CN112600395B - 控制电路、功率变换器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制电路、功率变换器及其控制方法，该功率变换器包括该控制电路，该控制电路包括：比较电路，根据功率变换器的原边电路的采样信号提供调控信号；斜坡信号生成电路，根据PWM信号和调控信号输出斜坡信号；PWM信号生成电路，根据斜坡信号生成PWM信号至主开关管的控制端，进行功率变换器的THD优化。其中，本发明的控制电路和功率变换器在采样信号低于预设参考信号时，斜坡信号生成电路锁定斜坡信号的斜率，进而锁定PWM信号的占空比，锁定主开关管的导通时间，避免功率变换器在低输入电压情况下出现输入电流死区时间段，提升整体THD优化效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种控制电路、功率变换器及其控制方法。
背景技术
在交直流变换(AC/DC)电路中，为了减少电路对电网的污染，需要其输入电流波形为正弦，并且和接入电网电压同相位，以达到低总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)和高功率因数(PF)的要求。这种高PF的电路可称为带功率因数校正(PFC)的电路。
以反激式变换电路为例，高功率因数临界导通模式的反激式变换电路一般采用峰值电流控制，或者恒定导通时间(Constant on time，COT)控制。
参照图1，现有技术的功率变换器100包括功率级电路和控制电路101，功率级电路包括由变压器T1连接的原边电路和副边电路，原边电路接收交流电压Vac，通过整流电路102提供母线(整流电路102的正输出端为母线电流路径的首端，依次经过电感器L、变压器T1的原边绕组、主开关管M0和采样电阻Rcs耦接地)的输入电压，控制电路101连接采样电阻Rcs的第一端(采样电阻Rcs的第二端耦接地)和主开关管M0的控制端(栅极)根据母线的输入电压提供PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号至主开关管M0，调节主开关管M0的导通时间，调节母线电流Iin波形，进行THD优化。副边电路通过变压器T1接收原边电路电能，通过电容器Co稳压输出电压至负载load。
其中，对于恒定导通时间控制方式，有其中，D(t)为占空比，Ton为主开关管M0的导通时间，L为电感器L的电感值，Iin为母线电流，根据占空比调节控制电路101内部的电容器的充电电流大小，进而调节该电容器的充电极板提供的斜坡电压的斜率，根据该斜坡电压提升至阈值的时间调节Ton，让Ton与占空比D(t)成反比，将Iin调节为标准正弦波形。
其中，在母线输入电压谷底的时候，由于输入电压减小，占空比变大，导致充电电流增大，Ton变小，造成整流电路后的电容器(电容器Ci1和电容器Ci2，一端分别连接至电感器L的两端，另一端耦接地)放电不充分，电容器上的电压比输入电压高，出现输入电流的死区时间段，影响了THD，特别是低压输入的时候。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种控制电路、功率变换器及其控制方法，从而优化功率变换器的THD优化效果。
根据本发明的一方面，提供一种控制电路，用于功率变换器，所述功率变换器包括由变压器连接的原边电路和副边电路，所述变压器的原边绕组通过主开关管和采样电阻耦接地，所述控制电路包括：
比较电路，包括预设参考信号输入端、调控信号输出端以及与所述采样电阻耦接的采样信号输入端；
斜坡信号生成电路，包括PWM信号输入端、斜坡信号输出端以及与所述比较电路的调控信号输出端连接的调控信号输入端，用于根据PWM信号和调控信号控制斜坡信号的斜率；所述PWM信号用于控制主开关管的开关状态；以及
PWM信号生成电路，包括与所述斜坡信号生成电路的斜坡信号输出端耦接的输入端和耦接至所述主开关管的PWM信号输出端，其中，
在采样信号大于或等于预设参考信号时，斜坡信号生成电路根据PWM信号调节斜坡信号的斜率，
在采样信号低于预设参考信号时，斜坡信号的斜率锁定。
可选地，所述PWM信号生成电路根据所述斜坡信号和第一参考信号调节所述PWM信号的占空比。
可选地，所述斜坡信号生成电路包括：
第一转换电路，包括第一输入端、第二输入端和第一电压信号输出端，所述第一转换电路的第一输入端为所述PWM信号输入端，第二输入端为所述调控信号输入端；
电压电流转换电路，包括电流输出端和与所述第一电压信号输出端连接的输入端；以及
第二充放电电路，包括输出端和与所述电压电流转换电路的电流输出端连接的输入端。
可选地，所述第一转换电路包括：
第一充放电电路，包括第二电容器、第一开关和第二开关，所述第二电容器的第一端分别与所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端连接，所述第二电容器的第二端耦接地，所述第一开关的第一端为第一充电电压输入端，所述第二开关的第二端耦接地；以及
开关控制信号生成电路，包括第一输入端、第二输入端和第一开关控制信号输出端和第二开关控制信号输出端，所述开关控制信号生成电路的第一输入端为所述PWM信号输入端，所述开关控制信号生成电路的第二输入端为所述调控信号输入端，所述第一开关控制信号输出端连接至所述第一开关的控制端，所述第二开关控制信号输出端连接至所述第二开关的控制端。
可选地，所述开关控制信号生成电路包括：
第一逻辑电路，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一逻辑电路的第一输入端与所述PWM信号输入端连接，所述第一逻辑电路的第二输入端与所述调控信号输入端连接，所述第一逻辑电路的输出端为所述第一开关控制信号输出端，所述第一逻辑电路根据所述调控信号控制所述PWM信号的输出的允许和禁止；以及
第二逻辑电路，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二逻辑电路的第一输入端与所述PWM信号输入端连接，所述第二逻辑电路的第二输入端与所述调控信号输入端连接，所述第二逻辑电路的输出端为所述第二开关控制信号输出端，所述第二逻辑电路根据所述调控信号控制所述PWM信号的反相信号的输出的允许和禁止。
可选地，所述第一逻辑电路的第二输入端、输出端和所述第二逻辑电路的第二输入端、输出端的输入输出路径上包括反相器。
可选地，所述电压电流转换的电路包括：
电流镜电路，包括原电流路径和镜电流路径，所述镜电流路径包括功率管，所述功率管串联在所述电流镜电路的原电流路径上，所述功率管的栅极耦接所述第一转换电路的第一电压信号输出端。
可选地，所述电压电流转换电路还包括：
电压跟随器，耦接在所述功率管的栅极与所述第一转换电路的第一电压信号输出端之间。
可选地，所述第二充放电电路包括：
第一电容器，所述第一电容器的第一端耦接至所述镜电流路径的输出端，所述第一电容器的第二端耦接地；
第三开关，连接在所述第一电容器的第一端与地之间；以及
第四开关，串联在所述第一电容器的第一端与所述镜电流路径的输出端之间，所述第四开关在所述PWM信号有效时间内导通。
可选地，所述斜坡信号生成电路还包括：
低通滤波器，耦接在所述第一转换电路的第一电压信号输出端与所述电压电流转换电路的输入端之间；
第三电容器，所述第三电容器的第一端耦接至所述电压电流转换电路的输入端，所述第三电容器的第二端耦接地。
根据本发明的另一方面，提供一种功率变换器，包括：
通过变压器耦接的原边电路和副边电路，所述原边电路包括主开关管；
根据本发明提供的控制电路，所述控制电路的PWM信号输出端耦接至所述主开关管的控制端。
根据本发明的再一方面，提供一种功率变换器的控制方法，所述功率变换器包括由变压器连接的原边电路和副边电路，所述变压器的原边绕组通过主开关管和采样电阻耦接地，通过采样电阻获得采样信号，其特征在于，所述控制方法包括：
比较采样信号和预设参考信号，并输出调控信号；
根据PWM信号和所述调控信号控制斜坡信号的斜率；当所述采样信号大于或等于所述预设参考信号时，根据所述PWM信号调节斜坡信号的斜率；当所述采样信号低于所述预设参考信号时，锁定所述斜坡信号的斜率；以及
根据所述斜坡信号生成PWM信号以控制所述主开关管的开关状态。
可选地，所述根据斜坡信号生成PWM信号的步骤具体为：根据所述斜坡信号和第一参考信号生成PWM信号，所述第一参考信号表征功率变换器的输出电流。
可选地，当所述采样信号大于或等于所述预设参考信号时，根据所述PWM信号对第一电容器进行充放电控制，从而调节所述斜坡信号的斜率，其中，所述第一电容器的第一端输出所述斜坡信号，所述第一电容器的第二端耦接地。
本发明提供的控制电路用于功率变换器，根据功率变换器原边采样电压进行THD优化，包括：比较电路，根据功率变换器的原边电路的采样信号提供调控信号；斜坡信号生成电路，根据PWM信号和调控信号输出斜坡信号；PWM信号生成电路，根据斜坡信号生成PWM信号至主开关管的控制端，进行功率变换器的THD优化。其中，在采样信号低于预设参考信号时，斜坡信号生成电路锁定斜坡信号的斜率，进而锁定PWM信号的占空比，锁定主开关管的导通时间，避免了功率变换器在低输入电压情况下出现输入电流死区时间段，提升整体THD优化效果。
本发明提供的功率变换器包括本发明提供的控制电路，在输入电压较低时，关闭常规THD优化，避免功率变换器在低输入电压情况下出现输入电流死区时间段，可提升整体的THD优化效果。
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他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据现有技术的功率变换器的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的功率变换器的结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例的控制电路的斜坡信号生成电路的结构示意图；
图4示出了根据本发明实施例的控制电路的一种开关控制信号生成电路的结构示意图；
图5示出了根据本发明实施例的控制电路的另一种开关控制信号生成电路的结构示意图；
图6示出了根据本发明实施例的控制电路的斜坡信号生成电路的结构示意图；
图7示出了根据本发明实施例的控制电路的部分信号的时序图；
图8示出了根据本发明实施例的功率变换器的部分信号的时序图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图2示出了根据本发明实施例的功率变换器的结构示意图。
如图2所示，本发明实施例的功率变换器200包括由变压器T1连接的原边电路、副边电路和控制电路。本发明实施例的功率变换器200与现有技术的功率变换器100的主要区别在于控制电路的结构，对相同的其它部分不再详述。
原边电路接收交流电压Vac，通过整流电路202将交流电压Vac转换为母线输入电压，通过变压器T1将电能传递至副边电路，整流电路正输出端至变压器T1的原边绕组远离整流电路的一端之间为母线电流路径，母线电流路径的末端通过采样电阻Rcs耦接地，控制电路与采样电阻Rcs的第一端连接(采样电阻Rcs的第二端耦接地)，获得母线电压采样信号Vcs，提供占空比信号PWM至主开关管M0的控制端(栅极)，调节主开关管M0的导通和关断，调节母线电流Iin波形。
控制电路包括PWM信号生成电路210、斜坡信号生成电路220和比较电路230。
比较电路230包括与采样电阻Rcs的第一端连接的采样信号输入端，预设参考信号输入端和调控信号输出端，比较电路230接收采样信号Vcs，根据采样信号Vcs与预设参考信号Vth1的比较提供调控信号THD-EN，其中，在采样信号Vcs低于预设参考信号Vth1时，调控信号THD-EN由有效状态变为无效状态，可以是由电平1变为电平0。在采样信号Vcs高于预设参考信号Vth1时，调控信号THD-EN由无效状态变为有效状态，可以是由电平0变为电平1。
斜坡信号生成电路220包括PWM信号输入端、调控信号输入端和斜坡信号输出端，斜坡信号生成电路220根据PWM信号提供斜坡信号Vramp输出，并根据调控信号THD-EN对输出的斜坡信号Vramp进行调控，其中，在调控信号THD-EN为无效状态时，根据PWM信号调节斜坡信号Vramp的斜率，在调控信号THD-EN由有效状态翻转至无效状态时，锁定斜坡信号Vramp当前的斜率。其中的锁定可以是保持斜坡信号Vramp当前的斜率不变，或者保持斜坡信号Vramp当前的斜率在较小的可容许范围内变化。PWM信号生成电路210包括与斜坡信号生成电路220的斜坡信号输出端耦接的输入端和耦接至主开关管M0的PWM信号输出端，根据斜坡信号Vramp的斜率提供PWM信号输出。
其中，参照图7，PWM信号生成电路210根据斜坡信号Vramp和第一参考信号Vcomp提供PWM信号输出，斜坡信号Vramp的起始时刻对应PWM信号的上升沿，斜坡信号Vramp值提升至第一参考信号Vcomp值的时刻对应PWM信号的下降沿，固定第一参考信号Vcomp，调节斜坡信号Vramp的斜率，即可调节PWM信号的占空比。
图3示出了根据本发明实施例的控制电路的斜坡信号生成电路的结构示意图。
如图3所示，本发明实施例的控制电路的斜坡信号生成电路220包括开关控制信号生成电路221、第一充放电电路222、电压电流转换电路223和第二充放电电路224。
开关控制信号生成电路221和第一充放电电路222构成第一转换电路，包括第一输入端、第二输入端和第一电压信号输出端，其第一输入端为斜坡信号生成电路220的PWM信号输入端，第二输入端为调控信号输入端。
电压电流转换电路223包括与第一转换电路的输出端连接的输入端和电流输出端，将第一电压信号转换为电流输出。
第二充放电电路224包括与电压电流转换电路223的电流输出端连接的输入端和提供斜坡信号Vramp的输出端，利用电压电流转换电路223提供的电流对其中的电容器充电，从而提供斜坡信号Vramp。
图4示出了根据本发明实施例的控制电路的一种开关控制信号生成电路的结构示意图，图5示出了根据本发明实施例的控制电路的另一种开关控制信号生成电路的结构示意图，图6示出了根据本发明实施例的控制电路的斜坡信号生成电路的结构示意图。
参照图4、图5和图6，本发明实施例的控制电路的第一充放电电路222包括第二电容器C2、第一开关K1和第二开关K2，第二电容器C2的第一端分别与第一开关K1的第二端和第二开关K2的第一端连接，第一开关K1的第一端为第一充电电压输入端，第二开关K2的第二端耦接地，第一开关K1在PWM信号有效时导通，第二开关K2在PWM信号无效时导通，以根据PWM信号的时序对第二电容器C2进行充放电，根据PWM信号的有效时间(高电平时间)控制第二电容器C2的第一端的电压，在第二电容器C2的第一端提供第一电压信号输出，该第一电压信号值根据PWM信号变换，以便电压电流转换电路223根据该变化的第一电压信号值调节其输出的电流大小，调节第二充放电电路224的充电电流大小，进而调节斜坡信号Vramp的斜率。
滤波电路225耦接在第一充放电电路222的第一电压信号输出端与电压电流转换电路223的输入端之间，滤波电路225包括低通滤波器RC和第三电容器C3，低通滤波器RC的输入端与第一充放电电路222的第一电压信号输出端连接，低通滤波器RC的输出端耦接至电压电流转换电路223的输入端；第三电容器C3的第一端耦接至电压电流转换电路223的输入端，第二端耦接地，对第一充放电电路222提供的第一电压信号进行滤波处理，消除干扰信号，提供滤波后的第一电压信号至电压电流转换电路223，提高电压电流转换电路223的输入电压的平滑度，提高本发明实施例的控制电路的可靠性。
电压电流转换电路223包括电流镜电路、功率管M1、电阻R1和电压跟随器U2，电流镜电路包括晶体管M31和晶体管M32，晶体管M31和晶体管M32的栅极互连，输入端均连接电源电压VDD，晶体管M31的电流输出端与栅极连接，晶体管M31的输出端对应该电流镜电路的原电流路径，晶体管M32的输出端对应该电流镜电路的镜电路路径。
功率管M1和电阻R1设置在原电流路径上，依次串联在晶体管M31的输出端至地之间，功率管M1的栅极接收第一充放电电路222提供的第一电压信号，根据该第一电压信号控制电流镜电路的原电流路径上的电流大小，进而控制电流镜电路的镜电流路径上的电流大小。
功率管M1的栅极对应电压电流转换电路223的输入端，在功率管M1的栅极之前耦接电压跟随器U1，电压跟随器U1耦接在功率管M1的栅极与第一转换电路的第一电压信号输出端之间，稳定功率管M1的栅极接收到的第一电压信号，电阻R1与电压跟随器U1的采样端连接，避免电压跟随器U1的采样端直接接地，保障电压跟随器U1的有效性。
第二充放电电路224包括第一电容器C1、第三开关K3和第四开关K4。第一电容器C1的第一端耦接至电压电流转换电路223的镜电流路径的输出端，第一电容器C1的第二端耦接地；第三开关K3连接第一电容器C1的第一端；第四开关K4串联在第一电容器C1的第一端与镜电流路径的输出端之间。
其中，第四开关K4在PWM信号有效时间内导通，以在PWM信号有效时对第一电容器C1充电，第一电容器C1的第一端提供斜坡信号Vramp，第三开关K3在斜坡信号Vramp提升至第一参考信号Vcomp时导通，将第一电容器C1的第一端耦接地，使斜坡信号Vramp降低至参考地值，在PWM信号的一个周期中确定PWM信号的上升沿和下降沿的时间点，以确定PWM信号的占空比。
比较电路230包括比较器U1，比较器U1的同相输入端接收采样信号Vcs，比较器U1的反向输入端接收预设参考信号Vth1，比较器U1的输出端提供调控信号THD-EN。
在开关控制信号生成电路221的一个实施例中，如图4所示，该开关控制信号生成电路221包括第一与门A1、第二与门A2和第一反相器P0，第一与门A1接收PWM信号和调控信号THD-EN，在调控信号THD-EN有效时，第一与门A1的输出端信号与PWM信号同步，控制第一开关K1与PWM信号同步导通和断开(PWM信号为高时K1导通，PWM信号为低时K1断开)；第二与门A2接收PWM信号的反相信号和调控信号THD-EN，在调控信号THD-EN有效时，第二与门A2的输出端信号与PWM信号反同步，控制第二开关K2与PWM信号反同步的导通和断开(PWM信号为低时K2导通，PWM信号为高时K2断开)。在调控信号THD-EN无效时，第一与门A1和第二与门A2输出信号均为0，第一开关K1和第二开关K2均断开，使第二电容器C2的第一端电压维持在第一开关K1和第二开关K2均断开的前一刻值，进而锁定第一充放电电路222提供第一电压信号。
在开关控制信号生成电路221的另一个实施例中，如图5所示，其包括第一或非门A3和第二或非门A4，以及多个反相器，第一或非门A3通过反相器P10和反相器P1分别接收调控信号THD-EN的反相信号和PWM信号的反相信号，输出端通过串联的反相器P11和反相器P12提供第一开关控制信号至第一开关K1的控制端；第二或非门A4通过反相器P20接收调控信号THD-EN的反相信号，并接收PWM信号输入，输出端通过串联的反相器P21和反相器P22提供第二开关控制信号至第二开关K2的开关控制端。在采样信号Vcs大于预设参考信号Vth1时，第一或非门A3和第二或非门A4的一个输入端输入0，其输出端与接入的PWM信号或PWM信号的反相信号同步的信号，在采样信号Vcs小于预设参考信号Vth1时，第一或非门A3和第二或非门A4的一个输入端输入1，其输出端的输出状态被限制为0，相应控制第一开关K1和第二开关K2维持为断开状态，锁定控制电路的输出。
其中，在开关控制信号生成电路221中，对应第一开关K1和第二开关K2的控制电路为第一逻辑电路和第二逻辑电路，第一逻辑电路和第二逻辑电路的第一输入端和第二输入端均分别连接PWM信号和调控信号THD-EN，并在调控信号THD-EN有效时分别输出与PWM信号同步的第一开关控制信号和PWM信号反相的第二开关控制信号。在图5所示的实施例中，该第一逻辑电路和第二逻辑电路的第二输入端和输出端的输入路径和输出路径上设置反相器，可稳定其输入信号和输出信号的高电平或低电平的状态，提高输出的开关控制信号的稳定性，保障本发明实施例的控制电路的可靠性。
在本发明实施例的功率变换器200中，在斜坡信号生成电路220和PWM信号生成电路210的环路中，PWM信号生成电路210还接收采样信号Vcs，在采样信号Vcs高于预设参考信号Vth1时，根据采样信号Vcs调节PWM信号的占空比，调节主开关管M0的导通时间，进行功率变换器200的THD优化。在采样信号Vcs低于预设参考信号Vth1时，锁定斜坡信号Vramp当前的斜率，即固定此时刻的主开关管导通时间，可有效避免了在母线电压谷底时间段内，因为主开关管导通时间减小所导致的输入电流死区时间，从而改善了功率变换器的THD。
图8示出了根据本发明实施例的功率变换器的部分信号的时序图。
如图8所示，本时序图示出了在周期中的母线电压line、第一电容器C1充电电流IC1和采样信号Vcs的时序图，在t1至t2时间内，母线电压line输入电压高，采样信号Vcs大于预设参考信号Vth1，控制电路根据母线电压调节第一电容器C1充电电流IC1大小，在当前周期中的t1至t2时间段之外的时间段，母线电压line输入电压低，采样信号Vcs小于预设参考信号Vth1，第一电容器C1充电电流IC1大小被控制电路锁定在t2时刻对应的第一电容器C1充电电流IC1的大小，其中，t1时刻的第一电容器C1充电电流IC1大小对应上一周期的t2时刻的锁定电流。
本发明提供的控制电路用于功率变换器，采集母线电压，通过调节主开关管的导通时间，对功率变换器进行THD优化，其中，在母线电压低于调控阈值时，锁定主开关管的导通时间，可避免在母线电压较低时，主开关管的导通时间的过度减小，避免出现母线输入电流的死区时间段，提升了THD优化效果。
本发明公开了一种功率变换器的控制方法，功率变换器包括由变压器连接的原边电路和副边电路，变压器的原边绕组通过主开关管和采样电阻耦接地，采样电阻的第一端与主开关管连接，采样电阻的第二端耦接地，通过采样电阻获得采样信号，控制方法包括：
比较采样信号和预设参考信号，并输出调控信号；
根据PWM信号和调控信号控制斜坡信号的斜率；当采样信号大于或等于预设参考信号时，根据PWM信号调节斜坡信号的斜率；当采样信号低于预设参考信号时，斜坡信号的斜率锁定；以及
根据斜坡信号生成PWM信号以控制主开关管的开关状态。
在本发明的一实施例中，根据斜坡信号生成PWM信号的步骤具体为：根据斜坡信号和第一参考信号生成PWM信号，第一参考信号表征功率变换器的输出电流。
在本发明的一实施例中，当采样信号大于或等于预设参考信号时，根据PWM信号对第一电容器进行充放电控制，从而调节斜坡信号的斜率。其中，第一电容器的第一端输出斜坡信号，第一电容器的第二端耦接地。
本发明提供的功率变换器包括本发明提供的控制电路，可避免输入电流出现死区时间，提升THD优化效果。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (14)
1.一种控制电路，用于功率变换器，所述功率变换器包括由变压器连接的原边电路和副边电路，所述变压器的原边绕组通过主开关管和采样电阻耦接地，其特征在于，所述控制电路包括：
比较电路，包括预设参考信号输入端、调控信号输出端以及与采样电阻耦接的采样信号输入端；
斜坡信号生成电路，包括PWM信号输入端、斜坡信号输出端以及与所述比较电路的调控信号输出端连接的调控信号输入端，用于根据PWM信号和调控信号控制斜坡信号的斜率；所述PWM信号用于控制所述主开关管的开关状态；以及
PWM信号生成电路，包括与所述斜坡信号生成电路的斜坡信号输出端耦接的输入端和耦接至所述主开关管的PWM信号输出端，其中，
在采样信号大于或等于预设参考信号时，斜坡信号生成电路根据PWM信号调节斜坡信号的斜率，
在采样信号低于预设参考信号时，斜坡信号的斜率锁定。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，
所述PWM信号生成电路根据所述斜坡信号和第一参考信号调节所述PWM信号的占空比。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡信号生成电路包括：
第一转换电路，包括第一输入端、第二输入端和第一电压信号输出端，所述第一转换电路的第一输入端为所述PWM信号输入端，第二输入端为所述调控信号输入端；
电压电流转换电路，包括电流输出端和与所述第一电压信号输出端连接的输入端；以及
第二充放电电路，包括输出端和与所述电压电流转换电路的电流输出端连接的输入端。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第一转换电路包括：
第一充放电电路，包括第二电容器、第一开关和第二开关，所述第二电容器的第一端分别与所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端连接，所述第二电容器的第二端耦接地，所述第一开关的第一端为第一充电电压输入端，所述第二开关的第二端耦接地；以及
开关控制信号生成电路，包括第一输入端、第二输入端和第一开关控制信号输出端和第二开关控制信号输出端，所述开关控制信号生成电路的第一输入端为所述PWM信号输入端，所述开关控制信号生成电路的第二输入端为所述调控信号输入端，所述第一开关控制信号输出端连接至所述第一开关的控制端，所述第二开关控制信号输出端连接至所述第二开关的控制端。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述开关控制信号生成电路包括：
第一逻辑电路，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一逻辑电路的第一输入端与所述PWM信号输入端连接，所述第一逻辑电路的第二输入端与所述调控信号输入端连接，所述第一逻辑电路的输出端为所述第一开关控制信号输出端，所述第一逻辑电路根据所述调控信号控制所述PWM信号的输出的允许和禁止；以及
第二逻辑电路，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二逻辑电路的第一输入端与所述PWM信号输入端连接，所述第二逻辑电路的第二输入端与所述调控信号输入端连接，所述第二逻辑电路的输出端为所述第二开关控制信号输出端，所述第二逻辑电路根据所述调控信号控制所述PWM信号的反相信号的输出的允许和禁止。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，
所述第一逻辑电路的第二输入端、输出端和所述第二逻辑电路的第二输入端、输出端的输入输出路径上包括反相器。
7.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压电流转换的电路包括：
电流镜电路，包括原电流路径和镜电流路径，所述镜电流路径包括功率管，所述功率管串联在所述电流镜电路的原电流路径上，所述功率管的栅极耦接所述第一转换电路的第一电压信号输出端。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述电压电流转换电路还包括：
电压跟随器，耦接在所述功率管的栅极与所述第一转换电路的第一电压信号输出端之间。
9.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第二充放电电路包括：
第一电容器，所述第一电容器的第一端耦接至所述镜电流路径的输出端，所述第一电容器的第二端耦接地；
第三开关，连接在所述第一电容器的第一端与地之间；以及
第四开关，串联在所述第一电容器的第一端与所述镜电流路径的输出端之间，所述第四开关在所述PWM信号有效时间内导通。
10.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡信号生成电路还包括：
低通滤波器，耦接在所述第一转换电路的第一电压信号输出端与所述电压电流转换电路的输入端之间；
第三电容器，所述第三电容器的第一端耦接至所述电压电流转换电路的输入端，所述第三电容器的第二端耦接地。
11.一种功率变换器，其特征在于，包括：
通过变压器耦接的原边电路和副边电路，所述原边电路包括主开关管；
根据权利要求1至10任一项所述的控制电路，所述控制电路的PWM信号输出端耦接至所述主开关管的控制端。
12.一种功率变换器的控制方法，所述功率变换器包括由变压器连接的原边电路和副边电路，所述变压器的原边绕组通过主开关管和采样电阻耦接地，通过采样电阻获得采样信号，其特征在于，所述控制方法包括：
比较采样信号和预设参考信号，并输出调控信号；
根据PWM信号和所述调控信号控制斜坡信号的斜率；当所述采样信号大于或等于所述预设参考信号时，根据所述PWM信号调节斜坡信号的斜率；当所述采样信号低于所述预设参考信号时，锁定所述斜坡信号的斜率；以及
根据所述斜坡信号生成所述PWM信号以控制所述主开关管的开关状态。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述根据斜坡信号生成PWM信号的步骤具体为：根据所述斜坡信号和第一参考信号生成PWM信号，所述第一参考信号表征功率变换器的输出电流。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，当所述采样信号大于或等于所述预设参考信号时，根据所述PWM信号对第一电容器进行充放电控制，从而调节所述斜坡信号的斜率，其中，所述第一电容器的第一端输出所述斜坡信号，所述第一电容器的第二端耦接地。
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|---|---|---|---|---|
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| CN205105092U (zh) * | 2014-11-19 | 2016-03-23 | 成都芯源系统有限公司 | 恒定导通时间控制的开关变换器及其控制器 |
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