CN110943601A - 一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电源技术领域，具体公开了一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路，其包括1个恒定频率电路和1个频率补偿电路。本发明应用于恒定导通时间的控制模式的开关电源，在技术上实现了利用转换器的输入及输出电压控制一个导通时间内单次触发定时器，可使器件的开关频率基本保持在一个恒定频率，导通时间Ton与输入电压成反比，而与输出电压成正比，因此，当占空比为VOUT/VIN时，开关频率在输入电压范围内可保持恒定。
Description
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路。
背景技术
在消费电子领域，各种电子设备都需要电源来维持，开关电源管理芯片是电子系统不可缺少的一部分，其中恒定导通时间控制模式的开关电源由于其优越的负载瞬态响应及平滑的工作模式切换，在电源领域得到了很好的应用。
恒定导通时间控制模式架构的DC/DC转换器的频率架构，采用自适应接通时间控制，其内部不含专门确定开关频率的振荡器，利用转换器的输入及输出电压控制一个导通时间内单次触发定时器，可使器件的开关频率基本保持在一个恒定频率，导通时间Ton与输入电压成反比，而与输出电压成正比，因此，使开关频率在输入电压范围内保持恒定是很重要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路，包含电阻、电容、比较器以及频率补偿电路，所述电阻的一端连接所述电容的正端、所述比较器的一端、所述频率补偿电路的输出端；所述电容的负端连接地。
作为上述方案的进一步说明，所述频率补偿电路包含第一P型MOS管、第二P型MOS管、第三P型MOS管、第四P型MOS管、第一电阻、第一N型三极管、第一P型三极管；
所述第一P型三极管的集电极与地连接，其发射极分别与第一N型三极管的基极、第二P型MOS管的漏极连接；
所述第一N型三极管的集电极分别与第三P型MOS管的漏极、第三P型MOS管的栅极、第四P型MOS管的栅极连接；其发射极与第一电阻的一端连接；
所述第一电阻的另一端接地；
所述第一P型MOS管的栅极分别与第二P型MOS管的栅极、第一P型MOS管的漏极连接；
所述第二P型MOS管的漏极分别与第一N型三极管的基极、第一P型三极管的发射极连接；
所述第三P型MOS管的栅极分别与第四P型MOS管的栅极、第三P型MOS管的漏极、第一N型三极管的集电极连接；
所述第四P型MOS管的栅极分别与第三P型MOS管的栅极、第三P型MOS管的漏极、第一N型三极管的集电极连接。
本发明的有益效果：
(1)本恒定频率电路利用转换器的输入及输出电压控制一个导通时间内单次触发定时器，提供一个开关频率基本并使其保持在一个恒定频率，恒定频率有益于外围电感、电容的选型，有益于系统的稳定性、纹波及EMI等。
(2)在恒定频率电路中，电路系统中的频率在任何输入电压、任何输出电压的情况下，都能维持在固定的频率。
附图说明
图1：恒定频率电路
图2：频率补偿电路
附图标记说明：
R-电阻；C-电容；PWM-比较器；MP1-第一P型MOS管；MP2-第二P型MOS管；MP3-第三P型MOS管；MP4-第四P型MOS管；R1-第一电阻；NPN1-第一N型三极管；PNP1-第一P型三极管。
具体实施方式
下面将结合附图1-2和实施方式对本发明作进一步说明。
结合图1，本实施例提供了一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路，其包含有电阻R、电容C、比较器PWM以及频率补偿电路，其中电阻R的一端连接电容C的正端、比较器PWM的一端以及频率补偿电路的输出端，频率补偿电路的输出端的电压为VCR，电容C的负端连接地GND；电路输出端VOUT连接比较器PWM的另一端，比较器PWM的输出即为恒定频率的输出信号；恒定导通时间控制模式开关电源控制系统上管的开启由系统内部的比较器PWM决定，上管的关断由恒定频率电路决定。
其原理为，将开关电压VSW送入电阻R、电容C电路，得到VCR，通过对VCR点补充图中I＝VCR/R的电流，使VCR点的电压只与系统输入电压VIN的电压有关，避免因为对电容C充电而产生电压损耗，由图可以得到以下公式，
其中Vout为系统输出电压，Vin为系统输入电压，D为占空比，R、C分别为电路中的电阻、电容，Fsw为COT控制系统的恒定频率，由上式可以得出，系统的频率只与RC有关，所以为恒定频率模式。
图2为频率补偿电路，其包含电源、第一P型MOS管MP1、第二P型MOS管MP2、第三P型MOS管MP3、第四P型MOS管MP4、第一电阻R1、第一N型三极管NPN1、第一P型三极管PNP1。
其连接关系为：第一P型三极管PNP1的基极连接恒定频率电路产生的电压信号VCR，其集电极与地连接，发射极与第一N型三极管NPN1的基极、第二P型MOS管MP2的漏极连接；第一N型三极管NPN1的基极与第二P型MOS管MP2的漏极、第一P型三极管PNP1的发射极连接，第一N型三极管NPN1的集电极与第三P型MOS管MP3的漏极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极连接；第一N型三极管NPN1的发射极与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端接地GND。
第一P型MOS管MP1的栅极与第二P型MOS管MP2的栅极、第一P型MOS管MP1的漏极连接，源极与电源VDD连接，衬底与电源VDD连接；第二P型MOS管MP2的栅极与第一P型MOS管MP1的栅极、第一P型MOS管MP1的漏极，源极与电源VDD连接，衬底与电源VDD连接；第二P型MOS管MP2的漏极与第一N型三极管NPN1的基极、第一P型三极管PNP1的发射极连接；第三P型MOS管MP3的栅极与第四P型MOS管MP4的栅极、第三P型MOS管MP3的漏极、第一N型三极管NPN1的集电极连接，源极与电源VDD连接，衬底与电源VDD连接；第四P型MOS管MP4的栅极与第三P型MOS管MP3的栅极、第三P型MOS管MP3的漏极、第一N型三极管NPN1的集电极连接，源极与电源VDD连接，衬底与电源VDD连接；
第四P型MOS管MP4的漏极作为频率补偿电路的输出，送回给恒定频率电路。
恒定频率电路对于恒定导通时间控制模式架构的DC/DC转换器，由于内部不存在固定频率的振荡器，如果系统没有恒定的频率，则会出现各种频率的工作状态，会导致系统的频率不固定、纹波不固定、EMI等方面的问题，此恒定频率补偿电路，即产生I＝VCR/R1的电流结构，其中三极管PNP1的基极电压为VCR，通过PNP1射随器和NPN1射随器结构，NPN1集电极的电压为VCR，所以流过MP3的电流即为VCR/R1，将此电流镜像给MP4，流出送入恒定频率电路，即可完成COT恒定频率功能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路，其特征在于，包含电阻、电容、比较器以及频率补偿电路，所述电阻的一端连接所述电容的正端、所述比较器的一端、所述频率补偿电路的输出端；所述电容的负端连接地。
2.如权利要求1所述的一种用于恒定导通时间控制模式开关电源的恒定频率电路，其特征在于，所述频率补偿电路包含第一P型MOS管、第二P型MOS管、第三P型MOS管、第四P型MOS管、第一电阻、第一N型三极管、第一P型三极管；
所述第一P型三极管的集电极与地连接，其发射极分别与第一N型三极管的基极、第二P型MOS管的漏极连接；
所述第一N型三极管的集电极分别与第三P型MOS管的漏极、第三P型MOS管的栅极、第四P型MOS管的栅极连接；其发射极与第一电阻的一端连接；
所述第一电阻的另一端接地；
所述第一P型MOS管的栅极分别与第二P型MOS管的栅极、第一P型MOS管的漏极连接；
所述第二P型MOS管的漏极分别与第一N型三极管的基极、第一P型三极管的发射极连接；
所述第三P型MOS管的栅极分别与第四P型MOS管的栅极、第三P型MOS管的漏极、第一N型三极管的集电极连接；
所述第四P型MOS管的栅极分别与第三P型MOS管的栅极、第三P型MOS管的漏极、第一N型三极管的集电极连接。
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