用于变换器的自适应导通时间控制装置及变换器装置的制作方法

本发明属于电源管理，特别是涉及用于变换器的自适应导通时间控制装置及变换器装置。

背景技术：

1、buck变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。目前，基于cot架构的buck变换器，作为迟滞控制架构的扩展，具备系统结构简单，具备优良的瞬态响应，适合高频率小占空比的工作。其性能可以很好的满足对响应要求较高的应用场合，比如给应用处理器或者ddr等的供电。

2、在一些电子产品系统中，输入电源往往超过5v。当前最新的具备pd3.0协议的充电器输出最高会接近30v高压。而一些电子负载，比如应用处理器或者ddr等的供电只需要1v左右，甚至更低。此种情况，cot架构的高压buck变换器就可以很好的满足对快速瞬态响应需求的电子负载供电。但目前现有变换器存在以下问题：结合高压输入低压输出的应用需求，在保持瞬态响应优点的同时，目前大多数产品的同步斜坡产生电路都通过在lx节点和vout节点，加若干rc网络来实现。所加的rc器件需要耐高压，这样即增加了buck系统的外围器件，也增加了参数设计的复杂度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于变换器的自适应导通时间控制装置及变换器装置，用于实现最大限度的集成片内低压器件产生cot控制环路所需的同步斜坡，且同时可以实现宽范围工作的自适应导通时间控制。

2、在第一方面，本发明的实施例提供一种用于变换器的自适应导通时间控制装置。所述变换器包括电耦合在输入端子与开关节点之间的第一类型功率开关、电耦合在所述开关节点与接地端子之间的第二类型功率开关、以及电耦合在所述开关节点与输出端子之间的电感器，所述自适应导通时间控制装置被配置为在所述变换器工作在连续导通模式时，向所述变换器输出不同的占空比逻辑信号以控制所述第一类型功率开关和所述第二类型功率开关的关断和导通，使得在所述开关节点处获得恒定的导通周期。

3、于本发明的一实施例中，所述自适应导通时间控制装置被配置为：如果所述占空比逻辑信号为高电平，所述第一类型功率开关导通，所述第二类型功率开关关闭，所述开关节点的输出电压为所述输入端子的电压；以及如果所述占空比逻辑信号为低电平，所述第一类型功率开关关闭，所述第二类型功率开关导通，所述开关节点的输出电压为接地电压。

4、于本发明的一实施例中，所述自适应导通时间控制装置包括：同步斜坡产生电路，被配置为基于所述占空比逻辑信号，输出同步斜波信号使得所述占空比逻辑信号为高电平，并生成指示所述占空比逻辑信号的指示电压；以及自适应导通时间电压产生电路，被配置为基于所述占空比逻辑信号和所述指示电压，输出使得所述占空比逻辑信号为低电平的第一输出信号。

5、于本发明的一实施例中，所述自适应导通时间控制装置还包括：比较器电路，被配置为基于所述变换器的输出反馈分压的输出误差信号和所述同步斜波信号，输出使得所述占空比逻辑信号为高电平的第二输出信号。

6、于本发明的一实施例中，所述同步斜坡产生电路包括：功率模仿驱动控制电路，包括输入所述占空比逻辑信号的输入端，并且被配置为基于所述占空比逻辑信号产生第一驱动信号和第二驱动信号；第三类型功率开关，包括与所述功率模仿驱动控制电路电耦合的输入端、与节点电压输出端电耦合的输出端，并且被配置为从所述功率模仿驱动控制电路接收所述第一驱动信号，并基于所述第一驱动信号实现导通或关闭，以控制所述节点电压输出端的节点电压；第四类型功率开关，包括与所述功率模仿驱动控制电路电耦合的输入端、与所述节点电压输出端电耦合的输出端，并且被配置为从所述功率模仿驱动控制电路接收所述第二驱动信号，并基于所述第二驱动信号实现导通或关闭，以控制所述节点电压输出端的节点电压；以及滤波耦合电路，与所述节点电压输出端电耦合，并且被配置为基于所述节点电压输出端的节点电压生成同步斜波信号。

7、于本发明的一实施例中，所述同步斜坡产生电路还包括：指示电压生成电路，与所述节点电压输出端电耦合，并且被配置为基于所述节点电压输出端的节点电压生成指示所述占空比逻辑信号的指示电压，并将生成的所述指示电压输入到所述自适应导通时间电压产生电路的输入端。

8、于本发明的一实施例中，所述指示电压生成电路包括：滤波电路，包括滤波电阻器和与所述滤波电阻器电耦合的滤波电容器，所述滤波电阻器的第一端与所述节点电压输出端电耦合，所述滤波电阻器的第二端与所述滤波电容器电耦合，并形成输出所述指示电压的输出端。

9、于本发明的一实施例中，所述指示电压生成电路包括：运算放大器，包括与所述节点电压输出端电耦合的正向输入端、与输出端电耦合的反向输入端、以及输出所述指示电压的所述输出端。

10、于本发明的一实施例中，所述自适应导通时间电压产生电路包括：充电电路，与电流源电耦合，并且被配置为将所述占空比逻辑信号作为反馈信号，输出充电电压信号；比较器，包括输入所述指示电压的负向输入端、输入所述充电电压信号的正向输入端，并且被配置为基于所述占空比逻辑信号和所述指示电压，输出使得所述占空比逻辑信号为低电平的第一输出信号。

11、于本发明的一实施例中，所述自适应导通时间电压产生电路的导通时间ton为：

12、ton＝(ct*duty*vdd)/it；

13、其中，ct为充电电容器，it为电流源电流，duty为占空比逻辑信号，vdd为供电电压。

14、于本发明的一实施例中，所述指示电压为所述占空比逻辑信号乘以所述供电电压。

15、于本发明的一实施例中，还包括：锁存器；所述锁存器的s端与所述同步斜坡产生电路的输出端电耦合；所述锁存器的r端与所述自适应导通时间电压产生电路的输出端电耦合；所述锁存器的q端被配置为输出所述占空比逻辑信号；所述锁存器的s端在接收到所述同步斜坡产生电路输出的信号为高电平信号时，所述锁存器被配置为在经由所述s端接收到的所述第二输出信号为高电平信号时，经由所述q端输出的所述占空比逻辑信号为高电平信号，以及在经由所述r端接收到的所述第一输出信号为高电平信号时，经由所述q端输出的所述占空比逻辑信号为低电平信号。

16、在第二方面，本发明的实施例还提供一种变换器装置。所述变换器装置包括：变换器，包括电耦合在输入端子与开关节点之间的第一类型功率开关、电耦合在所述开关节点与接地端子之间的第二类型功率开关、电耦合在所述开关节点与输出端子之间的电感器、电耦合到所述第一类型功率开关和所述第二类型功率开关的功率开关驱动电路、以及控制所述功率开关驱动电路的变换器环路控制电路；以及如上所述的自适应导通时间控制装置。

17、通过根据本发明实施例的用于变换器的自适应导通时间控制装置，可以实现高效的宽范围的高压输入输出负载应用，可以使buck变换器在保持快速响应的同时，实现准恒定周期控制。

技术特征：

1.一种用于变换器的自适应导通时间控制装置，所述变换器包括电耦合在输入端子与开关节点之间的第一类型功率开关、电耦合在所述开关节点与接地端子之间的第二类型功率开关、以及电耦合在所述开关节点与输出端子之间的电感器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述自适应导通时间控制装置被配置为：

3.根据权利要求1或2所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述自适应导通时间控制装置包括：

4.根据权利要求3所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述自适应导通时间控制装置还包括：

5.根据权利要求3所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述同步斜坡产生电路包括：

6.根据权利要求5所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述同步斜坡产生电路还包括：

7.根据权利要求6所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述指示电压生成电路包括：

8.根据权利要求6所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述指示电压生成电路包括：

9.根据权利要求6所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述自适应导通时间电压产生电路包括：

10.根据权利要求3所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述自适应导通时间电压产生电路的导通时间ton为：

11.根据权利要求10所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，所述指示电压为所述占空比逻辑信号乘以所述供电电压。

12.根据权利要求4所述的自适应导通时间控制装置，其特征在于，还包括：锁存器，所述锁存器的s端与所述同步斜坡产生电路的输出端电耦合；

13.一种变换器装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供用于变换器的自适应导通时间控制装置及变换器装置。所述变换器包括电耦合在输入端子与开关节点之间的第一类型功率开关、电耦合在所述开关节点与接地端子之间的第二类型功率开关、以及电耦合在所述开关节点与输出端子之间的电感器，所述自适应导通时间控制装置包括：自适应导通时间控制装置，被配置为在所述变换器工作在连续导通模式时，向所述变换器输出不同的占空比逻辑信号以控制所述第一类型功率开关和所述第二类型功率开关的关断和导通，使得在所述开关节点处获得恒定的导通周期。本发明可以实现高效的宽范围的高压输入输出负载应用，可以使BUCK变换器在保持快速响应的同时，实现准恒定周期控制。技术研发人员：吴晓辉,罗九兵受保护的技术使用者：上海翰迈电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5