CN104617771A - 开关电源转换器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关电源转换器系统。该系统由开关电源转换器，反馈电路，误差放大电路，第一电容，纹波产生电路和恒定导通时间控制电路组成。误差放大电路根据反馈信号和参考信号，形成第一误差放大信号和电流误差放大信号，第一电容将电流误差放大信号转换成电压跨导放大信号。通过将纹波信号和电压跨导放大信号叠加，生成一个第二误差放大信号。第一误差放大信号与第二误差放大信号比较，产生恒定导通时间控制信号控制开关电源转换器系统，使开关电源转换器系统能够有较小的输出纹波和较快的瞬态响应以及更高的输出精度。

Description

开关电源转换器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电路领域。本发明更具体地但不限于涉及开关电源转换器系统和控制方法。

背景技术

在开关电源领域，恒定导通时间控制模式的开关电源转换器系统由于其优越的负载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在行业中得到了广泛的应用。

现有技术中的恒定导通时间型开关电源转换器通常使用反馈电压上的纹波进行比较，用以触发内部计时器，完成恒定导通时间的设置。然而，反馈电压上的纹波取决于输出电压。当输出电压的纹波较小时，反馈电压上的纹波也较小，会带来瞬态响应慢，控制精度降低，抗干扰能力减弱等问题。而当输出电压的纹波较大时，又会对负载寿命造成损害。

因此，如何在保证瞬态响应性能和输出精度的同时，尽量降低纹波对负载的影响，成为了对恒定导通时间控制模式的开关电源转换器系统设计的考验。

发明内容

本发明考虑到现有技术中的一个或多个问题，提出了一种开关电源转换器系统及其控制电路和控制方法。

本发明的第一方面，提出了一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统包括：开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断，将一个输入电压转换为一个输出电压；反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大电路，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放大信号，在第二输出端形成电流误差放大信号；第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二输出端和系统参考地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中，当所述输出电压发生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向相反；纹波信号产生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述跨导放大信号进行叠加，生成第二误差放大信号；比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号进行比较，在输出端生成脉冲信号；恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号，在输出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源转换器中的功率开关。

在一个实施例中，所述纹波信号产生器包括由纹波电阻和纹波电容串联组成的RC网络，其中纹波电阻的第一端接收开关信号，纹波电容的第一端耦接纹波电阻的第二端，纹波电容的第二端耦接到第一电容，输出纹波信号，与电压跨导放大信号叠加生成第二误差放大信号。

在另一实施例中，所述误差放大电路包括：运算放大器，具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，反相输入端接收所述反馈信号，同相输入端接收所述参考信号，输出端输出所述第一误差放大信号；跨导放大器，具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，同相输入端接收所述反馈信号，反相输入端接收所述参考信号，输出端输出所述电流误差放大信号。

在又一实施例中所述误差放大电路包括：双输出的运算放大器，具有同相输入端，反相输入端，同相输出端和反相输出端，其中，同相输入端接收所述参考信号，反相输入端接收所述反馈信号，同相输出端输出所述第一误差放大信号，反相输出端输出一个反相误差放大信号，所述反相误差放大信号为所述第一误差放大信号的互补信号；差分跨导放大器，具有同相输入端，反相输入端和输出端。其中反相输入端接收所述第一误差放大信号，同相输入端接收所述反相误差放大信号，输出端输出电流误差放大信号。

本发明的第二方面，提出了一种开关电源控制器，用于控制开关电源转换器中的功率开关产生开关信号，将一个输入电压转换成一个输出电压，其特征在于，所述开关电源控制器包括：反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；误差放大电路，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放大信号，在第二输出端形成电流误差放大信号；第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二输出端和系统参考地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中，当所述输出电压发生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向相反；纹波信号产生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述跨导放大信号进行叠加，生成第二误差放大信号；比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号进行比较，在输出端生成脉冲信号；恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号，在输出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源转换器中的功率开关。

本发明的第三方面，提出了一种控制开关电源转换器系统的方法，其特征在于，所述方法包括：根据开关电源转换器系统的输出电压产生反馈信号；根据所述反馈信号和参考信号，产生第一误差放大信号和电流误差放大信号，并将电流误差放大信号转换为电压跨导放大信号；产生纹波信号并与所述电压跨导放大信号叠加生成第二误差放大信号；根据第一误差放大信号和第二误差放大信号，产生恒定导通时间控制信号，控制开关电源转换器系统中的功率开关。

相比现有技术，本发明能够在开关电源转换器系统输出电压纹波较小时，提高瞬态输入响应性能，增加系统抗干扰能力和控制精度。

附图说明

图1所示为依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的系统框图。

图2示出了依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的一个具体电路示意图。

图3示出了根据本发明另一实施例的误差放大电路103的电路示意图。

图4为依据本发明一个实施例的图1中开关电源转换器系统10的工作波形示意图。

图5示出了根据本发明一个实施例的恒定导通时间电路107的电路结构示意图。

图6示出了根据本发明另一实施例的开关电源转换器系统60的系统框图。

图7示出了依据本发明一个实施例的一种控制开关电源转换器系统的方法700的工作流程图。

贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。

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1所示为依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的系统框图。如图1所示，开关电源转换器系统10包括开关电源转换器101和系统控制器。开关电源转换器10具有功率开关，通过功率开关的开通和关断，将一个输入电压VIN转换为一个输出电压VOUT。在一个实施例中，功率开关的开通和关断产生一个开关信号SW。系统控制器包括反馈电路102，误差放大电路103，第一电容104，纹波信号产生器105，比较器106，以及恒定导通时间控制电路107。其中，反馈电路102接收输出电压VOUT，生成反馈信号VFB。误差放大电路103的输入端耦接反馈电路102，根据反馈信号VFB和参考信号VREF，在第一输出端输出一个第一误差放大信号VEAO1，在第二输出端输出一个电流误差放大信号IEAO。第一电容104耦接到误差放大电路103的第二输出端和系统参考地GND之间，将电流误差放大信号IEAO转换为一个电压跨导放大信号VTG，其中，当输出电压VOUT发生变化时，第一误差放大信号VEAO1和电流误差放大信号IEAO的变化方向相反。在此处，第一误差放大信号VEAO1和电流误差放大信号IEAO的变化方向是指向正电压/电流方向或负电压/电流方向变化，而非电压/电流绝对值大小的变化。纹波信号产生器105产生一个纹波信号VRAMP，纹波信号VRAMP与电压跨导放大信号VTG进行叠加，生成第二误差放大信号VEAO2。比较器106接收并对第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2进行比较，在输出端生成脉冲信号Pulse。恒定导通时间控制电路107接收脉冲信号Pulse，根据脉冲信号Pulse，在输出端输出恒定导通时间控制信号PWM到开关电源转换器101，用于控制开关电源转换器101中的功率开关。

其中在一个实施例中，纹波信号VRAMP根据开关信号SW产生。开关信号SW的值可根据开关电源转换器101中的功率开关开通和关断，在VIN和0之间变化。

在一个实施例中第一误差放大信号VEAO1的值与参考信号VREF和反馈信号VFB之差成比例关系，即：

VEAO1＝A(VREF-VFB)

其中A可以为任意常数。

电压跨导放大信号VTG相对于时间的变化率与反馈信号VFB与参考信号VREF之差成正比，与第一电容104的容值成反比，即：

dVTG/dt＝(VFB-VREF)*K/C1

其中K可以为任意常数，C1为第一电容104的容值。

图2示出了依据本发明一个实施例的开关电源转换器系统10的一个具体电路示意图。如图2所示，在图示实施例中，开关电源转换器101为一个同步整流降压(Buck)转换器，包括主开关管201，同步整流开关202，输出电感203和输出电容204。本领域内具有一般水平的技术人员能够理解，在另一些实施例中，开关电源转换器101可能使用整流二极管代替同步整流开关202。在其它实施例中，开关电源转换器101可能具有其它本领域内技术人员所公知的拓扑，如升压(Boost)转换器，升降压(Buck-Boost)转换器，正激(Forward)转换器，反激(Fly-back)转换器等等。

反馈电路102包括由电阻R1和R2组成的电阻分压器205，反馈信号VFB为R1和R2公共端处的电压。误差放大电路103包括运算放大器(OPA)206，跨导放大器(OTA)207。在某些实施例中，误差放大电路103还可能包含后级缓冲器。运算放大器206具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，反相输入端接收反馈信号VFB，同相输入端接收参考信号VREF，输出端输出第一误差放大信号VEAO1。跨导放大器207具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，同相输入端接收反馈信号VFB，反相输入端接收参考信号VREF，输出端输出电流误差放大信号IEAO。第一电容104耦接在跨导放大器207的输出端与系统参考地之间，用于将电流误差放大信号IEAO转换成电压信号，形成电压跨导放大信号VTG。

纹波信号产生器105包括由电阻Rinj电容Cinj串联组成的RC网络。其中电阻Rinj的第一端耦接到主开关管201和同步整流开关202的公共端，接收开关信号SW。电容Cinj的第一端耦接电阻Rinj的第二端，电容Cinj的第二端输出纹波信号VRAMP，与电压跨导放大信号VTG叠加生成第二误差放大信号VEAO2。

本领域内具有一般水平技术人员能够理解，在其它实施例中，纹波信号产生器105或其中的组件可能具有不同的结构以实现相类似的功能。

比较器106具有同相输入端，反相输入端和输出端，其中在图示实施例中，同相输入端接收第一误差放大信号VEAO1，反相输入端接收第二误差放大信号VEAO2，输出端输出脉冲信号Pulse。在一个实施例中，比较器106可以为一个滞环比较器。

恒定导通时间控制电路107包含一个计时器208。计时器208耦接到比较器106的输出端，根据脉冲信号Pulse，在输出端产生输出信号，作为恒定导通时间控制信号PWM。在图示实施例中，开关电源转换器系统10还具有逻辑电路210，耦接到计时器208的输出端，将恒定导通时间控制信号PWM转化为主开关管控制信号HSG和同步整流开关控制信号LSG，驱动主开关管201和同步整流开关202。在其他实施例中，恒定导通时间控制信号PWM可能直接控制主开关管201。

本领域内具有一般水平的技术人员能够理解，在其他实施例中，开关电源转换器系统10可能具有不同于图2所示的电路结构和组件。

图3示出了根据本发明另一实施例的误差放大电路103的电路示意图。如图3所示，误差放大电路103包含双输出的运算放大器301以及差分跨导放大器302。在图示实施例中，运算放大器301具有同相输入端PIN，反相输入端NIN，同相输出端POUT和反相输出端NOUT。其中，同相输入端PIN接收参考信号VREF，反相输入端NIN接收反馈信号VFB。同相输出端POUT输出第一误差放大信号VEAO1，反相输出端NOUT输出一个反相误差放大信号VRE，其中反相误差放大信号VRE为第一误差放大信号VEAO1的互补信号，即VRE＝-VEAO1。差分跨导放大器302具有同相输入端，反相输入端和输出端。其中反相输入端接收第一误差放大信号VEAO1，同相输入端接收反相误差放大信号VRE，输出端输出电流误差放大信号IEAO。

在图示实施例中，

VEAO1＝Av(VREF-VFB)

其中Av为运算放大器301的开环增益

同理，VRE＝Av(VFB-VREF)

则IEAO＝Gm*(VRE-VEAO1)＝2Gm*Av(VFB-VREF)

其中Gm为差分跨导放大器302的跨导增益。

这样，IEAO被第一电容104转换为电压跨导放大信号VTG时，

$\mathrm{VTG}=\frac{\∫2\mathrm{GmAv}(\mathrm{VFB}-\mathrm{VREF})\mathrm{dt}}{C1}$

其中，C1为第一电容104的容值。

在图示实施例中，运算放大器301可以为一个互补金属氧化物半导体(CMOS)型运算放大器，包含有第一PMOS晶体管PM1，第二PMOS晶体管PM2，第一NMOS晶体管NM1，第二NMOS晶体管NM2，第一电阻R1和第二电阻R2以及电流源Iss。其中第一PMOS晶体管PM1和第二PMOS晶体管PM2的源极耦接在一起，第一PMOS晶体管PM1的栅极作为同相输入端PIN接收参考信号VREF，第二PMOS晶体管PM2的栅极作为反相输入端NIN接收反馈信号VFB。第一NMOS晶体管NM1的漏极作为反相输出端NOUT，耦接第一PMOS晶体管PM1的漏极，第二NMOS晶体管NM2的漏极作为同相输出端POUT，耦接第二PMOS晶体管PM2的漏极。电阻R1和R2串联耦接于第一NMOS晶体管NM1的漏极和第二NMOS晶体管NM2的漏极之间。第一NMOS晶体管NM1的栅极和第二NMOS晶体管NM2的栅极共同耦接到电阻R1与R2的公共端。第一NMOS晶体管NM1的源极和第二NMOS晶体管NM2的源极连接到系统参考地GND。电流源Iss耦接在电源电压Vcc和PM1，PM2的源极之间。

差分跨导放大器302可以为一个CMOS跨导放大器，包含第三PMOS管PM3，第四PMOS管PM4，第三NMOS管NM3，第四NMOS管，第三电阻R3和第四电阻R4。其中第三PMOS管PM3，第三NMOS管NM3和第三电阻R3顺序串联于电源电压Vcc和系统地GND之间形成第一支路，第四PMOS管PM4，第四NMOS管NM4和第四电阻R4顺序串联于电源电压Vcc和系统地GND之间形成第二支路。第三NMOS管NM3的栅极接收反相误差放大信号VRE，第四NMOS管NM4的栅极接收第一误差放大信号VEAO1。第三NMOS管NM3的漏极耦接第三PMOS管和第四PMOS管的栅极。第四NMOS管的漏极处输出电流误差放大信号IEAO。

本领域内具有一般水平的技术人员能够理解，在其他实施例中，运算放大器301和差分跨导放大器302可以具有不同于图示实施例中的电路结构，而实现相近的功能。例如在某些实施例中看，运算放大器301和差分跨导放大器302中的PMOS管可由PNP型双极性晶体管(BJT)代替。

图4为依据本发明一个实施例的图1中开关电源转换器系统10的工作波形示意图。下面将结合图4，对图1中所示的开关电源转换器系统10的工作原理做出说明。为便于理解，图4中忽略了来自于反馈信号VFB上的纹波，以及静态直流偏置。在T1时刻之前，系统处于稳定工作状态。具体的，误差放大电路103所输出第一误差放大信号VEAO1可视为恒定，VEAO1＝A(VREF-VFB)。同样的，在稳态下，IEAO1对第一电容104充放电所造成的电压跨导放大信号VTG的波动很小，因此VTG也可视为恒定且略高于VEAO1。来自纹波信号产生器105所产生的纹波信号VRAMP同电压跨导放大信号VTG叠加，生成第二误差放大信号VEAO2。第二误差放大信号VEAO2在电压跨导放大信号VTG附近上下波动。当VEAO2下降至同VEAO1相等时，比较器106输出端上的Pulse信号会生成一个短脉冲，控制恒定导通时间控制电路107开始计时，并使开关电源转换器100进入导通时间。纹波信号VRAMP开始上升带动第二误差放大信号VEAO2上升。当恒定导通时间ton结束后，恒定导通时间控制电路107使系统进入关断时间toff，此时纹波信号VRAMP使VEAO2开始下降，在VEAO2降至VEAO1时重新在比较器106上触发短脉冲，进入下一工作周期。

在T1时刻，开关电源转换器系统10的输出电流IOUT突然从I1增加到I2，使得输出电压VOUT剧烈下降。此时反馈信号VFB跟随输出电压VOUT下降，第一误差放大信号VEAO1相应上升。同时，电流误差放大信号IEAO随反馈信号VFB下降，抑制VTG增长。这样，当系统进入关断时间之后，VEAO2能够在VRAMP和IEAO的共同作用下加速下降，更快同VEAO1相接触产生短脉冲，缩短系统的关断时间toff，增大系统占空比。由于在单位时间内产生了更多短脉冲，输出电压VOUT能够快速停止下降，上升回归稳态。

同样的，在T2时刻，开关电源转换器系统10的输出电流突然减小，使得输出电压VOUT剧烈上升。此时反馈信号VFB跟随输出电压VOUT上升，第一误差放大信号VEAO1相应下降。同时，电流误差放大信号IEAO随反馈信号VFB上升，促进VTG增高，这样，当系统进入关断时间之后，VTG的可以部分抵消VRAMP的下降，使VEAO2的下降速率减慢，延缓VEAO2同VEAO1接触，以延长系统的关断时间TOFF，减小系统占空比。由于在单位时间内产生的短脉冲数量减小，输出电压VOUT能够快速停止上升，下降回归稳态。

由此，相比现有技术，本发明实施例的开关电源转换器系统10，瞬态响应性能获得了显著提高。

图5示出了根据本发明一个实施例的恒定导通时间电路107的电路结构示意图。如图5所示，恒定导通时间电路107包含一个电流源501，计时比较器502，计时电容503，计时开关504，以及触发器508。其中，电流源501耦接计时电容503的第一端输出计时电流Itim，计时电容503的第二端接地，开关504同计时电容503并联。计时比较器502的同相输入端耦接到计时电容503的第一端，反相输入端接收一个基准电压信号VREFA。在一个实施例中，VREFA＝k*VSW，k为任意小于等于1的正实数，VSW为开关信号SW的平均电压。触发器508的置位端(S)和复位端(R)分别耦接计时比较器502的输出端和接收脉冲信号Pulse，输出端Q耦接到开关504控制其开通或关断，输出端输出PWM信号。

在图示实施例中，电流源501具有基准支路和受控支路，基准支路包含基准电阻505和基准电流源506。受控支路具有受控电流源507。其中，基准电流源506耦接基准电阻505的第一端，输出基准电流Ib，基准电阻505的第一端同时接收一个基准电压信号Vb。这样Ib＝Vb/R，R为基准电阻505的阻值。在一个实施例中Vb＝k*VIN，其中VIN为系统输入电压，k为前述任意小于等于1的正实数。

受控电流源507输出计时电流Itim，计时电流的大小受基准电流Ib的控制。在一个实施例中，计时电流Itim＝Ib。

以基准电压信号VREFA＝k*VSW，计时电流Itim＝Ib为例，在一个工作周期内，当Pulse信号指示开关504断开，计时电流Itim开始对计时电容503充电。在计时电容503上的电压到达VREFA＝k*VSW时，计时比较器502输出的信号跳变高电平，将计时开关504导通，计时电容503被放电。整个充电过程中，导通时间ton＝T*D＝Ct*VREFA/Itim＝Ct*R*VSW/VIN＝Ct*R*D。其中T为系统工作周期，Ct为计时电容503的容值，D为系统占空比，R为基准电阻505的阻值。由上式可知，本实施例的恒定时间导通电路107中，通过设置合适的Ct和R值，即可获得希望的系统工作周期T，同时系统工作频率恒定，不受输入电压VIN和输出电压VOUT影响。

图6示出了根据本发明另一实施例的开关电源转换器系统60的系统框图。相比图1所示的开关电源转换器系统10，开关电源转换器系统60增加了一个钳位模块601。钳位模块601耦接在比较器106的同相和反相输入端之间，用于在系统处于轻负载下时，钳位第一误差放大信号VEAO1。

当系统处于轻负载下时，VFB可能长时间大于VREF，致使VEAO1远远低于VEAO2。在每个关断时间toff内，纹波信号VRAMP需要使VEAO2连续下降较长时间才能使VEAO2同VEAO1相等触发短脉冲。这样当系统发生瞬态变化时，VEAO1和VEAO2无法及时交汇，瞬态响应性能在轻负载下就会显著降低。

钳位模块601接收第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2，在系统处于轻负载状态下将第一误差放大信号VEAO1钳位在比第二误差放大信号VEAO2不低于固定偏置Vbias的位置，即VEAO1≥VEAO2-Vbias。

本领域内具有一般水平技术人员能够理解，在其他实施例中，钳位模块601也可以通过对第二误差放大信号VEAO2或电压跨导放大信号VTG进行钳位，将第二误差放大信号VEAO2或电压跨导放大信号VTG相比VEAO1不高于一个固定偏置，来达到相同的效果。

这样，当系统处于轻负载时，在关断时间toff内，第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2之间的差值始终不高于Vbias。在第二误差放大信号VEAO2回落到VEAO1位置过程中，如果发生瞬态突变，例如负载突然增大，则VEAO2和VEAO1最多仅需跨越固定偏置Vbias即可产生新的脉冲，大大提高了瞬态响应性能。

图7示出了依据本发明一个实施例的一种控制开关电源转换器系统的方法700的工作流程图。如图7所示，该方法包括：步骤701：根据开关电源转换器系统的输出电压VOUT产生反馈信号VFB；步骤702根据反馈信号VFB和参考信号VREF，产生第一误差放大信号VEAO1和电流误差放大信号IEAO，并将电流误差放大信号IEAO转换为电压跨导放大信号VTG；步骤703，产生纹波信号VRAMP并与电压跨导放大信号VTG叠加生成第二误差放大信号VEAO2；步骤704：第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2，产生恒定导通时间控制信号PWM，控制开关电源转换器系统中的功率开关。

在一个实施例中，步骤702具体包括：根据反馈信号VFB和参考信号VREF，产生第一误差放大信号VEAO1，以及反相误差放大信号VRE，其中VRE为VEAO1的互补信号；根据第一误差放大信号VEAO1和反相误差放大信号VRE，产生电流误差放大信号IEAO。

在一个实施例中，步骤704中产生恒定导通时间控制信号PWM的方法为：根据第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2，产生一个脉冲信号Pulse；根据脉冲信号Pulse，输入电压VIN和一个开关信号SW，产生恒定导通时间控制信号PWM。

其中，当脉冲信号Pulse上产生短脉冲时，PWM信号变为高电平，根据输入电压VIN产生一个计时电流Itim，该计时电流Itim的大小与输入电压VIN成比例。计时电流Itim对一计时电容充电，当计时电容上的电压等于一基准电压VREFA时，PWM信号回落低电平，其中VREFA同开关信号SW的平均值成比例。

在一个实施例中，该工作流程可以进一步包括：步骤705：根据第一误差放大信号VEAO1和第二误差放大信号VEAO2，在系统处于轻负载时对第一误差放大信号VEAO1进行箝位。

对第一误差放大信号VEAO1进行钳位，可以将第一误差放大信号VEAO1钳位在相比第二误差放大信号VEAO2不低于固定偏置Vbias的位置，即VEAO1≥VEAO2-Vbias。

关于上述内容，显然本发明的很多其它改型和改动也是可行的。这里应该明白，在随附的权利要求书所涵盖的保护范围内，本发明可以应用此处没有具体描述的技术而实施。当然还应该明白，由于上述内容只涉及本发明的较佳具体实施例，所以还可以进行许多改型而不偏离随附的权利要求所涵盖的本发明的精神和保护范围。由于公开的仅是较佳实施例，本领域普通技术人员可以推断出不同的改型而不脱离由随附的权利要求所定义的本发明的精神和保护范围。

Claims (12)

1.一种开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统包括：

开关电源转换器，具有功率开关，通过所述功率开关的开通和关断，将一个输入电压转换为一个输出电压；

反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；

误差放大电路，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放大信号，在第二输出端形成电流误差放大信号；

第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二输出端和系统参考地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中，当所述输出电压发生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向相反；

纹波信号产生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述电压跨导放大信号进行叠加，生成第二误差放大信号；

比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号进行比较，在输出端生成脉冲信号；以及

恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号，在输出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源转换器中的功率开关。

2.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述第一误差放大信号的值与所述参考信号和所述反馈信号之差成比例关系，所述电压跨导放大信号相对于时间的变化率与所述反馈信号和所述参考信号之差成正比，与所述第一电容的容值成反比。

3.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，纹波信号产生器包括由纹波电阻和纹波电容串联组成的RC网络，其中纹波电阻的第一端接收开关信号，纹波电容的第一端耦接纹波电阻的第二端，纹波电容的第二端耦接到第一电容。

4.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述误差放大电路包括：

运算放大器，具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，反相输入端接收所述反馈信号，同相输入端接收所述参考信号，输出端输出所述第一误差放大信号；

跨导放大器，具有同相输入端，反相输入端和一个输出端，同相输入端接收所述反馈信号，反相输入端接收所述参考信号，输出端输出所述电流误差放大信号。

5.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述误差放大电路包括：

双输出的运算放大器，具有同相输入端，反相输入端，同相输出端和反相输出端，其中，同相输入端接收所述参考信号，反相输入端接收所述反馈信号，同相输出端输出所述第一误差放大信号，反相输出端输出一个反相误差放大信号，所述反相误差放大信号为所述第一误差放大信号的互补信号；

差分跨导放大器，具有同相输入端，反相输入端和输出端。其中反相输入端接收所述第一误差放大信号，同相输入端接收所述反相误差放大信号，输出端输出电流误差放大信号。

6.如权利要求5所述的开关电源转换器系统，其特征在于，运算放大器包含有第一PMOS晶体管，第二PMOS晶体管，第一NMOS晶体管，第二NMOS晶体管，第一电阻，第二电阻以及电流源。其中第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极耦接在一起，第一PMOS晶体管的栅极作为同相输入端接收参考信号，第二PMOS晶体管的栅极作为反相输入端接收反馈信号，第一NMOS晶体管的漏极作为反相输出端，耦接第一PMOS晶体管的漏极，第二NMOS晶体管的漏极作为同相输出端，耦接第二PMOS晶体管的漏极，第一电阻和第二电阻串联耦接于第一NMOS晶体管的漏极和第二NMOS晶体管的漏极之间，第一NMOS晶体管的栅极和第二NMOS晶体管的栅极共同耦接到第一电阻与第二电阻的公共端，第一NMOS晶体管的源极和第二NMOS晶体管的源极连接到系统参考地，电流源耦接在电源电压和第一PMOS晶体管的源极之间；

差分跨导放大器包含第三PMOS管，第四PMOS管，第三NMOS管，第四NMOS管，第三电阻和第四电阻。其中第三PMOS管，第三NMOS管和第三电阻顺序串联于电源电压和系统地之间形成第一支路，第四PMOS管，第四NMOS管和第四电阻顺序串联于电源电压和系统地之间形成第二支路，第三NMOS管的栅极接收反相误差放大信号，第四NMOS管的栅极接收第一误差放大信号，第三NMOS管的漏极耦接第三PMOS管和第四PMOS管的栅极，第四NMOS管的漏极处输出电流误差放大信号。

7.如权利要求1所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述开关电源转换器系统还具有钳位模块，耦接在所述比较器的同相输入端和反相输入端之间，用于在系统处于轻负载下时，钳位所述第一误差放大信号。

8.如权利要求8所述的开关电源转换器系统，其特征在于，所述钳位模块接收所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号，在系统处于轻负载状态下将所述第一误差放大信号钳位在相比所述第二误差放大信号不低于一个固定偏置的位置。

9.一种开关电源控制器，将一个输入电压转换成一个输出电压，其特征在于，所述开关电源控制器包括：

反馈电路，接收所述输出电压，生成反馈信号；

误差放大电路，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号和一参考信号，在第一输出端形成第一误差放大信号，在第二输出端形成电流误差放大信号；

第一电容，耦接到所述误差放大电路的第二输出端和系统参考地之间，将所述电流误差放大信号转换为一个电压跨导放大信号，其中，当所述输出电压发生变化时，所述第一误差放大信号和所述电流误差放大信号的变化方向相反；

纹波信号产生器，产生一个纹波信号，所述纹波信号与所述跨导放大信号进行叠加，生成第二误差放大信号；

比较器，接收并对所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号进行比较，在输出端生成脉冲信号；

恒定导通时间控制电路，接收所述脉冲信号，根据所述脉冲信号，在输出端输出恒定导通时间控制信号到开关电源转换器，用于控制开关电源转换器中的功率开关。

10.一种控制开关电源转换器系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据开关电源转换器系统的输出电压产生反馈信号；

根据所述反馈信号和参考信号，产生第一误差放大信号和电流误差放大信号，并将电流误差放大信号转换为电压跨导放大信号；

产生纹波信号并与所述电压跨导放大信号叠加生成第二误差放大信号；

根据第一误差放大信号和第二误差放大信号，产生恒定导通时间控制信号，控制开关电源转换器系统中的功率开关。

11.根据权利要求10所述的控制开关电源转换器系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述反馈信号和所述参考信号，产生第一误差放大信号以及反相误差放大信号，其中所述反相误差放大信号为所述第一误差放大信号的互补信号；

根据所述第一误差放大信号和所述反相误差放大信号，产生所述电流误差放大信号。

12.根据权利要求10所述的控制开关电源转换器系统的方法，其特征在于所述方法进一步包括根据所述第一误差放大信号和所述第二误差放大信号，在系统处于轻负载条件下对所述第一误差放大信号进行箝位。