CN204652216U - 一种用于开关转换器的控制电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于开关转换器的控制电路，包括：导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在其输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；关断信号产生电路，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号以控制所述开关管的导通和关断。其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源、第一电容、第二电流源和第一计时电路。该控制电路可以使得开关转换器的开关频率实质上恒定。

Description

一种用于开关转换器的控制电路

技术领域

本实用新型的实施例涉及电子电路，更具体但是并非排它地涉及一种用于开关型DC-DC转换器的控制电路。

背景技术

DC-DC转换器是一种接受DC输入电压并向负载提供DC输出电压的电子器件。DC-DC转换器一般被配置成基于在一些未调节的DC源电压向负载提供已调节的DC输出电压或者电流(“负载电压”或者“负载电流”)。例如在许多汽车应用中(其中电池提供具有近似12伏特未调节的电压的DC功率源)，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电压或者电流以驱动车辆中的各种电子电路(仪器、附件、引擎控制、照明设备、无线电/立体声等)。DC输出电压可以比来自电池的源电压更低、更高或者相同。又例如在一些照明应用中，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电流以驱动LED。

常见的用于DC-DC转换器的控制技术有平均电流控制技术、峰值电流控制技术和固定导通时间(COT)控制技术等。平均电流控制技术和峰值电流控制技术可以使得开关转换器获得精准的输出电压或者输出电流，但是其环路补偿复杂，且瞬态响应较差。使用COT控制技术的开关转换器可以不需要环路补偿网络，从而使得电路设计更加简单，但是其频率容易随输入输出电压或者负载电流发生变化。为获得相对稳定的开关频率，常用的解决方法是为COT型DC-DC转换器加入锁相环电路。然而，锁相环电路不仅不要高频的时钟信号，其本身的环路补偿也难于设计。为此，如何为COT型DC-DC 转换器设计更加优化的控制电路以使其保持相对恒定的开关频率是本领域技术人员面临的难题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有至少一个开关管，所述控制电路包括：导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在其输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；关断信号产生电路，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号以控制所述开关管的导通和关断；其中，所述关断信号产生电路包括：第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端，所述第一电流源在设定时间内提供第一电流；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至第二电源端；第二电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；第一计时电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容第一端，其输出端提供所述关断信号，基于所述第一电容的电压调整所述开关管的导通时间，从而使得所述开关转换器的开关频率实质上恒定。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关管是降压转换电路的主开关管，所述开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压，控制端接收所述开关信号，所述开关转换器还包括：次开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述主开关管的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；以及电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至所述主开关管的第二端和次开关管的第一端，其第二端提供所述输出电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通信号产生电路包括第一比较器，所述第一比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为所述导 通信号产生电路的第一输入端、第二输入端和输出端。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一计时电路自所述开关管导通时开始计时，第一计时时间结束，所述关断信号由无效电平翻转为有效电平，所述开关管被关断，所述第一计时时间实质上等于所述开关管的导通时间。

根据本实用新型的一个实施例，所述设定时间始于所述开关管导通时。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容充电，所述第二电流源配置为对所述第二电容放电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成正比。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容放电，所述第二电流源配置为对所述第二电容充电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成反比。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一计时电路包括：第三电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电源端；第二电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第三电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端配置为所述第一计时电路的输入端，其第二输入端耦接至所述第二电容的第一端，其输出端提供所述关断信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述关断信号产生电路还包括滤波电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容的第一端；所述第一计时电路的输入端耦接至所述所述滤波电路的输出端。

根据本实用新型的一个实施例，所述关断信号产生电路还包括第二计时电路，具有输入端和输出端，其输入端配置为所述关断信号产生电路的输入端以接收所述开关信号，其输出端提供第二计时信号，所述第二计时电路自所述开关管导通时开始计时，所述设定时间为始于所述第二计时电路计时结束时，止于所述开关管再次导通时。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二计时电路包括，脉冲电路，具有输入端与输出端，其输入端配置为所述第二计时电路输入端以接收所述开关信号；第四电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电源端；第三电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第四电流源第二 端，其第二端耦接至所述第二电源端；放电电路，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第三电容第一端，其第二端耦接至所述第二电源端，其控制端耦接至所述脉冲电路输出端；以及第三比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第三电容的第一端，其第二输入端接收第一阈值信号，其输出端提供第二计时信号以控制所述第一电流源。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容充电，所述第二电流源配置为对所述第二电容放电，所述开关管的导通时间与所述第二电容上电压的均值或者瞬态值成反比。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一计时电路包括：电压电流转换电路，具有输入端和输出端，其输入端配置为所述第一计时电路的输入端，其输出端提供转换电流信号；第四电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述电压电流转换电路输出端，其第二端耦接至所述第二电源端；第四比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收第二阈值信号，其第二输入端耦接至所述第四电容的第一端，其输出端提供所述关断信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述关断信号产生电路还包括滤波电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容的第一端；所述第一计时电路的输入端耦接至所述滤波电路的输出端。

本实用新型提供的用于开关转换器的控制电路可以获得实质恒定的开关频率，并具有结构简等优点。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1示出一款根据本实用新型一个实施例的开关转换器10的电路示意图；

图2示出根据本实用新型一个实施例的开关转换器10运行过程中的波形图200；

图3示出一款根据本实用新型一个实施例的开关转换器30的电路示意 图；

图4示出根据本实用新型一个实施例的开关转换器30运行过程中的波形图400；

图5示出一款根据本实用新型一个实施例的控制电路500的电路示意图；以及

图6示出根据本实用新型一个实施例的控制电路500用于驱动开关电路110时运行过程中的波形图600。

具体实施方式

在下文所述的特定实施例代表本实用新型的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面将参考附图详细说明本实用新型的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。

图1示出一款根据本实用新型一个实施例的开关转换器10的电路示意图。开关转换器10包括控制电路100和开关电路110。

开关电路110采用了同步降压变换拓扑结构，包括主开关管M1、次开关管M2、电感器L和输出电容器CO。在控制信号CTRL的作用下，开关电路110通过开关管M1和M2的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。主开关管M1的一端接收输入电压VIN，另一端电耦接至次开关管M2的一端。次开关管M2的另一端接地。电感器L的一端电耦接至开关管M1和M2的连接端，输出电容器COUT电耦接在电感器L的另一端和地之间。输出电容器COUT两端的电压即为输出电压VOUT。开关电路110还可以具有其他多种拓扑结构，例如非同步降压变换拓扑、Boost型升压结构以及正激或反激等拓扑结构。

控制电路100包括导通信号产生电路101、关断信号产生电路102和逻辑电路103。

导通信号产生电路101，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和输出电压VOUT的比较结果在输出端提供导通信号ONSET。在另外一个实施例中，导通信号产生电路101还可以基于参考信号VREF和表征负载电流IOUT的电压信号的比较结果在输出端提供导通信号ONSET。根据本实用新型的一个实施例，通信号产生电路101包括第一比较器CM1，第一比较器CM1包括第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为导通信号产生电路的第一输入端、第二输入端和输出端。

关断信号产生电路102，包括第一电流源I1、第二电流源I2、第一电容C1和计时电路1021，输出端提供关断信号OFFSET。

逻辑电路103，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端提供开关信号CTRL，其中，关断信号OFFSET在关断时刻由无效电平翻转为有效电平以关断主开关管M1。在一个实施例中，逻辑电路103包括RS触发器RS1，具有第一输入端S以接收导通信号ONSET、第二输入端R以接收关断信号OFFSET和输出端Q，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端Q提供开关信号CTRL。

第一电流源I1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端V1，在设定时间TSET内，第一电流源I1提供第一电流；第一电容C1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电流源I1的第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；第二电流源I2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电流源I1第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；第一计时电路1021，具有输入端和输出端，其输入端耦接至第一电容C1第一端，其输出端提供关断信号OFFSET，基于所述第一电容电压VC1调整主开关管M1的导通时间TON，从而使得开关转换器10的开关频率实质上恒定。根据本实用新型一个实施例，第一计时电路1021自主开关管M1导通时开始计时，第一计时时间TC1结束，关断信号OFFSET由无效电平翻转为有效电平，开关信号CTRL关断主开关管M1，第一计时时间TC1实质上等于开关转换器的导通时间TON。第一计时电路1021基于第一电容电压VC1调整第一计时时间TC1， 即计时电路1021调整主开关管M1的导通时间，从而使得开关转换器10的开关频率保持实质恒定。

在一个实施例中，计时电路1021包括第三电流源I3、第二电容C2和第二比较器CM2。第三电流源I3，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端V1；第二电容C2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第三电流源I3第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；第二比较器CM2，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至第一电容C1第一端(配置为第一计时电路1021的输入端)，其第二输入端耦接至第二电容C2的第一端，其输出端提供关断信号OFFSET。

图2示出根据本实用新型实施例的开关转换器10运行过程中的波形图200。波形图200包括三个运行状态：处于某一负载电流下的第一状态SAT1、处于另一负载电流下的第二状态SAT2和介于上述两个状态之间的切换状态SATC。在第一状态SAT1下，当输出电压VOUT低于参考电压VREF时，导通信号产生电路101的输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路103输出的开关信号CTRL由低电平转换为高电平以开启主开关管M1。在一个实施例中，假定主开关管M1开启后，第一电流源I1提供第一电流对第一电容C1充电，第一电容电压VC1由第一低点电压VL1开始升高；设定时间TSET结束后，第一电流源I1不再对第一电容C1充电，由于第二电流源I2对第一电容C1的放电，第一电容电压VC1由第一高点电压VH1开始降低。图2中，CHA曲线的高电平表示第一电流源I1在为第一电容C1充电，低电平表示第一电流源I1不对外提供电流。主开关管M1开启时，第二电容C2电压被快速置为至零(图2中未示出快速放电电路)。而后，第三电流源I3开始对第二电容C2充电，经过计时时间T1后，第二电容电压VC2升高至第一电容电压VC1相等电压(VH2)，第二比较器CM2输出状态发生发转，由无效电平翻转为有效电平，从而关断主开关管M1。计时时间T1即等于主开关管M1的导通时间TON。

在第一状态SAT1稳态下，第一电流源I1对第一电容C1充电电量应该等于第二电流源I2对第一电容C1放电电量，即

TP＝I1×TSET/I2  (1)

其中，TP表示一个开关周期(假定第二电流源I2在整个开关周期内TP持续对第一电容C1放电)。第一电流源I1和第二电流源I2提供的电流是恒定的，设定时间TSET也是恒定的，根据公式(1)，在第一状态SAT1下，开关周期TP也是恒定的。

在一个实施例中，假定在某一时刻例如TM1时刻，输出电阻RO减小导致输出负载电流IOUT增大，进而导致输出电压VOUT快速降低，在TM2时刻，输出电压VOUT降低至参考电压VREF，导通信号产生电路101输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路103输出的开关信号CTRL由低电平转换为高电平以开启主开关管M1。主开关管M1开启后，第一电流源I1提供第一电流对第一电容C1充电。由于在TM2时刻，第一电容电压VC1刚刚降低至高于第一低点电压VL1的第二低点电压VL2。因而，TM2时刻之后，第一电容电压VC1将由第二低点电压VL2开始升高。由于第一电压VC1的上升起点升高，第二电容上电压VC2需要大于T1的时间TC的时间才能“追赶上”第一电容上电压(VH3电压)，相应地主开关管M1的导通时间也增大为TC。即，计时电路1021增大计时时间，延迟由无效电平(例如低电平)翻转为有效电平(例高低电平)的时刻，进而增大主开关管M1的导通时间。经过几个周期的调整以后，第一电容电压VC1均值VA由第一均值VA1被提高至第二均值VA2，主开关管M1的导通时间也被增大到T2，进入第二稳定状态SAT2。第二稳定状态SAT2下，第一电流源、第二电流源和第一电容组成的充放电电路需要满足公式(1)，由于一电流源I1和第二电流源I2是恒定的，设定时间TSET也是恒定的，根据公式(1)开关周期TP也是恒定的，即开关周期TP在第一稳定状态SAT1和第二稳定状态SAT2相等。图2中，第二电容电压VC2的曲线部分采用了虚线以表征其变化可能与图示相差较大，例如第二电容电压VC2可以超过第一电容电压VC1并在开关管M1导通时快速置零。

对于普通的COT型开关变化器，当输出负载电流增大时，由于导通时间不变，受导通电阻的影响，开关周期会减小。而对于图1所示的开关变换器10，由于控制电路100增大了主开关M1的导通时间，从而使得开关变换器10开关周期保持实质恒定。当输入电压VIN减小时，第一电容电压VC1的 均值VA也会上升，第一计时电路1021根据第一电容电压提高计时时间，通过提高主开关管M1的导通时间以保持开关周期的实质恒定。同理，当输出负载电流IOUT减小或者输入电压VIN增大时，第一电容上电压VC1均值减小，通过减小主开关管M1的导通时间以保持开关周期的实质恒定。

图3示出一款根据本实用新型一个实施的开关转换器30的电路示意图。开关转换器30包括控制电路300和开关电路110。控制电路300包括导通信号产生电路101、关断信号产生电路302、逻辑电路103。与图1所示的关断信号产生电路102，关断信号产生电路302进一步包括滤波电路3021。滤波电路3021，具有输入端和输出端，其输入端耦接至第一电容C1的第一端，其输出端耦接至计时电路1021的输入端，即第二比较器CM2的第一输入端。引入滤波电路3021后，第一计时电路1021基于第一电容的电压VC1的均值VA调整第一计时时间TC1，即计时电路1021基于第一电容的电压VC1的均值VA调整主开关管M1的导通时间，从而使得开关转换器30的开关频率保持实质恒定。

图4示出根据本实用新型实施例的开关转换器30运行过程中的波形图400。与图2所示的波形相比，去区别在于：图2中，当第二电容电压VC2升高至第一电容电压VC1瞬态值相等时，第二比较器CM2状态发生发转，由无效电平翻转为有效电平，从而关断主开关管M1；而在图4中，当第二电容电压VC2升高至第一电容电压VC1的均值VA相等时，第二比较器CM2状态发生发转，由无效电平翻转为有效电平，从而关断主开关管M1。

在图2所示的波形中，第一电流源I1配置为在主开关M1导通后立即对第一电容C1充电，在其他实施例中还可以配置为主开关M1导通后的一段时间再对第一电容C1充电。第二电流源I2既可以配置为在整个开关周期对第一电容C1放电，还可以配置为在一个周期的某个时间段对第一电容C1放电，例如第一电流源I1对第一电容C1充电结束后。

图2和图3中，第一电流源I1的第一端被耦接至高电压以对第一电容C1充电，第二电流源I2的第二端耦接至低电压以对第一电容C1放电。本领域的技术人员，还可以将第二电流源I2的第一端耦接至高电压以对第一电容充电，第一电流源I1的第二端耦接至低电压以对第一电容C1放电。计时电 路也当然你可以配置为与第一电容电压VC1的均值或者瞬时值成反比，即随第一电容电压平均值或者瞬态数值增大而减小导通时间。在一个事实例中，输出负载电流IOUT增大或者输入电压减小时，第一电容电压VC1均值逐渐降低。相应地，随着第一电容电压VC1逐渐降低，计时电路相应延长导通时间TON。

图5示出一款根据本实用新型一个实施的用于开关转换器的控制电路500的电路示意图。控制电路500可以用于控制开关电路110以及其他开关转换器。控制电路500包括导通信号产生电路101、关断信号产生电路502、逻辑电路103。与图3所示的关断信号产生电路302相比，关断信号产生电路302采用了第一计时电路5021替换了第一计时电路3021，并进一步包括第二计时电路5022。

第一计时电路5021，包括电压电流转换电路VIC、第四电容C4和第四比较器CM4。电压电流转换电路VIC，具有输入端和输出端，其输入端配置为第一计时电路5021的输入端，其输出端提供转换电流信号IC；第四电容C4，具有第一端和第二端，其第一端耦接至电压电流转换电路VIC的输出端，其第二端耦接至第二电源端V2；第四比较器CM4，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收第二阈值信号VTH2，其第二输入端耦接至第四电容C4的第一端，其输出端提供关断信号OFFSET。

根据本实用新型一个事实例，电压电流转换电路VIC包括第一电阻R1、第一晶体管N2、第二晶体管P1和第三晶体管P2，其连接关系如图5所示。

第二计时电路5022，具有输入端和输出端，其输入端配置为关断信号产生电路502的输入端以接收开关信号CTRL，其输出端提供第二计时信号VCA，第二计时电路5022自所述开关管M1导通时开始计时。第一电流源I1自第二计时电路5022计时结束时开始对第一电容C1充电，充电止于开关管再次导通时(即图6中的TSET时间)。

根据本实用新型一个实施例，第二计时电路5022包括脉冲电路PU、第四电流源I4、第三电容C3、放电电路N1和第三比较器CM3。脉冲电路PU，具有输入端与输出端，其输入端配置为第二计时电路5022输入端以接收开关信号，当开关管M1导通时产生一个尖脉冲；第四电流源I4，具有第一端和 第二端，其第一端耦接至所述第一电源端V1；第三电容C3，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第四电流源I4第二端，其第二端耦接至第二电源端V2；放电电路N1，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第三电容C3第一端，其第二端耦接至第二电源端V2，其控制端耦接至脉冲电路PU输出端；以及第三比较器CM3，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第三电容C3的第一端，其第二输入端接收第一阈值信号VTH1，其输出端提供第二计时信号VCA2以控制所述第一电流源。

图6示出根据本实用新型实施例的控制电路500用于驱动开关电路110时运行过程中的波形图600。波形图600分为包括三个运行状态：处于某一负载电流下的第三状态SAT3、处于另一负载电流下的第四状态SAT4和介于上述两个状态之间的切换状态SATB。

在第三状态SAT3下，当输出电压VOUT降低至参考电压VREF时，导通信号产生电路101的输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路103输出的开关信号CTRL由低电平转换为高电平以开启主开关管M1。在一个实施例中，假定主开关管M1开启后，第二计时电路5022开始计时，在计时时间TF内第一电流源I1不对第一电容C1充电，第一电容电压VC1由第一高点电压VH1开始降低；计时时间TF结束后，第一电流源I1提供第一电流对第一电容C1充电，第一电容电压VC1由第一低点电压VL1开始升高。图2中，VCA2曲线的高电平表示第二计时电路5022的计时时间TF，低电平时间表示设定时间按TSET。主开关管M1开启时，第四电容C4电压被快速置为至零(图5中未示出快速放电电路)，而后电压电流转换电路VIC开始对第四电容C4充电，经过计时时间T3后，第二电容电压VC2升高至第二阈值VTH2，第四比较器CM4输出状态发生发转，由无效电平翻转为有效电平，从而关断主开关管M1。计时时间T3即为主开关管M1的导通时间TON。

在一个实施例中，假定在某一时刻例如TM3时刻，输出电阻RO减小导致输出负载电流IOUT增大，进而导致输出电压快速降低，在TM4时刻，输出电压VOUT降低至参考电压VREF，导通信号产生电路101的输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路103输出的开关信号CTRL 由低电平转换为高电平以开启主开关管M1。由于在TM4时刻，第一电容电压VC1刚刚升高至低于第一高点电压VH1的第二高点电压VH2。因而，TM2时刻之后，第一电压VC1将由第二高点电压VH2开始降低。由于第一电压VC1的下降起点降低，第一电压VC1的均值电压VA不停降低。经过电压电流转换电路后，转换电流IC也减小。为此，第二电容上电压VC2电压上升斜率将由AB曲线(虚线)变换为AC曲线，相应地主开关管M1的导通时间也增大为TB。即，计时电路5021增大计时时间，延迟由无效电平(例如低电平)翻转为有效电平(例高低电平)的时刻，进而增大主开关管M1的导通时间。经过几个周期的调整以后，第一电压VC1均值被降低至更低电压第四均值VA4，主开关管M1的导通时间也被增大到T4，进入第四稳定状态SAT4。第四状态SAT4下，第一电流源I1、第二电流源I2和第一电容C1组成的充放电电路需要满足公式(1)，由于一电流源I1和第二电流源I2是恒定的，设定时间TSET也是恒定的，根据公式(1)开关周期TP也是恒定的，即开关周期TP在第三稳定状态SAT3和第四稳定状态SAT4相等。

对于图5所示实施例，当输入电压VIN减小时，第一电容上电压VC1均值也会降低，第一计时电路5021根据第一电容电压增大计时时间，通过增大主开关管M1的导通时间以保持开关周期的实质恒定。同理，当输出负载电流IOUT减小或者输入电压VIN增大时，第一电容上电压VC1均值增大，通过减小主开关管M1的导通时间以保持开关周期的实质恒定。

需要指出的是图2、图4和图6所示的波形只是根据本实用新型实施例的开关变化器运行中的一种或者几种情况，其目的是为了帮助本领域技术人员理解本实用新型，而非要将工作波形限于以上几种。

尽管本实用新型已经结合其具体示例性实施方式进行了描述，很显然的是，多种备选、修改和变形对于本领域技术人员是显而易见的。由此，在此阐明的本实用新型的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出修改。在本公开内容中所使用的量词“一个”、“一种”等不排除复数。文中的“第一”、“第二”等仅表示在实施例的描述中出现的先后顺序，以便于区分类似部件。“第一”、“第二”在权利要求书中的出现仅为了便于对权利要求的快速理解而不是为了对其进行限 制。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有至少一个开关管，所述控制电路包括：

导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在其输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；

关断信号产生电路，具有输入端和输出端，其输出端提供关断信号以关断所述开关管；

逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号以控制所述开关管的导通和关断；

其中，所述关断信号产生电路包括：

第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一电源端，所述第一电流源在设定时间内提供第一电流；

第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至第二电源端；

第二电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；

第一计时电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容第一端，其输出端提供所述关断信号，基于所述第一电容的电压调整所述开关管的导通时间，从而使得所述开关转换器的开关频率实质上恒定。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关管是降压转换电路的主开关管，所述开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压，控制端接收所述开关信号，所述开关转换器还包括：

次开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述主开关管的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；以及

电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至所述主开关管的第二端和次开关管的第一端，其第二端提供所述输出电压。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通信号产生电 路包括第一比较器，所述第一比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为所述导通信号产生电路的第一输入端、第二输入端和输出端。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一计时电路自所述开关管导通时开始计时，第一计时时间结束，所述关断信号由无效电平翻转为有效电平，所述开关管被关断，所述第一计时时间实质上等于所述开关管的导通时间。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述设定时间始于所述开关管导通时。

6.根据权利要求1或5所述的控制电路，其特征在于，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容充电，所述第二电流源配置为对所述第二电容放电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成正比。

7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容放电，所述第二电流源配置为对所述第二电容充电，所述开关管的导通时间与所述第一电容上电压的均值或者瞬态值成反比。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一计时电路包括：

第三电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电源端；

第二电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第三电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；

第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端配置为所述第一计时电路的输入端，其第二输入端耦接至所述第二电容的第一端，其输出端提供所述关断信号。

9.根据权利要求1或8所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生电路还包括滤波电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容的第一端；所述第一计时电路的输入端耦接至所述滤波电路的输出端。

10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生电路还包括第二计时电路，具有输入端和输出端，其输入端配置为所述关断 信号产生电路的输入端以接收所述开关信号，其输出端提供第二计时信号，所述第二计时电路自所述开关管导通时开始计时，所述设定时间为始于所述第二计时电路计时结束时，止于所述开关管再次导通时。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述第二计时电路包括，

脉冲电路，具有输入端与输出端，其输入端配置为所述第二计时电路输入端以接收所述开关信号；

第四电流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电源端；

第三电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第四电流源第二端，其第二端耦接至所述第二电源端；

放电电路，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第三电容第一端，其第二端耦接至所述第二电源端，其控制端耦接至所述脉冲电路输出端；以及

第三比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第三电容的第一端，其第二输入端接收第一阈值信号，其输出端提供第二计时信号以控制所述第一电流源。

12.根据权利要求1或10所述的控制电路，其特征在于，所述第一电流源配置为在所述设定时间内对所述第一电容充电，所述第二电流源配置为对所述第二电容放电，所述开关管的导通时间与所述第二电容上电压的均值或者瞬态值成反比。

13.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一计时电路包括：

电压电流转换电路，具有输入端和输出端，其输入端配置为所述第一计时电路的输入端，其输出端提供转换电流信号；

第四电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述电压电流转换电路输出端，其第二端耦接至所述第二电源端；

第四比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收第二阈值信号，其第二输入端耦接至所述第四电容的第一端，其输出端提供所述关断信号。

14.根据权利要求13所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生电路还包括滤波电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述第一电容的第一端；所述第一计时电路的输入端耦接至所述滤波电路的输出端。