CN113394974B - 具有固定频率的cot开关变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种具有固定频率的COT开关变换器，所述COT开关变换器包括：第一元器件及第二元器件，输出单元，驱动单元，第一比较器及触发器，频率比较单元，锯齿波产生单元，第二比较器。本发明还揭示了一种具有固定频率的COT开关变换器，所述COT开关变换器包括：第一晶体管及第二晶体管，输出单元，驱动单元，第一比较器及触发器，频率比较单元，延迟单元。本发明中具有固定频率的COT开关变换器，可去除VIN、VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响，从而实现高精度开关频率的控制；结构简单，无需VOUT引脚，适用于管脚比较少的封装。

Description

具有固定频率的COT开关变换器
技术领域
本发明属于开关变换器技术领域，具体涉及一种具有固定频率的COT开关变换器。
背景技术
COT(constant on time)架构开关变换器因其易于补偿、快速的动态响应特性等优点而得到越来越广泛的应用。在COT架构中，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时使功率晶体管(Power FET)管导通，并且每次导通固定的时间，随后功率晶体管关闭，且关闭时间由输入电压VIN、输出电压VOUT以及负载、效率、延迟等多种因素共同决定，所以当上述变量发生变化时，关闭时间也将发生变化，开关频率随之也发生改变。然而很多应用场合，为了便于电感、电容的选取以及EMI滤波电路的设计，通常要求开关频率变化越小越好。所以，设计一种高频率精度基于COT结构的开关变换器是当前高性能电源管理芯片设计的一大挑战。
尽管一些现有技术能实现频率可控的COT开关变换器，但其仅仅是去除了输入电压VIN、输出电压VOUT两个变量，而无法去除负载、效率、延迟等因素对频率的影响。开关电源逐渐向高频方向发展，随着频率的升高，负载、效率、延迟等因素对频率影响的比重将变的很大，从而使频率的变化范围变的不可接受。另外，现有技术需要输出电压VOUT作为频率控制信号，这就使得芯片必须要有VOUT引脚，从而无法适用管脚比较少的封装。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有固定频率的COT开关变换器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有固定频率的COT开关变换器，以去除输入电压VIN、输出电压VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响，从而达到高精度开关频率控制。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种具有固定频率的COT开关变换器，所述COT开关变换器包括：
第一元器件及第二元器件，第一元器件及第二元器件依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一元器件和/或第二元器件为晶体管；
输出单元，与第一元器件和第二元器件之间的SW信号电性连接，用于提供输出电压VOUT及反馈电压VFB；
驱动单元，包括用于驱动晶体管的驱动器；
第一比较器及触发器，第一比较器用于比较反馈电压VFB与基准电压VREF，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，产生SET信号，触发器用于根据SET信号及RST信号产生PWM信号，PWM信号经过驱动器控制晶体管在固定时间内导通；
频率比较单元，用于比较反馈输入信号与基准时钟信号CLK的频率，得到输出电压信号VCTR，当反馈输入信号的频率小于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，当反馈输入信号的频率大于CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高；
锯齿波产生单元，用于根据反馈输入信号产生锯齿波SAW信号；
第二比较器，用于比较输出电压信号VCTR和SAW信号，当输出电压信号VCTR高于SAW信号时，第二比较器输出的RST信号为低，当输出电压信号VCTR低于SAW信号时，第二比较器输出的RST信号为高。
一实施例中，所述频率比较单元包括第一D触发器、第二D触发器、与门、第一开关、第二开关、第一电流源、第二电流源及第一电容，其中：
第一D触发器和第二D触发器的端口D分别与电源电压相连，端口CK分别与基准时钟信号CLK相连，端口Q分别输出第一输出信号Q1和第二输出信号Q2；
与门，两个输入端分别与第一输出信号Q1和第二输出信号Q2相连，输出端与第一D触发器和第二D触发器的重置端口相连；
第一电流源、第一开关、第二开关及第二电流源依次电性连接于电源电压和基准电位之间，第一开关和第二开关分别通过第一输出信号Q1和第二输出信号Q2控制，第一开关和第二开关之间的信号为输出电压信号VCTR；
第一电容，电性连接于输出电压信号VCTR和基准电位之间。
一实施例中，所述锯齿波产生单元包括第三电流源、第二电容及第一NMOS管，其中：
第三电流源、第二电容依次电性连接于电源电压和基准电位之间；
第一NMOS管的栅极与反馈输入信号相连，源极与基准电位相连，漏极与第三电流源和第二电容相连，漏极电压信号为SAW信号。
一实施例中，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为续流器件，所述驱动器包括用于驱动第一晶体管的第一驱动器；
或，所述第一元器件为续流器件，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括用于驱动第二晶体管的第二驱动器；
或，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括分别用于驱动第一晶体管和第二晶体管的第一驱动器和第二驱动器；
其中，所述晶体管为PMOS管、NMOS管、BJT晶体管、肖特基二极管中的任意一种。
一实施例中，所述输出单元包括输出电感、输出电容及分压电阻，其中：输出电感电性连接于SW信号和输出电压VOUT之间；输出电容电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间；分压电阻包括依次电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电压为反馈电压VFB；
和/或，所述触发器为RS触发器或D触发器；
和/或，所述反馈输入信号为PWM信号或SW信号；
和/或，所述反馈电压VFB与输出电压VOUT相等。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种具有固定频率的COT开关变换器，所述COT开关变换器包括：
第一元器件及第二元器件，第一元器件及第二元器件依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一元器件和/或第二元器件为晶体管；
输出单元，与第一元器件和第二元器件之间的SW信号电性连接，用于提供输出电压VOUT及反馈电压VFB；
驱动单元，包括用于驱动晶体管的驱动器；
第一比较器及触发器，第一比较器用于比较反馈电压VFB与基准电压VREF，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，产生SET信号，触发器用于根据SET信号及RST信号产生PWM信号，PWM信号经过驱动器控制晶体管在固定时间内导通；
频率比较单元，用于比较反馈输入信号与基准时钟信号CLK的频率，得到输出电压信号VCTR，当反馈输入信号的频率小于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，当反馈输入信号的频率大于CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高；
延迟单元，用于根据PWM信号与输出电压信号VCTR产生RST信号，PWM信号由高变为0时，开始延迟计时，频率比较单元的输出电压信号VCTR控制延迟的大小，VCTR越高，延迟越大，VCTR越小，延迟越小，当PWM信号变为0时，经VCTR控制的延迟时间后，延迟单元输出高电平脉冲RST信号，使得反馈输入信号变高，进而使晶体管关闭。
一实施例中，所述频率比较单元包括第一D触发器、第二D触发器、与门、第一开关、第二开关、第一电流源、第二电流源及第一电容，其中：
第一D触发器和第二D触发器的端口D分别与电源电压相连，端口CK分别与基准时钟信号CLK相连，端口Q分别输出第一输出信号Q1和第二输出信号Q2；
与门，两个输入端分别与第一输出信号Q1和第二输出信号Q2相连，输出端与第一D触发器和第二D触发器的重置端口相连；
第一电流源、第一开关、第二开关及第二电流源依次电性连接于电源电压和基准电位之间，第一开关和第二开关分别通过第一输出信号Q1和第二输出信号Q2控制，第一开关和第二开关之间的信号为输出电压信号VCTR；
第一电容，电性连接于输出电压信号VCTR和基准电位之间。
一实施例中，所述延迟单元包括运算放大器、电阻、第三电容、第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及施密特触发器，其中：
第一PMOS管、电阻、第二NMOS管依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第二PMOS管、第三电容依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极分别与输入电压VIN相连，第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极相连，第一PMOS管的栅极与第一PMOS管的漏极相连，第一PMOS管的漏极与电阻的第一端相连，第二NMOS管的漏极与电阻的第二端相连，第二NMOS管的源极与基准电位相连，第二PMOS管的漏极与第三电容的第一端相连，第三电容的第二端与基准电位相连；
运算放大器的第一输入端接输出电压信号VCTR，第二输入端与第二NMOS管的漏极相连，输出端与第二NMOS管的栅极相连；
第三NMOS管的栅极接PWM信号，源极与基准电位相连，漏极与第三电容的第一端相连；
施密特触发器的输入端与第三电容的第一端相连，输出端输出RST信号。
一实施例中，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为续流器件，所述驱动器包括用于驱动第一晶体管的第一驱动器；
或，所述第一元器件为续流器件，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括用于驱动第二晶体管的第二驱动器；
或，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括分别用于驱动第一晶体管和第二晶体管的第一驱动器和第二驱动器；
其中，所述晶体管为PMOS管、NMOS管、BJT晶体管、肖特基二极管中的任意一种。
一实施例中，所述输出单元包括输出电感、输出电容及分压电阻，其中：输出电感电性连接于SW信号和输出电压VOUT之间；输出电容电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间；分压电阻包括依次电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电压为反馈电压VFB；
和/或，所述触发器为RS触发器或D触发器；
和/或，所述反馈输入信号为PWM信号或SW信号；
和/或，所述反馈电压VFB与输出电压VOUT相等。
本发明具有以下有益效果：
本发明中具有固定频率的COT开关变换器，可去除VIN、VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响，从而实现高精度开关频率的控制；结构简单，无需VOUT引脚，适用于管脚比较少的封装。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例中COT开关变换器的系统电路图；
图2为本发明第一实施例中COT开关变换器的具体电路图；
图3为本发明第一实施例中COT开关变换器稳态工作下的时序图；
图4为本发明第二实施例中COT开关变换器的系统电路图；
图5为本发明第二实施例中延迟单元的具体电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图1所示，本发明第一实施例中公开了一种具有固定频率的COT开关变换器，该COT开关变换器包括：
第一元器件及第二元器件，分别为第一晶体管FET1及第二晶体管FET2，第一晶体管FET1和第二晶体管FET2依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间；
输出单元，与第一晶体管FET1和第二晶体管FET2之间的SW信号电性连接，用于提供输出电压VOUT及反馈电压VFB；
驱动单元，包括分别用于驱动第一晶体管FET1和第二晶体管FET2的第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2；
第一比较器CMP1及触发器，第一比较器CMP1用于比较反馈电压VFB与基准电压VREF，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，产生SET信号，触发器用于根据SET信号及RST信号产生PWM信号，PWM信号经过第一驱动器DRV1控制第一晶体管FET1在固定时间内导通(该固定时间由频率比较单元、锯齿波产生单元及第二比较器组成的固定时间产生电路产生)；
频率比较单元，用于比较反馈输入信号与基准时钟信号CLK的频率，得到输出电压信号VCTR，当反馈输入信号的频率小于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，当反馈输入信号的频率大于CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高；
锯齿波产生单元，用于根据反馈输入信号产生锯齿波SAW信号；
第二比较器CMP2，用于比较输出电压信号VCTR和SAW信号，当输出电压信号VCTR高于SAW信号时，第二比较器CMP2输出的RST信号为低，当输出电压信号VCTR低于SAW信号时，第二比较器CMP2输出的RST信号为高。
本实施例中COT开关变换器为BUCK架构，当FET1导通时，PWM经过DRV2关闭FET2；当FET1关闭时，PWM经过DRV2打开FET2。FET2在此处是起续流作用，在其他实施例中FET2也可用二极管等续流器件替代。
当然，本实施例也可应用于BOOST架构，此种情况下PWM变高时控制FET2导通固定时间，此时FET1关闭，当导通时间结束后，FET2关闭，FET1导通，起续流作用，FET1可用二极管等续流器件替代。
进一步地，本实施例还可以进一步应用于BUCK-BOOST架构，此种情况下FET1和FET2均非续流器件，PWM经过DRV1和DRV2分别控制FET1和FET2。
本实施例中的输出单元包括输出电感L、输出电容COUT及分压电阻，其中：
输出电感L电性连接于SW信号和输出电压VOUT之间；
输出电容COUT电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间；
分压电阻包括依次电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电压为反馈电压VFB。
其中，本实施例中的基准电位以地电位为例进行说明；
本实施例中的触发器为RS触发器，在其他实施例中也可以采用D触发器等任何形式触发器代替；
本实施例中的反馈输入信号为PWM信号，在其他实施例中也可以为SW信号，或其他任何与开关频率相关的信号；
本实施例中通过分压电阻产生反馈电压VFB，在其他实施例中也可以不设置分压电阻，直接采用输出电压VOUT作为反馈信号输入第一比较器中；
本实施例中的第一晶体管FET1及第二晶体管FET2为NMOS管，在其他实施例中也可以为PMOS管、BJT晶体管、肖特基二极管等功率管中的任意一种。
结合图2所示，本实施例中的频率比较单元包括第一D触发器DF1、第二D触发器DF2、与门、第一开关S1、第二开关S2、第一电流源I1、第二电流源I2及第一电容C1，其中：
第一D触发器DF1和第二D触发器DF2的端口D分别与电源电压相连，端口CK分别与基准时钟信号CLK相连，端口Q分别输出第一输出信号Q1和第二输出信号Q2；
与门，两个输入端分别与第一输出信号Q1和第二输出信号Q2相连，输出端与第一D触发器DF1和第二D触发器DF2的重置端口相连；
第一电流源I1、第一开关S1、第二开关S2及第二电流源I2依次电性连接于电源电压和基准电位之间，第一开关S1和第二开关S2分别通过第一输出信号Q1和第二输出信号Q2控制，第一开关S1和第二开关S2之间的信号为输出电压信号VCTR；
第一电容C1，电性连接于输出电压信号VCTR和基准电位之间。
本实施例中的锯齿波产生单元包括第三电流源I3、第二电容C2及第一NMOS管MN1，其中：
第三电流源I3、第二电容C2依次电性连接于电源电压和基准电位之间；
第一NMOS管MN1的栅极与反馈输入信号相连，源极与基准电位相连，漏极与第三电流源I3和第二电容C2相连，漏极电压信号为SAW信号。
结合图2、图3所示，整个COT开关变换器的工作过程如下：
当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，SET信号变高，第一晶体管FET1导通，此时PWM信号为低电平，第一晶体管FET1关闭，第三电流源I3开始对第二电容C2充电，SAW信号线性往上增加，当SAW信号增大到大于输出电压信号VCTR时，RST信号变高，第一晶体管FET1关闭。
第一晶体管FET1导通时间受输出电压信号VCTR控制，当PWM信号的频率高于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高，导通时间增大，开关频率将随之降低，当PWM信号的频率低于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，导通时间减小，开关频率将随之增大，稳态时，PWM信号的频率将等于基准时钟信号CLK的频率。
由此可见，输入电压VIN、输出电压VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响都将被固定时间产生电路的负反馈系统校正掉，因而开关频率将不再受它们的影响。
COT开关变换器在稳态时，周期
Figure BDA0003129337550000101
即频率
Figure BDA0003129337550000102
所以通过频率比较单元控制TON，可以使fsw等于基准时钟信号CLK的频率。
参图4所示，本发明第二实施例中公开了一种具有固定频率的COT开关变换器，该COT开关变换器包括：
第一元器件及第二元器件，分别为第一晶体管FET1及第二晶体管FET2，第一晶体管FET1和第二晶体管FET2依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间；
输出单元，与第一晶体管FET1和第二晶体管FET2之间的SW信号电性连接，用于提供输出电压VOUT及反馈电压VFB；
驱动单元，包括分别用于驱动第一晶体管FET1和第二晶体管FET2的第一驱动器DRV1和第二驱动器DRV2；
第一比较器CMP1及触发器，第一比较器CMP1用于比较反馈电压VFB与基准电压VREF，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，产生SET信号，触发器用于根据SET信号及RST信号产生PWM信号，PWM信号经过第一驱动器DRV1控制第一晶体管FET1在固定时间内导通(该固定时间由频率比较单元及延迟单元组成的固定时间产生电路产生)；
频率比较单元，用于比较反馈输入信号与基准时钟信号CLK的频率，得到输出电压信号VCTR，当反馈输入信号的频率小于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，当反馈输入信号的频率大于CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高；
延迟单元，用于根据PWM信号与输出电压信号VCTR产生RST信号，PWM信号由高变为0时，开始延迟计时，频率比较单元的输出电压信号VCTR控制延迟的大小，VCTR越高，延迟越大，VCTR越小，延迟越小，当PWM信号变为0时，经VCTR控制的延迟时间后，延迟单元输出高电平脉冲RST信号，使得反馈输入信号变高，进而使第一晶体管FET1关闭。
本实施例中COT开关变换器为BUCK架构，当FET1导通时，PWM经过DRV2关闭FET2；当FET1关闭时，PWM经过DRV2打开FET2。FET2在此处是起续流作用，在其他实施例中FET2也可用二极管等续流器件替代。
当然，本实施例也可应用于BOOST架构，此种情况下PWM变高时控制FET2导通固定时间，此时FET1关闭，当导通时间结束后，FET2关闭，FET1导通，起续流作用，FET1可用二极管等续流器件替代。
进一步地，本实施例还可以进一步应用于BUCK-BOOST架构，此种情况下FET1和FET2均非续流器件，PWM经过DRV1和DRV2分别控制FET1和FET2。
本实施例中的输出单元包括输出电感L、输出电容COUT及分压电阻，其中：
输出电感L电性连接于SW信号和输出电压VOUT之间；
输出电容COUT电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间；
分压电阻包括依次电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电压为反馈电压VFB。
其中，本实施例中的基准电位以地电位为例进行说明；
本实施例中的触发器为RS触发器，在其他实施例中也可以采用D触发器等任何形式触发器代替；
本实施例中的反馈输入信号为PWM信号，在其他实施例中也可以为SW信号，或其他任何与开关频率相关的信号；
本实施例中通过分压电阻产生反馈电压VFB，在其他实施例中也可以不设置分压电阻，直接采用输出电压VOUT作为反馈信号输入第一比较器中；
本实施例中的第一晶体管FET1及第二晶体管FET2为NMOS管，在其他实施例中也可以为PMOS管、BJT晶体管、肖特基二极管等功率管中的任意一种。
本实施例中的频率比较单元与第一实施例中的频率比较单元完全相同，此处不再进行赘述。
结合图5所示，本实施例中的延迟单元包括运算放大器、电阻R0、第三电容C3、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3及施密特触发器，其中：
第一PMOS管MP1、电阻RO、第二NMOS管MN2依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第二PMOS管MP2、第三电容C3依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一PMOS管MP1的源极和第二PMOS管MP2的源极分别与输入电压VIN相连，第一PMOS管MP1的栅极和第二PMOS管MP2的栅极相连，第一PMOS管MP1的栅极与第一PMOS管MP1的漏极相连，第一PMOS管MP1的漏极与电阻R0的第一端相连，第二NMOS管MN2的漏极与电阻R0的第二端相连，第二NMOS管MN2的源极与基准电位相连，第二PMOS管MP2的漏极与第三电容C3的第一端相连，第三电容C3的第二端与基准电位相连；
运算放大器的第一输入端接输出电压信号VCTR，第二输入端与第二NMOS管MN2的漏极相连，输出端与第二NMOS管MN2的栅极相连；
第三NMOS管MN3的栅极接PWM信号，源极与基准电位相连，漏极与第三电容C3的第一端相连；
施密特触发器的输入端与第三电容C3的第一端相连，输出端输出RST信号。
整个COT开关变换器的工作过程如下：
当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，SET信号变高，第一晶体管FET1导通，此时PWM信号为低电平，延迟单元开始计时，当计时时间达到输出电压信号VCTR决定的时间时，输出高电平脉冲RST信号使第一晶体管FET1关闭。
第一晶体管FET1导通时间受输出电压信号VCTR控制，当PWM信号的频率高于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高，导通时间增大，开关频率将随之降低，当PWM信号的频率低于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，导通时间减小，开关频率将随之增大，稳态时，PWM信号的频率将等于基准时钟信号CLK的频率。
由此可见，输入电压VIN、输出电压VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响都将被固定时间产生电路的负反馈系统校正掉，因而开关频率将不再受它们的影响。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明中具有固定频率的COT开关变换器，可去除VIN、VOUT、负载、效率、延迟等各种因素对频率影响，从而实现高精度开关频率的控制；结构简单，无需VOUT引脚，适用于管脚比较少的封装。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种具有固定频率的COT开关变换器，其特征在于，所述COT开关变换器包括：
第一元器件及第二元器件，第一元器件及第二元器件依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一元器件和/或第二元器件为晶体管；
输出单元，与第一元器件和第二元器件之间的SW信号电性连接，用于提供输出电压VOUT及反馈电压VFB；
驱动单元，包括用于驱动晶体管的驱动器；
第一比较器及触发器，第一比较器用于比较反馈电压VFB与基准电压VREF，当反馈电压VFB小于基准电压VREF时，产生SET信号，触发器用于根据SET信号及RST信号产生PWM信号，PWM信号经过驱动器控制晶体管在固定时间内导通；
频率比较单元，用于比较反馈输入信号与基准时钟信号CLK的频率，得到输出电压信号VCTR，当反馈输入信号的频率小于基准时钟信号CLK的频率时，输出电压信号VCTR降低，当反馈输入信号的频率大于CLK的频率时，输出电压信号VCTR升高；
延迟单元，用于根据PWM信号与输出电压信号VCTR产生RST信号，PWM信号由高变为0时，开始延迟计时，频率比较单元的输出电压信号VCTR控制延迟的大小，VCTR越高，延迟越大，VCTR越小，延迟越小，当PWM信号变为0时，经VCTR控制的延迟时间后，延迟单元输出高电平脉冲RST信号，使得反馈输入信号变高，进而使晶体管关闭；
所述延迟单元包括运算放大器、电阻、第三电容、第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及施密特触发器，其中：
第一PMOS管、电阻、第二NMOS管依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第二PMOS管、第三电容依次电性连接于输入电压VIN和基准电位之间，第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极分别与输入电压VIN相连，第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极相连，第一PMOS管的栅极与第一PMOS管的漏极相连，第一PMOS管的漏极与电阻的第一端相连，第二NMOS管的漏极与电阻的第二端相连，第二NMOS管的源极与基准电位相连，第二PMOS管的漏极与第三电容的第一端相连，第三电容的第二端与基准电位相连；
运算放大器的第一输入端接输出电压信号VCTR，第二输入端与第二NMOS管的漏极相连，输出端与第二NMOS管的栅极相连；
第三NMOS管的栅极接PWM信号，源极与基准电位相连，漏极与第三电容的第一端相连；
施密特触发器的输入端与第三电容的第一端相连，输出端输出RST信号。
2.根据权利要求1所述的具有固定频率的COT开关变换器，其特征在于，所述频率比较单元包括第一D触发器、第二D触发器、与门、第一开关、第二开关、第一电流源、第二电流源及第一电容，其中：
第一D触发器和第二D触发器的端口D分别与电源电压相连，端口CK分别与基准时钟信号CLK相连，端口Q分别输出第一输出信号Q1和第二输出信号Q2；
与门，两个输入端分别与第一输出信号Q1和第二输出信号Q2相连，输出端与第一D触发器和第二D触发器的重置端口相连；
第一电流源、第一开关、第二开关及第二电流源依次电性连接于电源电压和基准电位之间，第一开关和第二开关分别通过第一输出信号Q1和第二输出信号Q2控制，第一开关和第二开关之间的信号为输出电压信号VCTR；
第一电容，电性连接于输出电压信号VCTR和基准电位之间。
3.根据权利要求1所述的具有固定频率的COT开关变换器，其特征在于，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为续流器件，所述驱动器包括用于驱动第一晶体管的第一驱动器；
或，所述第一元器件为续流器件，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括用于驱动第二晶体管的第二驱动器；
或，所述第一元器件为第一晶体管，第二元器件为第二晶体管，所述驱动器包括分别用于驱动第一晶体管和第二晶体管的第一驱动器和第二驱动器；
其中，所述晶体管为PMOS管、NMOS管、BJT晶体管、肖特基二极管中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的具有固定频率的COT开关变换器，其特征在于，所述输出单元包括输出电感、输出电容及分压电阻，其中：输出电感电性连接于SW信号和输出电压VOUT之间；输出电容电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间；分压电阻包括依次电性连接于输出电压VOUT和基准电位之间的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电压为反馈电压VFB；
和/或，所述触发器为RS触发器或D触发器；
和/或，所述反馈输入信号为PWM信号或SW信号；
和/或，所述反馈电压VFB与输出电压VOUT相等。
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