[实用新型]恒定导通时长控制的开关电源及其控制电路

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及电子电路，尤其涉及一种恒定导通时长控制的开关电源及其控制电路。

背景技术

恒定导通时长控制由于其优越的负载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在电源领域得到了很好的应用。图1为现有的恒定导通时长控制的开关电源100的电路原理图。开关电源100包括导通时长控制单元101、比较单元102、逻辑单元103、开关电路104和斜坡补偿单元105。开关电路104采用同步降压变换拓扑，包括高侧开关管HS、低侧开关管LS、电感器L和输出电容器C，其中高侧开关管HS与低侧开关管LS的公共端为开关节点SW。开关电路104通过开关管HS和LS的导通与关断，将输入电压V_in转换为输出电压U_out。当开关电路104中输出电容器C的等效串联阻抗值（ESR）较小时，输出电压U_out可能会产生次谐波振荡，造成开关电源100工作不稳定。为此，斜坡补偿单元105产生正常斜坡补偿信号Vslo_pe1，以防止该次谐波振荡的产生。比较单元102将参考信号U_ref（即参考电压V_ref与正常斜坡补偿信号V_slope1的代数和）同输出电压U_out相比较，产生比较信号SET。逻辑单元103耦接至导通时长控制单元101和比较单元102的输出端，根据导通时长控制信号COT和比较信号SET分别产生高侧控制信号HCTRL和低侧控制信号LCTRL，以控制两个开关管的导通与关断。

为了消除开关电源100在轻载场合下可能引起的音频噪声，现有的开关电源100还包括超音频模式（Ultrasonic Mode，USM）判断单元106。USM判断单元106用于判断开关电源100是否进入超音频模式。一般地，在检测到开关电源100的开关频率接近音频范围（例如200Hz～20KHz）时，开关电源100进入超音频模式。然而，如此的超音频模式下可能会出现图2所示的双脉冲问题。

图2为开关电源100在超音频模式下的波形图。从上到下依次为高侧控制信号HCTRL、流过电感器的电流I_L、输出电压U_out以及参考信号U_ref。

如图2所示，在t₁时刻，USM判断单元106检测到开关电源进入超音频模式，逻辑单元103导通低侧开关管LS，对输出电容器C进行放电，直到t₂时刻，参考信号U_ref达到输出电压U_out，低侧开关管LS被关断，高侧开关管HS被导通。

在t₃时刻，导通时长控制单元101输出的导通时长控制信号COT在高侧开关管HS的导通时长结束后，控制高侧开关管HS关断，但此时的输出电压U_out减小到较低值V_{o_low}，小于理想的稳态输出电压V_out。因此，参考信号U_ref极易再次达到输出电压U_out。如图2所示，在t₄时刻，高侧开关管HS被再次导通。输出电压U_out在t₅时刻被充电至较高值V_{o_high}，大于稳态输出电压V_out。

由图2可见，现有的开关电源100在超音频模式下，高侧控制信号HCTRL在同一周期内可能具有两个连续的导通脉冲，因此在开关节点SW处也会出现双脉冲，这使得开关电源输出电压的纹波大，高侧开关管HS的开关损耗高，对开关电源的效率造成不利影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种输出电压纹波小且效率高的恒定导通时长控制的开关电源及其控制电路，以消除超音频模式下的双脉冲。