CN116566203A - 升压变换器及其控制电路和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种升压变换器及其控制电路。包括阈值电压生成电路、锯齿波产生电路、比较器、逻辑电路以及驱动电路。阈值电压生成电路用于产生与输入电压和输出电压相关的阈值电压信号，锯齿波产生电路用于产生与输出电压相关的锯齿波信号，比较器用于将锯齿波信号和阈值电压信号进行比较，以获得一复位信号，逻辑电路用于根据第二时钟信号控制低侧开关管的导通时刻，并根据该复位信号控制低侧开关管的关断时刻，当输入电压和输出电压很接近时，通过环路调整即可使得锯齿波信号的斜率变大同时将阈值电压信号降低，从而使得复位信号可以先于第二时钟信号到来，通过逻辑电路将脉宽调制信号维持在无效状态，继而实现接近零占空比的定频稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，更具体地，涉及一种升压变换器及其控制电路和控制方法。
背景技术
在电子系统中已经广泛地使用开关变换器，用于产生内部电路模块或者负载所需的工作电压和电流。开关变换器采用功率开关管控制输入端向输出端的电能传输，因而可以在输出端提供恒定的输出电压和/或输出电流。在开关变换器中，基于纹波的恒定导通时间控制方法具有良好的轻载效率、快速的瞬态响应和易于实现的优点，因而近年来得到广泛的应用。
图1为现有技术的一种同步整流升压变换器的示意性电路图。如图1所示，升压变换器100包括开关管Q1(又称为低侧开关管)、开关管Q2(又称为高侧开关管)、电感器Lx、误差放大器EA和控制电路110。其中，电感器Lx的第一端与输入电压Vin连接，其第二端与低侧开关管Q1的漏极连接，低侧开关管Q1的源极接地。高侧开关管Q2的漏极连接至电感器Lx与低侧开关管Q1的公共端，高侧开关管Q2的源极与输出电压Vout连接。误差放大器EA具有正输入端和负输入端，其正输入端用于接收一参考电压VREF，其负输入端用于接收输出电压Vout的反馈电压VFB。示例的，可以通过电阻R1和R2构成的分压网络获得输出电压Vout的反馈电压VFB。误差放大器EA用于获得反馈电压VFB与参考电压VREF之间的误差信号Vea。控制电路110用于根据该误差信号Vea控制低侧开关管Q1和高侧开关管Q2的导通和关断，以实现电压转换。升压变换器200还包括输入电容Ci和输出电容Co，分别用于输入电压Vin和输出电压Vout的整流滤波。
在boost架构的开关变换器中，开关管的导通时间ton＝(Vout―Vin)/Vout，因此当输出电压Vout不变时，输入电压Vin越高则导通时间ton越小。对于峰值电流模式的开关变换器，受到采样速度和系统延时的限制，开关管的导通时间会存在一个最小导通时间ton_min，因此当输入电压Vin和输出电压Vout很接近时，系统所需要的导通时间会被最小导通时间ton_min钳制住，无法实现零占空比的定频稳定工作。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于升压变换器及其控制电路和控制方法，改善传统的boost架构开关变换器无法实现零占空比的定频稳定工作的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种用于升压变换器的控制电路，所述升压变换器包括高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间，
其中，所述控制电路包括：阈值电压生成电路，用于产生与所述输入电压和所述输出电压相关的阈值电压信号；锯齿波产生电路，用于根据所述输出电压和第一时钟信号生成一锯齿波信号，在每个开关周期中，当所述第一时钟信号的窄脉冲来临时，所述锯齿波信号被复位，以及当所述第一时钟信号的窄脉冲结束时，所述锯齿波信号开始上升；比较器，用于将所述锯齿波信号与所述阈值电压信号相比较，以获得一复位信号；逻辑电路，用于根据第二时钟信号和所述复位信号产生脉宽调制信号，并采用所述第二时钟信号确定所述低侧开关管的导通时刻，采用所述复位信号确定所述低侧开关管的关断时刻；以及驱动电路，将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，其中，所述第二时钟信号相对于所述第一时钟信号延迟预设时间，所述逻辑电路还配置为在每个开关周期内，当所述复位信号先于所述第二时钟信号出现时，将所述脉宽调制信号维持于无效状态。
可选的，所述阈值电压信号与所述输入电压和所述输出电压的电压差相关。
可选的，所述阈值电压生成电路包括：第一误差放大器，用于将所述输出电压的反馈电压与一基准电压相比较，以生成第一误差信号；第二误差放大器，用于将所述第一误差信号与表征所述电感器的平均电流的第一参考电压相比较，以获得第二误差信号；以及第一电压叠加模块，用于将所述第二误差信号、所述输出电压以及所述输入电压相叠加，以获得所述阈值电压信号。
可选的，所述第一电压叠加模块包括：第一运算放大器，所述第一运算放大器具有第一正输入端、第一负输入端、第一负输出端以及第一正输出端，所述第一正输入端用于接收所述输出电压，所述第一负输入端用于接收所述输入电压，所述第一负输出端用于接收所述第二误差信号，所述第一正输出端用于提供所述阈值电压信号。
可选的，所述锯齿波信号的上升斜率与所述输出电压成正比。
可选的，所述锯齿波产生电路包括：斜坡信号产生模块，用于根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号；以及第二电压叠加模块，用于将所述斜坡信号与第二参考电压相叠加，以获得所述锯齿波信号。
可选的，所述斜坡信号产生模块包括：跨导放大器，用于将所述输出电压转换成电流信号；第一电容，连接到所述跨导放大器的输出端和接地端之间；以及第一开关，连接在所述第一电容的两端之间形成放电路径，其中，采用所述电流信号对所述第一电容进行充电，采用所述第一时钟信号控制所述第一开关的导通状态，在所述第一时钟信号的窄脉冲到来时对所述第一电容进行放电，在所述第一时钟信号的窄脉冲结束时对所述第一电容进行充电，以获得所述斜坡信号。
可选的，所述第二电压叠加模块包括：第二运算放大器，所述第二运算放大器具有第二正输入端、第二负输入端、第二正输出端以及第二负输出端，所述第二正输入端用于接收所述斜坡信号，所述第二负输入端与接地端连接，所述第二负输出端用于接收所述第二参考电压，所述第二正输出端用于提供所述锯齿波信号。
可选的，所述控制电路还包括：一延时电路，用于对所述第一时钟信号进行延时，以获得所述第二时钟信号。
可选的，所述逻辑电路通过D触发器实现，其中，所述D触发器的置位端用于接收一电源电压，时钟端用于接收所述第二时钟信号，复位端用于接收所述复位信号，输出端由于输出所述脉宽调制信号。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种用于升压变换器的控制方法，所述升压变换器包括高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间，其中，所述控制方法包括：产生与所述输入电压和所述输出电压相关的阈值电压信号；根据所述输出电压和第一时钟信号生成一锯齿波信号，在每个开关周期中，当所述第一时钟信号的窄脉冲来临时，所述锯齿波信号被复位，以及当所述第一时钟信号的窄脉冲结束时，所述锯齿波信号开始上升；将所述锯齿波信号与所述阈值电压信号相比较，以获得一复位信号；根据第二时钟信号和所述复位信号产生脉宽调制信号，并采用所述第二时钟信号确定所述低侧开关管的导通时刻，采用所述复位信号确定所述低侧开关管的关断时刻；以及将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，其中，所述第二时钟信号相对于所述第一时钟信号延迟预设时间，所述控制方法还包括在每个开关周期内，当所述复位信号先于所述第二时钟信号出现时，将所述脉宽调制信号维持于无效状态。
可选的，所述阈值电压信号与所述输入电压和所述输出电压的电压差相关。
可选的，所述根据所述输入电压和所述输出电压产生一阈值电压信号包括：将所述输出电压的反馈电压与一基准电压相比较，以生成第一误差信号；将所述第一误差信号与表征所述电感器的平均电流的第一参考电压相比较，以获得第二误差信号；以及将所述第二误差信号、所述输出电压以及所述输入电压相叠加，以获得所述阈值电压信号。
可选的，所述锯齿波信号的上升斜率与所述输出电压成正比。
可选的，所述根据第一时钟信号生成一锯齿波信号包括：根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号；以及将所述斜坡信号与第二参考电压相叠加，以获得所述锯齿波信号。
可选的，所述根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号包括：使用跨导放大器将所述输出电压转换成电流信号；在所述跨导放大器的输出端和接地端之间设置第一电容；以及在所述第一电容的两端之间设置第一开关以形成放电路径，其中，采用所述电流信号对所述第一电容进行充电，采用所述第一时钟信号控制所述第一开关的导通状态，在所述第一时钟信号的窄脉冲到来时对所述第一电容进行放电，在所述第一时钟信号的窄脉冲结束时对所述第一电容进行充电，以获得所述斜坡信号。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种升压变换器，包括：高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间；以及上述的控制电路。
本发明实施例的升压变换器及其控制电路中，控制电路包括阈值电压生成电路、锯齿波产生电路、比较器、逻辑电路以及驱动电路。其中阈值电压生成电路用于产生与输入电压和输出电压相关的阈值电压信号，锯齿波产生电路用于产生与输出电压相关的锯齿波信号，比较器用于将锯齿波信号和阈值电压信号进行比较，以获得一复位信号，逻辑电路用于根据第二时钟信号控制低侧开关管的导通时刻，并根据该复位信号控制低侧开关管的关断时刻。由于锯齿波信号和阈值电压信号中均包含输入电压和输出电压的信息，当输入电压和输出电压很接近时，本发明的升压变换器通过环路调整即可使得锯齿波信号的斜率变大同时将阈值电压信号降低，从而使得复位信号可以先于第二时钟信号到来，通过逻辑电路将脉宽调制信号维持在无效状态，继而实现接近零占空比的定频稳定工作。
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为现有技术的一种同步整流升压变换器的示意性电路图。
图2为根据本发明实施例的一种升压变换器的示意性电路图。
图3为根据本发明实施例的升压变换器中的阈值电压生成电路的示意性电路图。
图4为根据本发明实施例的升压变换器中的锯齿波产生电路的示意性电路图。
图5为本发明实施例的升压变换器在非零占空比工作时的示意性波形图。
图6为本发明实施例的升压变换器在零占空比工作时的示意性波形图。
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。此外，可能未示出某些公知的部分。
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，它可以直接耦合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“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图2为根据本发明实施例的一种升压变换器的示意性电路图。如图2所示，升压变换器200包括功率级电路和控制电路210。其中功率级电路是普通的同步整流方式的升压型开关调节器的输出电路，对施加到输入端的输入电压Vin进行升压，从输出端提供输出电压Vout。
功率级电路包括开关管Q1(又称为低侧开关管)、开关管Q2(又称为高侧开关管)以及电感器Lx。其中，低侧开关管Q1和高侧开关管Q2的漏极彼此连接，二者的公共端形成开关节点SW，低侧开关管Q1的源极与接地端连接，高侧开关管Q2的源极与输出电压Vout连接。电感器Lx的第一端与输入电压Vin连接，其第二端与开关节点SW连接。应理解，在本实施例中开关管Q1为主功率管，开关管Q2为整流管，开关管Q1和Q2可以是任何类型的场效应管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，在不背离本发明所教导的范围内，还可以是本领域技术人员已知范围内的其他类型的场效应管和、或其他类型的晶体管。
升压变换器200还包括输出电容Co，输出电容Co被设置在升压变换器200的输出端和接地端之间以在其两端产生输出电压Vout。电阻R1和R2组成的分压网络用于得到输出电压Vout的反馈电压VFB。
控制电路210用于产生施加到开关管Q1和Q2的栅极的驱动信号，控制开关管Q1和Q2的开关状态，以给负载提供能量。在本实施例中，控制电路210通过反复使得开关管Q1和Q2交替地导通/截至，利用电感器Lx进行能量转换，从而使得输入电压Vin被升压，被升压后地电压通过电感器Lx、输出电容Co被平滑化，作为输出电压Vout被输出。
其中，升压变换器200的控制电路210可以被集成在一个半导体衬底上的LSI芯片。在本实施例中，开关管Q1和Q2可以被设置在控制电路210的外部，但是也可以设置于控制电路的内部。
在本实施例中，升压变换器200的控制电路210采用平均电流模式的架构来实现，包括阈值电压生成电路211、锯齿波生成电路212、比较器213、延时电路214、逻辑电路215以及驱动电路216。
其中，阈值电压生成电路211用于根据输入电压Vin和输出电压Vout产生一阈值电压信号Vth。示例的，所述阈值电压信号Vth与所述输出电压Vout和所述输入电压Vin的电压差相关。
锯齿波产生电路212用于根据所述输出电压Vout和时钟信号CLK1生成一锯齿波信号Ramp。其中，在每个开关周期中，当时钟信号CLK1的窄脉冲来临时，所述锯齿波信号Ramp被复位，以及当所述时钟信号CLK1的窄脉冲结束时，所述锯齿波信号Ramp开始上升。示例的，所述锯齿波信号Ramp的上升斜率与所述输出电压Vout成正比。
比较器213的正输入端用于接收所述锯齿波信号Ramp，负输入端用于接收所述阈值电压信号Vth，比较器213用于将所述锯齿波信号Ramp与所述阈值电压信号Vth相比较，以获得一复位信号BT_C。
延时电路214用于对时钟信号CLK1的窄脉冲延迟预设时间，以获得时钟信号CLK2。
逻辑电路215用于根据时钟信号CLK2和所述复位信号BT_C产生脉宽调制信号PWM，并根据时钟信号CLK2控制低侧开关管Q1的导通时刻，采用复位信号BT_C控制所述低侧开关管Q1的关断时刻。示例的，所述逻辑电路215通过D触发器实现，其中，所述D触发器的置位端用于接收一电源电压VDD，时钟端用于接收所述时钟信号CLK2，复位端用于接收所述复位信号BT_C，输出端由于输出所述脉宽调制信号PWM。其中，由于时钟信号CLK2的窄脉冲比时钟信号CLK1的窄脉冲延迟所述预设时间，因此在实际应用中，所述逻辑电路215还配置为在每个开关周期内，当所述复位信号BT_C先于所述时钟信号CLK2出现时，将所述脉宽调制信号PWM维持于无效状态。
驱动电路216用于将所述脉宽调制信号PWM转换为开关控制信号，控制开关管Q1和Q2的导通状态。
图3为根据本发明实施例的升压变换器中的阈值电压生成电路的示意性电路图。如图3所示，本实施例的阈值电压生成电路211包括误差放大器2111和2112、电压叠加模块2113。
其中，误差放大器2111的正输入端用于接收一基准电压VREF，其负输入端用于接收反馈电压VFB，误差放大器2111用于将反馈电压VFB与基准电压VREF相比较，以生成误差信号COMP1。
误差放大器2112的正输入端用于接收误差信号COMP1，其负输入端用于接收第一参考电压Vavg，示例的，第一参考电压Vavg用于表征所述电感器Lx的平均电流水平，误差放大器2112用于将误差信号COMP1与第一参考电压Vavg相比较，以生成误差信号COMP2。
电压叠加模块2113用于将输入电压Vin、输出电压Vout以及误差信号COMP2相叠加，以产生所述阈值电压信号Vth。示例的，电压叠加模块2113包括运算放大器AMP1，运算放大器AMP1具有正输入端、负输入端、正输出端和负输出端。其中运算放大器AMP1的正输入端用于接收输出电压Vout，其负输入端用于接收所述输入电压Vin，其负输出端与误差放大器2112的输出连接，以接收所述误差信号COMP2，其正输出端用于输出所述阈值电压信号Vth。由于运算放大器AMP1的电压叠加功能为：正输出端电压＝负输出端电压+正输入端电压-负输入端电压，由此可以得到阈值电压信号Vth＝VCOMP2+(Vout-Vin)。
图4为根据本发明实施例的升压变换器中的锯齿波产生电路的示意性电路图。如图4所示，本实施例的锯齿波产生电路212包括斜坡信号产生模块2121和电压叠加模块2122。
其中，斜坡信号产生模块2121由于根据输出电压Vout和时钟信号CLK1产生一斜坡信号V1。进一步的，斜坡信号产生模块2121包括跨导放大器OTA、电容C0以及开关K0。跨导放大器OTA具有正输入端、负输入端和输出端，其正输入端与所述输出电压Vout耦接，其负输入端与接地端连接，其输出端用于输出电流信号Ic。输出电压Vout通过跨导放大器OTA产生与输出电压Vout成正比的电流信号Ic，其中Ic＝gm×Vout，其中gm为跨导放大器OTA的跨导。可以理解，在本实施例中使用跨导放大器仅是为了方便说明，本领域技术人员可以使用任何能将输出电压转换成电流的电路来实现，本发明不以此为限制。电容C0连接在跨导放大器OTA的输出端和接地端之间，开关K0连接在电容C0的两端之间以形成放电路径。在实际应用中，采用电流信号Ic对电容C0进行充电，采用时钟信号CLK1控制开关K0的导通状态，在时钟信号CLK1的窄脉冲到来时对电容C0进行放电，在时钟信号CLK1的窄脉冲结束时对电容C0进行充电，以获得所述斜坡信号V1。
电压叠加模块2122用于将斜坡信号V1与第二参考电压VDC相叠加，以产生所述锯齿波信号Ramp。示例的，电压叠加模块2122包括运算放大器AMP2，运算放大器AMP2具有正输入端、负输入端、正输出端和负输出端。其中运算放大器AMP2的正输入端用于接收所述斜坡信号V1，其负输入端与接地端连接，其负输出端由于接收所述第二参考电压VDC，其正输出端用于输出以第二参考电压VDC为平台的锯齿波信号Ramp。
图5为本发明实施例的升压变换器在非零占空比工作时的示意性波形图。在图5中示出了锯齿波信号Ramp、复位信号BT_C、时钟信号CLK1和CLK2、脉宽调制信号PWM。
如图5所示，在时间t1，时钟信号CLK1产生窄脉冲，锯齿波信号Ramp被复位，此时锯齿波信号Ramp小于阈值电压信号Vth，复位信号BT_C翻转为低电平。在时间t2，时钟信号CLK1的窄脉冲结束，锯齿波信号Ramp开始上升。同时时钟信号CLK1的窄脉冲经过一段时间的延时，在时间t3，时钟信号CLK2出现窄脉冲，使得脉宽调制信号PWM翻转为高电平，低侧开关管Q1导通，高侧开关管Q2关断。随着锯齿波信号Ramp的继续上升，在时间t4，锯齿波信号Ramp达到阈值电压信号Vth，使得复位信号BT_C翻转为高电平，继而脉宽调制信号PWM翻转为低电平，低侧开关管Q1关断，高侧开关管Q2导通。在时间t5，时钟信号CLK1的窄脉冲再次到来，升压变换器200继续重复上升过程。
图6为本发明实施例的升压变换器在零占空比工作时的示意性波形图。在图6中示出了锯齿波信号Ramp、复位信号BT_C、时钟信号CLK1和CLK2、脉宽调制信号PWM。
如图6所示，在时间t1，时钟信号CLK1产生窄脉冲，锯齿波信号Ramp被复位，此时锯齿波信号Ramp小于阈值电压信号Vth，复位信号BT_C翻转为低电平。在时间t2，时钟信号CLK1的窄脉冲结束，锯齿波信号Ramp开始上升。由于环路调整使得锯齿波信号Ramp的斜率变大同时阈值电压信号Vth的电压降低，进而使得在时间t3锯齿波信号Ramp就上升到阈值电压信号Vth，复位信号BT_C被翻转为高电平，即复位信号BT_C的高电平先于时钟信号CLK2的窄脉冲出现。在时间t4，时钟信号CLK2出现窄脉冲，由于此时复位信号BT_C已经为高电平，D触发器根据复位信号BT_C将脉宽调制信号PWM维持于无效状态(即低电平)，因此在之后的所有周期中，低侧开关管Q1均保持在关断状态，高侧开关管Q2保持在导通状态，从而实现了在boost架构中无限接近零占空比的定频稳定工作。
综上所述，本发明实施例的升压变换器及其控制电路中，控制电路包括阈值电压生成电路、锯齿波产生电路、比较器、逻辑电路以及驱动电路。其中阈值电压生成电路用于产生与输入电压和输出电压相关的阈值电压信号，锯齿波产生电路用于产生与输出电压相关的锯齿波信号，比较器用于将锯齿波信号和阈值电压信号进行比较，以获得一复位信号，逻辑电路用于根据第二时钟信号控制低侧开关管的导通时刻，并根据该复位信号控制低侧开关管的关断时刻。由于锯齿波信号和阈值电压信号中均包含输入电压和输出电压的信息，当输入电压和输出电压很接近时，本发明的升压变换器通过环路调整即可使得锯齿波信号的斜率变大同时将阈值电压信号降低，从而使得复位信号可以先于第二时钟信号到来，通过逻辑电路将脉宽调制信号维持在无效状态，继而实现接近零占空比的定频稳定工作。
在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述各实施例，但是这不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
依照本发明的实施例如上文，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。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种用于升压变换器的控制电路，所述升压变换器包括高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间，
其中，所述控制电路包括：
阈值电压生成电路，用于产生与所述输入电压和所述输出电压相关的阈值电压信号；
锯齿波产生电路，用于根据所述输出电压和第一时钟信号生成一锯齿波信号，在每个开关周期中，当所述第一时钟信号的窄脉冲来临时，所述锯齿波信号被复位，以及当所述第一时钟信号的窄脉冲结束时，所述锯齿波信号开始上升；
比较器，用于将所述锯齿波信号与所述阈值电压信号相比较，以获得一复位信号；
逻辑电路，用于根据第二时钟信号和所述复位信号产生脉宽调制信号，并采用所述第二时钟信号确定所述低侧开关管的导通时刻，采用所述复位信号确定所述低侧开关管的关断时刻；以及
驱动电路，将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，
其中，所述第二时钟信号相对于所述第一时钟信号延迟预设时间，所述逻辑电路还配置为在每个开关周期内，当所述复位信号先于所述第二时钟信号出现时，将所述脉宽调制信号维持于无效状态。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述阈值电压信号与所述输入电压和所述输出电压的电压差相关，
所述阈值电压生成电路包括：
第一误差放大器，用于将所述输出电压的反馈电压与一基准电压相比较，以生成第一误差信号；
第二误差放大器，用于将所述第一误差信号与表征所述电感器的平均电流的第一参考电压相比较，以获得第二误差信号；以及
第一电压叠加模块，用于将所述第二误差信号、所述输出电压以及所述输入电压相叠加，以获得所述阈值电压信号。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述第一电压叠加模块包括：
第一运算放大器，所述第一运算放大器具有第一正输入端、第一负输入端、第一负输出端以及第一正输出端，所述第一正输入端用于接收所述输出电压，所述第一负输入端用于接收所述输入电压，所述第一负输出端用于接收所述第二误差信号，所述第一正输出端用于提供所述阈值电压信号。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述锯齿波信号的上升斜率与所述输出电压成正比，
所述锯齿波产生电路包括：
斜坡信号产生模块，用于根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号；以及
第二电压叠加模块，用于将所述斜坡信号与第二参考电压相叠加，以获得所述锯齿波信号。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述斜坡信号产生模块包括：
跨导放大器，用于将所述输出电压转换成电流信号；
第一电容，连接到所述跨导放大器的输出端和接地端之间；以及
第一开关，连接在所述第一电容的两端之间形成放电路径，
其中，采用所述电流信号对所述第一电容进行充电，采用所述第一时钟信号控制所述第一开关的导通状态，在所述第一时钟信号的窄脉冲到来时对所述第一电容进行放电，在所述第一时钟信号的窄脉冲结束时对所述第一电容进行充电，以获得所述斜坡信号，
所述第二电压叠加模块包括：
第二运算放大器，所述第二运算放大器具有第二正输入端、第二负输入端、第二正输出端以及第二负输出端，所述第二正输入端用于接收所述斜坡信号，所述第二负输入端与接地端连接，所述第二负输出端用于接收所述第二参考电压，所述第二正输出端用于提供所述锯齿波信号。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其中，还包括：
一延时电路，用于对所述第一时钟信号进行延时，以获得所述第二时钟信号。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述逻辑电路通过D触发器实现，
其中，所述D触发器的置位端用于接收一电源电压，时钟端用于接收所述第二时钟信号，复位端用于接收所述复位信号，输出端由于输出所述脉宽调制信号。
8.一种用于升压变换器的控制方法，所述升压变换器包括高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间，
其中，所述控制方法包括：
产生与所述输入电压和所述输出电压相关的阈值电压信号；
根据所述输出电压和第一时钟信号生成一锯齿波信号，在每个开关周期中，当所述第一时钟信号的窄脉冲来临时，所述锯齿波信号被复位，以及当所述第一时钟信号的窄脉冲结束时，所述锯齿波信号开始上升；
将所述锯齿波信号与所述阈值电压信号相比较，以获得一复位信号；
根据第二时钟信号和所述复位信号产生脉宽调制信号，并采用所述第二时钟信号确定所述低侧开关管的导通时刻，采用所述复位信号确定所述低侧开关管的关断时刻；以及
将所述脉宽调制信号转换成开关控制信号，
其中，所述第二时钟信号相对于所述第一时钟信号延迟预设时间，所述控制方法还包括在每个开关周期内，当所述复位信号先于所述第二时钟信号出现时，将所述脉宽调制信号维持于无效状态。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述阈值电压信号与所述输入电压和所述输出电压的电压差相关，
所述根据所述输入电压和所述输出电压产生一阈值电压信号包括：
将所述输出电压的反馈电压与一基准电压相比较，以生成第一误差信号；
将所述第一误差信号与表征所述电感器的平均电流的第一参考电压相比较，以获得第二误差信号；以及
将所述第二误差信号、所述输出电压以及所述输入电压相叠加，以获得所述阈值电压信号。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述锯齿波信号的上升斜率与所述输出电压成正比，
所述根据第一时钟信号生成一锯齿波信号包括：
根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号；以及
将所述斜坡信号与第二参考电压相叠加，以获得所述锯齿波信号。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述根据所述输出电压和所述第一时钟信号产生一斜坡信号包括：
使用跨导放大器将所述输出电压转换成电流信号；
在所述跨导放大器的输出端和接地端之间设置第一电容；以及
在所述第一电容的两端之间设置第一开关以形成放电路径，
其中，采用所述电流信号对所述第一电容进行充电，采用所述第一时钟信号控制所述第一开关的导通状态，在所述第一时钟信号的窄脉冲到来时对所述第一电容进行放电，在所述第一时钟信号的窄脉冲结束时对所述第一电容进行充电，以获得所述斜坡信号。
12.一种升压变换器，包括：
高侧开关管、低侧开关管和电感器，所述高侧开关管和所述低侧开关管耦接于输出电压和地之间，所述电感器耦接于所述高侧开关管和所述低侧开关管的开关节点和输入电压之间；以及
权利要求1-7任一项所述的控制电路。
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|---|---|---|---|
| CN202310237343.9A CN116566203A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 升压变换器及其控制电路和控制方法 |
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| CN202310237343.9A CN116566203A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 升压变换器及其控制电路和控制方法 |
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Cited By (1)
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| CN117526711A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-06 | 拓尔微电子股份有限公司 | 电压转换电路、电压转换方法和电源管理芯片 |
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2023
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| CN117526711A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-06 | 拓尔微电子股份有限公司 | 电压转换电路、电压转换方法和电源管理芯片 |
| CN117526711B (zh) * | 2024-01-03 | 2024-03-29 | 拓尔微电子股份有限公司 | 电压转换电路、电压转换方法和电源管理芯片 |
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