[实用新型]功率变换器及其控制电路

说明书

公开了一种功率变换器及其控制电路。该功率变换器包括时钟信号发生电路；调制信号发生电路；以及逻辑模块，与时钟信号发生电路和调制信号发生电路分别连接，根据工作时钟信号和调制信号产生开关控制信号，其中，在输出电压与输入电压的比值小于第一频率的工作时钟信号对应的占空比时，时钟信号发生电路控制工作时钟信号的频率为第一频率，在输出电压与输入电压的比值大于第一频率的工作时钟信号对应的占空比时，时钟信号发生电路控制工作时钟信号的频率为自适应频率。该功率变换器通过自适应降频处理，在保证一定最小关断时间的情形下自适应增大导通时间，实现占空比最大化，从而扩展工作电压范围和改善输出电压调节的动态范围。

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，更具体地，涉及功率变换器及其控制电路。

背景技术

随着电路电子技术的进步，开关电源不断向高功率密度、高效率、高可靠性方向发展。在各种电子产品的开关电源中，广泛地使用功率变换器。功率变换器可以采用多种拓扑，例如BOOST、BUCK、BOOST-BUCK、反激式拓扑。在工作期间，功率变换器采用PWM调制(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)方式控制开关管的导通状态，从而控制从输入端到输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压和/或电流。

图1示出根据现有技术的一种BUCK变换器电路的示意性框图。如图1所示，该BUCK变换器电路100采用PWM调制方式。在工作期间，振荡器101产生恒定频率、恒定占空比的时钟信号CLK，该时钟信号的频率为开关频率，该时钟信号的占空比则决定了系统工作的最大占空比。调制信号发生电路102根据反馈信号产生调制信号Voff。时钟信号CLK与调制信号Voff分别作为逻辑模块103的置位信号和复位信号。逻辑模块103产生开关控制信号Vs，进一步经由驱动模块104提高驱动能力从而产生开关驱动信号Vg，用于控制功率级105中的开关管的导通状态。

然而，该BUCK变换器100的驱动模块104和功率级105之间存在着传输延时和损耗，因此功率级105的开关管需要大于最小关断时间。此外，BUCK变换器100还可以包括自举模块，其中，自举电容电荷刷新需要大于最小刷新时间。因此，该BUCK变换器100的时钟信号CLK的占空比不能太大，通常为90％-95％。根据伏秒平衡定理，在BUCK拓扑中，系统工作的占空比D等于输出电压与输入电压的比值，所以在BUCK变换器100的输出电压与输入电压接近时，对应系统工作的占空比大于CLK包含的占空比，但由于时钟信号CLK的占空比限制导致BUCK变换器100难以实现正常工作。

因此，期望进一步改进功率变换的制方式以实现宽工作电压。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供功率变换器及其控制电路，其中，根据输出电压选择控制电路的工作模式以维持正常工作，从而扩展功率变换器的电压适用范围。

根据本实用新型的第一方面，提供一种用于功率变换器的控制电路，包括：时钟信号发生电路，用于产生工作时钟信号，所述工作时钟信号控制开关控制信号的开关周期；调制信号发生电路，用于产生调制信号，所述调制信号用于控制所述开关周期中的关断时刻；以及逻辑模块，与所述时钟信号发生电路和所述调制信号发生电路分别连接，用于根据所述工作时钟信号和所述调制信号产生开关控制信号，其中，在输出电压与输入电压的比值小于第一频率的所述工作时钟信号对应的占空比时，所述时钟信号发生电路控制所述工作时钟信号的频率为第一频率，在所述输出电压与输入电压的比值大于第一频率的所述工作时钟信号对应的占空比时，所述时钟信号发生电路控制所述工作时钟信号的频率为自适应频率，所述自适应频率小于所述第一频率，并且根据所述输出电压而变化。

优选地，所述控制电路根据所述输出电压的反馈信号与所述输入电压的采样信号产生第三时钟信号。

优选地，所述第三时钟信号为选自所述调制信号和所述开关控制信号的任一种。