开关变换器及其斜坡补偿电路

摘要

公开了开关变换器及其斜坡补偿电路。该斜坡补偿电路包括提供第一电压信号的第一电压单元；第一运算单元，基于第一电压信号和第二电压信号的运算结果提供电流控制信号；第一开关，第一端耦接于第一电压单元的第一端；第一电容，第一端耦接于第一开关的第二端，第二端耦接于第一电压单元的第二端；第二开关，第一端耦接于第一电容的第一端；以及第一电流单元，第一端耦接于第二开关的第二端，第二端耦接于第一电容的第二端，控制端耦接于第一运算单元的输出端，基于电流控制信号提供第一电流信号。这样，根据输入电压或负载状态对斜坡补偿信号的斜率进行调节，改善了开关变换器的瞬态响应、线性调整率或负载调整率。

权利要求

1.一种用于开关变换器的斜坡补偿电路，包括：

第一电压单元，具有第一端和第二端，提供第一电压信号；

第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号；

第一开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电压单元的第一端；

第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端；

第二开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电容的第一端；以及第一电流单元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号。

2.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其中，所述开关变换器包括接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件，通过一控制信号控制所述功率开关器件的导通和关断，所述开关变换器将所述输入电压变换为所述输出电压，所述第二电压信号反映所述开关变换器的输入电压或者所述开关变换器的输出电压或者所述开关变换器的负载电流或者所述功率开关器件的导通时间或者所述功率开关器件的关断时间的变化。

3.如权利要求2所述的斜坡补偿电路，其中，当所述开关变换器的输入电压减小或者所述开关变换器的负载电流增大或者所述功率开关器件的关断时间减小时，所述第一电流信号增大。

4.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其中，所述的运算是加法或者减法或者乘法或者除法。

5.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其中，所述第一电压单元包括：第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端配置为所述第一电压单元的第一端，其第二端配置为所述第一电压单元的第二端；以及第一电流源，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至所述第一电阻的第一端或者第二端。

6.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其中，所述第一运算单元具有第一输入端，所述斜坡补偿电路还包括第一检测电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端耦接至第一电压单元的两端，其输出端耦接至所述第一运算单元的第一输入端以提供与第一电压信号呈比例的第一检测信号。

7.如权利要求1所述的斜坡补偿电路，其中，所述第一运算单元具有第二输入端，所述斜坡补偿电路还包括第二检测单元，具有输入端和输出端，其输入端接收一反映开关管导通或者关断时间的第一状态信号，其输出端耦接至所述第一运算单元的第二输入端以提供所述第二电压信号，所述第二检测单元包括，第二电流单元，具有第一端和第二端，提供第二电流信号；

第三开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电流单元的第一端，在所述第一状态信号的控制下导通或关断；

第二电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第三开关的第二端，其第二端耦接于所述第二电流单元的第二端；

第四开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第二电容的第一端，其第二端耦接于所述第二电容的第二端；以及采样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采样保持信号作为所述第二电压信号。

8.如权利要求7所述的斜坡补偿电路，其中，所述采样保持电路输出前一个周期的电压峰值。

9.如权利要求7所述的斜坡补偿电路，其中，第二检测单元还包括，所述第二电流单元，具有第一端、第二端和控制端，基于第三电压信号提供第二电流；

所述采样保持电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接于所述第二电容的第一端，其输出端提供采保信号；以及除法电路，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第三电压信号，其第二输入端接收所述采保信号，其输出端提供除法信号作为所述第二电压信号。

10.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其中，所述除法电路基于所述第三电压信号与所述采保信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与所述第二电压信号之积在其输出端提供所述电流控制信号。

11.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其中，所述除法电路基于所述采保信号与所述第三电压信号之商提供所述除法信号；所述第一运算单元基于所述第一电压信号与第二电压信号的之商在其输出端提供所述电流控制信号。

12.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其中，所述第一电流信号与所述电流控制信号之间呈比例关系或者线性关系。

13.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其中，所述第二电流信号与所述第三电压信号之间呈比例关系或者线性关系。

14.如权利要求9所述的斜坡补偿电路，其中，

所述第一电流信号与所述电流控制信号之间具有第一电导因子；

所述第二电流信号与所述第三电压信号之间具有第二电导因子；

所述第一电导因子与所述第二电容的乘积等于所述第二电导因子与所述第一电容的乘积。

15.一种开关变换器，包括：

开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件；

导通时间控制单元，产生导通时间信号；

权利要求1至14中任一项所述的斜坡补偿电路，提供斜坡补偿信号；

比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制所述功率开关器件功率开关器件的导通与关断。

16.如权利要求15所述的开关变换器，其中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述开关电路包括：第一功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端接收所述输入电压，其控制端耦接至所述逻辑单元以接收所述第一控制信号；

第二功率开关器件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一功率开关器件的第二端，其第二端接地，其控制端耦接至逻辑单元以接收所述第二控制信号；

电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至所述第一功率开关器件的第二端和所述第二功率开关器件的第一端；以及输出电容器，耦接在所述电感器的第二端和地之间。

17.如权利要求15所述的开关变换器，其中，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号与所述斜坡补偿信号之差，其第二输入端耦接至所述开关变换器的输出端以接收输出电压或表征输出电压的反馈信号，其输出端提供比较信号。

18.如权利要求15所述的开关变换器，其中，所述比较单元包括比较器，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收所述参考信号，其第二输入端接收表征所述输出电压的反馈信号与所述斜坡补偿信号之和，其输出端提供比较信号。

说明书

开关变换器及其斜坡补偿电路

技术领域

[0001] 本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及一种开关变换器和用于开关变换器的斜坡补偿电路。

背景技术

[0002] 由于高转换效率和简单的内部结构等优点，开关变换器在电源领域得到了广泛的应用。开关变换器具有多种控制模式，例如恒定导通时间控制、峰值电流控制、平均电流控制等。恒定导通时间控制具有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，在开关变换器中得到了很好的应用。

[0003] 图1示出现有的采用恒定导通时间控制的开关变换器100的示意电路图。开关变换器100包括导通时间控制单元101、比较单元102、逻辑单元103和开关电路104。开关电路104包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。导通时间控制单元101产生导通时间信号COT，以控制开关电路104中一个或多个开关管的导通时长。比较单元102耦接至开关电路104的输出端，将输出电压VOUT与电压参考信号VREF进行比较，以产生比较信号SET。逻辑单元103耦接至导通时间控制单元101和比较单元102的输出端，根据导通时间信号COT和比较信号SET产生控制信号CTRL，以控制开关电路104中至少一个开关管的导通与关断。

[0004] 当开关电路104中输出电容器的等效串联阻抗值较小时，输出电压VOUT可能会产生次谐波振荡，造成开关变换器100工作不稳定。为了防止该次谐波振荡的产生，开关变换器100通常还包括斜坡补偿单元105。斜坡补偿单元105产生斜坡补偿信号VSLOPE并将其提供至比较单元102。比较单元102根据电压参考信号VREF、输出电压VOUT以及斜坡补偿信号VSLOPE，产生控制信号CTRL。

[0005] 为了保证开关变换器在各种状态下均能保持稳定，斜坡补偿信号VSLOPE的斜率必须足够大，例如大于一个由开关频率、占空比和输出电容器决定的临界值。然而高斜率的斜坡补偿信号VSLOPE会对开关变换器的瞬态响应造成不利影响。同时，当负载电流IOUT或者输入电压VIN发生变化后，如果斜坡补偿信号VSLOPE的斜率保持不变，输出电压VOUT也将随负载电流IOUT或者输入电压VIN变化，进而影响了负载调整率(输出电压VOUT随负载电流IOUT的变化)和线性调整率(输出电压VOUT随输入电压VIN的变化)。为此，如何实现能够根据开关频率、或占空比(导通时间或者关断时间)、或输出电容器、或输入电压VIN、或输出电压VOUT、或负载电流IOUT等调整斜坡补偿信号VSLOPE的斜率的斜坡补偿电路或者控制电路，是本领域技术人员面临的难题。

发明内容

[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种开关变换器和用于开关变换器的斜坡补偿电路和控制电路。

[0007] 根据本发明实施例的一种用于开关变换器的斜坡补偿电路，包括：第一电压单元，具有第一端和第二端，提供第一电压信号；第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号；第一开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电压单元的第一端；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端；第二开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电容的第一端；以及第一电流单元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号。

[0008] 根据本发明实施例的一种开关变换器路，包括：开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件；导通时间控制单元，产生导通时间信号；斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号，包括：第一电压单元，具有第一端和第二端，提供第一电压信号；第一运算单元，基于所述第一电压信号和第二电压信号的运算结果在其输出端提供电流控制信号；第一开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电压单元的第一端；第一电容，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电压单元的第二端；第二开关，具有第一端和第二端，其第一端耦接于所述第一电容的第一端；以及第一电流单元，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于所述第二开关的第二端，其第二端耦接于所述第一电容的第二端，其控制端耦接于所述第一运算单元的输出端，基于所述电流控制信号提供第一电流信号；比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制所述功率开关器件功率开关器件的导通与关断。

[0009] 根据本发明实施例的一种开关变换器路，包括：开关电路，具有接收输入电压的输入端、提供输出电压的输出端和至少一个功率开关器件；导通时间控制单元，产生导通时间信号；斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号；比较单元，耦接至斜坡补偿单元和开关电路，基于斜坡补偿信号、参考信号和开关电路的输出电压产生比较信号；以及逻辑单元，耦接至导通时间控制单元和比较单元，根据导通时间信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中至少一个功率开关器件的导通与关断；其中，当输入电压减小时或者负载电流增大时，所述斜坡补偿信号的斜率增大以改善所述开关变换器的线性调整率或负载调整率。

[0010] 根据本发明的实施例，斜坡补偿电路根据输入电压或负载状态对斜坡补偿信号的斜率进行调节，改善了开关变换器的瞬态响应、负载调整率和线性调整率。

附图说明

[0011] 图1为现有的采用恒定导通时间控制的开关变换器100的示意电路图；

[0012] 图2为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路200的示意电路图；

[0013] 图3为根据本发明一实施例的图2所示斜坡补偿电路200工作波形图；

[0014] 图4为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路400的示意电路图；

[0015] 图5为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路500的示意电路图；

[0016] 图6为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路600的示意电路图；

[0017] 图7为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路700的示意电路图；

[0018] 图8为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路800的示意电路图；

[0019] 图9为根据本发明一实施例的图8所示第二检测电路801的工作波形图；

[0020] 图10为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路1000的示意电路图；

[0021] 图11为根据本发明一实施例的开关变换器1100的示意电路图；

[0022] 图12为根据本发明一实施例的开关变换器1200的示意电路图；

[0023] 图13为根据本发明一实施例的开关变换器1200的工作波形图；

[0024] 图14为根据本发明一实施例的开关变换器1200的工作波形图；

[0025] 图15为输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大时现有开关变换器的工作波形图；和

[0026] 图16为输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大时开关变换器1200的工作波形图。

具体实施方式

[0027] 下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

[0028] 在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

[0029] 图2为根据本发明一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路200的示意电路图。斜坡补偿电路200可以用于多种开关变换器，例如用于图1所示的开关变换器100和图11所示的开关变换器1100，还可以用于峰值电流控制、平均电流控制以及其他控制模式的开关变换器。这些开关变换器一般包括接收输入电压VIN的输入端、提供输出电压VOUT的输出端和至少一个功率开关器件，通过一开关信号控制功率开关器件的导通和关断，开关变换器将输入电压VIN变换为输出电压VOUT。

[0030] 根据一些实施例，斜坡补偿电路200包括：第一电压单元201，具有第一端和第二端，提供第一电压信号V1；第一运算单元202，基于第一电压信号V1和第二电压信号V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号VCTL；第一开关203，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第一电压单元201的第一端；第一电容204，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第一开关203的第二端，其第二端耦接于第一电压单元201的第二端；第二开关205，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第一电容204的第一端；以及第一电流单元206，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接于第二开关205的第二端，其第二端耦接于第一电容204的第二端，其控制端耦接至运算单元202的输出端，基于电流控制信号VCTL提供第一电流信号I1。斜坡补偿电路200可以根据第一电压信号V1和第二电压信号V2的运算结果调整第一电流信号I1以调整斜坡补偿信号的斜率，进而改善开关变换器的瞬态响应、负载调整率和线性调整率。

[0031] 本领域的技术人员可以根据不同的应用环境，合理的设置第二电压信号V2，以对开关变换器做出不同的调整。在一个实施例中，第二电压V2可以是反映开关变换器的输入电压VIN或者开关变换器的输出电压VOUT或者开关变换器的负载电流IOUT或者开关管的导通时间TON或者开关管的关断时间TOFF的变化。相应地，斜坡补偿电路200可以根据输入电压VIN或者开关变换器的输出电压VOUT或者开关变换器的负载电流IOUT或者开关管的导通时间TON或者开关管的关断时间TOFF的变化调整斜坡补偿信号的斜率。

[0032] 本领域的技术人员可以根据不同的应用环境，合理的设置第一电压信号V1和第二电压信号V2的运算关系，这些运算关系包括加法、减法、乘法、除法、积分、微分等。特别地，在一个实施例中，第一运算单元202，基于第一电压信号V1和第二电压信号V2之积(即V1×V2)或者之商(即V1/V2)在其输出端提供电流控制信号VCTL，第一电流单元206产生的第一电流信号I1与电流控制信号VCTL成正比或者线性关系。由于第一电流信号I1和第一电压信号V1成正比或者线性关系，当第一电压信号V1发生变化时，第一电容204的放电时间基本不发生变化。

[0033] 在一个实施例中，第一电压单元201的第一端是其阳极(正极)，第二端是其阴极(负极)，第一电流I1由第一电流单元206的第一端流向第二端。在开关信号301的控制下，第一时间段P1，第一开关203导通，第二开关205截止，第一电压单元201为第一电容204快速充电。在第二时间段P2，第一开关203截止，第二开关205导通，第一电流单元206为第一电容204放电，第一电容204两端电压减小，如图3所示的信号302。在另外一个实施例中，第一电压单元201的第一端是其阴极(负极)，第二端是其阳极(正极)，第一电流I1由第一电流单元206的第二端流向第一端。在第一时间段P1，第一开关203导通，第二开关205截止，第一电压单元201为第一电容204快速放电(或者称为反向充电)。在第二时间段P2，第一开关203截止，第二开关205导通，第一电流单元206为第一电容204充电，第一电容204两端电压升高，如图3所示的信号303。本领域的技术人员还可以根据电路的实际需要，合理的设置第一电压单元201的阴极(负极)与阳极(正极)，和/或第一电流I1的流向，和/或第一开关203、第二开关205在导通和截止时间段以在第一电容204两端产生不同的信号。

[0034] 在一个实施例中，可以直接使用第一电容204两端的电压信号VDIF(第一电压差)作为斜坡补偿信号。在其他的实施例中，还可以选择第一电容204第一端的电压信号作为斜坡补偿信号，或者对第一电容204两端的信号VDIF(第一电压差)进行放大、处理后作为斜坡补偿信号。第一电压单元201的第二端或者第一电容204第二端可以耦接至地电势或者其他电势。例如，如图4所示，在一个实施例中，第一电压单元201的第二端和第一电容204第二端耦接至第一参考电压VREF1，从而在第一电容204的第一端得到第一电压差VDIF与第一参考电压VREF1之和(VREF1+VDIF)，即实现斜坡补偿信号和第一参考电压VREF1相加。第一电压单元201的第一端或者第一电容204第一端可以耦接至地电势或者其他电势。
例如，如图5所示，在一个实施例中，第一电容204第一端耦接至第二参考电压VREF2，从而在第一电容204的第二端得到第二参考电压VREF2与第一电压差VDIF之差(VREF2-VDIF)，即实现第二参考电压VREF1和斜坡补偿信号相减。

[0035] 第一电压单元201可以采用电压跟随器、放大器、缓冲器等实现，可以采用二极管、齐纳管或者电阻实现。图6示出根据本发明一实施例的斜坡补偿电路600的示意电路图。斜坡补偿电路600包括第一电压单元601，第一电压单元601具有第一端和第二端，包括第一电阻602，具有第一端和第二端，其第一端配置为第一电压单元的第一端，其第二端配置为第一电压单元601的第二端；第一电流源603，具有第一端和第二端，其第一端或第二端耦接至第一电阻602的第一端或者第二端，其另外一端耦接至参考电源VSup。第一电流源603的电流流向及其与第一电阻602的连接关系决定了第一电压单元601的第一端和第二端的极性(阴极(负极)或者阳极(正极))。例如，如图6所示，第一电流源603的电流由参考电源VSup流入第一电阻602的第一端时，第一电压单元601的第一端即为阳极(正极)；第一电流源603的电流由第一电阻602的第一端流入参考电源VSup时，第一电压单元601的第一端即为阴极。由于第一电阻602的阻值和第一电流源603的电流能力，第一电压单元601提供第一电压信号V1的能力受到限制。例如，在图3所示波形中，由于第一电压单元601提供第一电压信号V1的能力受到限制，在P1时间段开始或者是P2时间段结束时，信号302和信号303不可能是迅速的瞬态变化，而是有一个充电或者放电的过程，即缓慢变化，这都是不脱离本发明保护范围的。在部分实施例中，第一开关203通过一个小的限流电阻耦接至第一电压单元601的第一端，以防止过大的电流损坏第一开关203或者第一电压单元601。

[0036] 第一运算单元202，具有第一输入端和第二输入端。在一个实施例中，第一运算单元202的第一输入端耦接至第一电压单元201的第一端或者第二端以接收第一电压信号V1。在另外一个实施例中，第一运算单元202的第一输入端通过第一检测单元701耦接至第一电压单元201的第一端和/或第二端。

[0037] 图7为根据本发明一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路700的示意电路图。与图2所示的斜坡补偿电路200相比，斜坡补偿电路700进一步包括第一检测单元701。第一检测单元701具有第一端、第二端和输出端，其第一端和第二端分别耦接第一电压单元201的第一端和第二端，其输出端提供和第一电压信号V1相关的第一检测信号VD1。信号相关包括两个信号之间成正比或者比例或者线性关系等。其中，正比表示一个信号(数量上)随另外一个信号的增大而增大，比例表示二者之商在一定范围内是常数。

[0038] 在另外一个实施例中，如图6所示，第一检测电路610包括第二电阻611，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一运算单元202的第一输入端以提供第一检测信号613，其第二端耦接至地电势；第二电流源612，具有第一端和第二端，其第一端耦接至参考电源VSup，其第二端耦接至第二电阻611的第一端，第二电流源612具有与第一电流源603成比例的电流。为此，第一检测信号613与第一电压信号V1呈线性关系。本领域的技术人员也可以将第二电阻611和第二电流源612看做第一电压单元601的一部分。即，第一电压单元601直接向第一运算单元202的第一输入端提供与第一电压信号V1成比例的第一检测信号613。为此，“第一运算单元202，基于第一电压V1和第二电压V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号ICTL”并不意味着第一运算单元202必须直接或者间接接收或者使用第一电压信号V1进行运算，接收或者使用与第一电压信号V1相关(例如实质相等或者成比例或者线性关系)的信号(例如第一检测信号613)也可以达到本发明的目的。

[0039] 在一个实施例中，第一运算单元202的第二输入端直接耦接至开关变换器的输入端或者开关变换器的输出端。此时，输入电压VIN或者输出电压VOUT即可以被配置为第二电压信号V2。在一个实施例中，第一运算单元202的第二输入端通过电压检测电路耦接至开关变换器的输入端或者开关变换器的输出端。电压检测电路基于(例如成正比、反比、比例、线性关系等)输入电压VIN或者输出电压VOUT提供第二电压信号V2。在另外一个实施例中，第一运算单元202的第二输入端通过电流检测电路检测负载电流IOUT的变化。电流检测电路基于负载电流IOUT提供第二电压信号V2。

[0040] 图8示出根据本发明一实施例的用于开关变换器的斜坡补偿电路800的示意电路图。与图2所示的的斜坡补偿电路200相比，图8所示的斜坡补偿电路800进一步包括第二检测电路801。第二检测电路801具有输入端与输出端，其输入端接收一反映开关管导通或者关断时间的第一状态信号802，其输出端提供第二电压信号V2。

[0041] 第二检测电路801包括，第二电流单元8011，具有第一端和第二端，提供第二电流I2；第三开关8012，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二电流单元8011的第一端；第二电容8013，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第三开关8012的第二端，其第二端耦接于第二电流单元8011的第二端；第四开关8014，具有第一端和第二端，其第一端耦接于第二电容8013的第一端，其第二端耦接于第二电容8013的第二端；采样保持电路8015，具有输入端和输出端，其输入端耦接于第二电容8013的第一端，其输出端提供采保信号
8016，其输出端耦接于或者配置为第二检测单元801的输出端。采保信号8016被配置为电压信号V2。

[0042] 假定第一状态信号802是反映功率开关器件关断时间的信号。图9示出根据本发明一实施例的第二检测电路900的工作波形图。在一个实施例中，可以直接采用控制功率开关器件开关的开关信号901作为第一状态信号。在另外一个实施例中，可以将功率开关器件实际关断时间加上或者减去一个时间段得到如图9所示的第一状态信号902，其中低电平时间段P4表示关断时间。特别地，在恒定导通时间控制中，由于导通时间恒定，可以直接使用功率开关器件的开关周期减去一个固定时间，例如最小导通时间，获得第一状态信号。在一个实施例中，第三开关8012和第四开关8014在第一状态信号902的控制下导通和截止。在第三时间段P3，第四开关8014导通，第三开关8012截止，第二电容8013两端电压差为零。在第四时间段P4，第四开关8014截止，第三开关8012导通，第二电流单元8011开始为第二电容8013充电，第二电容8013两端电压开始线性增大，第二电容8013两端电压的幅度和第二电流I2以及第四时间段P4相关。附图标记903示出第二电容8013两端电压变化。在一个实施例中，第一状态信号902控制第三开关8012的导通和截止，而第四开关8014由一复位信号控制(例如在P4或者P5周期末强制导通第四开关8014)。

[0043] 在一个实施例中，采样保持电路8015，采样第二电容8013两端电压的峰值信息，并在一个周期输出该峰值信息作为第二电压信号V2。例如，获取周期P5的峰值信息，并在P6周期输出该峰值信息。在另外一个实施例中，采样保持电路8015还可以输出若干个周期的峰值信息的均值、较大值等。例如在周期P7输出周期P5的峰值和周期P6的峰值的均值。又如在周期P7输出周期P5的峰值和周期P6的峰值中较大的一个。

[0044] 根据上述教导，本领域的技术人员可以使用第二检测电路获取开关管的导通时间TON的变化。例如，使用反映功率开关器件导通时间的信号控制第三开关8012导通。

[0045] 图10为根据本发明一实施例的斜坡补偿电路1000的示意电路图。与图8所示的斜坡补偿电路800相比，使用第二检测电路1001替换了第二检测电路801。图10示的第二检测电路1001包括：第二电流单元1002替换了第二电流源8011，第二电流单元1002具有第一端、第二端和控制端，基于第三电压信号V3提供第二电流I2；在一个实施例中，第二电流I2与第三电压信号V3呈正比关系，其电导因子为K2，即

[0046] I2＝IB+K2×V3 (1)

[0047] 其中IB为第二初始电流值。当IB设置为零时，第二电流I2与第三电压信号V3呈比例关系。当K2为常数时，第二电流I2与第三电压信号V3呈线性关系。

[0048] 除法电路1003，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收第三电压信号V3，其第二输入端耦接至采样保持电路8015的输出端以接收采保信号8016，基于第三电压信号V3与采保信号8016之商(即V3/V8016)在输出端提供除法信号1003。除法信号1003为第三电压信号V3与采保信号8016之商时，除法信号1003与关断时间成反比。除法信号1003为采保信号8016与第三电压信号V3之商时，除法信号1003与关断时间成正比。在一个实施例中，除法信号1003被配置为第二检测单元1000的输出信号(第二电压信号V2)。第一运算单元202，基于第一电压V1和第二电压信号V2的运算结果在其输出端提供电流控制信号VCTL。

[0049] 第一电流单元206，基于电流控制信号VCTL提供第一电流I1。在一个示例中，第一电流I1与电流控制信号VCTL呈正比关系，其电导因子为K2，即

[0050] I1＝IA+K1×VCTL (2)

[0051] 其中IA为第一初始电流值。当IA设置为零时，第一电流I1与电流控制信号VCTL呈比例关系。当K1为常数时，第一电流I1与电流控制信号VCTL呈线性关系。

[0052] 特别地，在一个实施例中，第二电流I2与第三电压信号V3呈比例关系，采样保持电路8015的输出信号为电容8013两端电压的峰值，则采保信号VPEAK为，

[0053]

[0054] 其中，TP4图9所示的P4时间段的时间，即第三开关8012的导通时长；C8013为第二电容8013的电容值。除法电路1003基于第三电压信号V3与采样信号8016之商在输出端提供除法信号1004，即

[0055]

[0056] 除法电路1003的引入，使得第二检测单元1001可以提供归一化的输出信号。第一运算电路202基于第一电压信号与除法信号1004(被配置为第二电压信号V2)之积提供电流控制信号VCTL，第一电流I1与电流控制信号VCTL呈比例关系，即

[0057]

[0058] 由公式(5)可以知道，第一电流信号取决于电路参数(K1、K2、C8013)、第一电压信号V1和关断时间TP4。第一电流I1和第一电压信号V1比例关系使得第一电压信号V1发生变化时，第一电流I1随之比例变化，避免影响关断时间。第一电流I1和关断时间TP4的倒数的比例关系使得关断时间TP4发生变化时，第一电流I1随之比例变化。根据，[0059]

[0060] 第一电导因子K1与第二电容8013之积与第二电导因子K2与第一电容204之积相等时，斜坡补偿信号的斜率和“第一电压信号V1与关断时间TP4之商”呈简单线性关系，可以更加方便的调节斜坡补偿信号的斜率。本领域的技术人员可以知道，除法电路1003也可以基于采样信号8016与第三电压信号V3之商(即V8016/V3)在输出端提供除法信号1004。此时，只需要第一运算电路202基于第一电压信号V1与除法信号1004之商(而非之积)提供电流控制信号VCTL，即可得到公式(5)所示的第一电流信号I1。同时，本领域的技术人员也可以知道，上述实施例使用比例关系和乘法关系是为了得到最优化的效果，如果是基于负反馈而得到成正比或者反比的关系，第一运算电路202可以使用加法关系替换乘法关系，减法关系替换除法关系等。

[0061] 图11为示出根据本发明一实施例的开关变换器1100的示意电路图，包括控制电路和开关电路1104。开关电路1104包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。开关电路1104可采用任何直流/直流或交流/直流变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压变换器，以及正激、反激变换器等等。开关电路1104中的开关管可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。

[0062] 控制电路电路包括导通时间控制单元1101、比较单元1102、逻辑单元1103、斜坡补偿单元200。导通时间控制单元1101产生导通时间信号COT，以控制开关电路1104中开关管的导通时长。斜坡补偿单元200产生斜坡补偿信号VSLOPE。比较单元1102耦接至斜坡补偿单元11205和开关电路1104，基于斜坡补偿信号VSLOPE、电压参考信号VREF和开关电路的输出电压VOUT，产生比较信号SET。逻辑单元1103耦接至导通时间控制单元1101和比较单元1102，根据导通时间信号COT和比较信号SET产生控制信号CTRL，以控制开关电路1104中至少一个开关管的导通与关断。

[0063] 本领域的技术人员可以知道，上述对斜坡补偿电路200的各种变形、改进后的斜坡补偿电路同样可以用于开关变换器1100。

[0064] 在一个实施例中，当输入电压VIN减小时，斜坡补偿电路200增大斜坡信号VSLOPE的斜率。例如，斜坡信号产生电路200的第一运算单元202的第二输入端耦接至输入电压VIN，运算单元基于第一电压V1与输入电压VIN之商或者之差提供电流控制信号VCTRL。当输入电压VIN减小时，电流控制信号VCTRL增大，第一电流I1增大，从而增大了斜坡补偿信号VSLOPE的斜率，进而改善了瞬态响应和线性调整率。

[0065] 在一个实施例中，当负载电流IOUT增大时，斜坡补偿电路200增大斜坡信号VSLOPE的斜率。斜坡信号产生电路100的第一运算单元202的第二输入端通过负载检测电路检测负载电流IOUT，运算单元基于第一电压V1与输入电压VIN之商或者之差提供电流控制信号VCTRL。当负载电流IOUT增大时，电流控制信号VCTRL增大，第一电流I1增大，从而增大了斜坡补偿信号VSLOPE的斜率，进而改善了瞬态响应和负载调整率。

[0066] 在另一个实施例中，开关变换器1100还可以包括反馈电路1107。反馈电路1107具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关电路1104的输出端以接收输出电压VOUT，输出端耦接至比较单元1102以提供代表输出电压VOUT的反馈信号FB。比较单元1102基于斜坡补偿信号VSLOPE、电压参考信号VREF和反馈信号FB产生比较信号SET。在一个实施例中，反馈电路1107包括电阻分压器。

[0067] 图12为根据本发明一实施例的开关变换器1200的电路原理图。开关变换器1200的结构与图11所示开关变换器1100的结构相似。其中开关电路1204采用同步降压变换拓扑，包括开关管S1、S2、电感器L和输出电容器COUT。开关电路1204通过开关管S1和S2的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。开关管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压VIN。开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至开关管S1的第二端，第二端接地。电感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至开关管S1的第二端和开关管S2的第一端。输出电容器COUT耦接在电感器L的第二端和地之间。输出电容器COUT两端的电压即为输出电压VOUT。在另一个实施例中，开关管S2可由二极管代替。特别地，开关变换器1200具有图10所示的斜坡补偿电路1000，产生斜坡补偿信号VSLOPE。

[0068] 比较单元1202包括比较器COM1。比较器COM1具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端接收电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差，反相输入端耦接至开关电路1204的输出端以接收输出电压VOUT，输出端提供比较信号SET。在一个实施例中，斜坡补偿信号VSLOPE也可被叠加至输出电压VOUT，而不是从电压参考信号VREF处被减去。

[0069] 导通时间控制单元1201产生导通时间信号COT，以控制开关管S1的导通时长。在一个实施例中，开关管S1的导通时长被设置为恒定值，或与输入电压VIN和/或输出电压VOUT有关的可变值。逻辑单元1203耦接至导通时间控制单元1201和比较单元1202，根据导通时间信号COT和比较信号SET产生控制信号CTRL。

[0070] 在一个实施例中，开关变换器1200还包括驱动电路1208。驱动电路1208耦接至逻辑单元1203以接收控制信号CTRL，并产生驱动信号至开关管S1、S2的控制端，以驱动开关管S1和S2的导通与关断。

[0071] 在一个实施例中，为了避免噪声干扰等对比较单元1202造成影响，导致开关管S1刚被关断，立刻又被导通，斜坡补偿电路还包括最小关断时间单元1210。该最小关断时间单元1210在最小关断时长TOFFMIN内将比较单元1202输出的比较信号SET屏蔽。为了说明书简明起见，在此对最小关断时间单元1210不再赘述。

[0072] 图13为根据本发明一实施例的图12所示开关变换器1200在正常工作状态下的波形图。当控制信号CTRL为高电平时，开关管S1导通而开关管S2关断，流过电感L的电流IL逐渐增大。当开关管S1的导通时长达到导通时间控制单元301所设置的时间阈值TTH时，控制信号CTRL变为低电平，开关管S1被关断，开关管S2被导通，流过电感L的电流IL逐渐减小。如图14所示，当输出电压VOUT小于电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差时，控制信号CTRL变为高电平，开关管S1被导通而开关管S2被关断。以上过程不断重复。图14中，当输入电压VIN或者负载电流IOUT不发生变化时，输出电压VOUT降低到与设定输出电压VOUTSET实质相同的电压值时，控制信号CTRL变为高电平。为便于显示，图14中用三角波表示了输出电压VOUT。

[0073] 在图13所示实施例中，斜坡补偿信号VSLOPE在开关管S1导通而开关管S2关断时等于幅值VRAMP，在开关管S1关断而开关管S2导通时斜坡下降。斜坡补偿信号VSLOPE还可具有其他的表现形式，例如斜坡补偿信号VSLOPE保持幅值VRAMP的时长可长于时间阈值TTH，例如等于时间阈值TTH与最小关断时长TOFFMIN之和。斜坡补偿信号VSLOPE还可是与电感电流IL同相的三角波信号，在开关管S1导通而开关管S2关断时斜坡上升，在开关管S1关断而开关管S2导通时时斜坡下降。

[0074] 在以下所描述的图15至图16的实施例中，斜坡补偿信号VSLOPE为锯齿波信号，在开关管S1由关断变为导通时快速上升至幅值，在开关管S1关断而开关管S2导通时斜坡下降。但本领域技术人员可以理解，具有其他表现形式的斜坡补偿信号VSLOPE也同样适用于本发明。

[0075] 图15为现有开关变换器在输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大时的波形图。输入电压VIN或者负载电流IOUT没有发生变化情况下，当输出电压VOUT小于电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差时(即T3时刻，输出电压VOUT等于设定输出电压VOUTSET时)，控制信号CTRL变为高电平，开关管S1被导通而开关管S2被关断。假定在T1时刻，输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大，关断时间开始减小。在现有的开关变换器中，斜坡补偿信号VSLOPE不会随输入电压VIN或者负载电流IOUT变化而变化，输出电压VOUT在降低至电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差相等时(T2时刻，此时输出电压VOUT等于V1501)，控制信号CTRL变为高电平，开关管S1被导通而开关管S2被关断。显然，V1501低于设定输出电压VOUTSET。在下一个周期，开关周期继续减小，输出电压VOUT曲线与电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差曲线的交点也继续降低，最终稳定于低于设定输出电压VOUTSET的第一实际输出电压VOUTACT1。即输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大，使得输出电压VOUT降低，开关变换器的负载调整率变差。

[0076] 图16为根据本发明一实施例的图12所示开关变换器1200在负载电流瞬时下降时的波形图。如图15中实线部分所示，假定在T1时刻，输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大，输出电压VOUT减小，关断时间开始减小，当输出电压VOUT等于V1501时，开关管S1被导通而开关管S2被关断。斜坡补偿电路1001检测到输入电压VIN减小或者负载电流IOUT增大，在下一个周期(的T3至T4之间时间段)增大斜坡补偿信号的斜率(其中虚线为未增大斜率前的斜坡补偿信号)。在T4时刻，输出电压VOUT在降低至V1601时，控制信号CTRL变为高电平，开关管S1被导通而开关管S2被关断。显然，V1601高于V1501，增大斜坡补偿信号的斜率改善了负载调整率。在接下来的开关周期中，斜坡补偿电路1001继续调整斜坡补偿信号的斜率，输出电压VOUT曲线与电压参考信号VREF与斜坡补偿信号VSLOPE之差曲线的最终交于第二实际输出电压VOUTACT2。在一些实施例中，第二实际输出电压VOUTACT2等于设定输出电压VOUTSET。在另外的一些实施例中，第二实际输出电压VOUTACT2低于设定输出电压VOUTSET。

[0077] 在另外一个实施例中，斜坡补偿电路1001检测功率开关器件的开关周期，当开关周期减小，第一电流I1增大，从而增大了斜坡补偿信号VSLOPE的斜率。在另外一个实施例中，斜坡信号产生电路1001检测功率开关器件的关断时间，当关断时间减小，第一电流I1增大，从而增大了斜坡补偿信号VSLOPE的斜率(例如根据公式5)。在一个实施例中，斜坡补偿电路1001将当前开关周期与稳态下的开关周期进行比较，若当前开关周期比稳态下开关周期短一定比例或数值，则视为输入电压VIN降低或者负载电流IOUT增大。本领域技术人员可以理解，负载检测电路还可通过检测其他与负载电流相关的参数来检测负载状态，这些检测方式均未脱离本发明的保护范围。

[0078] 虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。