[发明专利]一种直流变换器及用于直流变换器的控制电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流至直流(直流)变换器，更具体地说，本发明涉及峰值电流模式控制的直流变换器。

背景技术

峰值电流模式控制被广泛地应用于直流变换器。峰值电流模式控制通常采用斜率补偿技术，使得直流变换器运行中占空比超过50％时仍能实现系统稳定运行。斜率补偿技术将一斜率补偿信号和一电感电流采样信号相叠加以设定电感电流限值。现有技术峰值电流模式控制直流变换器如图1所示。

图1为现有技术峰值电流模式控制直流变换器100。如图1所示，直流变换器100包括由上管M₁和下管M₂组成的输出级101；由电感L和输出电容C_O组成的LC滤波器；反馈电路102，反馈变换器100输出电压V_OUT，并提供反馈信号V_FB；控制电路103，提供控制信号用以控制上管M₁和下管M₂的导通和断开。其中控制电路103包括电流采样模块1001，用以采样流过上管M₁的电流，并得到电流采样信号V_CS。本领域的技术人员应该认识到该电流等于上管M₁导通期间流过电感L的电流。控制电路103还包括斜率补偿模块1002，用以提供斜率补偿信号V_SC，该斜率补偿信号V_SC和电流采样信号V_CS相叠加从而得到电感电流限值信号RAMP；误差放大器1004，用以接收反馈信号V_FB和参考信号V_REF，并将两者差值放大，得到误差放大器EAO；钳位电路1003，该钳位电路1003将误差放大信号EAO进行钳位，从而限制电感电流峰值；比较逻辑电路，用以接收误差放大信号EAO、电感电流限值信号RAMP和时钟信号CLK，并提供控制信号。其中比较逻辑电路包括比较器1005，用以接收误差放大信号EAO和电感电流限值信号RAMP，根据误差放大信号EAO和电感电流限值信号RAMP，提供比较信号；RS触发器1006，用以接收比较信号和振荡器2007输出的时钟信号CLK，提供控制信号用以控制上管M₁和下管M₂的导通和断开。

在每个时钟周期开始时，若电感电流限值信号RAMP小于误差放大信号EAO，RS触发器1006被时钟信号CLK触发，输出高电平信号Q，使得上管M₁被导通，下管M₂被断开。此时，电感电流I_L开始上升。电感电流限值信号RAMP随电感电流I_L的上升而增大。当电感电流限值信号RAMP增大至高于误差放大信号EAO时，比较器1005输出高电平信号，此高电平信号将RS触发器1006复位，使得RS触发器1006的输出信号Q变低，从而上管M₁被断开，下管M₂被导通。相应地，电感电流I_L开始下降。直至一个新的时钟周期到来，RS触发器1006被时钟信号CLK重新置位。运行过程中的时钟信号CLK、误差放大信号EAO、电感电流I_L、电感电流限值信号RAMP、斜率补偿信号V_SC和RS触发器输出信号Q如图2所示。

经过如上所述的调节，斜率补偿信号V_SC和电流采样信号V_CS的代数和，即电感电流限值信号RAMP的峰值电平V_RAMP被调节至等于误差放大信号EAO的电平，即V_VSCP+V_VCSP＝V_EAO。其中V_VSCP表示斜率补偿信号V_SC的幅值，V_VCSP表示电流采样信号V_CS的幅值(对应于电感电流峰值)，V_EAO表示误差放大信号EAO的电压值。因此，当误差放大信号EAO的电压被钳位至一给定钳位值时，电感电流峰值将受斜率补偿信号V_SC幅值的影响。而斜率补偿信号V_SC的幅值由直流变换器运行时的开关占空比决定。对于高的开关占空比，斜率补偿信号V_SC的幅值将远远大于电感电流峰值。此时，电感电流峰值变化将变得非常小，直流变换器的输出最大电流受到大大限制。

发明内容