CN117439385A - 用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法 - Google Patents

用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法，控制电路中：同步信号检测电路产生同步信号；电压控制环路接收电压反馈信号和补偿信号，产生比较信号；导通或关断时间产生电路用于接收同步信号，产生时间控制信号；逻辑选择电路接收同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号，并产生开关控制信号。该电路可实现频率同步的需求，该频率同步技术不需要锁相环PLL，在现有的COT主结构下通过增加同步信号检测功能，并使用同步信号对原COT主结构中的恒定导通或关断时间进行调整，并进行新的逻辑处理和阈值调整即可实现频率同步，且对频率同步范围不受限制。

Description

用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其是涉及一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法。
背景技术
在电源系统中，目前直流-直流变换器中较为常用的控制模式为固定导通/关断时间控制(Constant On/Off Time,COT)模式，COT控制方案因为其优秀的负载动态表现和友好简单的反馈设计，越来越成为市场的主流控制方案的选择。但是，由于COT控制方案中因为没有固定时钟信号的存在，因此很难实现和外部时钟频率同步的功能。在系统中多个电源芯片如果工作在一种非时钟同步的状态，会产生拍频干扰，进而导致系统的供电电压纹波变大，影响系统的正常工作。在一些COT控制方案的应用场合，特别是在一些车载应用场合，当需要时钟信号同步时，传统方案中将在COT控制电路中额外设计锁相环(PhaseLocked Loop，PLL)电路进行锁频锁相，但是受PLL电路环路稳定性的限制，能够频率同步的范围也比较小，一般仅具有±20％的锁频范围，只能适用于一些特殊的场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法，以实现频率同步，且频率同步范围不受限制。
本发明提供的一种用于开关变换器的控制电路，控制电路包括：同步信号检测电路，用于检测时钟信号并产生同步信号，其中，当检测到时钟信号时，同步信号有效，当未检测到时钟信号时，同步信号无效；电压控制环路，用于接收电压反馈信号和补偿信号，根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；补偿信号代表开关变换器中的电感电流纹波信息；导通或关断时间产生电路，用于接收同步信号，并产生时间控制信号，其中，时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果同步信号无效，时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者，如果同步信号有效，时间控制信号具有第二有效时长；以及逻辑选择电路，接收同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号，并根据同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号产生开关控制信号；其中，当同步信号无效时，逻辑选择电路对时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；当同步信号有效时，逻辑选择电路对时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；开关控制信号用于控制开关变换器中功率开关的导通时间和关断时间。
本发明提供的一种开关变换器，包括开关变换器包括：主开关管；续流开关管；上述任一项的用于开关变换器的控制电路；以及驱动电路，用于接收控制电路输出的开关控制信号，并根据开关控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号；其中，第一驱动信号用于驱动主开关管的导通和关断切换；第二驱动信号用于驱动续流开关管的导通和关断切换。
本发明提供的一种用于开关变换器的控制方法，方法包括：检测是否有时钟信号输入；根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；补偿信号代表开关变换器中的电感电流纹波信息；产生时间控制信号，其中，时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果未检测到时钟信号，时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者；如果检测到时钟信号，时间控制信号具有第二有效时长；以及产生开关控制信号，开关控制信号用于控制开关变换器中的功率开关的导通时间和关断时间，其中，如果未检测到时钟信号，通过对时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；如果检测到时钟信号，通过对时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号。
本发明提供的用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法可实现频率同步的需求，该频率同步技术不需要锁相环PLL，在现有的COT主结构下通过增加同步信号检测功能，并使用同步信号对原COT主结构中的恒定导通或关断时间进行调整，并进行新的逻辑处理和阈值调整即可实现频率同步，且对频率同步范围不受限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种开关变换器的电路示意图；
图2为本发明实施例提供的相关参数波形示意图；
图3为本发明实施例提供的一种逻辑选择电路的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种导通或关断时间产生电路的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种用于开关变换器的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
基于现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种用于开关变换器的控制电路、开关变换器及控制方法，该技术可以应用于需要对开关变换器进行与外部时钟频率同步的应用中。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种用于开关变换器的控制电路进行介绍，在图1所示实施例中，开关变换器被示意为BUCK拓扑结构，包括高侧的主开关管HS和低测的续流开关管LS、电感以及电容，主开关管HS的一端和续流开关管LS的一端相连形成开关节点SW，开关变换器的输入端接收输入电压信号VIN，控制电路通过控制主开关管HS和续流开关管LS的导通和关断，将输入电压信号VIN转化为输出端输出的输出电压信号VOUT。如图1所示，控制电路包括：同步信号检测电路30、导通或关断时间产生电路31、电压控制环路32和逻辑选择电路33。
同步信号检测电路30用于产生同步信号Syn，其中，当同步信号检测电路30检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn有效，当同步信号检测电路30未检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn无效。在一个实施例中，同步信号Syn为高低逻辑电平信号，比如，如果同步信号Syn为逻辑高电平有效，逻辑低电平无效时，则当同步信号检测电路30检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn为逻辑高电平，未检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn为逻辑低电平。反之，如果同步信号Syn为逻辑低电平是有效，逻辑高电平无效时，则当同步信号检测电路30检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn为逻辑低电平，未检测到时钟信号CLK时，同步信号Syn为逻辑高电平。
导通或关断时间产生电路31用于接收同步信号检测电路30产生的同步信号Syn，并在每个开关周期产生时间控制信号TC，该时间控制信号TC具有第一有效时长和第二有效时长。其中，如果同步信号检测电路30未检测到时钟信号，即同步信号Syn无效时，时间控制信号TC的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者，如果同步信号检测电路30检测到时钟信号，即同步信号Syn有效时，时间控制信号TC具有第二有效时长。
上述第一有效时长根据开关变换器的输入电压信号和开关变换器的输出电压信号变化而变化，上述第二有效时长通常是一固定值，该固定值与导通或关断时间产生电路31的内部电路设计相关，可以保证开关变换器中的功率开关的最小导通时间或最小关断时间，从而可以保证电路运行的可靠性，导通或关断时间产生电路31可以接收同步信号检测电路30输出的同步信号Syn，根据同步信号Syn是否有效，产生相应有效时长的时间控制信号TC。
根据开关变换器选择的拓扑和应用场景，时间控制信号TC可以为导通时间控制信号用于控制功率开关的导通时间，也可以为关断时间控制信号用于控制功率开关的关断时间。例如在图1所示的BUCK拓扑结构中，在一个实施例中，导通或关断时间产生电路31可以为导通时间产生电路用于产生导通时间控制信号，用于控制BUCK开关变换器中主开关管HS的导通时间；在另一个实施例中，导通或关断时间产生电路31可以为关断时间产生电路用于产生关断时间控制信号，用于控制BUCK开关变换器中续流开关管LS的关断时间。
类似地，在一个BOOST拓扑结构中，在一个实施例中，导通或关断时间产生电路31可以为导通时间产生电路用于产生导通时间控制信号，用于控制BOOST开关变换器中下管的导通时间；在另一个实施例中，导通或关断时间产生电路31可以为关断时间产生电路用于产生关断时间控制信号，用于控制BOOST开关变换器中上管的关断时间。
接下来的实施例中，将在BUCK电路中以控制主开关管HS导通时间为例进行举例说明，即，导通或关断时间产生电路31产生的时间控制信号TC用于控制主开关管HS的导通时间。本领域的技术人员可以理解，在其他实施例中，控制关断时间依然在本发明涵盖的保护范围之内。
电压控制环路32用于接收电压反馈信号Vfb和补偿信号Ramp，根据电压反馈信号Vfb和补偿信号Ramp产生比较信号COMP，其中，电压反馈信号Vfb代表开关变换器的输出电压VOUT；补偿信号Ramp代表开关变换器中的电感电流纹波信息。在一个实施例中，上述补偿信号Ramp可以基于主开关管HS和续流开关管LS的开关节点SW上的电压确定，上述电压反馈信号Vfb的采样方式可以根据实际电路确定，比如，如果开关变换器的输出端连接有分压电阻，可以通过采集分压电阻的电压作为电压反馈信号Vfb，当然也可以直接采样输出电压VOUT作为电压反馈信号Vfb，在此不作限定。在一个实施例中，补偿信号Ramp的波形和开关变换器中的电感电流的波形同相位。补偿信号Ramp具有和电感电流同相位的波形。本领域的一般技术人员可以理解，相位是指信号的波形在时间轴上之间的关系，补偿信号Ramp的波形和电感电流信号的波形同相位是指：补偿信号Ramp和电感电流信号同时过零并同时达到最大值。
在一个实施例中，电压控制环路32包括误差放大器301和电压比较器302。误差放大器301接收电压反馈信号Vfb和一个电压参考信号Vref，将电压反馈信号Vfb和电压参考信号Vref比较并将两者的误差放大产生误差信号Vea，其中误差信号Vea代表电压反馈信号Vref和电压参考信号Vref之间的差值。在一个实施例中，误差放大器301的第一输入端为反相输入端；误差放大器301的第二输入端为同相输入端。
电压比较器302接收误差信号Vea、电压反馈信号Vfb和补偿信号Ramp，并将误差信号Vea与电压反馈信号Vfb和补偿信号Ramp的和比较，产生比较信号COMP。在一个实施例中，电压比较器302的第一输入端为同相输入端，电压比较器302的第二输入端为同相输入端，电压比较器302的第三输入端为反相输入端。
在图1所示实施例中，误差放大器301的作用只是微调输出电压信号VOUT，提高输出电压信号VOUT的精度。并且电压控制环路32不引入输出电流信息，电压反馈信号Vfb和补偿信号Ramp的和代替了输出电流信息，系统反应速度不受误差放大器301带宽的限制，电压反馈信号Vfb代表的输出电压信息将被直接引入电压比较器302中。因此，误差放大器301的速度不影响系统的动态性能，无需对误差放大器301进行补偿设计，提高了变换器的响应速度。
继续参见图1，逻辑选择电路33接收同步信号Syn、比较信号COMP、时钟信号CLK和时间控制信号TC，并根据同步信号Syn、比较信号COMP、时钟信号CLK和时间控制信号TC产生开关控制信号CTL。其中，当同步信号Syn无效时，表示同步信号检测电路30没有检测到时钟信号CLK，此时，逻辑选择电路33对时间控制信号TC和比较信号COMP进行逻辑运算以产生开关控制信号CTL；当同步信号Syn有效时，表示同步信号检测电路30检测到时钟信号CLK，此时，逻辑选择电路33对时钟信号CLK、时间控制信号TC和比较信号COMP进行逻辑运算以产生开关控制信号CTL；开关控制信号CTL用于控制开关变换器中功率开关的导通时间和关断时间。该逻辑选择电路33可以包括RS触发器等，以实现上述逻辑运算，该逻辑选择电路33可以根据同步信号Syn是否有效，实现两种控制模式之间的自然转换，满足外部应用需求。
在一个实施例中，控制电路进一步包括补偿信号产生电路34用于产生产生补偿信号Ramp。在一个实施例中，补偿信号产生电路34接收开关节点SW上的电压信号，并根据开关节点SW上的电压信号产生补偿信号Ramp。
在一个实施例中，开关变换器进一步包括驱动电路35，驱动电路35用于接收控制电路输出的开关控制信号CTL，并根据开关控制信号CTL产生第一驱动信号DH和第二驱动信号DL。其中，第一驱动信号DH用于驱动主开关管HS的导通和关断切换；第二驱动信号DL用于驱动续流开关管LS的导通和关断切换。
本领域一般技术人员可以理解：第一驱动信号DH与第二驱动信号DL是逻辑互补的信号，为避免主开关管HS和续流开关管LS出现直通短路问题，可以为第一驱动信号DH与第二驱动信号DL设置合适的死区时间；在实际实现时，将开关控制信号CTL输入至驱动电路，通过驱动电路分别变为用于驱动主开关管HS的导通和关断的第一驱动信号DH和用于驱动续流开关管LS导通和关断的第二驱动信号DL。
在图1所示的实施例中，开关变换器的电路拓扑结构被示意为BUCK拓扑结构，在其他实施例中，电路拓扑结构也可以被示意为其他类型的合适的隔离或非隔离的拓扑结构，例如，BOOST拓扑、FLYBACK拓扑等等。同样地，在图1所示实施例中，主开关管HS和续流开关管LS被示意为N型金属半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，MOSFET)。本领域一般技术人员可以理解，在其他实施例中，主开关管HS和续流开关管LS还可以包括其他合适的半导体开关器件类型，如结型场效应晶体管(JunctionField-effect Transistor，JFET)、绝缘栅型双极性晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)以及双扩散金属氧化物半导体(Double Diffusion Metal OxideSemiconductor，DMOS)等等。
图2所示为根据本发明一个实施例的相关参数的波形示意图。波形图从上至下依次示意了电感电流IL、补偿信号Ramp、时间控制信号TC、电压反馈信号Vfb、补偿信号Ramp与电压反馈信号Vfb的和信号、误差信号Vea、时钟信号CLK和开关控制信号CTL的波形。其中，左侧的非同步阶段为未检测到时钟信号CLK时，以上参数的波形示意；右侧的同步阶段为检测到时钟信号CLK时，以上参数的波形示意。
接下来将结合图1和图2对图1所示开关变换器的原理进行描述。
如图所示，在非同步阶段，未检测到时钟信号CLK。补偿信号Ramp与Vfb的和降低到误差信号Vea时，开关控制信号CTL由逻辑低电平变为逻辑高电平，主开关管HS导通，续流开关管LS关断，电感电流IL开始上升，导通或关断时间产生电路31开始进行第一有效时长ton和第二有效时长tmin计时。一般地，第一有效时长ton大于第二有效时长tmin，因此在图2所示波形中，仅示意出了第一有效时长ton。可以理解，当第一有效时长ton小于第二有效时长tmin，该阶段时间控制信号TC的有效时长即为第二有效时长tmin。因此在图2所示波形中，仅示意出了第一有效时长ton。如果当第一有效时长ton结束，时间控制信号TC由逻辑低电平变为逻辑高电平，开关控制信号CTL由逻辑高电平变为逻辑低电平，主开关管HS关断，续流开关管LS导通，电感电流IL开始下降，直到补偿信号Ramp与Vfb的和再次降低到误差信号Vea时，开启下一开关周期。
当检测到时钟信号CLK后，变换器进入同步阶段工作模式。在时钟信号CLK的每个开关周期起始时刻(如时钟信号CLK的上升沿时刻)，开关控制信号CTL由逻辑低电平变为逻辑高电平，主开关管HS导通，续流开关管LS关断，电感电流IL开始上升。与此同时，导通或关断时间产生电路31开始进行第二有效时长tmin计时。当补偿信号Ramp与Vfb的和升高到误差信号Vea时，开关控制信号CTL由逻辑高电平变为逻辑低电平，主开关管HS关断，续流开关管LS导通，电感电流IL开始下降，直到时钟信号CLK的下个开关周期起始时刻到达，开启下一开关周期。在该阶段，当第二有效时长tmin计时结束后，时间控制信号TC由逻辑低电平变为逻辑高电平，时间控制信号TC用于保证开关控制信号CTL的逻辑高电平的脉冲宽度不小于第二有效时长tmin，即，主开关管HS的导通时间不小于第二有效时长tmin。进一步的，图3根据本发明一实施例示意了逻辑选择电路33的电路原理图。如图3所示，逻辑选择电路33包括：切换开关40、第一RS触发器41、非门、第二RS触发器42和或门。
切换开关40具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，切换开关40的第一输入端接收时钟信号CLK，切换开关40的第二输入端接收比较信号COMP；切换开关40的控制端接收同步信号Syn；当同步信号Syn无效时，控制切换开关40的第二输入端与切换开关40的输出端连接；当同步信号Syn有效时，控制切换开关40的第一输入端与切换开关40的输出端连接；即当同步信号检测电路30检测到时钟信号CLK时，切换开关40的输出将会由比较信号COMP切换为时钟信号CLK。
第一RS触发器41具有第一输入端、第二输入端、输出端，第一RS触发器41的第一输入端连接切换开关40的输出端；第一RS触发器41的第二输入端连接导通或关断时间产生电路31的输出端；第一RS触发器41的输出端输出第一逻辑信号，并发送至或门的第一输入端。在一个实施例中，第一RS触发器41的第一输入端为其置位端S，第一RS触发器41的第二输入端为其复位端R，第一RS触发器41的输出端Q输出第一逻辑信号。
非门的输入端接收比较信号COMP，用于对比较信号COMP做非运算。
第二RS触发器42具有第一输入端、第二输入端和输出端，第二RS触发器42的第一输入端连接切换开关40的输出端；第二RS触发器42的第二输入端连接非门的输出端；第二RS触发器42的输出端输出第二逻辑信号，并发送至或门的第二输入端。在一个实施例中，第二RS触发器42的第一输入端为其置位端S，第二RS触发器42的第二输入端为其复位端R，第二RS触发器42的输出端Q输出第二逻辑信号。
或门用于接收第一逻辑信号和第二逻辑信号，并对第一逻辑信号和第二逻辑信号进行逻辑或运算，输出开关控制信号CTL。只有当第一逻辑信号和第二逻辑信号都是低电平时，才会输出低电平的开关控制信号CTL，当第一逻辑信号和第二逻辑信号中有一个是高电平，或都是高电平时，输出高电平的开关控制信号CTL。
在图3所示实施例中，当同步信号Syn无效时，控制切换开关40将比较信号COMP送至第一RS触发器41的置位端和第二RS触发器42的置位端，第一RS触发器41的复位端接收时间控制信号TC，第二RS触发器42的复位端接收比较信号COMP的反相信号。此时，时间控制信号TC的有效时长为第一有效时长ton和第二有效时长tmin中的较大者。当同步信号Syn有效时，控制切换开关40将时钟信号CLK送至第一RS触发器41的置位端和第二RS触发器42的置位端，第一RS触发器41的复位端接收时间控制信号TC，此时，时间控制信号TC的有效时长为第二有效时长tmin，第二RS触发器42的复位端接收比较信号COMP的反相信号。本发明公开的该频率同步技术，不需要锁相环PLL，在现有的COT主结构下通过增加同步信号检测功能，并使用同步信号对原COT主结构中的恒定导通或关断时间进行调整，并进行新的逻辑处理和阈值调整即可实现频率同步，且频率同步范围不受限制。
图4根据本发明一实施例示意了导通或关断时间产生电路31的示意图。如图4所示，导通或关断时间产生电路31包括：电流转换电路321、电压转换电路322、充放电电容325、复位开关323和电压比较器324。
电流转换电路321接收第一电压信号V1，并根据第一电压信号V1产生受控电流信号ICH；在一个实施例中，受控电流信号ICH用于表征第一电压信号V1。在一个实施例中，受控电流信号ICH的电流值与第一电压信号V1的电压值成正比。
电压转换电路322接收第二电压信号V2和同步信号Syn，并根据第二电压信号V2和同步信号Syn产生受控电压信号VD。当同步信号Syn无效时，受控电压信号VD的值与第二电压信号V2成正比，跟随第二电压信号V2变化而变化，用于设置时间控制信号TC的第一有效时长；当同步信号Syn有效时，受控电压信号VD的值等于参考地电位。
第一电压信号V1和第二电压信号V2与开关变换器的控制电路的拓扑结构选择相关，也与开关控制信号选择控制主开关管HS的导通时长还是续流开关管LS的关断时长相关。例如，当采用BUCK拓扑并且导通或关断时间产生电路31为导通时间产生电路用于产生导通时间控制信号，以控制BUCK拓扑中主开关管HS的导通时长为例，第一电压信号V1包括输入电压等效信号VINe，第二电压信号V2包括输出电压等效信号VOUTe。在一个实施例中，输入电压等效信号VINe可以指代输入电压信号VIN本身，也可以指代与输入电压信号VIN成比例的电压信号或其他可代表输入电压信号VIN的信号。同样地，输出电压等效信号VOUTe包括输出电压信号VOUT本身，也可以包括与输出电压信号VOUT成比例的电压信号或其他可代表输出电压信号VOUT的信号。
在一个实施例中，输出电压等效信号VOUTe即为电压反馈信号Vfb。在又一个实施例中，例如，在集成电路应用场合，电压反馈信号Vfb由集成电路外部输入集成电路内部，在集成电路内部的COT控制单元还需要在集成电路内部接收一个代表输出电压信号VOUT的电压信号，此时输出电压等效信号VOUTe包括开关节点SW的电压信号Vsw。此时电压转换电路322包括平均值电路。因此，电压转换电路322根据不同的应用场合包括多种不同的电路结构。例如，在输出电压等效信号VOUTe为电压信号Vsw时，电压转换电路322包括平均值电路。
充放电电容325耦接于电流转换电路321的输出端和参考地之间；其中，电流转换电路321的输出端和充放电电容325的公共节点被示意为NODE。
复位开关323具有第一端、第二端和控制端，复位开关323的第一端连接电压比较器324的第一输入端；复位开关323的第二端连接参考地；复位开关323的控制端接收开关控制信号CTL的反相信号；受控电流信号ICH对充放电电容325充电，并在节点NODE产生节点电压信号Vnode。节点电压信号Vnode即为充放电电容325两端的电压。当复位开关323导通时，充放电电容325通过复位开关323放电；当复位开关323关断后，受控电流信号ICH对充放电电容325充电。
电压比较器324具有第一输入端、第二输入端和输出端，电压比较器324的第一输入端接收受控电流信号ICH，电压比较器324的第二输入端接收受控电压信号VD，电压比较器324比较受控电流信号ICH和受控电压信号VD以产生时间信号Ton。
在一个实施例中，电压比较器324的第一输入端为同相输入端，电压比较器324的第二输入端为反相输入端；当受控电流信号ICH对充放电电容325充电时，节点电压信号Vnode增大；当节点电压信号Vnode增大到受控电压信号VD时，时间控制信号TC的逻辑状态改变。在一个实施例中，当受控电压信号VD不为参考地电位时，节点电压信号Vnode从开始增大到等于受控电压信号VD的时长即为第一有效时长ton。
最小时间产生电路326接收开关控制信号CTL，并在开关控制信号CTL有效沿(例如上升沿)时刻开始计时以产生最小时间信号Tmin，其中，计时的时长等于时间控制信号TC的第二有效时长tmin。在一个实施例中，通过对开关控制信号CTL进行延时以产生最小时间信号Tmin。
逻辑门电路327接收时间信号Ton和最小时间信号Tmin，并对时间信号Ton和最小时间信号Tmin进行逻辑运算产生时间控制信号TC。在一个实施例中逻辑门电路327为一个与逻辑门，即：只有时间信号Ton和最小时间信号Tmin均为逻辑高电平时，时间控制信号TC才为逻辑高电平。
在图4所示实施例中，一旦检测时钟信号CLK，同步信号Syn有效，受控电压信号VD被同步信号Syn设置为参考地电位，时间信号Ton输出逻辑高电平，因此时间控制信号TC的逻辑高电平状态由最小时间信号Tmin的逻辑状态决定。当最小时间产生电路326计时结束，最小时间信号Tmin变为逻辑高电平，此时，时间控制信号TC变为逻辑高电平状态，图3实施例中的第一RS触发器41被复位输出逻辑低电平信号，控制信号CTL的高电平状态由第二RS触发器42的输出决定。
本发明提供的一种用于开关变换器的控制方法，如图5所示，方法包括如下步骤S501-S504。
步骤S501，检测是否有时钟信号输入。
步骤S502，根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；补偿信号代表开关变换器中的电感电流纹波信息。
步骤S503，产生时间控制信号，其中，时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果未检测到时钟信号，时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者；如果检测到时钟信号，时间控制信号具有第二有效时长。
步骤S504，产生开关控制信号，开关控制信号用于控制开关变换器中的功率开关的导通时间和关断时间，其中，如果未检测到时钟信号，通过对时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号；如果检测到时钟信号，通过对时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生开关控制信号。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于开关变换器的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：
同步信号检测电路，用于检测时钟信号并产生同步信号，其中，当检测到时钟信号时，所述同步信号有效，当未检测到时钟信号时，所述同步信号无效；
电压控制环路，用于接收电压反馈信号和补偿信号，根据所述电压反馈信号和所述补偿信号产生比较信号，其中，所述电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；所述补偿信号代表所述开关变换器中的电感电流纹波信息；
导通或关断时间产生电路，用于接收同步信号，并产生时间控制信号，其中，所述时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果所述同步信号无效，所述时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者，如果所述同步信号有效，所述时间控制信号具有第二有效时长；以及
逻辑选择电路，接收同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号，并根据同步信号、比较信号、时钟信号和时间控制信号产生开关控制信号；其中，当所述同步信号无效时，所述逻辑选择电路对所述时间控制信号和所述比较信号进行逻辑运算以产生所述开关控制信号；当所述同步信号有效时，所述逻辑选择电路对所述时钟信号、时间控制信号和比较信号进行逻辑运算以产生所述开关控制信号；所述开关控制信号用于控制开关变换器中功率开关的导通时间和关断时间。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述时间控制信号的第一有效时长根据所述开关变换器的输入电压信号和所述开关变换器的输出电压信号变化而变化；所述时间控制信号的第二有效时长为固定值。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑选择电路包括：
切换开关，具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述切换开关的第一输入端接收所述时钟信号，所述切换开关的第二输入端接收所述比较信号；所述切换开关的控制端接收所述同步信号；当所述同步信号无效时，控制所述切换开关的第二输入端与所述切换开关的输出端连接；当所述同步信号有效时，控制所述切换开关的第一输入端与所述切换开关的输出端连接；
第一RS触发器，具有第一输入端、第二输入端、输出端，所述第一RS触发器的第一输入端连接所述切换开关的输出端；所述第一RS触发器的第二输入端连接所述导通或关断时间产生电路的输出端；所述第一RS触发器的输出端输出第一逻辑信号；
非门，所述非门的输入端接收所述比较信号，用于对所述比较信号做非运算；
第二RS触发器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二RS触发器的第一输入端连接所述切换开关的输出端；所述第二RS触发器的第二输入端连接所述非门的输出端；所述第二RS触发器的输出端输出第二逻辑信号；
或门，用于接收所述第一逻辑信号和所述第二逻辑信号，并对所述第一逻辑信号和所述第二逻辑信号进行逻辑运算，输出开关控制信号。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通或关断时间产生电路包括：
电流转换电路，接收第一电压信号，并根据所述第一电压信号产生受控电流信号；
电压转换电路，接收第二电压信号和所述同步信号，并根据所述第二电压信号和所述同步信号产生受控电压信号，当所述同步信号无效时，所述受控电压信号的值与所述第二电压信号成正比，当所述同步信号有效时，所述受控电压信号的值等于参考地电位；
充放电电容，耦接于所述电流转换电路的输出端和参考地之间；
复位开关，具有第一端、第二端和控制端，所述复位开关的第一端连接电压比较器的第一输入端；所述复位开关的第二端连接所述参考地；所述复位开关的控制端接收所述开关控制信号的反相信号；
电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述电压比较器的第一输入端接收受控电流信号，所述电压比较器的第二输入端接收受控电压信号，所述电压比较器比较所述受控电流信号和所述受控电压信号以产生时间信号；
最小时间产生电路，接收所述开关控制信号，并在所述开关控制信号有效沿时刻开始计时以产生最小时间信号，其中，计时的时长等于所述时间控制信号的第二有效时长；以及
逻辑门，接收时间信号和最小时间信号，并对时间信号和最小时间信号进行逻辑运算产生所述时间控制信号。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第一电压信号和所述第二电压信号与所述开关变换器的输入电压信号和所述开关变换器的输出电压信号相关。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压控制环路包括：
误差放大器，接收所述电压反馈信号和一个电压参考信号，并将所述电压反馈信号和所述电压参考信号比较并将两者的误差放大产生误差信号；以及
电压比较器，接收所述误差信号、电压反馈信号和补偿信号，并将所述误差信号与电压反馈信号和补偿信号的和比较，产生所述比较信号。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述补偿信号的波形和所述开关变换器中的电感电流的波形同相位。
8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关变换器中的功率开关包括主开关管和续流开关管，所述主开关管的一端和所述续流开关管的一端相连形成开关节点，所述控制电路进一步包括补偿信号产生电路，所示补偿信号产生电路接收开关节点上的电压信号，并根据开关节点上的电压信号产生所述补偿信号。
9.一种开关变换器，其特征在于，包括所述开关变换器包括：
主开关管；
续流开关管；
权利要求1-8任一项所述的用于开关变换器的控制电路；以及
驱动电路，用于接收所述控制电路输出的开关控制信号，并根据开关控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号；其中，所述第一驱动信号用于驱动所述主开关管的导通和关断切换；所述第二驱动信号用于驱动所述续流开关管的导通和关断切换。
10.一种用于开关变换器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
检测是否有时钟信号输入；
根据电压反馈信号和补偿信号产生比较信号，其中，所述电压反馈信号代表开关变换器的输出电压；所述补偿信号代表所述开关变换器中的电感电流纹波信息；
产生时间控制信号，其中，所述时间控制信号具有第一有效时长和第二有效时长，如果未检测到时钟信号，所述时间控制信号的有效时长为第一有效时长和第二有效时长中的较大者；如果检测到时钟信号，所述时间控制信号具有第二有效时长；以及
产生开关控制信号，所述开关控制信号用于控制开关变换器中的功率开关的导通时间和关断时间，其中，如果未检测到时钟信号，通过对所述时间控制信号和所述比较信号进行逻辑运算以产生所述开关控制信号；如果检测到时钟信号，通过对所述时钟信号、所述时间控制信号和所述比较信号进行逻辑运算以产生所述开关控制信号。
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