一種用於開關變換器的控制電路的製作方法
2023-07-24 03:32:41 3
一種用於開關變換器的控制電路的製作方法
【專利摘要】公開了一種用於開關變換器的控制電路。所述開關變換器包括具有至少一個開關管的開關電路。所述控制電路包括：比較電路，基於參考信號和開關變換器的輸出電壓產生比較信號；同步電路，耦接至比較電路，並根據比較信號產生第一同步信號和第二同步信號；導通時間控制電路，產生導通時長控制信號；以及邏輯電路，根據第一同步信號、第二同步信號和導通時長控制信號產生開關控制信號以控制所述至少一個開關管的導通與關斷。利用同步電路產生第一同步信號和第二同步信號，可以實現比較信號同步的同時，減小因同步帶來的延遲時間，從而在提高系統穩定性的同時保證瞬態響應速度。
【專利說明】—種用於開關變換器的控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及一種電子電路，尤其涉及一種用於開關變換器的控制電路。
【背景技術】
[0002]在開關變換器的控制方式中，恆定導通時間控制由於其優越的負載瞬態響應、簡單的內部結構和平滑的工作模式切換等優點而得到了廣泛應用。恆定導通時間控制的開關變換器通常通過比較器將輸出電壓與參考信號進行比較產生比較信號，並根據比較信號的狀態對開關電路進行控制，從而實現對輸出電壓的調節。例如，當輸出電壓小於參考信號時，比較信號有效，控制電路置位開關控制信號以控制開關電路中至少一個開關管導通。
[0003]一般而言，控制電路包括時序邏輯電路，將比較器輸出的比較信號直接應用於控制電路增加了系統的不穩定性。為了提高系統的穩定性，增加平均故障間隔時間(MTBF)，控制電路一般還包括同步電路以使比較信號和時序邏輯電路同步。但是同步電路的使用增加了控制系統的延遲時間，從而導致瞬態響應速度變慢。
實用新型內容
[0004]針對現有技術中的一個或多個問題，本實用新型的一個目的是提供一種用於開關變換器的控制電路。
[0005]根據本實用新型一實施例的一種控制電路，用於開關變換器，其中開關變換器包括具有至少一個開關管的開關電路，所述控制電路包括:比較電路，基於參考信號和開關變換器的輸出信號產生比較信號；同步電路，耦接至比較電路，並根據比較信號產生第一同步信號和第二同步信號；導通時間控制電路，根據一預設的導通時長產生導通時長控制信號；以及邏輯電路，根據第一同步信號、第二同步信號和導通時長控制信號產生開關控制信號以控制所述至少一個開關管的導通與關斷。
[0006]在一個實施例中，同步電路接收一時鐘信號，並在所述時鐘信號的上升沿對比較信號進行採樣以產生第一同步信號，以及在所述時鐘信號的下降沿對比較信號進行採樣以產生第二同步信號。
[0007]在一個實施例中，同步電路包括:接收比較信號和第一時鐘信號，並採用第一時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第一同步信號，其中第一同步信號和第一時鐘信號同步；以及第二子同步電路，接收比較信號和第二時鐘信號，並採用第二時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第二同步信號，其中第二同步信號和第二時鐘信號同步。
[0008]在一個實施例中，邏輯電路包括:第一觸發電路，耦接至同步電路和導通時間控制電路，並根據第一同步信號和導通時長控制信號產生第一脈衝信號，其中當第一同步信號有效時，第一觸發電路置位輸出有效的第一脈衝信號，直至第一脈衝信號處於有效狀態的時長達到預設的導通時長；第二觸發電路，耦接至同步電路和導通時間控制電路，並根據第二同步信號和導通時長控制信號產生第二脈衝信號，其中當第二同步信號有效時，第二觸發電路置位輸出有效的第二脈衝信號，直至第二脈衝信號處於有效狀態的時長達到預設的導通時長；以及門電路，耦接至第一觸發電路和第二觸發電路，根據第一脈衝信號或第二脈衝信號產生開關控制信號。
[0009]在一個實施例中,第一觸發電路包括:第一觸發器，具有置位端、復位端和輸出端，其中置位端接收第一同步信號，復位端接收導通時時間控制信號，輸出端輸出第一脈衝信號。
[0010]在一個實施例中，第二觸發電路包括:第二觸發器，具有置位端、復位端和輸出端，其中置位端接收第二同步信號，復位端接收導通時長控制信號，輸出端輸出第二脈衝信號。
[0011]根據本實用新型一實施例的一種控制電路，用於多相開關變換器，其中多相開關變換器包括多個開關電路，所述控制電路包括:比較電路，基於參考信號和多相開關變換器的輸出電壓產生比較信號；同步電路，耦接至比較電路的輸出端，根據比較信號產生第一同步信號和第二同步信號；導通時間控制電路，產生導通時長控制信號；邏輯電路，根據第一同步信號、第二同步信號和導通時長控制信號產生多個開關控制信號以控制多個開關電路依次導通。
[0012]在一個實施例中，同步電路包括:第一子同步電路，接收比較信號和第一時鐘信號，並採用第一時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第一同步信號；以及第二子同步電路，接收比較信號和第二時鐘信號，並採用第二時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第二同步信號。
[0013]在一個實施例中，同步電路還包括:第一屏蔽電路，耦接至第一子同步電路以接收第一同步信號，其中當第一同步信號有效時，第一屏蔽電路屏蔽第二同步信號，使得第二同步信號保持無效狀態；以及第二屏蔽電路，耦接至第二子同步電路以接收第二同步信號，其中當第二同步信號有效時，第二屏蔽電路屏蔽第一同步信號，使得第一同步信號保持無效狀態。
[0014]在一個實施例中，邏輯電路還包括:相位控制電路，接收第一同步信號、第二同步信號及檢測信號，輸出多個第一置位信號和多個第二置位信號，其中當檢測信號檢測到用於控制當前開關電路的開關控制信號有效後，根據第一同步信號產生用於下一相開關電路的第一置位信號，以及根據第二同步信號產生用於下一相開關電路的第二置位信號。
[0015]在一個實施例中，邏輯電路還包括多個脈衝發生電路，每個脈衝發生電路均包括:第一觸發電路，耦接至相位控制電路和導通時間控制電路，並根據相應的第一置位信號和導通時長控制信號產生第一脈衝信號；第二觸發電路，耦接至相位控制電路和導通時間控制電路，並根據相應的第二置位信號和導通時長控制信號產生第二脈衝信號；以及門電路，耦接至第一觸發電路和第二觸發電路，根據第一脈衝信號或第二脈衝信號產生開關控制信號以控制相應的開關電路。
[0016]利用本實用新型提出的實施例，可以在同步比較信號的同時具有最小的延遲時間，從而可以在提高系統穩定性的同時保證瞬態響應速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本實用新型實施方式的上述以及其他目的、特徵和優點將變得易於理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本實用新型的若干可行實施方式，其中:[0018]圖1是根據本實用新型一實施例的開關變換器100的電路框圖；
[0019]圖2是根據本實用新型一實施例的開關變換器200的電路原理圖；
[0020]圖3是根據本實用新型一實施例的多相開關變換器300的電路原理圖；
[0021]圖4是根據本實用新型一實施例的同步電路32的電路原理圖；
[0022]圖5是根據本實用新型一實施例的脈衝發生電路34X的電路原理圖；
[0023]圖6是根據本實用新型一實施例的相位控制電路36的狀態轉移圖；以及
[0024]圖7是根據本實用新型一實施例的圖3所示多相開關變換器300的波形圖。
[0025]在附圖中，相同的標號被用以表示相同或相似的元件。
【具體實施方式】
[0026]下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是:不必採用這些特定細節來實行本實用新型。在其他實例中為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0027]在整個說明書中，對「 一個實施例」、「實施例」、「 一個示例」或「示例」的提及意味著:結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語「在一個實施例中」、「在實施例中」、「一個示例」或「示例」不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和、或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，並且示圖不一定是按比例繪製的。應當理解，當稱「元件」 「連接到」或「耦接」到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件「直接連接到」或「直接耦接到」另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裡使用的術語「和/或」包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。
[0028]圖1是根據本實用新型一實施例的開關變換器100的電路框圖，包括控制電路、開關電路15和反饋電路16。開關電路15包括至少一個開關管，通過該至少一個開關管的導通與關斷將輸入信號IN轉換為輸出信號OUT。開關電路15中的開關管可以為任何可控半導體開關器件，例如金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、絕緣柵雙極電晶體(IGBT)等。輸入信號IN和輸出信號OUT可為電壓、電流或功率信號。開關電路15可米用任何直流/直流和交流/直流變換拓撲結構，例如同步或非同步的升壓、降壓變換器，以及正激、反激變換器等等。反饋電路16電耦接至開關電路15的輸出端，產生代表開關電路15輸出信號OUT的反饋信號FB。反饋電路16可包括電阻分壓器或電容分壓器等。
[0029]控制電路包括導通時間控制電路11、比較電路12、同步電路13以及邏輯電路14。導通時間控制電路11產生導通時長控制信號C0T，以控制開關電路15中至少一個開關管的導通時長等於預設的導通時長。比較電路12電耦接至反饋電路16，接收反饋信號FB，將反饋信號FB和參考信號Vref進行比較，並產生比較信號CMP。同步電路13電耦接至比較電路12的輸出端以接收比較信號CMP，並根據比較信號CMP產生同步信號Syncl和同步信號Sync2。在一個實施例中，同步電路13根據比較信號CMP在第一時鐘域產生同步信號Sync I,以及根據比較信號CMP在第二時鐘域產生同步信號Sync2。例如，在時鐘信號的上升沿對比較信號CMP採樣產生同步信號Syncl以及在同一時鐘信號的下降沿對比較信號CMP採樣產生同步信號Sync2，其中第一時鐘域對應時鐘信號上升沿，第二時鐘域對應時鐘信號下降沿。邏輯電路14電耦接至導通時間控制電路11和同步電路13的輸出端，根據導通時長控制信號COT、同步信號Syncl和同步信號Sync2產生開關控制信號CTRL，以控制開關電路15中開關管的導通與關斷。
[0030]圖2是根據本實用新型一實施例的開關變換器200的電路原理圖。開關電路25包括開關管Ml、開關管M2、電感器L和輸出電容器CO。開關電路25通過開關管Ml和開關管M2的導通與關斷，將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo。開關管Ml具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓Vin。開關管M2具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至開關管Ml的第二端，第二端耦接至系統地。電感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至開關管Ml的第二端和開關管M2的第一端。輸出電容器CO耦接在電感器L的第二端和系統地之間。輸出電容器CO兩端的電壓即為輸出電壓Vo。在另一個實施例中，開關管M2可由二極體代替。反饋電路26電耦接至開關電路25的輸出端，接收輸出電壓No』並產生反饋信號FB。在一個實施例中，反饋電路26包括由電阻器Rl和電阻器R2組成的電阻分壓器。
[0031]比較電路22包括比較器COM。比較器COM的同相輸入端接收參考信號Vref，反相輸入端電耦接至反饋電路26以接收反饋信號FB，比較器COM根據參考信號Vref和反饋信號FB產生比較信號CMP。在一個實施例中，當反饋信號FB小於參考信號Vref時，比較信號CMP有效，例如變為高電平。
[0032]同步電路23包括第一子同步電路231和第二子同步電路232。第一子同步電路231接收比較信號CMP和時鐘信號Clk，並將比較信號CMP和時鐘信號Clk同步以產生同步信號Syncl，也就是採用時鐘信號Clk對比較信號CMP進行採樣以得到同步信號Syncl。第二子同步電路232接收比較信號CMP和時鐘信號Clk b，並將比較信號CMP和時鐘信號Clkb同步以產生同步信號Sync2，也就是採用時鐘信號Clk b對比較信號CMP進行採樣以得到同步信號Sync2。在一個實施例中，時鐘信號Clk b與時鐘信號Clk在相位上相反(相差180度)，同步信號Syncl與時鐘信號Clk的上升沿同步，同步信號Sync2與時鐘信號Clk b的上升沿同步，也就是同步信號Sync2和時鐘信號Clk的下降沿同步。
[0033]導通時間控制電路21產生導通時長控制信號C0T，以控制開關管Ml或M2的導通時長。邏輯電路24電耦接至導通時間控制電路21和同步電路23的輸出端，根據導通時長控制信號C0T、同步信號Syncl和同步信號Sync2產生開關控制信號CTRL。邏輯電路24包括第一觸發電路241、第二觸發電路242以及門電路243。第一觸發電路241電耦接至第一子同步電路231和導通時間控制電路21，並根據同步信號Syncl和導通時長控制信號⑶T產生脈衝信號PWM P，其中當同步信號Syncl有效時，第一觸發電路241置位輸出有效的脈衝信號PWM P直至脈衝信號PWM P處於有效狀態的時長達到預設的導通時長。在一個實施例中，第一觸發電路241為同步觸發電路。第一觸發電路241接收時鐘信號Clk，並且當時鐘信號Clk及同步信號Syncl均有效時，第一觸發電路241置位輸出有效的脈衝信號PWMP，當導通時長控制信號COT有效時，第一觸發電路241復位輸出無效的脈衝信號PWM P。時鐘信號Clk有效例如可以是時鐘信號Clk處於高電平狀態或低電平狀態，也可以是時鐘信號Clk為上升沿或下降沿。本領域技術人員可知第一觸發電路241例如可以包括同步RS觸發器、異步RS觸發器、D觸發器、JK觸發器等任意適合的觸發電路。第二觸發電路242電耦接至第二子同步電路232和導通時間控制電路21，並根據同步信號Sync2和導通時長控制信號COT產生脈衝信號PWM N，其中當同步信號Sync2有效時，第二觸發電路242置位輸出有效的脈衝信號PWM N直至脈衝信號PWM N處於有效狀態的時長達到預設的導通時長。在一個實施例中，第二觸發電路242為同步觸發電路。第二觸發電路242接收時鐘信號Clkb，並且當時鐘信號Clk b及同步信號Sync2均有效時，第二觸發電路置位輸出有效的脈衝信號PWM N,當導通時長控制信號COT有效時，第二觸發電路242復位輸出無效的脈衝信號PWM N。時鐘信號Clk b有效例如可以是時鐘信號Clk b處於高電平狀態或低電平狀態，也可以為時鐘信號Clk b為上升沿或下降沿。本領域技術人員可知第二觸發電路242例如可以包括同步RS觸發器、異步RS觸發器、D觸發器、JK觸發器等任意適合的觸發電路。門電路243耦接至第一觸發電路241和第二觸發電路242，並根據脈衝信號PWM P和脈衝信號PWM N產生開關控制信號CTRL。在一個實施例中，門電路243選擇脈衝信號PWM P和脈衝信號PWM N中有效的一個作為開關控制信號CTRL輸出。在一個實施例中，門電路243包括或門電路，當脈衝信號PWM P或脈衝信號PWM N有效時，開關控制信號CTRL有效，否則當脈衝信號PWM P及脈衝信號PWM N均無效時，開關控制信號CTRL無效。
[0034]在一個實施例中，為避免脈衝信號PWM P及脈衝信號PWM N同時有效，同步電路23還可以包括第一屏蔽電路233和第二屏蔽電路234。當同步信號Syncl有效時，通過第一屏蔽電路233屏蔽同步信號Sync2，使得同步信號Sync2處於無效狀態。當同步信號Sync2有效時，通過第二屏蔽電路234屏蔽同步信號Syncl，使得同步信號Syncl處於無效狀態。第一屏蔽電路和第二屏蔽電路的引入使得同步信號Syncl和同步信號Sync2不同時有效。在圖2所示的實施例中，第二子同步電路232通過第一屏蔽電路233耦接至比較電路22的輸出端，第一屏蔽電路233電耦接至比較電路22和第一子同步電路231的輸出端以接收比較信號CMP和同步信號Syncl，當同步信號Syncl有效時，比較信號CMP不能被傳遞到第二子同步電路232，第二子同步電路232輸出無效的同步信號Sync2。在圖2所示的實施例中，第一子同步電路231通過第二屏蔽電路234耦接至比較電路22的輸出端，第二屏蔽電路234電耦接至比較電路22和第二子同步電路232的輸出端以接收比較信號CMP和同步信號Sync2，當同步信號Sync2有效時，比較信號CMP不能被傳遞到第一子同步電路231，第一子同步電路231輸出無效的同步信號Syncl。
[0035]圖2所示開關變換器200還包括驅動電路27。驅動電路27電耦接至邏輯電路24和開關管M1、M2的門極之間，接收開關控制信號CTRL，並產生驅動信號以驅動開關管Ml和M2的導通與關斷。
[0036]圖3是根據本實用新型一實施例的多相開關變換器300的電路原理圖，包括控制電路和X個開關電路351?35X，其中X為大於或等於2的整數。開關電路351?35X的輸入端接收輸入電壓Vin，輸出端耦接在一起以提供輸出電壓Vo。開關電路351?35x可採用任何直流/直流或交流/直流變換拓撲結構，例如同步或非同步的升壓、降壓變換器，以及正激、反激變換器等。控制電路產生開關控制信號CTRLl?CTRLX以控制開關電路351?35x依次導通。
[0037]控制電路包括比較電路31、同步電路32及邏輯電路33。其中比較電路31與圖2所示比較電路22類似，同步電路32與圖2所示同步電路23類似。比較電路31耦接至開關電路351?35X的輸出端以接收輸出電壓Vo，並基於參考信號Vref和輸出電壓No產生比較信號CMP。在一個實施例中，同步電路32耦接至比較電路31以接收比較信號CMP，並基於比較信號CMP和時鐘信號Clk的上升沿產生同步信號Syncl，也就是在時鐘信號Clk的上升沿對比較信號CMP採樣以得到同步信號Syncl，基於比較信號CMP和時鐘信號Clk的下降沿產生同步信號Sync2，也就是在時鐘信號Clk的下降沿對比較信號CMP採樣以得到同步信號Sync2。邏輯電路33根據同步信號Syncl、同步信號Sync2及導通時長控制信號COT產生開關控制信號CTRLl?CTRLX以控制開關電路351?35X依次導通。邏輯電路33包括相位控制電路36和X個脈衝發生電路341?34X。相位控制電路36耦接至同步電路32以接收同步信號Syncl及Sync2,並根據同步信號Syncl和X個檢測信號edgel?edgeX產生X個第一置位信號set pi?set pX,根據同步信號Sync2和X個檢測信號edgel?edgeX產生X個第二置位信號set nl?set nX。在一個實施例中檢測信號edgel?edgeX用來檢測開關控制信號CTRLl?CTRLX是否有效，例如通過檢測開關控制信號CTRLl?CTRLX的上升沿判斷開關控制信號CTRLl?CTRLX是否有效。當檢測信號edgel指示檢測到開關控制信號CTRLl有效後，相位控制電路36可以根據同步信號Syncl產生用於第二相的第一置位信號set p2，根據同步信號Sync2產生用於第二相的第二置位信號set n2。當檢測信號edge2指示檢測到開關控制信號CTRL2有效後，相位控制電路36可以根據同步信號Syncl產生用於下一相的第一置位信號，根據同步信號Sync2產生用於下一相的第二置位信號。當檢測信號edgeX指示檢測到開關控制信號CTRLX有效後，相位控制電路36可以根據同步信號Syncl產生用於第一相的第一置位信號set pi，根據同步信號Sync2產生用於第一相的第二置位信號set nl。脈衝發生電路341?34X接收相應的第一置位信號set pi?setpX和第二置位信號set nl?set nX,並根據第一置位信號set pi?set pX和第二置位信號set nl?set nX產生相應的開關控制信號CTRLl?CTRLX。在一個實施裡中，脈衝發生電路341?34X根據第一置位信號set pi?set pX和導通時長控制信號COT產生脈衝信號PWM pi?PWM pX，根據第二置位信號set nl?set nX和導通時長控制信號COT產生脈衝信號PWM nl?PWM nX,脈衝發生電路341?34X根據脈衝信號PWM pi?PWM pX或脈衝信號PWM nl?PWM nX產生開關控制信號CTRLl?CTRLX以控制開關電路351?35X。
[0038]在一個實施例中，邏輯電路33還包括檢測電路371?37X。檢測電路371?37X根據開關控制信號CTRLl?CTRLX產生檢測信號edgel?edgeX。在一個實施例中，當檢測到開關控制信號CTRLl?CTRLX的上升沿時，檢測電路371?37X輸出有效的檢測信號edgel?edgeX並保持一個時鐘周期。
[0039]圖4是根據本實用新型一實施例的同步電路32的電路原理圖，包括子同步電路321，子同步電路322，第一屏蔽電路323以及第二屏蔽電路324。在圖4所示的實施例中，子同步電路321包括D觸發器FF1。子同步電路321基於比較信號CMP、同步信號Sync2和時鐘信號Clk產生同步信號Syncl。D觸發器FFl具有數據輸入端D、時鐘端ck及輸出端Q，其中數據輸入端D電耦接至第二屏蔽電路324的輸出端，時鐘端ck接收時鐘信號Clk，輸出端Q輸出同步信號Syncl。在圖4所示的實施例中，子同步電路322包括D觸發器FF2。子同步電路322基於比較信號CMP、同步信號Syncl和時鐘信號Clk b產生同步信號Sync2。D觸發器FF2具有數據輸入端D、時鐘端ck及輸出端Q，其中數據輸入端D電耦接至第一屏蔽電路323的輸出端，時鐘端ck接收時鐘信號Clk b，輸出端Q輸出同步信號Sync2。本領域技術人員可知，子同步電路321及子同步電路322還可以包括其它任意適合的同步電路或同步裝置，例如由兩級D觸發器組成的同步鏈。在一個實施例中，同步電路32還包括反相器N3，反相器N3的輸入端接收時鐘信號Clk，反相器N3的輸出端輸出時鐘信號Clk b。
[0040]在圖4所示的實施例中，第一屏蔽電路323包括非門電路NI和與門電路AND1。非門電路NI的輸入端耦接至子同步電路321的輸出端以接收同步信號Syncl，與門電路ANDl的一個輸入端耦接至非門電路NI的輸出端，與門電路ANDl的另一個輸入端接收比較信號CMP，與門電路ANDl的輸出端耦接至子同步電路322中D觸發器FF2的數據輸入端D。D觸發器FF2在時鐘信號Clk的下降沿(時鐘信號Clk b的上升沿)對與門電路ANDl輸出端的數據採樣以產生同步信號Sync2。通過耦接在比較信號CMP和子同步電路322之間的第一屏蔽電路323，使得當同步信號Syncl有效時，同步信號Sync2保持無效。在圖4所示的實施例中，第二屏蔽電路324包括非門電路N2和與門電路AND2。非門電路N2的輸入端耦接至子同步電路322的輸出端以接收同步信號Sync2，與門電路AND2的一個輸入端耦接至非門電路N2的輸出端，與門電路AND2的另一個輸入端接收比較信號CMP，與門電路AND2的輸出端耦接至子同步電路321中D觸發器FFl的數據輸入端D。D觸發器FFl在時鐘信號Clk的上升沿對與門電路AND2輸出端的數據採樣以產生同步信號Syncl。通過耦接在比較信號CMP和子同步電路321之間的第二屏蔽電路324，使得當同步信號Sync2有效時，同步信號Syncl保持無效。
[0041]圖5是根據本實用新型一實施例的脈衝發生電路34X的電路原理圖。脈衝發生電路34X包括第一觸發電路341、第二觸發電路342和門電路343。第一觸發電路341包括RS觸發器FF3，置位端S接收第一置位信號set pX，復位端R接收導通時長控制信號C0T，時鐘端ck接收時鐘信號Clk，輸出端Q輸出脈衝信號PWM pX。為了減小從比較信號CMP有效到相應開關電路開通的延遲時間，RS觸發器FF3例如可以是異步置位。當第一置位信號setPX有效時，RS觸發器FF3置位輸出有效的脈衝信號PWM pX，例如從低電平變為高電平。為了保證相應開關電路的導通時長的精確性，提高系統的穩定性，RS觸發器FF3例如可以是同步復位。在時鐘信號clk的上升沿，當導通時長控制信號COT有效時，RS觸發器FF3復位輸出無效的脈衝信號PWM pX，例如從高電平變為低電平。第二觸發電路342包括RS觸發器FF4，置位端S接收第二置位信號set nX，復位端R接收導通時長控制信號C0T，時鐘端ck接收時鐘信號Clk，輸出端Q輸出脈衝信號PWM nX。為了減小從比較信號CMP有效到相應開關電路開通的延遲時間，RS觸發器FF4例如可以是異步置位。當第二置位信號setnX有效時，RS觸發器FF4置位輸出有效的脈衝信號PWM nX，例如從低電平變為高電平。為了保證相應開關電路的導通時長的精確性，提高系統的穩定性，RS觸發器FF4例如可以是同步復位。在時鐘信號Clk的下降沿，當導通時長控制信號COT有效時，RS觸發器FF3復位輸出無效的脈衝信號PWM nX，例如從高電平變為低電平。門電路343耦接至第一觸發電路341和第二觸發電路342，並根據脈衝信號PWM pX和脈衝信號PWM nX輸出開關控制信號CTRLX。在一個實施例中，門電路343包括或門電路0R1。當脈衝信號PWM pX或脈衝信號PWM nX中的一個有效時，開關控制信號CTRLX有效以控制開關電路35x開通。
[0042]圖6是根據本實用新型一實施例的相位控制電路36的狀態轉移圖。如圖6所示的實施例中，相位控制電路36包括起始控制狀態START以及用於第一相?第X相開關電路的對應控制狀態BL PHASEl?BL PHASEX0相位控制電路36根據所處的控制狀態將有效的同步信號Syncl或有效的同步信號Sync2分配到相對應的脈衝發生電路以控制相應的開關電路開通。例如當處於第一相控制狀態BL PHASEl時,根據同步信號Syncl產生用於第一相的第一置位信號set pi至脈衝發生電路341，以及根據同步信號Sync2產生用於第一相的第二置位信號set nl至脈衝發生電路341，脈衝發生電路341產生開關控制信號CTRLl以控制第一相開關電路351 ;當處於第二相控制狀態BL PHASE2時，根據同步信號Syncl產生用於第二相的第一置位信號set p2，以及根據同步信號Sync2產生用於第二相的第二置位信號set n2，脈衝發生電路342根據第一置位信號set p2和第二置位信號set n2產生開關控制信號CTRL2以控制第二相開關電路352 ;當處於第X相控制狀態BL PHASEX時，根據同步信號Syncl產生用於第X相的第一置位信號set pX，以及根據同步信號Sync2產生於第X相的第二置位信號set nX，脈衝發生電路34X根據第一置位信號set pX和第二置位信號set nX產生開關控制信號CTRLX以控制第二相開關電路35X。在一個實施例中，當多相開關變換器300啟動時，相位控制電路36從起始狀態START轉移至第一相控制狀態BLPHASEl ;當檢測信號edgel有效時，相位控制電路36從第一相控制狀態BL PHASEl轉移至第二相控制狀態BL PHASE2,當檢測信號edge2有效時，相位控制電路36從第二相控制狀態BL PHASE2轉移至下一相的控制狀態，依次類推，當檢測信號edgeX有效時，相位控制電路36從第X相控制狀態BL PHASEX轉移至第一相控制狀態BL PHASEl，如此循環。
[0043]圖7是根據本實用新型一實施例的圖3所示多相開關變換器300的波形圖。在圖7所示的實施例中，所有信號均為高電平有效。在Tl時刻，反饋信號FB小於參考信號Vref,比較信號CMP有效，同步電路32在隨後的時鐘信號Clk的上升沿輸出有效的同步信號Syncl，此時相位控制電路36處於第一相控制狀態BL PHASE I,輸出有效的第一置位信號set-pl,用於第一相的開關控制信號CTRLl有效,之後檢測信號edgel變為有效,相位控制電路36轉移至第二相控制狀態BL PHASE2。開關控制信號CTRLl在導通時長控制信號COT的控制下持續一定的導通時長TON。在時鐘信號Clk的下降沿T2時刻，同步信號Syncl保持有效，因此在屏蔽電路323的作用下，儘管比較信號CMP有效，同步信號Sync2依然保持無效。在T3時刻，比較信號CMP變為有效，同步電路32在隨後的時鐘信號Clk的下降沿輸出有效的同步信號Sync2，此時相位控制電路36處於第二相控制狀態BL PHASE2，輸出有效的第二置位信號set n2，用於第二相的開關控制信號CTRL2有效，之後檢測信號edge2變為有效，相位控制電路36轉移至下一相控制狀態。以此類推，直至相位控制電路36從第X相控制狀態BL PHASEX轉移至第一相控制狀態BL PHASEl，如此反覆。在時鐘信號Clk的上升沿T4時刻，同步信號Sync2保持有效，因此在屏蔽電路324的作用下，儘管比較信號CMP有效，同步信號Syncl依然保持無效。開關控制信號CTRL2在導通時長控制信號COT的控制下持續一定的導通時長TON。在T5時刻，比較信號CMP變為有效，同步電路32在隨後的時鐘信號Clk的下降沿輸出有效的同步信號Sync2，此時相位控制電路36處於第X相控制狀態BL PHASEX，相位控制電路36輸出有效的第二置位信號set n2，用於第X相的開關控制信號CTRLX有效，之後檢測信號edgeX變為有效，相位控制電路36轉移至下一相控制狀態，也就是第一相控制狀態BL PHASEl。開關控制信號CTRLX在導通時長控制信號COT的控制下持續一定的導通時長TON。
[0044]上述的一些特定實施例僅僅以示例性的方式對本實用新型進行說明，這些實施例不是完全詳盡的，並不用於限定本實用新型的範圍。對於公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本【技術領域】的普通技術人員所了解。本實用新型所公開的實施例的其他變化和修改並不超出本實用新型的精神和保護範圍。
【權利要求】
1.一種控制電路，用於開關變換器，其中開關變換器包括具有至少一個開關管的開關電路，其特徵在於，所述控制電路包括: 比較電路，基於參考信號和開關變換器的輸出信號產生比較信號； 同步電路，耦接至比較電路，並根據比較信號產生第一同步信號和第二同步信號； 導通時間控制電路，根據一預設的導通時長產生導通時長控制信號；以及邏輯電路，根據第一同步信號、第二同步信號和導通時長控制信號產生開關控制信號以控制所述至少一個開關管的導通與關斷。
2.如權利要求1所述的控制電路，其特徵在於，同步電路接收一時鐘信號，並在所述時鐘信號的上升沿對比較信號進行採樣以產生第一同步信號，以及在所述時鐘信號的下降沿對比較信號進行採樣以產生第二同步信號。
3.如權利要求1所述的控制電路，其特徵在於，同步電路包括: 第一子同步電路，接收比較信號和第一時鐘信號，並採用第一時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第一同步信號，其中第一同步信號和第一時鐘信號同步；以及 第二子同步電路，接收比較信號和第二時鐘信號，並採用第二時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第二同 步信號，其中第二同步信號和第二時鐘信號同步。
4.如權利要求1所述的控制電路，其特徵在於，邏輯電路包括: 第一觸發電路，耦接至同步電路和導通時間控制電路，並根據第一同步信號和導通時長控制信號產生第一脈衝信號，其中當第一同步信號有效時，第一觸發電路置位輸出有效的第一脈衝信號，直至第一脈衝信號處於有效狀態的時長達到預設的導通時長； 第二觸發電路，耦接至同步電路和導通時間控制電路，並根據第二同步信號和導通時長控制信號產生第二脈衝信號，其中當第二同步信號有效時，第二觸發電路置位輸出有效的第二脈衝信號，直至第二脈衝信號處於有效狀態的時長達到預設的導通時長；以及 門電路，耦接至第一觸發電路和第二觸發電路，根據第一脈衝信號或第二脈衝信號產生開關控制信號。
5.如權利要求4所述的控制電路，其特徵在於，第一觸發電路包括: 第一觸發器，具有置位端、復位端和輸出端，其中置位端接收第一同步信號，復位端接收導通時長控制信號，輸出端輸出第一脈衝信號。
6.如權利要求4所述的控制電路，其特徵在於，第二觸發電路包括: 第二觸發器，具有置位端、復位端和輸出端，其中置位端接收第二同步信號，復位端接收導通時長控制信號，輸出端輸出第二脈衝信號。
7.—種控制電路，用於多相開關變換器，其中多相開關變換器包括多個開關電路，其特徵在於，所述控制電路包括: 比較電路，基於參考信號和多相開關變換器的輸出電壓產生比較信號； 同步電路，耦接至比較電路的輸出端，根據比較信號產生第一同步信號和第二同步信號; 導通時間控制電路，產生導通時長控制信號； 邏輯電路，根據第一同步信號、第二同步信號和導通時長控制信號產生多個開關控制信號以控制多個開關電路依次導通。
8.如權利要求7所述的控制電路，其特徵在於，同步電路包括:第一子同步電路，接收比較信號和第一時鐘信號，並採用第一時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第一同步信號；以及 第二子同步電路，接收比較信號和第二時鐘信號，並採用第二時鐘信號對比較信號進行採樣以得到第二同步信號。
9.如權利要求8所述的控制電路，其特徵在於，同步電路還包括: 第一屏蔽電路，耦接至第一子同步電路以接收第一同步信號，其中當第一同步信號有效時，第一屏蔽電路屏蔽第二同步信號，使得第二同步信號保持無效狀態；以及 第二屏蔽電路，耦接至第二子同步電路以接收第二同步信號，其中當第二同步信號有效時，第二屏蔽電路屏蔽第一同步信號，使得第一同步信號保持無效狀態。
10.如權利要求7所述的控制電路，其特徵在於，邏輯電路還包括: 相位控制電路，接收第一同步信號、第二同步信號及檢測信號，輸出多個第一置位信號和多個第二置位信號，其中當檢測信號檢測到用於控制當前開關電路的開關控制信號有效後，根據第一同步信號產生用於下一相開關電路的第一置位信號，以及根據第二同步信號產生用於下一相開關電路的第二置位信號。
11.如權利要求10所述的控制電路，其特徵在於，邏輯電路還包括多個脈衝發生電路，每個脈衝發生電路均包括: 第一觸發電路，耦接至相位控制電路和導通時間控制電路，並根據相應的第一置位信號和導通時長控制信號產生第一脈衝信號； 第二觸發電路，耦接至相位控制電路和導通時間控制電路，並根據相應的第二置位信號和導通時長控制信號產生第二脈衝信號；以及 門電路，耦接至第一觸發電路和第二觸發電路，根據第一脈衝信號或第二脈衝信號產生開關控制信號以控制相應的開關電路。
【文檔編號】H02M1/08GK203722464SQ201420072496
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】姜禮節, 吳小康, 羅蘇華, 歐陽茜 申請人:成都芯源系統有限公司