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CN104242644B - 用于开关转换器的控制电路和控制方法 - Google Patents

用于开关转换器的控制电路和控制方法 Download PDF

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CN104242644B CN201410532614.4A CN201410532614A CN104242644B CN 104242644 B CN104242644 B CN 104242644B CN 201410532614 A CN201410532614 A CN 201410532614A CN 104242644 B CN104242644 B CN 104242644B
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Abstract

公开了一种用于开关转换器的控制电路，开关转换器具有串联耦接的高侧开关和低侧开关，控制电路包括导通信号产生电路、关断信号产生电路、第一比较电路、第二比较电路和逻辑电路。该控制电路可以使得高侧开关的峰值电流大于低侧开关的过零保护阈值，从而避免低侧开关过零保护功能的误触发或者不触发。

Description

用于开关转换器的控制电路和控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及电子电路，更具体但是并非排它地涉及一种用于开关转换器的控制电路和控制方法。
背景技术
开关转换器一般被配置成基于在一些未调节的输入源电压向负载提供已调节的输出电压或者电流(“负载电压”或者“负载电流”)。例如在许多汽车应用中(其中电池提供具有近似12伏特未调节的电压的功率源)，开关转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电压或者电流以驱动车辆中的各种电子电路(仪器、附件、引擎控制、照明设备、无线电/立体声等)。DC输出电压可以比来自电池的源电压更低、更高或者相同。又例如在一些照明应用中，开关转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电流以驱动LED。
图1示出一款采用恒定导通时间控制结构的开关转换器10的电路示意图。开关转换器10包括控制电路100和开关电路110。开关电路110采用了同步降压变换拓扑，包括高侧开关M1、低侧开关M2、电感器L和输出电容器C。开关电路110通过开关管M1和M2的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。高侧开关M1的第一端接收输入电压VIN，第二端电耦接至低侧开关M2的第一端。低侧开关M2的第二端通过接地端接地。电感器L的第一端电耦接至开关M1和M2的连接端(开关端)，输出电容器C电耦接在电感器L的第二端和地之间。输出电容器C两端的电压即为输出电压VOUT。
控制电路100包括导通信号产生电路101、关断信号产生电路102、逻辑电路103。导通信号产生电路101，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和输出电压VOUT的比较结果在输出端提供导通信号SETON；关断信号产生电路102，提供关断信号SETOFF，关断信号产生电路102在高侧开关M1导通时开始计时，计时结束(此段时间称为设定时间TS或者导通时间)时刻，关断信号SETOFF由第一状态(例如低电平)翻转为第二状态(例如高电平)。逻辑电路103，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于导通信号SETON、关断信号SETOFF在输出端提供控制信号CTRL以控制高侧开关M1和低侧开关M2的导通与关断。通常，导通信号SETON使能时，高侧开关M1由关断切换为导通；关断信号SETOFF使能时(由第一状态翻转为第二状态)，高侧开关M1由导通切换为关断。
在轻载条件下，电感电流IL可能会降低至零甚者小于零，即电流会从输出电容C经过电感L和低侧开关M2流入地电势，进从而影响开关转换器10的效率。为此，控制电路100通常包括过零比较电路104，将低侧开关M2的电流(即电感电流IL)与电流阈值IZE进行比较，当低侧开关M2的电流降低至电流阈值IZE时关闭低侧开关M2，以避免低侧开关M2电流变负或者负向电流过大。电流阈值IZE取值过小时，由于电流过零比较电路104的延迟或者低侧开关M2电流变化过快，当低侧开关M2关断时，低侧开关M2电流可能会已经降低至远低于零的负值；如果电流阈值IZE设置过大，可能会导致过零比较电路104误触发或者无法触发过零保护，例如电流阈值IZE设置为200mA，在某些负载下，电感电流IL的峰值(即高侧开关M1的电流峰值)不会达到200mA，因而当高侧开关M1关闭后，过零比较电路104会直接关闭低侧开关M2从而导致误触发，或者一直保持低侧开关M2导通以至于无法得到电流过零保护的功能。
为此，如何获得更加优化的具有过零保护功能的控制电路和控制方法是本领域技术人员面临的难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于开关转换器的控制电路和控制方法，
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有串联耦接的高侧开关和低侧开关，所述控制电路包括：导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；关断信号产生电路，提供关断信号，所述关断信号在设定时间结束时由第一状态翻转为第二状态；第一比较电路，基于高侧开关电流与第一阈值的比较结果提供第一比较信号；第二比较电路，基于低侧开关电流与第二阈值的比较结果提供第二比较信号，其中第二阈值小于第一阈值；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于所述导通信号、所述关断信号、所述第一比较信号和所述第二比较信号在其第一输出端提供第一开关信号以控制所述高侧开关的导通与关断，在其第二输出端提供第二开关信号以控制所述低侧开关的导通与关断，其中，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述高侧开关将保持导通直至所述高侧开关电流等于或者大于所述第一阈值。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于开关转换器的控制方法，所述开关转换器具有高侧开关和低侧开关，所述控制方法包括：导通所述高侧开关并开始计时；设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于第一阈值，保持所述高侧开关的导通状态；当所述高侧开关电流增大至所述第一阈值时，关断所述高侧开关，导通所述低侧开关；以及当所述低侧开关电流降低至第二阈值时，关断所述低侧开关，其中所述第二阈值小于所述第一阈值。
本发明提供的用于开关转换器的控制电路和控制方法可以使得高侧开关M1的峰值电流不小于第一阈值IAAM，低侧开关M2导通后，低侧开关的电流IM2将从高于第二阈值IZE的电流开始减小，直至到达设定的最小电流IZE，从而避免电感电流过小导致低侧开关过零保护功能的误触发或者不触发。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1示出一款现有的开关转换器10的电路示意图；
图2示出一款根据本发明的一个实施例的开关转换器20的电路示意图；
图3示出开关转换器20运行过程中的波形300；
图4示出开关转换器20运行过程中的波形400；
图5示出一款根据本发明的一个实施例的开关转换器50的电路示意图；
图6示出根据本发明的一个实施例的开关控制方法600的流程图；以及
图7示出根据本发明的一个实施例的开关控制方法700的流程图。
具体实施方式
在下文所述的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。
图2示出一款根据本发明一个实施的开关转换器20的电路示意图。开关转换器20包括开关电路110和控制电路200。在其他实施例中，开关电路110还可以具有其他拓扑结构，例如Boost型升压结构以及正激或反激等拓扑结构。实施例20中，高侧开关M1是一个NMOS晶体管，在其他实施例中还可以使用PMOS晶体管或者JFET或者IGBT晶体管。
控制电路200包括导通信号产生电路201、关断信号产生电路202、第一比较电路203、第二比较电路204和逻辑电路205。导通信号产生电路201，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和反馈信号VFB比较结果在输出端提供导通信号SETON。在图2所示的实施例中，电阻R1和R2组成采样电路206以采样输出电压VOUT并提供反馈信号VFB。在一个实施例中，导通信号产生电路201还可以基于参考信号VREF和表征负载电流IOUT的信号的比较结果在输出端提供导通信号SETON。在一个实施例中，导通信号产生电路201包括第一电压比较器CMP1，第一电压比较器CMP1具有第一输入端、第二输入端和输出端，分别配置为所述导通信号产生电路201的第一输入端、第二输入端和输出端。
关断信号产生电路202，提供关断信号SETOFF，关断信号SETOFF在设定时间TS结束后由第一状态翻转为第二状态。设定时间TS可以是固定时间段，还可以根据输入电压VIN、输出电压VOUT、负载电流IOUT而变化。在一个实施例中，设定时间TS可以由计时电路决定，计时电路配置为在第一开关信号DL1导通高侧开关M1时开始计时，计时结束(设定时间TS结束)后，关断信号SETOFF由第一状态翻转为第二状态。在其他实施例中，设定时间TS可以由相关信号的状态决定，例如电感电流IL的大小、负载电流的大小等。
第一比较电路203，基于高侧开关电流IM1与第一阈值IAAM的比较结果，提供第一比较信号CTI1。在一些实施例中，可以通过电流检测电路检测高侧开关M1的电流IM1，并将电流与第一阈值IAAM进行比较。
第二比较电路204，基于低侧开关电流IM2与第二阈值IZE的比较结果，提供第二比较信号CTI2，其中第二阈值IZE小于第一阈值IAAM。在一些实施例中，可以通过电流检测电路检测低侧开关M2的电流IM2，并将电流与第二阈值IZE进行比较。
逻辑电路205，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于导通信号SETON、关断信号SETOFF、第一比较信号CTI1和第二比较信号CTI2在第一输出端提供第一开关信号DL1以控制高侧开关M1的导通与关断，在第二输出端提供第二开关信号DL2以控制低侧开关M2的导通与关断。设定时间TS结束时，如果高侧开关电流IM2小于第一阈值IAAM，高侧开关M2将保持导通直至高侧开关电流IM1等于或者大于第一阈值IAAM。高侧开关M1关断后，低侧开关M2导通，低侧开关的电流IM2将从高于第二阈值IZE的电流开始减小，直至降低到设定的第二阈值IZE，从而避免电感电流过小导致低侧开关过零保护功能的误触发或者不触发。
根据本发明一个实施例，逻辑电路205包括，第一逻辑电路2051，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收关断信号SETOFF，其第二输入端接收第一比较信号CTI1。第一逻辑电路2051可以采用与逻辑电路(与门)实现，在其他实施例中，还可以根据关断信号SETOFF和第一比较信号CTI1的逻辑状态选择或门、异或门等逻辑电路。触发逻辑2052，具有第一输入端(R端)、第二输入端(S端)、第一输出端(Q端)和第二输出(QN端)，其中R端耦接至与第一逻辑电路2015的输出端，S端接收导通信号SETON，Q端提供第一驱动信号DL1以驱动高侧开关M1，QN端提供驱动反向信号NDL1。触发逻辑电路2052可以RS触发器实现，在其他实施例中，还可以根据导通信号SETON和第一逻辑电路2051输出信号的逻辑状态选择D触发器、T触发器实现。第二逻辑电路2053，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收反向信号NDL1，其第二输入端接收第二比较信号CTI2，输出端提供第二驱动信号DL2以驱动低侧开关M2。第二逻辑电路2053可以采用与逻辑电路(与门)实现，在其他实施例中，还可以根据反向信号NDL1和第二比较信号CTI2的逻辑状态选择或门、异或门等逻辑电路。
图3示出根据本发明实施例的开关转换器20运行过程中的波形300。在某一时刻，当反馈电压VFB低于参考电压VREF时，导通信号产生电路201的输出的导通信号SETON由低电平转换为高电平，逻辑电路205输出的第一开关信号DL1由低电平转换为高电平以开启高侧开关M1。高侧开关M1开启后，关断信号产生电路202开始计时，高侧开关电流IM1持续增大。经过设定时间TS以后，关断信号产生电路202的输出的关断信号SETOFF由第一状态(低电平)转换为(高电平)第二状态。但是此时，由于高侧开关电流IM1小于第一阈值IAAM，第一比较电路203输出的第一比较信号CTI1为低电平，即第一比较信号CTI1屏蔽了关断信号SETOFF，第一逻辑电路2051将继续输出低电平，高侧开关M1保持导通，高侧开关的电流IM1继续增大。当高侧开关的电流IM1电流增大到第一阈值IAAM时，第一比较电路203输出的第一比较信号CTI1由低电平切换为高电平，由于在此之前第一逻辑电路2051的另一个输入端接收的关断信号SETOFF已经切换为高电平，逻辑电路2051将随着第一比较信号CTI1切换为高电平。触发逻辑2052输出的第一驱动信号DL1将由高电平切换为低电平，高侧开关M1将关断，低侧开关M2将导通。而后，电感电流IL(低侧开关M2的电流IM2)将开始减小，当减小至第二阈值IZE时，第二比较电路204输出的第二比较信号CTI2由高电平切换为低电平，经过第二逻辑电路2053后，第二驱动信号DL2由高电平切换为低电平，低侧开关M2关断。图3中，第一驱动信号DL1的虚线表示未使用第一比较电路203时，第一驱动信号DL1将在关断信号SETOFF由低电平转换高电平时关断高侧开关M1。另外，低侧开关M2关断后，低侧开关的电流IM2和电感电流IL不再相等，为此，用虚线表示低侧开关M2关断后的电感电流IL。
在图2所示的实施例中，第一比较信号CTI1通过屏蔽关断信号SETOFF使得高侧开关M1保持导通。在其他实施例中，还可以通过屏蔽第一开关信号DL1使得高侧开关M1保持导通。
根据本发明一个实施例，在设定时间TS内，如果高侧开关电流IM1大于或者等于第一阈值IAAM，第一开关信号DL1在导通时间TON结束时关断高侧开关M1。图4示出根据本发明实施例的开关转换器20运行过程中的波形400。在某一时刻，当反馈电压VFB低于参考电压VREF时，导通信号产生电路201的输出的导通信号SETON由低电平转换为高电平，逻辑电路205输出的第一开关信号DL1由低电平转换为高电平以开启高侧开关M1。高侧开关M1导通后，关断信号产生电路202亦开始计时,高侧开关的电流IM1持续增大。高侧开关M1导通一段时间后，高侧开关电流IM1超过第一阈值IAAM，第一比较电路203输出的第一比较信号CTI1由低电平切换为高电平。经过导通时间TON以后，关断信号产生电路202的输出的关断信号SETOFF由低电平转换为高电平，由于在此之前逻辑电路2051的另一个输入端接收的第一比较信号CTI1已经切换为高电平，逻辑电路2051将随着关断信号SETOFF切换为高电平。触发逻辑2052输出的第一驱动信号DL1将由高电平切换为低电平，高侧开关M1将关断，低侧开关M2将导通。而后，电感电流(低侧开关M2的电流IM2)将开始减小，当减小至第二阈值IZE时，第二比较电路204输出的第二比较信号CTI2由高电平切换为低电平，经过与逻辑电路2053后，第二驱动信号DL2由高电平切换为低电平，低侧开关M2关断。
图5示出一款根据本发明一个实施的开关转换器50的电路示意图。开关转换器50包括开关电路110和控制电路500。与图2所示的控制电路200相比，控制电路500采用导通信号产生电路501替换了导通信号产生电路201、关断信号产生电路502替换了关断信号产生电路202，并进一步包括电流模拟电路503和阈值调整电路504。
与图2所示的控制电路201相比，导通信号产生电路501进一步包括第一放大器EA1。第一放大器EA1，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端配置为导通信号产生电路501的第一输入端以接收参考信号VREF，其第二输入端配置为导通信号产生电路501的第二输入端以接收反馈信号VFB，其输出端提供误差放大信号VEA。第一比较器CMP1的第一输入端耦接至第一放大器EA1的输出端，其第二输入端接收反馈信号VFB，其输出端配置为导通信号产生电路501的输出端。第一放大器EA1可以很好地提高开关转换器50的负载调整率和输出电压VOUT(或者电流的)精度。
关断信号产生电路502包括第一开关S1、第一电容C1、第一电流源I1和第二电压比较器CMP2。第一电容C1，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地电势GND。第一开关S1，具有第一端、第二端和控制端，其第一端和第二端分别耦接至第一电容C1的两端，其控制端耦接至第一驱动信号DL1。第一电流源I1，具有第一端、第二端，其第一端耦接至输入电压VIN，其第二端耦接至第一电容C1第一端。第二电压比较器CMP2，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至第一电容C1的第一端，其第二端接收电压阈值信号VTH，输出端提供关断信号SETOFF。
根据本发明一个实施例，当第一驱动信号DL1转换为高电平时高侧开关M1导通，第一开关S1断开，第一电流源I1开始对第一电容C1充电。当第一电容C1的电压升高至电压阈值信号VTH时，第二电压比较器CMP2输出端电压(即关断信号SETOFF)由低电平切换至高电平。假定第一电流源I1充电电流为ICH，则有
在负载较重时，设定时间TS即为高侧开关M1的导通时间。根据降压电路的工作原理，可以知道，在电流连续工作模式下，开关周期TSW可以表示为，
由式(1)、(2)可以得到，
即如果ICH可以表示为
其中k为系数，即，如果充电第一电流源的电流可以正比于输入输出电压比值(VIN/VOUT)，则在CCM模式下，开关转换器20和50的开关周期TSW将基本恒定。在一个实施例中，电流源I1的电流和输入输出电压比值呈线性关系或成正比。
电流模拟电路503，基于低侧开关M2的电压(第一端电压、或者第一端与第二端电压之差)模拟、虚拟或者拟合低侧开关M2的电流IM2的变化，以产生与电流IM1成正比的电压信号或者电流模拟信号DIM2(假定IM2与DIM2的比例为1:1)。第二比较电路204，将电流模拟信号DIM2第二阈值IZE比较，提供第二比较信号CTI2。同理，电流模拟电路503还可以用于模拟高侧开关电流IM1并提供给第一比较电路203。为此，将“基于高侧/低侧开关电流与第一/二阈值的比较结果”并不意味着一定需要采样高侧/低侧开关，也不意味着一定要将高侧/低侧开关的电流信号直接与第一/二阈值进行直接比较，将可以表征高侧/低侧开关电流的电压或者电流信号与相应阈值进行比较，同样不超过本发明的保护范围。
在某些应用下，为防止高侧开关M1持续导通时间过长导致开关频率进入音频，甚至损坏器件等情况，
控制电路500可选地包括用以调整第一阈值IAAM的阈值设置电路504。阈值设置电路504具有输出端和输出端。在一个实施例中，如图5所示，阈值设置电路504输入端耦接至第一开关信号DL1，通过监测第一开关信号DL1监测高侧开关M1的导通时间，当高侧开关M1的导通时间超过第一导通时间TON1时，阈值设置电路504减小第一阈值IAAM。第一阈值IAAM可以逐渐地连续减少，也可以以可变或者固定的步长阶梯状减小，例如每隔10微秒减小50毫安。在另外一个实施例中，阈值设置电路504输入端还可以耦接至关断信号SETOFF，自关断信号SETOFF翻转为第二状态时开始减小第一阈值IAAM，或者是自关断信号SETOFF翻转为第二状态后的一个时间段开始减小第一阈值IAAM。本领域的技术人员可以根据需求，合理地设置第一导通时间TON1，可以设置为零，也可以设置为几百个纳秒、几个微秒等。优选地，第一导通时间TON1大于设定时间TS。对于第一阈值IAAM可变的情况，第二阈值IZE应该小于其初始数值或者第一阈值IAAM的峰值。
控制电路500可选地包括用以设置最大导通时间TMAX的最大导通时间设置电路，当高侧开关M1的导通时间超过第二导通时间TON2(即最大导通时间)时，关断高侧开关M1。图5中的阈值设置电路504可以具有最大导通时间设置电路的功能，例如，当高侧开关M1的导通时间超过第二导通时间TON2时，直接将第一阈值IAAM减小至零，以至于第一比较电路203输出信号直接翻转为高电平，进而关断高侧开关M1。最大导通时间设置电路输入端可以耦接至第一开关信号DL1以监测第一开关的导通时间；也可以耦接至第一开关M1的一端，根据第一开关M1的电流判断其导通状态，进而确定导通时间；还可以耦接至关断信号SETOFF，自关断信号SETOFF翻转为第二状态开始计时，或者是自关断信号SETOFF翻转为第二状态后的一个时间段开始计时。最大导通时间设置电路的输出端可以耦接至第一比较电路203的任一输入端或者输出端，例如通过将第一阈值IAAM快速下拉，或者将反应高侧开关电流IM1的信号快速上拉，或者直接改变关断信号产生电路203输出信号的状态，进而关断高侧功率开关M1。最大导通时间设置电路还可以直接改变逻辑电路205的输出信号的状态以关断高侧开关M1。
图6示出一款根据本发明一个实施的开关控制方法600的流程示意图，该控制方法包括步骤601～604。
在步骤601：导通高侧开关M1并开始计时。
在步骤602：设定时间TS结束时，如果高侧开关电流IM1小于第一阈值IAAM，保持所述高侧开关M1的导通状态。
在步骤603：当高侧开关电流IM1增大至所述第一阈值IAAM时，关断高侧开关M1，导通低侧开关M2。
在步骤604：当低侧开关电流IM2降低至第二阈值IZE时，关断低侧开关M2，其中第二阈值IZE小于所述第一阈值IAAM。
图7示出一款根据本发明一个实施的开关控制方法700的流程示意图，相比于图6所示的控制方法600，控制方法700进一步包括步骤701和步骤702。
在步骤701：判断高侧开关电流IM1在设定时间TS内是否大于或者等于第一阈值IAAM。在一个实施例中，可以在设定时间TS内持续将高侧开关电流IM1与第一阈值IAAM进行比较，以判断高侧开关电流IM1在设定时间TS内是否大于或者等于第一阈值IAAM。在另外一个实施例中，可以仅在设定时间TS结束时将高侧开关电流IM1与第一阈值IAAM进行比较(由于高侧开关电流IM1是持续增大的，设定时间TS结束时达到设定时间TS内的最大值)，以判断高侧开关电流IM1在设定时间TS内是否大于或者等于第一阈值IAAM。
如果是，则执行步骤702，即设定时间TS内，如果高侧开关电流IM1大于或者等于第一阈值IAAM，则在所述设定时间TS结束时，关断高侧开关M1，导通低侧开关M2；
如果否，则执行步骤602，即如果在设定时间TS结束时，高侧开关电流IM1仍小于第一阈值IAAM，则保持高侧开关M1的导通状态，当高侧开关电流IM1增大至所述第一阈值IAAM时，关断高侧开关M1，导通低侧开关M2。
根据本发明一个实施例，设定时间TS为固定时间。
根据本发明一个实施例，设定时间TS与开关转换器20的输入输出电压(VIN/VOUT)之比成正比或者线性关系。
根据本发明一个实施例，基于参考信号VREF和反馈信号VFB的比较结果导通高侧开关M1，其中反馈信号VFB反映所述开关转换器20或者50的负载电流IOUT或者输出电压VOUT。
根据本发明一个实施例，若高侧开关M1导通时间超过第一导通时间TON1，减小第一阈值IAAM。
根据本发明一个实施例，高侧开关M1具有最大导通时间TMAX。
根据本发明一个实施例，控制方法600和控制方法700用于恒定导通时间型同步降压开关转换器。
尽管本发明已经结合其具体示例性实施方式进行了描述，很显然的是，多种备选、修改和变形对于本领域技术人员是显而易见的。由此，在此阐明的本发明的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出修改。
在本公开内容中所使用的量词“一个”、“一种”等不排除复数。文中的“第一”、“第二”等仅表示在实施例的描述中出现的先后顺序，以便于区分类似部件。“第一”、“第二”在权利要求书中的出现仅为了便于对权利要求的快速理解而不是为了对其进行限制。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为对范围的限制。

Claims (20)

1.一种用于开关转换器的控制电路，所述开关转换器具有串联耦接的高侧开关和低侧开关，所述控制电路包括：
导通信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号的比较结果在输出端提供导通信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；
关断信号产生电路，提供关断信号，所述关断信号在设定时间结束时由第一状态翻转为第二状态；
第一比较电路，基于高侧开关电流与第一阈值的比较结果提供第一比较信号；
第二比较电路，基于低侧开关电流与第二阈值的比较结果提供第二比较信号，其中第二阈值小于第一阈值；
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，基于所述导通信号、所述关断信号、所述第一比较信号和所述第二比较信号在其第一输出端提供第一开关信号以控制所述高侧开关的导通与关断，在其第二输出端提供第二开关信号以控制所述低侧开关的导通与关断，其中，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述高侧开关将保持导通直至所述高侧开关电流等于或者大于所述第一阈值。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于所述第一阈值，所述第一比较信号通过屏蔽所述关断信号或者所述第一开关信号使所述高侧开关保持导通。
3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号具有第一状态时，所述高侧开关保持导通；所述关断信号具有第二状态时，当所述高侧开关电流增大至所述第一阈值时，所述第一开关信号关断所述高侧开关。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在所述设定时间内，如果所述高侧开关电流大于或者等于所述第一阈值，所述第一开关信号在所述设定时间结束时关断所述高侧开关。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，
当所述高侧开关电流小于所述第一阈值时，所述第一比较信号具有第一状态；当所述高侧开关电流大于所述第一阈值时，所述第一比较信号具有第二状态；
在所述设定时间内，若所述第一比较信号具有第二状态，所述关断信号翻转为第二状态时，所述第一开关信号关断所述高侧开关。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述高侧开关具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收输入电压，其控制端接收所述第一开关信号：所述低侧开关具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述高侧开关的第二端，其第二端耦接至接地端，其控制端耦接至所述第二开关信号；所述开关转换器还包括：
电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电连接至所述高侧开关的第二端，其第二端提供输出电压；以及
输出电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述电感的第二端，其第二端耦接至接地端。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通信号产生电路包括：
第一放大器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端分别配置为所述导通信号产生电路的第一输入端和第二输入端；以及
第一电压比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第一放大器的输出端，其第二输入端耦接至所述第一放大器的第二输入端，其输出端配置为所述导通信号产生电路的输出端。
8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生电路包括计时电路，所述设定时间的计时起点为所述高侧开关导通时。
9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生电路包括，
第一电容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至接地端；
第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端和第二端分别耦接至所述第一电容的两端，其控制端耦接至所述第一开关信号；
第一电流源，具有第一端、第二端，其第一端耦接至所述开关转换器的输入电压，其第二端耦接至所述第一电容的第一端；
第二电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第一电容的第一端，其第二输入端接收电压比较阈值，输出端提供所述关断信号。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述第一电流源的电流与所述开关转换器的输入输出电压比成正比。
11.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括用以调整所述第一阈值的阈值调整电路，当所述高侧开关导通时间超过第一导通时间后，所述阈值调整电路减小所述第一阈值，其中所述第一导通时间大于等于零。
12.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括最大导通时间设置电路，当所述高侧开关的导通时间超过第二导通时间时，所述最大导通时间电路关断所述高侧开关。
13.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括
第一逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述关断信号，其第二输入端接收所述第一比较信号；
触发逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至所述第一逻辑电路的输出端，其第二输入端接收所述导通信号，其第一输出端端提供所述第一开关信号，其第二输出端提供驱动反向信号；以及
第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述驱动反向信号，其第二输入端接收所述第二比较信号，其输出端提供所述第二开关信号。
14.根据权利要求13所述的控制电路，其特征在于，所述第一逻辑电路是与逻辑电路，所述触发逻辑电路是RS触发逻辑电路，所述第二逻辑电路是与逻辑电路。
15.一种用于开关转换器的控制方法，所述开关转换器具有高侧开关和低侧开关，所述控制方法包括：
导通所述高侧开关并开始计时；
设定时间结束时，如果所述高侧开关电流小于第一阈值，保持所述高侧开关的导通状态；
当所述高侧开关电流增大至所述第一阈值时，关断所述高侧开关，导通所述低侧开关；以及
当所述低侧开关电流降低至第二阈值时，关断所述低侧开关，其中所述第二阈值小于所述第一阈值。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在所述设定时间内，如果所述高侧开关电流大于或者等于所述第一阈值，则在所述设定时间结束时，关断所述高侧开关，导通所述低侧开关。
17.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间为固定时间，或者与所述开关转换器的输入输出电压比成正比。
18.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，若所述高侧开关导通时间超过第一导通时间，减小所述第一阈值。
19.根据权利要求15或18所述的控制方法，其特征在于，所述高侧开关具有最大导通时间。
20.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述开关转换器是恒定导通时间型同步降压开关转换器。
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