CN113014099A - 开关电源及其控制电路和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种开关电源及其控制电路和控制方法。开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压以提供至负载。控制电路利用误差放大电路形成控制环路以控制开关的导通与关断,该误差放大电路包括第一输入端、第二输入端和输出端。控制电路在误差放大电路的第一输入端与输出端之间耦接第一补偿电阻网络或者在误差放大电路的第一输入端耦接第二补偿电阻网络。控制电路还检测开关电源是否进入瞬态,若开关电源进入瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值增大或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值减小。本发明提出的控制电路可以使开关电源在稳态时具有较好的环路稳定性且在瞬态时提高开关电源的瞬态响应性能。

Description

开关电源及其控制电路和方法
技术领域
本发明涉及电子电路,尤其涉及开关电源及其控制电路。
背景技术
在开关电源中,根据应用所需,有时需要将开关电源的控制环路带宽设计得较窄。例如,在对充电芯片做台架测试时,由于通常采用电池模拟器而非真正的电池来进行,而电池模拟器与测试芯片之间通常采用较长的线缆进行连接,该线缆的使用会在充电芯片的电池引脚处产生较大的寄生电感,该寄生电感通过充电芯片内部电路耦接至充电芯片的输出引脚,与输出引脚处所连接的输出电容一起作用,使得充电芯片的控制环路的环路稳定性变差。因此,我们需要将充电芯片的控制环路的带宽设计得较窄,以解决或缓解充电芯片控制环路稳定性变差的问题。
然而,另一方面,开关电源的控制环路带宽设计得较窄,将会使开关电源的负载瞬态响应变差,这也是我们所不希望出现的。
因此,本发明提出一种能够改善负载瞬态响应的开关电源及其控制电路和方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种用于开关电源的控制电路。开关电源包括开关和输出电感,开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压,输出电感中流过电感电流。控制电路包括:瞬态检测电路,检测开关电源是否处于瞬态,并根据开关电源是否处于瞬态产生瞬态检测信号;误差放大电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,误差放大电路的第一输入端接收表征输出电压的第一反馈电压,误差放大电路的第二输入端接收第一参考电压,误差放大电路根据第一参考电压与第一反馈电压在误差放大电路的输出端产生误差放大信号;以及第一补偿电阻网络,具有第一电阻值且具有第一端和第二端,第一补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第一补偿电阻网络的第二端耦接至误差放大电路的输出端;其中,控制电路还选择性地包括第二补偿电阻网络,具有第二电阻值且具有第一端和第二端,第二补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第二补偿电阻网络的第二端接收表征输出电压的反馈电压;且其中,1)若控制电路不包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路,接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第一电阻值的大小;2)若控制电路包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路和第二电阻调节电路中的至少一个,其中,第二电阻调节电路接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第二电阻值的大小。
根据本发明实施例的一种开关电源,用于将输入电压转换为输出电压,开关电源包括:开关,通过导通与关断将输入电压转换为输出电压;输出电感,流过电感电流;以及控制电路。控制电路包括:瞬态检测电路,检测开关电源是否处于瞬态,并根据开关电源是否处于瞬态产生瞬态检测信号;误差放大电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,误差放大电路的第一输入端接收表征输出电压的第一反馈电压,误差放大电路的第二输入端接收第一参考电压,误差放大电路根据第一参考电压与第一反馈电压在误差放大电路的输出端产生误差放大信号;以及第一补偿电阻网络,具有第一电阻值且具有第一端和第二端,第一补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第一补偿电阻网络的第二端耦接至误差放大电路的输出端;其中,控制电路还选择性地包括第二补偿电阻网络,具有第二电阻值且具有第一端和第二端,第二补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第二补偿电阻网络的第二端接收表征输出电压的反馈电压;且其中,1)若控制电路不包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路,接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第一电阻值的大小;2)若控制电路包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路和第二电阻调节电路中的至少一个,其中,第二电阻调节电路接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第二电阻值的大小。
根据本发明实施例的一种用于开关电源的控制方法,开关电源包括开关,开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压,控制方法包括:利用误差放大电路形成控制环路以控制开关的导通与关断,其中,误差放大电路包括第一输入端、第二输入端和输出端;在误差放大电路的第一输入端与输出端之间耦接第一补偿电阻网络或者在误差放大电路的第一输入端耦接第二补偿电阻网络;以及检测开关电源是否进入瞬态,若开关电源进入瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值变大或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值变小。
利用本发明提出的控制电路,既可以在稳态时获得较小的控制环路带宽,提高开关电源的环路稳定性,又可以在瞬态时得到较好的瞬态响应。
附图说明
图1示出依据本发明一实施例的开关电源100。
图2示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路200。
图3示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路300。
图4示出依据本发明一实施例的与控制电路200或300相配合使用的后级控制电路400。
图5示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路500。
图6示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路600。
图7示出图2所示控制电路200和现有技术中的控制电路的部分信号波形图。
图8示出图3所示控制电路300的部分信号波形图。
图9示出图5所示控制电路500中的部分波形示意图。
图10示出图6所示控制电路600的部分信号波形图。
图11示出依据本发明一实施例的用于开关电源的控制方法1100。
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,在此提供的示图都是为了说明的目的,并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时,它可以是直接连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“直接连接到”或“直接耦接到”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1示出依据本发明一实施例的开关电源100。如图1所示,开关电源100包括开关电路和用于控制开关电路的控制电路。其中,开关电路包括上开关管M1、下开关管M2、输出电感LOUT和输出电容COUT。控制电路控制上开关管M1和下开关管M2的导通与关断,从而使得开关电路能够将输入电压VIN转换为输出电压VOUT以提供给负载RL。在一个实施例中,上开关管M1和下开关管M2采用金属氧化物半导体场效应晶体管实现,在其他实施例中,上开关管M1和下开关管M2也可以采用其他合适的电子元器件实现,例如,在另一实施例中,下开关管M2可以采用二极管实现。图1示出的开关电源100采用降压式开关变换电路结构实现,具体地,上开关管M1和下开关管M2串联耦接于输入电压VIN和参考地之间,上开关管M1和下开关管M2的公共端耦接至输出电感LOUT的一端,输出电感LOUT的另一端耦接至输出电容COUT的一端,输出电容COUT的另一端耦接至参考地,输出电感LOUT和输出电容COUT的公共端提供输出电压VOUT。输出电感LOUT中流过电感电流iL。本领域技术人员应当理解,在另一实施例中,开关电源100也可以采用其他开关电路变换结构,例如升压式开关变换电路结构、升降压式开关变换电路结构等等。
在一个实施例中,本发明中的开关电源100应用于电池充电应用中,输出电压VOUT一方面作为系统输出电压,为负载RL供电;另一方面,输出电压VOUT还可以为电池(未示出)充电。
图2示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路200。如图2所示,控制电路200包括误差放大电路EAO、瞬态检测电路201和第一补偿电阻网络RC1。误差放大电路EAO具有第一输入端、第二输入端和输出端,误差放大电路EAO的第一输入端(例如,反相输入端“-”)接收表征输出电压VOUT的第一反馈电压VFB1,误差放大电路EAO的第二输入端(例如,同相输入端“+”)接收第一参考电压VREF1,误差放大电路EAO根据第一参考电压VREF1与第一反馈电压VFB1的差值在误差放大电路EAO的输出端产生误差放大信号VEAO。
在一个实施例中,瞬态检测电路201检测开关电源100是否处于瞬态,并根据开关电源100是否处于瞬态产生瞬态检测信号SDEC。具体地,当瞬态检测电路201检测到开关电源100处于瞬态时,瞬态检测信号SDEC为有效状态(例如,逻辑“1”);当瞬态检测电路201检测到开关电源100未处于瞬态时,例如,当瞬态检测电路201检测到开关电源100处于稳态时,瞬态检测信号SDEC为无效状态(例如,逻辑“0”)。在一个实施例中,若开关电源100的输出电压VOUT发生变化,不再为稳定值,则开关电源100从稳态进入瞬态,此时,瞬态检测信号SDEC从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”);经过一段时间,开关电源100将输出电压VOUT调节回稳定值,则开关电源100退出瞬态,恢复至稳态,瞬态检测信号SDEC从有效状态(例如,逻辑“1”)跳变至无效状态(例如,逻辑“0”)。如接下来将要详细描述的,在又一个实施例中,当开关电源100的输出电压VOUT从稳定值下降至某参考值时,认为开关电源100从稳态进入瞬态,经过一段时间,开关电源100对输出电压VOUT进行调节,使输出电压VOUT调节回某参考值时,认为开关电源100退出瞬态,恢复至稳态。类似地,在另一个实施例中,当开关电源100的输出电压VOUT从稳定值上升至某参考值时,认为开关电源100从稳态进入瞬态,经过一段时间,开关电源100对输出电压VOUT进行调节,使输出电压VOUT调节回某参考值时,认为开关电源100退出瞬态,恢复至稳态。在一个实施例中,若负载RL发生突变或者输入电压VIN发生突然变化,则认为开关电源100发生瞬态变化,开关电源100将在一段时间内处于瞬态。在又一个实施例中,开关电源的瞬态是指开关电源对输出电压进行环路调节以将其恢复至稳定值的过程。
继续参照图2,在一个实施例中,第一补偿电阻网络RC1具有第一电阻值且第一补偿电阻网络RC1具有第一端和第二端,其中,第一补偿电阻网络RC1的第一端耦接至误差放大电路EAO的第一输入端,第一补偿电阻网络RC1的第二端耦接至误差放大电路EAO的输出端。
在一个实施例中,控制电路200还选择性地包括第二补偿电阻网络RC2,第二补偿电阻网络RC2具有第二电阻值且第二补偿电阻网络RC2具有第一端和第二端,其中,第二补偿电阻网络RC2的第一端耦接至误差放大电路EAO的第一输入端,第二补偿电阻网络RC2的第二端接收表征输出电压VOUT的反馈电压VFB。本领域普通技术人员应当理解,此处所说的“选择性地包括”是指可以包括亦可以不包括。
在控制电路200不包括第二补偿电阻网络RC2的实施例中,控制电路200还包括第一电阻调节电路RA1。第一电阻调节电路RA1耦接至瞬态检测电路201以接收瞬态检测信号SDEC,并根据瞬态检测信号SDEC的控制调节第一电阻值的大小。具体地,当瞬态检测信号SDEC处于有效状态(例如,逻辑“1”)时,第一电阻调节电路RA1将第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值变大;当瞬态检测信号SDEC处于无效状态(例如,逻辑“0”)时,第一电阻调节电路RA1将第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值变小。
在控制电路200中,由于存在第一补偿电阻网络RC1,当开关电源100处于瞬态时,误差放大信号VEAO为第一反馈电压VFB1与第一补偿电阻网络RC1上的电压之和,其中,第一补偿电阻网络RC1上的电压为在开关电源100处于瞬态时,流过第一补偿电阻网络RC1的瞬态电流与第一电阻值之乘积。在一个实施例中,例如当输出电压VOUT突然变小时,该瞬态电流从第一补偿电阻网络RC1的第二端流向第一补偿电阻网络RC1的第一端;当输出电压VOUT突然变大时,该瞬态电流从第一补偿电阻网络RC1的第一端流向第一补偿电阻网络RC1的第二端。
在控制电路200包括第二补偿电阻网络RC2的实施例中,控制电路200可以包括第一电阻调节电路RA1和第二电阻调节电路RA2中的至少一个。其中,第二电阻调节电路RA2耦接至瞬态检测电路201以接收瞬态检测信号SDEC,并根据瞬态检测信号SDEC的控制调节第二电阻值的大小。具体地,当瞬态检测信号SDEC处于有效状态(例如,逻辑“1”)时,第二电阻调节电路RA2将第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值变小;当瞬态检测信号SDEC处于无效状态(例如,逻辑“0”)时,第二电阻调节电路RA2将第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值变大。此处,“控制电路200可以包括第一电阻调节电路RA1和第二电阻调节电路RA2中的至少一个”是指:控制电路200可以包括第一电阻调节电路RA1而不包括第二电阻调节电路RA2,以仅对第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值的大小进行调节;或者,控制电路200可以包括第二电阻调节电路RA2而不包括第一电阻调节电路RA1,以仅对第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值的大小进行调节;又或者,控制电路200可以既包括第一电阻调节电路RA1又包括第二电阻调节电路RA2,以对第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值以及第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值的大小进行调节。
在控制电路200包括第二补偿电阻网络RC2的实施例中,第一反馈电压VFB1为反馈电压VFB与第二补偿电阻网络RC2上的电压之和,其中,第二补偿电阻网络RC2上的电压为在开关电源100处于瞬态时,流过第二补偿电阻网络RC2的瞬态电流与第二电阻值之乘积。在一个实施例中,例如当输出电压VOUT突然变小时,该瞬态电流从第二补偿电阻网络RC2的第一端流向第二补偿电阻网络RC2的第二端;当输出电压VOUT突然变大时,该瞬态电流从第二补偿电阻网络RC2的第二端流向第二补偿电阻网络RC2的第一端。在控制电路200不包括第二补偿电路RC2的实施例中,第一反馈电压VFB1等于反馈电压VFB。
本领域普通技术人员应当理解,本发明中所述的第一电阻值的变大是指开关电源在从稳态进入瞬态时,开关电源处于瞬态时的第一电阻值相对于开关电源处于稳态时的第一电阻值这一参考而言增大了;第二电阻值的变小是指开关电源在从稳态进入瞬态时,开关电源处于瞬态时的第二电阻值相对于开关电源处于稳态时的第二电阻值这一参考而言减小了;第一电阻值的变小是指开关电源在从瞬态进入稳态时,开关电源处于稳态时的第一电阻值相对于开关电源处于瞬态时的第一电阻值这一参考而言减小了;第二电阻值的变大是指开关电源在从瞬态进入稳态时,开关电源处于稳态时的第二电阻值相对于开关电源处于瞬态时的第二电阻值这一参考而言增大了。如图2所示,控制电路200还可以包括补偿电容CZ。补偿电容CZ具有第一端和第二端,补偿电容CZ的第一端耦接至第一补偿电阻网络RC1的第二端,补偿电容CZ的第二端耦接至误差放大电路EAO的输出端。在另一实施例中,补偿电容CZ的第一端耦接至误差放大电路EAO的第一输入端,补偿电容CZ的第二端耦接至第一补偿电阻网络RC1的第一端。
图7示出图2所示控制电路200和现有技术中的控制电路的部分信号波形图。从上至下地,图7依次示出控制电路200中的反馈电压VFB、瞬态检测信号SDEC、第一反馈电压VFB1和误差放大信号VEAO以及现有技术中的控制电路的反馈电压VFB、第一反馈电压VFB1和误差放大信号VEAO。
在现有技术,开关电源不会对第一补偿电阻网络的第一电阻值以及第二补偿电阻网络(若有)的第二电阻值进行调节。如图7所示,在时刻t1至时刻t1″之间或者在时刻t2至时刻t2″之间,开关电源处于瞬态,例如由负载发生突变引起,开关电源为负载提供的输出电压发生变化,不再等于稳定值,相应地,表征输出电压的反馈电压亦发生变化。此时,有瞬态电流流过第一补偿电阻网络,使得第一补偿电阻网络上存在电压,造成误差放大信号VEAO与第一反馈信号VFB1之间存在差值。类似地,若控制电路还包括第二补偿电阻网络,还将有瞬态电流流过第二补偿电阻网络,使得第二补偿电阻网络上存在电压,造成第一反馈电压与反馈电压之间存在差值。因此,在现有技术中,误差放大信号将不能及时反应开关电源的瞬态状态,造成开关电源的控制环路的瞬态响应变差,如图7所示,现有技术中的开关电源要在时刻t1″或者t2″才退出瞬态,恢复至稳态。
利用本发明提出的控制电路200,在时刻t1至时刻t1′之间或者在时刻t2至时刻t2′之间,当开关电源100处于瞬态时,瞬态检测电路201检测到开关电源100处于瞬态,瞬态检测信号SDEC处于有效状态(例如,逻辑“1”)。相应地,第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值变大和/或第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值变小。这样,第一补偿电阻网络RC1上存在的电压和/或第二补偿电阻网络RC2上存在的电压将有效降低,如图7所示,和现有技术相比,第一反馈电压VFB1与反馈电压VFB之间存在的差值将减小,误差放大信号VEAO与第一反馈信号VFB1之间的差值亦将减小,误差放大信号VEAO相对于现有技术而言更能及时反应开关电源100的瞬态变化,如图7所示,开关电源100在时刻t1′或者t2′便可退出瞬态,恢复至稳态。因此,开关电源100的控制环路的瞬态响应性能相较于现有技术得到了极大的改善。
另一方面,利用本发明提出的控制电路200,当开关电源100处于稳态时,开关电源100为负载RL提供稳定的输出电压VOUT,即输出电压VOUT为稳定值。瞬态检测电路201检测到开关电源100未处于瞬态,瞬态检测信号SDEC处于无效状态(例如,逻辑“0”)。相应地,第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值变小和/或第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值变大。这样,在开关电源100处于稳态时,由于第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值变小和/或第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值变大,开关电源100的控制环路的带宽相较于瞬态时更小,有利于提高开关电源100的控制环路在稳态时的环路稳定性。
从上述分析可见,利用本发明提出的控制电路200,既可以在稳态时获得较小的控制环路带宽,提高开关电源100的环路稳定性,又可以在瞬态时得到较好的瞬态响应。
图3示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路300。相较于图2所示的控制电路200,图3所示的控制电路300给出图2所示瞬态检测电路201的一种具体实施电路301。如图3所示,瞬态检测电路301包括第一比较电路CMP1、第二比较电路CMP2和第一或门电路OR1。具体地,第一比较电路CMP1具有第一输入端、第二输入端和输出端,第一比较电路CMP1的第一输入端(例如,反相输入端“-”)接收表征输出电压VOUT的第二反馈电压VFB2,第一比较电路CMP1的第二输入端(例如,同相输入端“+”)接收第二参考电压VREF2,第一比较电路CMP1将第二参考电压VREF2与第二反馈电压VFB2进行比较以在第一比较电路CMP1的输出端产生第一比较信号SCMP1。第二比较电路CMP2具有第一输入端、第二输入端和输出端,第二比较电路CMP2的第一输入端(例如,同相输入端“+”)接收表征输出电压VOUT的第二反馈电压VFB2,第二比较电路CMP2的第二输入端(例如,反相输入端“-”)接收第三参考电压VREF3,第二比较电路CMP2将第三参考电压VREF3与第二反馈电压VFB2进行比较以在第二比较电路CMP2的输出端产生第二比较信号SCMP2。当第二反馈电压VFB2小于第二参考电压VREF2时,第一比较信号SCMP1从无效状态跳变至有效状态(例如,从逻辑“0”跳变至逻辑“1”);当第二反馈电压VFB2大于第二参考电压VREF2时,第一比较信号SCMP1从有效状态跳变至无效状态(例如,从逻辑“1”跳变至逻辑“0”)。类似地,当第二反馈电压VFB2大于第三参考电压VREF3时,第二比较信号SCMP2从无效状态跳变至有效状态(例如,从逻辑“0”跳变至逻辑“1”);当第二反馈电压VFB2小于第三参考电压VREF3时,第二比较信号SCMP2从有效状态跳变至无效状态(例如,从逻辑“1”跳变至逻辑“0”)。在一个实施例中,第三参考电压VREF3大于第二参考电压VREF2。
在一个实施例中,第一比较电路CMP1和第二比较电路CMP2均为滞环比较电路,均还包括第三输入端。第一比较电路CMP1的第三输入端(例如,另一同相输入端“+”)接收第二滞环参考电压VREF2′,该第二滞环参考电压VREF2′和第二参考电压VREF2之间存在的差值即为第一比较电路CMP1的滞环值。当第二反馈电压VFB2小于第二参考电压VREF2时,第一比较信号SCMP1从无效状态跳变至有效状态(例如,从逻辑“0”跳变至逻辑“1”);当第二反馈电压VFB2大于第二滞环参考电压VREF2′时,第一比较信号SCMP1从有效状态跳变至无效状态(例如,从逻辑“1”跳变至逻辑“0”)。第二比较电路CMP2的第三输入端(例如,另一反相输入端“-”)接收第三滞环参考电压VREF3′,该第三滞环参考电压VREF3′和第三参考电压VREF3之间存在的差值即为第二比较电路CMP2的滞环值。当第二反馈电压VFB2大于第三参考电压VREF3时,第二比较信号SCMP2从无效状态跳变至有效状态(例如,从逻辑“0”跳变至逻辑“1”);当第二反馈电压VFB2小于第三滞环参考电压VREF3′时,第二比较信号SCMP2从有效状态跳变至无效状态(例如,从逻辑“1”跳变至逻辑“0”)。
第一或门电路OR1具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第一或门电路OR1的第一输入端接收第一比较信号SCMP1,第一或门电路OR1的第二输入端接收第二比较信号SCMP2,第一或门电路OR1根据第一比较信号SCMP1和第二比较信号SCMP2在第一或门电路OR1的输出端产生瞬态检测信号SDEC,更具体地,第一或门电路OR1将第一比较信号SCMP1和第二比较信号SCMP2进行逻辑或运算,并根据逻辑或运算的结果在第一或门电路OR1的输出端产生瞬态检测信号SDEC。
图8示出图3所示控制电路300的部分信号波形图。接下来,将以第一比较电路CMP1和第二比较电路CMP2包括滞环比较电路为例,结合图8对瞬态检测电路301的工作原理和工作方式进行详细阐述。如图8所示,当输出电压VOUT变小,开关电源100处于瞬态时,第二反馈电压VFB2变小,在时刻t1,第二反馈电压VFB2小于第二参考电压VREF2,第一比较信号SCMP1从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”),相应地,经第一或门电路OR1的逻辑或运算后,瞬态检测信号SDEC亦从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”)。此后,经开关电源100的控制环路的调节,输出电压VOUT渐渐增大,趋于稳定值,相应地,第二反馈电压VFB2亦渐渐增大。在时刻t1′,第二反馈电压VFB2增大至第二滞环参考电压VREF2′,第一比较信号SCMP1从有效状态(例如,逻辑“1”)跳变至无效状态(例如,逻辑“0”),相应地,经第一或门电路OR1的逻辑或运算后,瞬态检测信号SDEC亦从有效状态(例如,逻辑“1”)跳变至无效状态(例如,逻辑“0”),开关电源100退出瞬态,恢复至稳态。
类似地,当输出电压VOUT变大,开关电源100处于瞬态时,第二反馈电压VFB2亦变大,在时刻t2,第二反馈电压VFB2大于第三参考电压VREF3,第二比较信号SCMP2从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”),相应地,经第一或门电路OR1的逻辑或运算后,瞬态检测信号SDEC亦从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”)。此后,经开关电源100的控制环路的调节,输出电压VOUT渐渐减小,趋于稳定值,相应地,第二反馈电压VFB2亦渐渐减小。在时刻t2′,第二反馈电压VFB2减小至第三滞环参考电压VREF3′,第二比较信号SCMP2从有效状态(例如,逻辑“1”)跳变至无效状态(例如,逻辑“0”),相应地,经第一或门电路OR1的逻辑或运算后,瞬态检测信号SDEC亦从有效状态(例如,逻辑“1”)跳变至无效状态(例如,逻辑“0”),开关电源100退出瞬态,恢复至稳态。
图3还示出用于产生反馈电压VFB和第二反馈电压VFB2的反馈电路302。如图3所示,反馈电路302包括第一反馈电阻RF1、第二反馈电阻RF2、第三反馈电阻RF3以及第四反馈电阻RF4。具体地,第一反馈电阻RF1、第二反馈电阻RF2、第三反馈电阻RF3以及第四反馈电阻RF4各具有第一端和第二端,第一反馈电阻RF1和第三反馈电阻RF3的第一端均耦接至输出电压VOUT,第二反馈电阻RF2和第四反馈电阻RF4的第二端均耦接至参考地,第二反馈电阻RF2和第四反馈电阻RF4的第一端分别耦接至第一反馈电阻RF1和第三反馈电阻RF3的第二端并分别产生反馈电压VFB和第二反馈电压VFB2。在图3所示实施例中,反馈电压VFB和第二反馈电压VFB2为不同的电压信号。但本领域普通技术人员应当知道,在另一个实施例中,反馈电压VFB和第二反馈电压VFB2可以为相同电压信号。另外,在图3所示实施例中,第一比较电路CMP1和第二比较电路CMP2均接收第二反馈电压VFB2作为反馈电压。但本领域技术人员应当知道,在另一个实施例中,第一比较电路CMP1和第二比较电路CMP2亦可接收不同的电压信号作为反馈电压。在一个实施例中,反馈电路302可与控制电路300集成于同一芯片中,在另一实施例中,反馈电路302可外接于控制电路300所在芯片外。
图3还给出第一补偿电阻网络RC1、第二补偿电阻网络RC2、第一电阻调节电路RA1和第二电阻调节电路RA2的具体实施电路。如图3所示,第一补偿电阻网络RC1包括第一补偿电阻R1和第二补偿电阻R2,第一补偿电阻R1和第二补偿电阻R2各具有第一端和第二端,第一补偿电阻R1的第一端耦接至误差放大电路EAO的第一输入端,第二补偿电阻R2的第一端耦接至第一补偿电阻R1的第二端,第二补偿电阻R2的第二端耦接至误差放大电路EAO的输出端;第二补偿电阻网络RC2包括第三补偿电阻R3和第四补偿电阻R4,第三补偿电阻R3和第四补偿电阻R4各具有第一端和第二端,第三补偿电阻R3的第一端耦接至误差放大电路EAO的第一输入端,第四补偿电阻R4的第一端耦接至第三补偿电阻R3的第二端,第四补偿电阻R4的第二端接收反馈电压VFB。第一电阻调节电路RA1包括第一开关S1,第一开关S1与第一补偿电阻R1并联耦接,即第一开关S1的一端耦接至第一补偿电阻R1的第一端,第一开关S1的另一端耦接至第一补偿电阻R1的第二端,且第一开关S1受瞬态检测信号SDEC控制导通或关断,即第一开关S1具有控制端,其接收瞬态检测信号SDEC;第二电阻调节电路RA2包括第二开关S2,第二开关S2与第三补偿电阻R3并联耦接,即第二开关S2的一端耦接至第三补偿电阻R3的第一端,第二开关S2的另一端耦接至第三补偿电阻R3的第二端,且第二开关S2受瞬态检测信号SDEC控制导通或关断,即第二开关S2具有控制端,其接收瞬态检测信号SDEC。在一个实施例中,开关S1和S2可以为任何半导体开关器件,例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者由多个MOSFET构成的传输门电路等。在一个实施例中,例如,在第一开关S1为P型半导体开关而第二开关S2为N型半导体开关的实施例中,当瞬态检测信号SDEC处于有效状态(例如,逻辑“1”)时,第一开关S1关断且第二开关S2导通;当瞬态检测信号SDEC处于无效状态(例如,逻辑“0”)时,第一开关S1导通且第二开关S2关断。在另一实施例中,第一开关S1和第二开关S2均为N型半导体开关,第一电阻调节电路RA1还包括一反相器,该反相器接收瞬态检测信号SDEC,并对瞬态检测信号SDEC进行反相后用以控制第一开关S1的导通与关断。
本领域普通技术人员应当理解,在图3所示实施例中,第一开关S1与第一补偿电阻R1并联耦接,然而,在另一个实施例中,第一开关S1亦可以与第二补偿电阻R2并联耦接。类似地,在图3所示实施例中,第二开关S2与第三补偿电阻R3并联耦接,然而,在又一个实施例中,第二开关S2亦可以与第四补偿电阻R4并联耦接。
本领域普通技术人员应当理解,图3所示控制电路300给出了根据本发明一实施例的瞬态检测电路301、第一补偿电阻网络RC1、第二补偿电阻网络RC2、第一电阻调节电路RA1、第二电阻调节电路RA2和反馈电路302的具体实施电路,然而这并不表示图3所示的瞬态检测电路301、第一补偿电阻网络RC1、第二补偿电阻网络RC2、第一电阻调节电路RA1、第二电阻调节电路RA2和反馈电路302必需一起协同工作,瞬态检测电路301、第一补偿电阻网络RC1、第二补偿电阻网络RC2、第一电阻调节电路RA1、第二电阻调节电路RA2和反馈电路302中任意一个均可以单独作用,实现其功能,以作为本发明的一个实施例应用于图2所示控制电路200中。
接下来,将继续结合图8对控制电路300的工作原理和工作方式进行详细阐述。当开关电源100处于稳态时,开关电源100为负载RL提供稳定的输出电压VOUT,此时,如前所述,瞬态检测信号SDEC处于无效状态(例如,逻辑“0”)。因而,第一开关S1处于导通状态且第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值为R2和/或第二开关S2处于关断状态且第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值为R3+R4(为便于描述,在接下来的描述中,R1、R2、R3和R4既可用于表示电阻又可用于表示该电阻的电阻阻值)。这样,在开关电源100处于稳态时,开关电源100的控制环路的带宽较小,有利于提高控制环路的环路稳定性。
利用现有技术的控制电路,如上文所述的,当开关电源处于瞬态时,开关电源为负载提供的输出电压亦发生变化。此时,有瞬态电流流过第一补偿电阻网络和第二补偿电阻网络(若有),使得第一补偿电阻网络和第二补偿电阻网络上存在电压,相应地,误差放大信号与第一反馈电压之间存在差值,第一反馈电压与反馈电压之间亦存在差值,误差放大信号不能及时反应开关电源的瞬态变化,开关电源的控制环路的瞬态响应变差。
但是,利用本发明提出的控制电路300,如图8所示以及如上文所述,在时刻t1至时刻t1′之间或者在时刻t2至时刻t2′之间,开关电源处于瞬态,瞬态检测信号SDEC为有效状态(例如,逻辑“1”)。因而,第一开关S1关断且第一补偿电阻网络的第一电阻值为R1+R2和/或第二开关S2导通且第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值为R4。这样,由于开关电源100在瞬态时,第一补偿电阻网络RC1的第一电阻值相较于稳态时变大和/或第二补偿电阻网络RC2的第二电阻值相较于稳态时变小。因而,第一反馈电压VFB1更加接近反馈电压VFB,误差放大信号VEAO更加接近第一反馈电压VFB1,使得误差放大电路EAO能够更快地调节误差放大信号VEAO,控制环路能够更快地响应反馈电压VFB所反应的开关电源100的瞬态变化,开关电源100的控制环路的瞬态响应性能得到极大的改善。
从上述分析可见,利用本发明提出的控制电路300,既可以在稳态时获得较小的控制环路带宽,提高开关电源100的环路稳定性,又可以在瞬态时得到较好的瞬态响应。
图4示出依据本发明一实施例的与控制电路200或300相配合使用的后级控制电路400。如图4所示,后级控制电路400包括第三比较电路CMP3和RS触发器FF。具体地,第三比较电路CMP3具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第三比较电路CMP3的第一输入端接收误差放大信号VEAO,第三比较电路CMP3的第二输入端接收电流检测信号VCS,第三比较电路CMP3将误差放大信号VEAO与电流检测信号VCS进行比较并在第三比较电路CMP3的输出端产生第三比较信号SCMP3。在一个实施例中,电流检测信号VCS可通过检测流过输出电感LOUT的电感电流或流过上开关管M1的上管电流或流过下开关管M2的下管电流来产生电流检测信号VCS。事实上,电感电流iL在上开关管M1导通时即为上管电流,在下开关管M2导通时即为下管电流。因此,在本发明的某些描述中,电感电流iL既代表流过输出电感L的电流,有时也包括流过上开关管M1或下开关管M2的上管电流或下管电流。
RS触发器具有置位端S和复位端R,其中,置位端S接收时钟信号CLK,复位端R耦接至第三比较电路CMP3的输出端以接收第三比较信号SCMP3,RS触发器根据时钟信号CLK和第三比较信号SCMP3以产生控制信号CTRL和CTRL1去分别控制上开关管M1和下开关管M2的导通与关断。
本领域技术人员应当理解,图4所示的控制电路400采用峰值电流模式控制,然而,在其他实施例中,控制电路400可以采用任何合适的控制方式。
图5示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路500。如图5所示,控制电路500和图3所示控制电路300具有相似的结构,所不同之处在于,控制电路500比控制电路300多包括一调整电压产生电路503。调整电压产生电路503在开关电源100进入瞬态时产生调整电压VADJ以提供至误差放大电压的第二输入端。该调整电压VADJ与第四参考电压VREF4之和提供至误差放大电路EAO的第二输入端作为第一参考电压VREF1。更加具体地,当输出电压VOUT变小,开关电源100进入瞬态时,调整电压VADJ为一正信号;当输出电压VOUT变大,开关电源100进入瞬态时,调整电压VADJ为一负信号。
在图5所示实施例中,调整电压产生电路503包括第一耦合电容C1。第一耦合电容C1具有第一端和第二端,第一耦合电容C1的第一端耦接于第一比较电路CMP1的输出端以接收第一比较信号SCMP1,第一耦合电容C1的第二端耦接于误差放大电路EAO的第二输入端且用于产生调整电压VADJ。
在又一实施例中,调整电压产生电路503还包括第二耦合电容C2和反相器INV。反相器INV具有输入端和输出端,反相器INV的输入端耦接于第二比较电路CMP2以接收第二比较信号SCMP2,反相器INV将第二比较信号SCMP2反相以在反相器INV的输出端产生反相第二比较信号SCMP2′。第二耦合电容C2具有第一端和第二端,第二耦合电容C2的第一端耦接于反相器INV的输出端以接收反相第二比较信号SCMP2′,第二耦合电容C2的第二端耦接于第一耦合电容C1的第二端,以用于产生调整电压VADJ。
图9示出图5所示控制电路500中的部分波形示意图。接下来,将结合图9对调整电压产生电路503的工作原理进行详细阐述。当输出电压VOUT减小,开关电源100处于瞬态时,第二反馈电压VFB2变小,在时刻t1,第二反馈电压VFB2小于第二参考电压VREF2,第一比较信号SCMP1从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”)。此时,第一耦合电容C1将产生一正的尖刺信号作为调整电压VADJ,该正的尖刺信号与第四参考电压VREF4叠加在一起作为第一参考电压VREF1。如此,误差放大电路EAO的第二输入端上的第一参考电压VREF1在输出电压VOUT减小,开关电源100进入瞬态时会瞬间变大。另一方面,如前所述,当输出电压VOUT减小,开关电源100处于瞬态时,第一反馈电压VFB1的值相较于反馈电压VFB将会存在差值,误差放大信号VEAO的值相较于第一反馈电压VFB1亦会存在差值(即使差值已经由变大的第一电阻值和/或变小的第二电阻值调节后减小很多)。这样,第一参考电压VREF1的增大可以增大误差放大电路EAO在瞬态时的输入差分信号,从而提高环路响应速度,使得开关电源能够在时刻t1″′退出瞬态,相较于不包括调整电压产生电路503的控制电路退出瞬态的时刻t1′而言会提前,使得控制环路的瞬态响应性能进一步提高。
反之,当输出电压VOUT增大,开关电源100处于瞬态时,第二反馈电压VFB2增大,在时刻t2,第二反馈电压VFB2大于第三参考电压VREF3,第二比较信号SCMP2从无效状态(例如,逻辑“0”)跳变至有效状态(例如,逻辑“1”)。此时,第二耦合电容C2将产生一负的尖刺信号作为调整电压VADJ,该负的尖刺信号与第四参考电压VREF4叠加在一起作为第一参考电压VREF1。如此,误差放大电路EAO的第二输入端上的第一参考电压VREF1在输出电压VOUT增大,开关电源100进入瞬态时会变小。这样,第一参考电压VREF1的变小可以增大误差放大电路EAO在瞬态时的输入差分信号,从而提高环路响应速度,,使得开关电源能够在时刻t2″′退出瞬态,相较于不包括调整电压产生电路503的控制电路退出瞬态的时刻t2′而言会提前,使得控制环路的瞬态响应性能进一步提高。
图6示出依据本发明一实施例的用于开关电源100的控制电路600。图6所示的控制电路600和图5所示的控制电路500相比,还包括参考电压产生电路604和消除电路605。如图6所示,参考电压产生电路604包括具有低输出阻抗的初级参考电压产生电路REF、滤波电阻RF和滤波电容CF。初级参考电压产生电路REF产生第五参考电压VREF5。滤波电阻RF具有第一端和第二端,滤波电阻RF的第一端耦接至初级参考电压产生电路REF以接收第五参考电压VREF5。滤波电容CF具有第一端和第二端,滤波电容CF的第一端耦接至滤波电阻RF的第二端且提供第四参考信号VREF4以提供给误差放大电路EAO的第二输入端,滤波电容CF的第二端耦接至参考地。
继续参考图6,消除电路605包括第一脉冲产生电路P1和第三开关S3。第一脉冲产生电路P1耦接至第一比较电路CMP1的输出端以接收第一比较信号SCMP1,并在第一比较信号SCMP1的下降沿的触发下产生第一短脉冲信号SP1。第三开关S3与滤波电阻RF并联耦接且受第一短脉冲信号SP1控制。也就是说,第三开关S3具有第一端、第二端和控制端,第三开关S3的第一端耦接至滤波电阻RF的第一端,第三开关S3的第二端耦接至滤波电阻RF的第二端,第三开关S3的控制端耦接至第一脉冲产生电路P1以接收第一短脉冲信号SP1。
图10示出图6所示控制电路600的部分信号波形图。接下来,将结合图10所示波形图对控制电路600的工作原理进行阐述。当输出电压VOUT减小,开关电源100进入瞬态时,如图10所示,第一耦合电容C1将在第一比较信号SCMP1的上升沿到来的时刻t1产生一正的尖刺,以作为调整电压VADJ叠加至误差放大电路EAO的第二输入端。另一方面,第一耦合电容C1还将在第一比较信号SCMP1的下降沿到来的时刻t1′出现负的尖刺,该负的尖刺同样会叠加至误差放大电路EAO的第二输入端,使得误差放大电路EAO在开关电源100趋于稳态时出现反向扰动,这是我们所不希望的。而利用图6所示的控制电路600,在时刻t1′,第一比较信号SCMP1的下降沿到来,第一短脉冲信号SP1出现一短脉冲,该短脉冲使得第三开关S3导通,从而将滤波电阻RF短路。这样,由于初级参考电压产生电路REF的输出阻抗较低,该负的尖刺将经由初级参考电压产生电路REF的输出端得以释放,不会叠加至误差放大电路EAO的第二输入端,使得误差放大电路EAO在开关电源100趋于稳态时不再出现反向扰动。
在又一实施例中,控制电路600还可以包括第二脉冲产生电路P2和第二或门电路OR2。第二脉冲产生电路P2耦接至第二比较电路CMP2的输出端以接收第二比较信号SCMP2,并在第二比较信号SCMP2的上升沿的触发下产生第二短脉冲信号SP2。第二或门电路OR2具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第二或门电路OR2的第一输入端接收第一短脉冲信号SP1,第二或门电路OR2的第二输入端接收第二短脉冲信号SP2,第二或门电路OR2对第一短脉冲信号SP1和第二短脉冲信号SP2作逻辑或运算并根据运算结果在第二或门电路OR2的输出端产生或信号SOR。第三开关S3受或信号SOR控制,即第三开关S3的控制端耦接至第二或门电路OR2以接收或信号SOR。
继续参考图10,当输出电压VOUT增大,开关电源100进入瞬态时,如前所述,在时刻t2,第二耦合电容C2将在第二比较信号SCMP2的上升沿到来时出现一负的尖刺,以作为调整电压VADJ叠加至误差放大电路EAO的第二输入端。另一方面,第二耦合电容C2将在第二比较信号SCMP2的下降沿到来的时刻t2′出现一正的尖刺,该正的尖刺同样会叠加至误差放大电路EAO的第二输入端,可能使得误差放大电路EAO在开关电源100趋于稳态时出现反向扰动,这是我们所不希望的。而利用图6所示的控制电路600,在时刻t2′,第二比较信号SCMP2的下降沿到来,第二短脉冲信号SP2出现一短脉冲,该短脉冲使得第三开关S3导通,从而将滤波电阻RF短路。这样,由于初级参考电压产生电路REF的输出阻抗较低,该正的尖刺将经由初级参考电压产生电路REF的输出端得以释放,不会叠加至误差放大电路EAO的第二输入端,使得误差放大电路EAO在开关电源100趋于稳态时不再出现反向扰动。
图11示出依据本发明一实施例的用于开关电源的控制方法1100。开关电源包括开关,开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压以提供至负载。如图11所示,控制方法包括步骤S1-S3。在步骤S1中,利用误差放大电路形成控制环路以控制开关的导通与关断,其中,误差放大电路包括第一输入端、第二输入端和输出端。在步骤S2中,在误差放大电路的第一输入端与输出端之间耦接第一补偿电阻网络或者在误差放大电路的第一输入端耦接第二补偿电阻网络。在步骤S3中,检测开关电源是否进入瞬态,若开关电源进入瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值增大或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值减小。
在一个实施例中,步骤S2将第一补偿电阻网络耦接在误差放大电路的第一输入端和输出端之间而不将第二补偿电阻网络耦接至误差放大电路的第一输入端,则在步骤S3中,在检测到开关电源进入瞬态时,将第一补偿电阻网络的第一电阻值增大。在另一个实施例中,步骤S2将第一补偿电阻网络耦接在误差放大电路的第一输入端和输出端之间且将第二补偿电阻网络耦接至误差放大电路的第一输入端,则在步骤S3中,在检测到开关电源进入瞬态时,可将第一补偿电阻网络的第一电阻值增大和/或将第二补偿电阻网络的第二电阻值减小。
在一个实施例中,检测开关电源是否进入瞬态的步骤包括:将表征输出电压的第二反馈电压与第二参考电压和第三参考电压进行比较,若第二反馈电压小于第二参考电压或大于第三参考电压,则开关电源进入瞬态。
在另一个实施例中,控制方法1100还包括在输出电压减小,开关电源进入瞬态时,在误差放大电路的第二输入端叠加一正电压;在输出电压增大,开关电源进入瞬态时,在误差放大电压的第二输入端叠加一负电压。
在又一实施例中,控制方法1100还包括检测开关电源是否退出瞬态,若开关电源退出瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值变小或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值变大。
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 (18)

1.一种用于开关电源的控制电路,开关电源包括开关和输出电感,开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压,输出电感中流过电感电流,控制电路包括:
瞬态检测电路,检测开关电源是否处于瞬态,并根据开关电源是否处于瞬态产生瞬态检测信号;
误差放大电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,误差放大电路的第一输入端接收表征输出电压的第一反馈电压,误差放大电路的第二输入端接收第一参考电压,误差放大电路根据第一参考电压与第一反馈电压在误差放大电路的输出端产生误差放大信号;以及
第一补偿电阻网络,具有第一电阻值且具有第一端和第二端,第一补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第一补偿电阻网络的第二端耦接至误差放大电路的输出端;
其中,控制电路还选择性地包括第二补偿电阻网络,具有第二电阻值且具有第一端和第二端,第二补偿电阻网络的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第二补偿电阻网络的第二端接收表征输出电压的反馈电压;
且其中,1)若控制电路不包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路,接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第一电阻值的大小;2)若控制电路包括第二补偿电阻网络,则控制电路还包括第一电阻调节电路和第二电阻调节电路中的至少一个,其中,第二电阻调节电路接收瞬态检测信号,并根据瞬态检测信号的控制调节第二电阻值的大小。
2.如权利要求1所述的控制电路,还包括调整电压产生电路,当输出电压变小,开关电源进入瞬态时,调整电压产生电路产生正的调整电压以提供至误差放大电路的第二输入端。
3.如权利要求2所述的控制电路,当输出电压变大,开关电源进入瞬态时,调整电压产生电路产生负的调整电压以提供至误差放大电路的第二输入端。
4.如权利要求1所述的控制电路,其中,瞬态检测电路包括:
第一比较电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第一比较电路的第一输入端接收表征输出电压的第二反馈电压,第一比较电路的第二输入端接收第二参考电压,第一比较电路将第二反馈电压与第二参考电压进行比较并在第一比较电路的输出端产生第一比较信号;
第二比较电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第二比较电路的第一输入端接收表征输出电压的第三反馈电压,第二比较电路的第二输入端接收第三参考电压,第二比较电路将第三反馈电压与第三参考电压进行比较并在第二比较电路的输出端产生第二比较信号;以及
第一或门电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第一或门电路的第一输入端接收第一比较信号,第一或门电路的第二输入端接收第二比较信号,第一或门电路根据第一比较信号和第二比较信号在第一或门电路的输出端产生瞬态检测信号。
5.如权利要求4所述的控制电路,还包括调整电压产生电路,其中,调整电压产生电路包括第一耦合电容,具有第一端和第二端,第一耦合电容的第一端耦接于第一比较电路以接收第一比较信号,第一耦合电容的第二端耦接于误差放大电路的第二输入端且用于产生调整电压。
6.如权利要求5所述的控制电路,还包括:
参考电压产生电路,包括:
滤波电容,具有第一端和第二端,滤波电容的第一端耦接至误差放大电路的第二输入端且提供第四参考电压,滤波电容的第二端耦接至参考地;
初级参考电压产生电路,提供第五参考电压;以及
滤波电阻,具有第一端和第二端,滤波电阻的第一端耦接至初级参考电压产生电路以接收第五参考电压,滤波电阻的第二端耦接至滤波电容的第一端;以及
以及
消除电路,包括:
第一脉冲产生电路,耦接至第一比较电路的输出端以接收第一比较信号,并在第一比较信号的下降沿触发下产生第一短脉冲信号;以及
第三开关,与滤波电阻并联耦接且受第一短脉冲信号控制。
7.如权利要求5所述的控制电路,其中,调整电压产生电路还包括:
反相器,具有输入端和输出端,反相器的输入端耦接于第二比较电路以接收第二比较信号并在输出端产生反相第二比较信号;以及
第二耦合电容,具有第一端和第二端,第二耦合电容的第一端耦接于反相器的输出端以接收反相第二比较信号,第二耦合电容的第二端耦接于误差放大电路的第二输入端,第二耦合电容的第二端和第一耦合电容的第二端耦接在一起以用于产生调整电压。
8.如权利要求7所述的控制电路,还包括:
参考电压产生电路,包括:
滤波电容,具有第一端和第二端,滤波电容的第一端耦接至误差放大电路的第二输入端且提供第四参考电压,滤波电容的第二端耦接至参考地;
初级参考电压产生电路,提供第五参考电压;以及
滤波电阻,具有第一端和第二端,滤波电阻的第一端耦接至初级参考电压产生电路以接收第五参考电压,滤波电阻的第二端耦接至滤波电容的第一端;以及
消除电路,包括:
第一脉冲产生电路,耦接至第一比较电路的输出端以接收第一比较信号,并在第一比较信号的下降沿触发下产生第一短脉冲信号;
第二脉冲产生电路,耦接至第二比较电路的输出端以接收第二比较信号,并在第二比较信号的下降沿触发下产生第二短脉冲信号;
第二或门电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第二或门电路的第一输入端接收第一短脉冲信号,第二或门电路的第二输入端接收第二短脉冲信号,第二或门电路根据第一短脉冲信号和第二短脉冲信号在第二或门电路的输出端产生或信号;以及
第三开关,与滤波电阻并联耦接且受或信号控制。
9.如权利要求1所述的控制电路,其中,第一电阻调节电路在瞬态检测信号处于有效状态时将第一补偿电阻网络的第一电阻值变大,第二电阻调节电路在瞬态检测信号处于有效状态时将第二补偿电阻网络的第二电阻值变小。
10.如权利要求1所述的控制电路,其中,若控制电路包括第一电阻调节电路,则第一补偿电阻网络包括第一补偿电阻和第二补偿电阻,第一补偿电阻和第二补偿电阻各具有第一端和第二端,第一补偿电阻的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第二补偿电阻的第一端耦接至第一补偿电阻的第二端,第二补偿电阻的第二端耦接至误差放大电路的输出端;若控制电路包括第二电阻调节电路,则第二补偿电阻网络包括第三补偿电阻和第四补偿电阻,第三补偿电阻和第四补偿电阻各具有第一端和第二端,第三补偿电阻的第一端耦接至误差放大电路的第一输入端,第四补偿电阻的第一端耦接至第三补偿电阻的第二端,第四补偿电阻的第二端接收反馈电压。
11.如权利要求10所述的控制电路,其中,第一电阻调节电路包括第一开关,第一开关与第一补偿电阻或者第二补偿电阻并联耦接,且第一开关受瞬态检测信号控制导通或关断;第二电阻调节电路包括第二开关,第二开关与第三补偿电阻或者第四补偿电阻并联耦接,且第二开关受瞬态检测信号控制导通或关断。
12.如权利要求1所述的控制电路,还包括补偿电容,耦接于第一补偿电阻网络的第一端与误差放大电路的第一输入端之间或者耦接于第一补偿电阻网络的第二端与误差放大电路的输出端之间。
13.如权利要求1所述的控制电路,还包括:
第三比较电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中,第三比较电路的第一输入端接收误差放大信号,第三比较电路的第二输入端接收表征电感电流的电流检测信号,第三比较电路将误差放大信号与电流检测信号进行比较并在第三比较电路的输出端产生第三比较信号;以及
RS触发器,具有置位端和复位端,其中,置位端接收时钟信号,复位端耦接至第三比较电路的输出端以接收第三比较信号,RS触发器根据时钟信号和第三比较信号以控制开关的导通与关断。
14.一种开关电源,用于将输入电压转换为输出电压,开关电源包括:
开关,通过导通与关断将输入电压转换为输出电压;
输出电感,流过电感电流;以及
如权利要求1-13中任意一项所述的控制电路。
15.一种用于开关电源的控制方法,开关电源包括开关,开关电源通过开关的导通与关断将输入电压转换为输出电压,控制方法包括:
利用误差放大电路形成控制环路以控制开关的导通与关断,其中,误差放大电路包括第一输入端、第二输入端和输出端;
在误差放大电路的第一输入端与输出端之间耦接第一补偿电阻网络或者在误差放大电路的第一输入端耦接第二补偿电阻网络;以及
检测开关电源是否进入瞬态,若开关电源进入瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值变大或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值变小。
16.如权利要求15所述的控制方法,其中,检测开关电源是否进入瞬态的步骤包括:将表征输出电压的第二反馈电压与第二参考电压和第三参考电压进行比较,若第二反馈电压小于第二参考电压或大于第三参考电压,则开关电源进入瞬态。
17.如权利要求15所述的控制方法,还包括在输出电压减小,开关电源进入瞬态时,在误差放大电路的第二输入端叠加一正电压;在输出电压增大,开关电源进入瞬态时,在误差放大电压的第二输入端叠加一负电压。
18.如权利要求15所述的控制方法,还包括检测开关电源是否退出瞬态,若开关电源退出瞬态,则将第一补偿电阻网络的第一电阻值变小或者将第二补偿电阻网络的第二电阻值变大。
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