本發明屬于開關電源領域,具體涉及一種基于鎖頻控制的紋波控制電路及開關變換器。
背景技術:
1、如圖1所示,以恒定導通時間控制為例,為了實現開關變換器的定頻控制,本司提出了利用鎖頻環實現工作頻率恒定。其中,轉換電路將參考頻率轉換為電壓vref、將工作頻率轉換為電壓vcs,再通過兩者的電壓差值調節主功率管和續流管的導通時間,使得主功率管和續流管的導通時間鎖定為參考頻率對應的參考周期,以此實現工作頻率的恒定。具體的,如圖2所示,在ccm模式下,頻率電壓轉換電路將功率管的導通時間轉換為電壓v1,以此通過反饋調節實現功率管導通時間的恒定,即實現定頻控制。隨著負載的減小,開關變換器退出ccm模式進入dcm模式,在dcm模式下,頻率電壓轉換電路將功率管的導通時間轉換為電壓v1,以此通過反饋調節實現功率管導通時間的恒定。同時,開關變換器根據負載的降低控制功率管的非導通時間增大。
2、由此可知,因為鎖頻環控制功率管的導通時間恒定,所以ccm模式下和dcm模式下的電感電流的紋波保持一致。但是,實際應用中,部分場景下需要減小輸出電壓紋波,現有技術會選擇通過減小單個開關周期內傳輸的能量、降低電感電流紋波來實現。而為了實現電感電流紋波的降低往往需要進一步引入其他控制電路,這不可避免地會導致生產成本提高、控制策略復雜化等之類的問題。
技術實現思路
1、為了解決鎖頻環使得電感電流紋波保持一致性,從而無法控制功率管的導通時間、降低電感電流紋波使輸出電壓紋波降低的技術問題,本發明提出一種基于鎖頻控制的紋波控制電路及開關變換器,其中,基于鎖頻控制的紋波控制電路包括:
2、第一頻率-電壓轉換電路,根據開關變換器的驅動信號,將完整周期轉換為第一電壓;
3、第二頻率-電壓轉換電路,根據開關變換器的驅動信號,將工作周期轉換為第二電壓;
4、調節電路,在第一電壓小于第二電壓時,根據第一電壓和參考電壓產生第一調節信號,所述開關變換器根據所述第一調節信號控制完整周期恒定,并根據負載大小控制電感電流平均值的大小;
5、其中,當第一頻率-電壓轉換電路和第二頻率-電壓轉換電路分別將預設時間轉換為電壓信號時,第二電壓=k*第一電壓,k大于1。
6、進一步的,在第二電壓小于等于第一電壓時,所述調節電路根據第二電壓和參考電壓產生第二調節信號,所述開關變換器根據所述第二調節信號控制工作周期恒定,并根據負載大小控制功率管的非導通時間的大小。
7、進一步的,所述開關變換器根據第一調節信號控制完整周期恒定為參考周期,
8、所述開關變換器根據第二調節信號控制工作周期恒定為
9、
10、其中,所述參考電壓表征參考周期。
11、進一步的,當所述開關變換器根據第一調節信號控制完整周期恒定時,所述開關變換器控制所述電感電流平均值與所述負載呈正相關關系。
12、進一步的,當所述開關變換器根據第二調節信號控制工作周期恒定時,所述開關變換器控制所述功率管的非導通時間與所述負載呈負相關關系。
13、進一步的,在鎖頻控制中,
14、ccm模式下和dcm模式下,所述開關變換器根據第一調節信號控制完整周期恒定,使開關變換器的開關頻率恒定為參考頻率;
15、或,dcm模式下,所述開關變換器根據第二調節信號控制工作周期恒定,使開關變換器的工作頻率恒定為k*參考頻率;
16、其中,所述參考電壓表征參考頻率。
17、優選的,所述第一頻率-電壓轉換電路包括第一電容,所述第一頻率-電壓轉換電路在完整周期內控制第一電流對第一電容充電,第一電容的電壓為第一電壓;
18、所述第二頻率-電壓轉換電路包括第二電容,所述第二頻率-電壓轉換電路在工作周期內控制第二電流對第二電容充電,第二電容的電壓為第二電壓;
19、其中,第二電流=k*第一電流,第一電容和第二電容的容值相同。
20、進一步的,還包括信號處理電路,所述信號處理電路根據驅動信號輸出第一時鐘信號,所述信號處理電路根據所述驅動信號和過零檢測信號輸出第二時鐘信號,
21、所述第一頻率-電壓轉換電路接收第一時鐘信號,將第一時鐘信號的第一電平狀態的持續時長轉換為第一電壓;
22、所述第二頻率-電壓轉換電路接收第二時鐘信號,將第二時鐘信號的第一電平狀態的持續時長轉換為第二電壓。
23、優選的,所述信號處理電路包括分頻器和邏輯電路,所述分頻器對所述驅動信號進行二分頻以輸出所述第一時鐘信號,所述邏輯電路對所述第一時鐘信號取反再與所述過零檢測信號進行或邏輯處理以輸出所述第二時鐘信號。
24、優選的,所述第一頻率-電壓轉換電路還包括與所述第一電容并聯設置的第三電容,與第一電容并聯設置的第一復位開關,所述第三電容用于采樣保持所述第一電壓,所述第一復位開關用于復位第一電容;
25、所述第二頻率-電壓轉換電路還包括與所述第二電容并聯設置的第四電容,與第二電容并聯設置的第二復位開關,所述第四電容用于采樣保持所述第二電壓,所述第二復位開關用于復位第二電容。
26、進一步的,所述調節電路對所述第一電壓和所述參考電壓進行差分運放獲得所述第一調節信號;所述調節電路對所述第二電壓和所述參考電壓進行差分運放獲得所述第二調節信號。
27、進一步的,所述開關變換器的控制模式包括恒定周期控制和恒定導通時間控制。
28、一種開關變換器,所述開關變換器包括上文所述的紋波控制電路。
29、本發明基于現有鎖頻環的設計提出了紋波控制電路,使得該紋波控制電路一方面可以實現頻率的鎖定,另一方面隨著負載的降低開關變換器從bcm模式進入dcm模式時,紋波控制電路可以控制功率管的導通時間逐漸減小使電感電流紋波逐漸減小,以減小輸出電壓紋波。
1.一種基于鎖頻控制的紋波控制電路,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,在第二電壓小于等于第一電壓時,所述調節電路根據第二電壓和參考電壓產生第二調節信號,所述開關變換器根據所述第二調節信號控制工作周期恒定,并根據負載大小控制功率管的非導通時間的大小。
3.如權利要求2所述的紋波控制電路,其特征在于,
4.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,當所述開關變換器根據第一調節信號控制完整周期恒定時,所述開關變換器控制所述電感電流平均值與所述負載呈正相關關系。
5.如權利要求2所述的紋波控制電路,其特征在于,當所述開關變換器根據第二調節信號控制工作周期恒定時,所述開關變換器控制所述功率管的非導通時間與所述負載呈負相關關系。
6.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,在鎖頻控制中,
7.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,
8.如權利要求7所述紋波控制電路,其特征在于,還包括信號處理電路,所述信號處理電路根據驅動信號輸出第一時鐘信號,所述信號處理電路根據所述驅動信號和過零檢測信號輸出第二時鐘信號,
9.如權利要求8所述的紋波控制電路,其特征在于,所述信號處理電路包括分頻器和邏輯電路,所述分頻器對所述驅動信號進行二分頻以輸出所述第一時鐘信號,所述邏輯電路對所述第一時鐘信號取反再與所述過零檢測信號進行或邏輯處理以輸出所述第二時鐘信號。
10.如權利要求7所述的紋波控制電路,其特征在于,所述第一頻率-電壓轉換電路還包括與所述第一電容并聯設置的第三電容,與第一電容并聯設置的第一復位開關,所述第三電容用于采樣保持所述第一電壓,所述第一復位開關用于復位第一電容;
11.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,所述調節電路對所述第一電壓和所述參考電壓進行差分運放獲得所述第一調節信號;所述調節電路對所述第二電壓和所述參考電壓進行差分運放獲得所述第二調節信號。
12.如權利要求1所述的紋波控制電路,其特征在于,所述開關變換器的控制模式包括恒定周期控制和恒定導通時間控制。
13.一種開關變換器,其特征在于,所述開關變換器包括權利要求1-12任意一項所述的紋波控制電路。