一種用於cot控制模式的開關調整器中的定時器的製作方法
2023-10-04 07:45:14
專利名稱：一種用於cot控制模式的開關調整器中的定時器的製作方法
技術領域：
本發明屬於開關電源技術領域，特別涉及一種用於COT控制模式的開關調整器中的定時器的設計。
背景技術：
開關電源最為普遍的控制方式是電壓模式控制和電流模式控制，此兩種方式都是通過誤差放大器來放大輸出反饋信號與一個基準電壓的差值，再通過誤差放大器的輸出調整系統的佔空比，從而實現穩定輸出的目的。這兩種控制方式都需要補償電路調整系統的穩定性，尤其是電流模式控制，在佔空比大於50%時，會產生次諧波震蕩，需要加入斜坡補償電路才能消除次諧波震蕩帶來的影響。由於電壓模式控制和電流模式控制存在以上問題，恆定導通時間(Constant On-Time, COT)控制模式得到了廣泛的應用。
現有的常見的COT控制模式的開關調整器框圖如圖I所示，由定時器ON timer、環路比較器Loop comparator、軟啟動單兀Soft start、最小關斷計時器Min off timer,過零檢測電路Zero crossing detect ion、驅動電路Driver、主觸發器Ul、功率開關Ml、M2、數字門U2和U3以及輸出外圍元件組成。定時器電路用來產生主開關的導通時間Ton ;環路比較器將輸出的反饋電壓與一個基準電壓進行比較，當反饋電壓小於基準電壓時，環路比較器輸出高電平，主開關管打開；軟啟動電路產生整個開關調整器啟動時所需要的啟動電壓；最小關斷計時器用來設置主開關管的最小關斷時間，避免主開關管常開；過零檢測電路檢測續流過程中整流管的電流，避免在續流時發生電流倒灌；主觸發器和數字門控制驅動電路，驅動電路用來驅動主開關管和整流管；外圍元件進行濾波和整流，產生最終的輸出。現有的定時器結構的電路圖，如圖2所示，Ao和麗I構成嵌位運放，其效果使得A點電位等於VREFl ;麗2用來鏡像麗I的電流，MP1、MP2構成電流鏡，邏輯控制信號VCl與主開關管相關，當主開關管開啟時，VCl為低電平，定時電容充電，定時器開始計時，反之，為低電平，定時電容放電。定時器工作分為兩個過程軟啟動階段和軟啟動結束後的正常工作。當系統上電時，系統因為Soft start的存在而進行軟啟動過程，軟啟動單元送一個緩慢上升的軟啟動信號Vsoft到定時器單元，由於C0MP1內部邏輯的控制，此時，B點電壓與Vsoft進行比較，因為Vsoft是緩慢上升的，那麼比較器的比較上限也緩慢上升，而B點因為邏輯控制信號VCl的作用，不停的進行充放電，這樣的結果使得軟啟動階段比較器輸出端Vl產生一個佔空比逐漸增大的方波信號，直到軟啟動結束，基準切換到VREF2上，比較器就輸出一個恆定佔空比的方波信號。現有的採用COT控制模式的開關調整器工作在CCM (Continuous ConductionMode)模式下時，系統的工作頻率Fsw是受Vrat影響的，具體推導過程如下由開關調整器的輸出電壓與輸入電壓的關係，可以得到如下關係D = ^;又因為定時器電路決定的導通時間的表達式如下:Tm = Cl丨―2，其中，Cl為定時電容，Vref2為定時電路比較器的參考電壓，I1為流過MP2的電流，表達式如下
權利要求
1.一種用於COT控制模式的開關調整器中的定時器，具體包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第一運算放大器、第一比較器、第一容抗單元、第一電阻單元和第一開關單元，其特徵在於，還包括第二開關單元、第三開關單元和第一反相器，具體連接關係為 所述的第一電阻單元一端接外部的第一電源，另一端接所述的第一運算放大器的同相輸入端和所述的第一電晶體的漏極，所述的第一運算放大器的反相輸入端接外部的參考電壓，所述的第一運算放大器的輸出端接所述的第一電晶體的柵極和所述的第二電晶體的柵極，所述的第一、二電晶體的源極接地，所述的第二電晶體的漏極接所述的第三電晶體的柵極和漏極以及所述的第四電晶體的柵極，所述的第三電晶體的源極和所述的第四電晶體的源極接外部的第二電源，所述的第四電晶體的漏極接所述的第一容抗單元的一端和所述的第一比較器的反相端及所述的第一開關單元的一端，所述的第一容抗單元的另一端和所述的第一開關單元的另一端接地，所述的第一開關單元的控制端接所述開關調整器的邏輯控制信號，所述的第一比較器的同相端和所述的第二開關單元一端和所述的第三開關單元的一端相連接，所述的第二開關單元的另一端和所述的第三開關單元的另一端分別接所述開關調整器的軟啟動信號和輸出電壓，所述的第二開關單元的控制端和所述的第三開關單元的控制端分別接所述的第一反相器的輸出端和所述開關調整器的軟啟動結束信號，所述的第一反相器的輸入端接所述開關調整器的軟啟動結束信號。
2.根據權利要求I所述的用於COT控制模式的開關調整器中的定時器，其特徵在於，所述的第一電晶體和第二電晶體具體為NMOS管,第三電晶體和第四電晶體具體為PMOS管。
全文摘要
本發明公開了一種用於COT控制模式的開關調整器中的定時器，具體包括第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第一運算放大器、第一比較器、第一容抗單元、第一電阻單元和第一開關單元，其特徵在於，還包括第二開關單元、第三開關單元和第一反相器。本發明的定時器的開關頻率只取決於容抗單元和電阻單元的容值和阻值大小，在它們不變的條件下，開關頻率是常數，因而克服了傳統COT控制電路的工作頻率受輸出電壓影響的問題，實現了CCM狀態下的恆定工作頻率。本發明的定時器適合於各種開關調整器，能夠簡化調整器的控制系統，提高轉換效率。
文檔編號H02M3/156GK102868298SQ20121033461
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者周澤坤, 謝海武, 王鑫, 黃建剛, 吳傳奎, 劉德尚, 石躍, 王卓, 明鑫, 張波 申請人:電子科技大學