[发明专利]开关变换器及其控制电路

说明书

本申请公开了一种开关变换器及其控制电路，包括：误差放大器，用于将输出电压的第一反馈信号与基准电压进行比较，以生成误差信号；轻载判断电路，用于在开关变换器的负载端处于轻载状态提供逻辑高电平的轻载指示信号，控制开关变换器工作在轻载模式下；以及瞬态响应电路，用于在轻载指示信号由逻辑高电平翻转为低电平时产生一窄脉冲信号，该窄脉冲信号用于提高误差信号，以提升环路信号反应速度，从而使得误差信号能够及时反馈负载或输出电压的变化，提升电感电流变化速度，为输出电压增加更快速的能量补给，改善系统的动态响应。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地，涉及一种开关变换器及其控制电路。

背景技术

随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中的应用更加广泛。开关变换器采用功率开关控制输入端向输出端的电能传输，因而可以在输出端提供恒定的输出电压和/或输出电流。

图1示出一种传统的开关变换器的示意性电路图。开关变换器100包括功率电路和控制电路，功率电路包括串联连接在输入端和接地端之间的开关管M和二极管D1，电感Lx连接在开关管M和二极管D1的中间节点和输出端之间，输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。开关变换器100的输入端接收输入电压Vin，输出端提供输出电压Vout。开关变换器100的控制电路用于向开关管M提供开关控制信号。

在开关变换器100的控制电路中，误差放大器210将反馈网络130提供的反馈电压FB与基准电压Vref进行比较，并将二者之间的误差进行放大，以得到误差放大信号Vea，补偿电阻Rea和补偿电容Cea用于对误差放大信号Vea进行频率补偿。PWM比较器120将误差放大信号Vea 与斜坡信号Vramp进行比较，根据比较结果产生脉宽调制信号PWM，逻辑和驱动电路110将脉宽调制信号PWM转换成开关驱动信号以驱动开关管M的导通状态。

对于低静态电流的开关变换器，当开关变换器工作在空载状态下时，为了提高轻载效率和降低待机损耗，内部电路一般转为小电流工作模式，系统处于PFM(PulseFrequency Modulation，脉冲频率调制)模式工作，在PFM模式下的很长一段时间，开关管M都处于关断状态。当外部负载由空载变为重载时，系统需要由PFM模式切换为正常工作模式，由于误差放大器的输出需要一定的建立时间，所以此时电感电流依然会被限制住，无法提供输出所需要的电流，导致输出电压会继续降低，直至误差放大器的输出变为需要的值，输出电压才会逐渐恢复。

因此，现有的开关变换器在负载由轻载跳变为重载时，由于误差放大器的输出需要花费很长时间才可以建立起来，输出电压会发生较大的“下跌”现象，动态响应较差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种开关变换器及其控制电路，解决了现有技术存在的负载由轻载跳变为重载后动态响应差的问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器采用至少一个开关管控制输入端向输出端的电能传输，从而根据输入电压产生输出电压，其中，所述控制电路包括：误差放大器，用于将所述输出电压的第一反馈信号与基准电压进行比较，以生成误差信号；轻载判断电路，用于在所述开关变换器的负载端处于轻载状态提供逻辑高电平的轻载指示信号，控制开关变换器工作在轻载模式下；以及瞬态响应电路，用于在所述轻载指示信号由逻辑高电平翻转为低电平时产生一窄脉冲信号，该窄脉冲信号用于提高所述误差信号，以提升环路信号反应速度。

可选的，所述窄脉冲信号通过增大所述误差放大器的跨导增益和/ 或向所述基准电压提供一偏移电压来提高所述误差信号。

可选的，所述误差放大器包括：偏置电路，用于提供偏置电流；输入级放大电路，用于接收所述第一反馈信号和所述基准电压，并输出二者之间的差分电压；输出级放大电路，用于根据所述差分电压输出所述误差信号；以及增益调整电路，与所述输出级放大电路连接，用于在接收到所述窄脉冲信号时开启，以增大所述误差放大器的跨导增益。