驱动电路及灯具
US9300202B2 (en) * 2012-05-10 2016-03-29 Intersil Americas LLC System and method of dynamic droop for switched mode regulators
TWI441005B (zh) * 2012-05-24 2014-06-11 Richtek Technology Corp 改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法
US8860394B2 (en) * 2012-06-28 2014-10-14 Intersil Americas LLC Fast dynamic voltage response for voltage regulators with droop control
US10312805B2 (en) * 2015-04-02 2019-06-04 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Current mode control DC-DC converter with single step load transient response
US9735680B2 (en) * 2015-07-23 2017-08-15 Mediatek Inc. Constant on-time pulse width control-based scheme including capabilities of fast transient response and adaptively adjusting on-time pulse width
CN108093530B (zh) 2016-04-29 2020-03-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和应用其的线性led驱动电路
US9954440B2 (en) * 2016-05-13 2018-04-24 Mediatek Inc. Controller for DC/DC power converters
US10128755B2 (en) * 2016-07-11 2018-11-13 Apple Inc. Slew mode control of transient phase based on output voltage slope of multiphase DC-DC power converter
US10924019B2 (en) * 2016-11-23 2021-02-16 Texas Instruments Incorporated Asynchronous clock pulse generation in DC-to-DC converters
US10033273B1 (en) * 2017-01-05 2018-07-24 Semiconductor Components Industries, Llc System and method for controlling switching power supply
CN106793352B (zh) 2017-04-06 2018-11-13 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法
CN106912144B (zh) 2017-04-06 2018-01-23 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法
CN106888524B (zh) 2017-04-21 2018-01-16 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 具有可控硅调光器的led驱动电路、电路模块及控制方法
US10566901B2 (en) * 2018-06-22 2020-02-18 Monolithic Power Systems, Inc. Constant-frequency control method with fast transient

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583609B1 (en) * 2001-05-01 2003-06-24 Integration Associates Inc. Automatic bandwidth and stability control for switched pulse width modulation voltage regulator
CN101931325A (zh) * 2009-04-24 2010-12-29 英特赛尔美国股份有限公司 根据相位电压为切换模式调节器控制器确定输出电压电平信息的系统和方法
CN102237797A (zh) * 2010-04-22 2011-11-09 英特赛尔美国股份有限公司 用于检测和补偿开关模式电源的主动输出滤波器的系统和方法
US20130257403A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Anpec Electronics Corporation Constant-On-Time Generation Circuit and Buck Converter
CN103199703A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种电压型调节器的控制电路及其控制方法
CN103414342A (zh) * 2013-07-02 2013-11-27 西南交通大学 动态电压调节开关变换器的定频恒定通断时间控制方法
CN103490630A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于交错并联式开关电源的控制电路及控制方法
CN104038045A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 杭州电子科技大学 高功率因数校正控制电路及装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110445356A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 合肥联宝信息技术有限公司 一种dc-dc变换装置及方法
CN111600464A (zh) * 2020-06-30 2020-08-28 上海晶丰明源半导体股份有限公司 多相电源动态响应控制电路及控制方法
CN111600464B (zh) * 2020-06-30 2023-12-26 上海晶丰明源半导体股份有限公司 多相电源动态响应控制电路及控制方法
CN117394661A (zh) * 2023-12-07 2024-01-12 杰华特微电子股份有限公司 导通时间产生电路及开关转换器
CN117394661B (zh) * 2023-12-07 2024-03-22 杰华特微电子股份有限公司 导通时间产生电路及开关转换器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108880237B (zh) 2020-10-30
US11075579B2 (en) 2021-07-27
US20200021191A1 (en) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108880237A (zh) 开关变换器的开关时间产生电路及开关时间控制方法
US11239753B2 (en) Switching converter, and control method and control circuit thereof
JP6085406B2 (ja) 出力電圧制御回路、電子機器及び出力電圧制御方法
US7538526B2 (en) Switching regulator, and a circuit and method for controlling the switching regulator
US9621036B2 (en) Circuits and techniques for improving regulation in a regulator having more than one mode of operation
JP5634028B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ、ｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
TWI613883B (zh) 具快速暫態響應的固定導通時間轉換器
US10326364B2 (en) Voltage regulator current load sensing
CN111869072B (zh) 一种电压转换电路的控制电路
US20120019225A1 (en) Control circuit and method for reducing output ripple in constant on-time switching regulator
US20140184187A1 (en) Average current controller, average current control method and buck converter using the average current controller
JP2017011896A (ja) スイッチング電源回路、液晶駆動装置、液晶表示装置
CN104167905B (zh) 用于电源转换器的时间产生器及时间信号产生方法
US7764519B2 (en) Control circuit and method for controlling switching power supply
KR20180015592A (ko) 스위칭 제어 회로, 스위칭 전원 장치, 전자 기기
TWI470908B (zh) 控制電路、時間計算單元及控制電路操作方法
US10727743B2 (en) Systems and methods for enhancing dynamic response of power conversion systems
US9647546B2 (en) Dual-mode voltage doubling buck converter with smooth mode transition
CN109256948B (zh) 开关调节器
CN115333348A (zh) 三电平直流-直流变换器以及控制电路
TWI569569B (zh) 切換式穩壓器
US9059594B2 (en) Battery switching charger and method for controlling battery switching charger
JP5171209B2 (ja) スイッチング電源回路及び電子機器
TW201206038A (en) Apparatus and method for switching converter
CN117578861A (zh) 软启动控制电路及dc-dc电压变换器、软启动控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 310051 No. 6 Lianhui Street, Xixing Street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant after: Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou ) Co., Ltd.

Address before: Room A1501-A1505 and A1509-A1511, 71 Building No. 90 Wensan Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310012

Applicant before: Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou ) Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant