[发明专利]一种电压型调节器的控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种能够自适应调节的恒定时间控制模式的电压型调节器的控制电路及其控制方法。

背景技术

电压调节器，例如直流-直流电压转换器，用以给不同类型电子设备提供稳定的电压源。对于一些低功率的设备（例如便携式电脑、便携式手机等）的电池管理尤其需要高效率的直流-直流转换器。开关电压型调节器将输入电压转换成一高频电压信号，然后对该高频输入电压信号进行滤波处理以产生一直流输出电压。电压型调节器通常包括一个开关，将一输入直流电压源（如电池）交替地耦合和解耦到负载（如集成电路）上；一个输出滤波装置，通常包括一个电感和一个电容，其连接在输入电压源和负载之间，用以对开关的输出进行滤波处理，进而提供一直流输出电压；一个控制装置（例如脉冲宽度调节器（PWM）、频率脉冲调节器等）用以控制开关以获得一相对恒定的直流输出电压。

现有技术中，电压型调节器可以采用多种控制方式，例如电压控制模式或者电流控制模式或者恒定时间控制模式。参考图1，所示为采用现有技术的一种采用恒定导通时间控制模式的电压型调节器的控制电路的原理框图。在该实现方案中，输出电压V_out经过分压电阻R_fb1和电阻R_fb2进行分压后，得到反馈信号V_FB。比较器101的反相输入端接收反馈信号V_FB，同相输入端接收基准电压V_ref，比较器101的输出连接至与门103的一个输入端。与门103的另一输入端接收最小关断时间发生电路102的输出信号。RS触发器105的置位端S接收与门103的输出信号，复位端接收恒定导通时间发生电路104的输出信号，输出端Q的输出信号输入至逻辑和驱动电路106，以产生相应的驱动信号来分别驱动主功率开关管Q1和同步功率开关管Q2。

其详细工作过程如下：当反馈信号V_FB下降至基准电压V_ref时，比较器101的输出信号为高电平，若最小关断时间发生电路102的输出信号同样为高电平，则与门103的输出信号为高电平，以置位RS触发器105，输出端Q的输出信号为高电平。通过逻辑和驱动电路106，将主功率开关管Q1导通，以及将同步功率开关管Q2关断，从而反馈信号V_FB开始上升。在主功率开关管Q1的导通状态持续时间到达恒定导通时间发生电路104所计时产生的一恒定时间后，主功率开关管Q1被关断，则此时反馈信号V_FB开始下降，直至再次下降至基准电压V_ref。周而复始，通过这种恒定导通时间控制模式，控制输出电压V_out维持基本恒定。

但是，采用这种控制方式，当输出电压V_out与输入电压V_in非常接近，或者近似相等时，此时希望主功率开关管Q1的导通占空比能够接近于1，即处于全开状态。但是由于恒定导通时间发生电路104产生的恒定时间的长度以及最小关断时间的存在，使得主功率开关管Q1的导通占空比无法尽可能接近于1。因此，在这种情况时，系统无法正常工作，无法获得稳定的输出电压。另一方面，当电压型调节器的输出负载发生跳变时，由于恒定导通时间的存在，使得对负载的暂态响应速度很慢。例如，当输出负载突然增大时，此时输出电流发生由低到高的突变，由于恒定导通时间是固定的，因此，控制电路无法及时关断主功率开关管，导致对暂态响应速度很慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的电压型调节器的控制电路及其控制方法，以解决现有技术中暂态响应速度慢，以及输入电压和输出电压近似相等的工作稳定性等问题。

依据本发明的一种电压型调节器的控制方法，用以控制一电压型调节器的状态，以在所述电压型调节器的输出端产生一恒定的输出电压，包括以下步骤：

采样所述输出电压，以产生表征所述输出电压的反馈信号；

根据所述电压型调节器的主功率开关管的占空比，生成一与所述占空比同相位的纹波信号；

将所述反馈信号和所述纹波信号进行叠加，以产生第一电压信号；

根据所述电压型调节器的输入电压和所述输出电压，产生一恒定时间信号；

将所述第一电压信号分别与一上限基准电压和一下限基准电压进行比较，以产生相应的比较信号；

在第一工作状态时，所述恒定时间信号控制所述电压型调节器的主功率开关管的开关状态；

在第二工作状态时，所述比较信号控制所述主功率开关管的开关状态。