功率变换器的控制电路和控制方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种功率变换器的控制电路和控制方法。

背景技术

功率变换器是采用开关管控制储能元件的充放电过程实现供电，以及通过控制开关管的导通和关断的时间比来维持输出电压和/或输出电流稳定的电源。因其容易形成模块化和小型化的集成电路，已经广泛地应用于手机、平板电脑和便携式媒体播放器的各种充电电源，以及用于驱动发光二极管(LED)的供电电源中。现有的功率变换器大多采用Boost型、Buck型和Buck-Boost型等拓扑结构。

图1示出了一种常规的功率变换器在升压工作模式下的示意性等效电路图。该功率变换器10包括电感L、第一开关管Q1、第二开关管Q2和控制电路100。电感L和第一开关管Q1串联连接在输入电压Vin和地之间，第二开关管Q2的第一端连接电感L和第一开关管Q1间的节点，第二端与外部负载端连接，输出电容Cout连接在第二开关管Q2和地之间。控制电路100包括误差放大单元110、比较单元120、振荡器130和逻辑驱动单元140。误差放大单元110包括分压电阻R1和R2以及误差放大器EA，误差放大器EA根据输出电压Vout的分压电压和参考电压Vref得到误差放大信号Vcomp。比较单元120包括比较器COM0，比较误差放大信号Vcomp和电感电流采样信号Vsense以输出PWM信号。振荡器130用于产生时钟信号CLK，逻辑驱动单元140接收时钟信号CLK和PWM信号，控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通和关断。图2示出了图1的功率变换器在升压工作模式下，CCM模式下的示意性工作波形图。在t1时刻根据时钟信号CLK导通第一开关管Q1关断第二开关管Q2，电感L储能，电感电流IL上升。在t2时刻根据PWM信号关断第一开关管Q1导通第二开关管Q2，电感L向负载供能，电感电流IL下降。从t3时刻开始重复上述过程。

在功率变换器工作过程中，开关管每次导通或者关断时，都需要消耗一定的功耗，因此电路中会产生一定的损耗，当负载电流逐渐降低进入轻载模式时，开关损耗对电路的影响逐渐增大，由于开关损耗的问题，导致电路的功耗较大，降低了轻载模式下的效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种功率变换器的控制电路和控制方法，以解决现有技术中的问题。

根据本发明的一方面，提供一种功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，在升压工作模式下，所述电感在第一开关管导通而第二开关管关断时获得电能，并在第一开关管关断而第二开关管导通时向负载端提供电能，其中，所述控制电路包括：时钟控制单元，产生时钟控制信号，所述时钟控制信号的有效脉冲边沿限定所述第一开关管的导通时刻；PWM信号发生单元，在所述第一开关管导通期间，根据输出电压和电感电流采样信号产生PWM信号；最小导通时间控制单元，在所述第一开关管导通期间，根据输入电压和输出电压产生第一时间信号；关断控制单元，连接所述PWM信号发生单元和所述最小导通时间控制单元，接收所述PWM信号的有效脉冲边沿和所述第一时间信号的有效脉冲边沿，并在接收到二者中较晚到达的一个时输出关断信号，所述关断信号用于限定所述第一开关管的关断时刻。

可选地，所述最小导通时间控制单元在所述第一开关管的导通时长达到第一时间后产生所述第一时间信号的有效脉冲边沿。

可选地，所述最小导通时间控制单元根据所述输出电压和/或所述输入电压分别产生输入斜坡信号和输出参考信号，并根据所述输入斜坡信号和所述输出参考信号的比较结果产生所述第一时间信号。

可选地，所述最小导通时间控制单元包括：输出分压采样单元，采样所述输出电压并对其进行分压得到输出分压电压；斜坡信号产生单元，在所述第一开关管导通期间，根据输出电压和输入电压的差值产生的电流对电容进行充电，以得到所述输入斜坡信号；以及第一比较器，接收所述输入斜坡信号和所述输出参考信号，根据比较结果产生所述第一时间信号，且在所述输入斜坡信号达到所述输出参考信号时产生所述第一时间信号的有效脉冲边沿。

可选地，所述功率变换器工作在连续导通模式下时，所述PWM信号发生单元在所述第一开关管的导通时长达到第二时间后产生所述PWM信号的有效脉冲边沿，且所述PWM信号的有效脉冲边沿晚于所述第一时间信号的有效脉冲边沿到达所述关断控制单元。

可选地，所述最小导通时间产生单元将所述第一时间设置为所述第二时间的一半。

可选地，所述控制电路在所述负载端处于轻载状态下时，控制所述第一开关管导通第一时间。

可选地，所述时钟控制单元包括时钟信号产生单元，所述时钟信号产生单元用于产生周期性的时钟信号，根据所述时钟信号得到所述时钟控制信号。

可选地，所述时钟控制单元还包括：最小关断时间控制单元，连接所述时钟信号产生单元，在接收到所述时钟信号的有效脉冲边沿的第三时间后产生所述时钟控制信号的有效脉冲边沿。

可选地，所述时钟控制单元还包括：第二比较器，所述第二比较器用于接收根据所述输出电压得到的误差放大信号和电压阈值，在所述负载端处于轻载状态下，所述误差放大信号低于所述电压阈值时使所述时钟控制单元屏蔽所述时钟信号。

可选地，还包括：逻辑单元，连接所述关断控制单元和所述时钟控制单元，根据所述关断信号和所述时钟控制信号产生驱动控制信号；以及驱动单元，连接所述逻辑单元和所述第一开关管及所述第二开关管，根据所述驱动控制信号产生第一开关控制信号和第二开关控制信号，以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通和关断。

可选地，所述控制电路还包括：过零检测单元，连接所述驱动单元，用于检测功率变换器的电感电流，并在所述电感电流过零时输出过零检测信号，所述驱动单元根据所述过零检测信号控制所述第一开关管和所述第二开关管均关断。

根据本发明的另一方面，提供一种功率变换器的控制方法，用于控制所述功率变换器的工作状态，所述功率变换器包括第一开关管、第二开关管和电感，在升压工作模式下，所述电感在第一开关管导通而第二开关管关断时获得电能，并在第一开关管关断而第二开关管导通时向负载端提供电能，其中，所述控制方法包括：在接收到时钟控制信号的有效脉冲边沿时导通所述第一开关管；在所述第一开关管导通期间，根据输出电压和电感电流采样信号产生PWM信号，且根据输入电压和输出电压产生第一时间信号；在接收到所述PWM信号的有效脉冲边沿和所述第一时间信号的有效脉冲边沿二者中较晚产生的一个时输出关断信号，以关断所述第一开关管。

可选地，所述第一时间信号的有效脉冲边沿在所述第一开关管的导通时长达到第一时间后产生。

可选地，所述功率变换器工作在连续导通模式下时，所述PWM信号的有效脉冲边沿在所述第一开关管的导通时长达到第二时间后产生，且所述PWM信号的有效脉冲边沿晚于所述第一时间信号的有效脉冲边沿被接收。

可选地，在所述负载端处于轻载状态下时，控制所述第一开关管导通第一时间。

可选地，所述第一时间为第二时间的一半，所述第二时间为所述功率变换器工作在连续导通模式下时所述第一开关管的导通时长。

本发明的有益效果至少包括：

本发明提供的功率变换器的控制电路和控制方法，由时钟控制单元产生的时钟控制信号来决定第一开关管的导通时刻；而由PWM信号发生单元产生的PWM信号和由最小导通时间控制单元根据输入电压和输出电压产生的第一时间信号，二者的有效脉冲边沿中较晚被关断控制单元接收的一个来决定第一开关管的关断时刻。因此在正常工作时可以由PWM信号和时钟控制信号CLKL周期性控制功率变换器的工作状态，而在负载端处于轻载状态下时，PWM信号产生频率较快时由最小导通时间控制单元控制第一开关管能有一个最小导通时间，避免轻载状态下开关管频繁开关造成开关损耗较大，且向负载供能不稳定等问题。

进一步地，在时钟控制单元内设置了最小关断时间控制单元，用于限定第一开关管的最小关断时间，使得开关管能够充分开关，并使电感能向负载稳定传输电能，避免输出电压产生较大纹波。进一步地，时钟控制单元内设置比较器在轻载状况下根据比较器的输出结果将时钟信号屏蔽一段时间，又可以在轻载状况下实现开关周期的扩展，降低轻载下的功耗。

进一步地，将最小导通时间控制单元设置为在第一开关管导通第一时间后产生第一时间信号的有效脉冲边沿，使得第一开关管至少导通第一时间，且第一时间被设置为CCM模式下第一开关管导通时间的一半，从而使第一开关管至少导通一个较佳的时间，避免第一开关管导通时间太短而频繁开关开关管造成的开关损耗，也避免第一开关管导通时间过长造成电感电流过大的问题，使得电路的工作状态稳定。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1示出了一种常规的功率变换器在升压工作模式下的示意性电路图；

图2示出了图1的功率变换器升压工作模式下在CCM模式下的示意性工作波形图；

图3示出了根据本发明实施例的功率变换器在升压工作模式下的控制方法的示意性流程图；

图4示出了根据本发明实施例的功率变换器及其控制电路在升压工作模式下的示意性电路框图；

图5示出了图4的功率变换器的控制电路中最小导通时间控制单元的一种示意性电路框图；

图6示出了图4的功率变换器的控制电路中时钟控制单元的示意性电路框图；

图7示出了图4的功率变换器在CCM模式下的示意性工作波形图；

图8示出了图4的功率变换器在负载端处于轻载状态下的示意性工作波形图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

图3示出了根据本发明实施例的功率变换器在升压工作模式下的控制方法的示意性流程图。

本发明提供一种功率变换器的控制方法，控制电路执行该控制方法以在负载端处于轻载状态下时保证第一开关管有最小导通时间，解决现有技术的问题。本实施例的控制方法具体包括如下步骤：

在步骤S101中，在接收到时钟控制信号的有效脉冲边沿时导通第一开关管。

本步骤中，根据时钟控制信号CLKL的有效脉冲边沿来导通第一开关管，即时钟控制信号CLKL的有效脉冲边沿的产生时刻基本就是第一开关管的导通时刻。

在步骤S102中，在第一开关管导通期间，根据输出电压和电感电流采样信号产生PWM信号，且根据输入电压和输出电压产生第一时间信号。

本步骤中，在第一开关管导通后，根据输出电压Vout和电感电流采样信号Vsense产生PWM信号，还根据输入电压Vin和输出电压Vout产生第一时间信号Vt1。

在步骤S103中，在接收到PWM信号的有效脉冲边沿和第一时间信号的有效脉冲边沿二者中较晚产生的一个时输出关断信号，以关断第一开关管。

本步骤中，接收PWM信号和第一时间信号Vt1，并且在接收到PWM信号的有效脉冲边沿和第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿，二者中较晚产生的一个时输出关断信号Voff，该关断信号Voff用于使第一开关管关断。

本实施例的控制方法通过根据时钟控制信号CLKL和关断信号Voff就可以限定第一开关管的导通时间，该控制方法比现有技术的控制方法多了第一时间信号Vt1的影响。从而不仅仅根据PWM信号的产生来关断第一开关管，还要结合第一时间信号Vt1的产生共同控制第一开关管的关断时间。以在PWM信号产生较早时由第一时间信号Vt1保证第一开关管的最小导通时间，保证轻载状态下的工作状态稳定，减小功耗。

上述控制方法是以功率变换器的控制电路在升压工作模式下为基础实现的，以下结合图4-图6的控制电路来具体介绍本申请的功率变换器的控制方法。

图4示出了根据本发明实施例的功率变换器及其控制电路在升压工作模式下的示意性电路框图。

如图4所示，该功率变换器10与图1示出的结构相同，工作在输入电压Vin小于输出电压Vout时的Boost状态。该功率变换器10包括电感L、第一开关管Q1、第二开关管Q2和控制电路200。电感L和第一开关管Q1串联连接在输入电压Vin和地之间，第二开关管Q2的第一端连接在电感L和第一开关管Q1之间的节点SW上，第二端与外部负载端连接，输出电容Cout连接在第二开关管Q2和地之间，负载电阻RL并联在输出电容Cout两端。第一开关管Q1和第二开关管Q2的栅极连接至控制电路200，通过控制电路200控制开关管的导通。具体地，控制电路200提供第一开关控制信号Vg1控制第一开关管Q1的导通和关断，提供第二开关控制信号Vg2控制第二开关管Q2的导通和关断。

在正常工作状态下，第一开关管Q1和第二开关管Q2交替导通，以向负载端提供能量。例如电感L在第一开关管Q1导通而第二开关管Q2关断时存储电能，使电感电流IL上升，并在第一开关管Q1关断而第二开关管Q2导通时向负载端提供电能，使电感电流IL下降，电感电流IL即流过电感L上的电流。通过控制电路200调整节点SW上的占空比可以调节输出电压Vout。作为本发明的其中一个实施例，第一开关管Q1和第二开关管Q2例如均为NMOS管，一般采用电流型控制。在图4中以MOS管作为开关管为例，可以知道，该开关管还可以是其他形式的能实现开关功能的开关。

图4中，控制电路200包括PWM信号发生单元210、最小导通时间控制单元230、关断控制单元240、时钟控制单元250、逻辑单元270和驱动单元280。PWM信号发生单元210又包括误差放大单元220和比较器COM0，PWM信号发生单元210在第一开关管Q1导通期间，根据输出电压Vout和电感电流采样信号Vsense产生PWM信号。时钟控制单元250用于产生时钟控制信号CLKL，时钟控制信号CLKL的有效脉冲边沿限定第一开关管Q1的导通时刻。最小导通时间控制单元230在第一开关管Q1导通期间，根据输入电压Vin和输出电压Vout产生第一时间信号Vt1。关断控制单元240连接PWM发生单元210和最小导通时间控制单元230，接收PWM信号的有效脉冲边沿和第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿，并在接收到二者中较晚到达的一个时输出关断信号Voff，关断信号Voff用于限定第一开关管Q1的关断时刻。并且，最小导通时间控制单元230在第一开关管Q1的导通时长达到第一时间Tonmin后产生第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿。逻辑单元270连接关断控制单元240和时钟控制单元250，根据关断信号Voff和时钟控制信号CLKL产生驱动控制信号。驱动单元280连接逻辑单元270和第一开关管Q1及第二开关管Q2，根据驱动控制信号产生第一开关控制信号Vg1和第二开关控制信号Vg2，以分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通和关断。

具体地，误差放大单元220连接功率变换器的输出端，包括由连接在输出端和地之间的串联的电阻R1和电阻R2组成的分压网络和误差放大器EA。分压网络将输出电压Vout分压后生成反馈信号Vb，从电阻R1和电阻R2的连接点处将反馈信号Vb传输至误差放大器EA的反向输入端。而由电源产生的基准电压Vref则接入误差放大器EA的正向输入端，误差放大器EA的输出端连接比较器COM0。反馈信号Vb和基准电压Vref的差值经由误差放大器EA放大后由输出端向比较器COM0的反向输入端输出误差放大信号Vcomp；另外，也可以通过补偿电路对误差放大器的输出信号进行补偿后得到误差放大信号Vcomp。比较器COM0连接误差放大单元220和关断控制单元240，从功率变换器10获取电感电流采样信号Vsense提供至比较器COM0的正向输入端。并将误差放大信号Vcomp与电感电流采样信号Vsense进行比较，根据比较结果输出PWM信号。例如在检测到电感电流采样信号Vsense增大到误差放大信号Vcomp时产生PWM信号的有效脉冲边沿，有效脉冲边沿例如是上升沿。

最小导通时间控制单元230分别根据输入电压Vin和输出电压Vout产生输入斜坡信号Vinramp和输出参考信号Voutref，并根据输入斜坡信号Vinramp和输出参考信号Voutref的比较结果产生第一时间信号Vt1。

图5示出了图4的功率变换器的控制电路中最小导通时间控制单元的一种示意性电路框图。如图5所示，最小导通时间控制单元包括：输出分压采样单元231、滤波单元232、斜坡信号产生单元234和比较器COM1。

具体地，输出分压采样单元231采样输出电压Vout并对其进行分压得到输出分压电压；滤波单元232连接输出分压采样单元231，将输出分压电压滤波后得到输出参考信号Voutref。作为本发明的其他实施例，是否设置滤波单元可以根据实际情况进行设置。斜坡信号产生单元234用于在第一开关管Q1导通期间，根据输出电压和输入电压的差值(Vout-Vin)产生的电流对电容进行充电，以得到输入斜坡信号Vinramp。比较器COM1接收输入斜坡信号Vinramp和输出参考信号Voutref，并根据输入斜坡信号Vinramp和输出参考信号Voutref的比较结果产生第一时间信号Vt1。例如，正向输入端接收输入斜坡信号Vinramp，反向输入端接收输出参考信号Voutref，并在输入斜坡信号Vinramp达到输出参考信号Voutref时产生第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿，有效脉冲边沿为上升沿。且在输入斜坡信号Vinramp小于输出参考信号Voutref时输出低电平，在输入斜坡信号Vinramp大于输出参考信号Voutref时输出高电平。输出分压采样单元231可以是以电阻分压网络为基础的电路结构，滤波单元232可以是以RC网络为基础的电路结构。

第一开关管Q1导通的时刻，比较器COM1接收输入斜坡信号Vinramp和输出参考信号Voutref进行比较，经过第一时间Tonmin后输入斜坡信号Vinramp达到输出参考信号Voutref，开始产生高电平的第一时间信号Vt1。那么，最小导通时间控制单元230在第一开关管Q1的导通时长达到第一时间Tonmin后产生第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿。该第一时间的大小可以根据实际需要设定，通过调节相应的输出电压的比例系数或调节与(Vout-Vin)成比例的电流的系数来对导通时间进行设置，以改变第一时间的大小。

这里仅是给出了本发明的最小导通时间产生单元230的一种可实施方式，而不是作为对本发明的限定。在其他的实施例中可以采用其他电路结构实现相同的效果。

再次参见图4，关断控制单元240用于接收PWM信号的上升沿和第一时间信号Vt1的上升沿，并在先后接收到两个上升沿之后输出关断信号Voff。例如先接收到PWM信号的上升沿，后接收到第一时间信号Vt1的上升沿，以接收到第一时间信号Vt1的上升沿的时刻输出关断信号Voff；而先接收到第一时间信号Vt1的上升沿，后接收到PWM信号的上升沿时，以接收到PWM信号的上升沿的时刻输出关断信号Voff。关断控制单元240可以包括计数器或者组合逻辑门。例如在计数两个高电平之后输出关断信号，或者在两个信号经过多个逻辑门之后产生关断信号。

逻辑单元270可以是RS触发器，关断控制单元240连接在RS触发器的置位端S，时钟控制单元250连接在RS触发器的复位端R，置位端S接收关断信号Voff，复位端R接收时钟控制信号CLKL，然后向驱动单元280输出驱动控制信号。驱动单元280根据驱动控制信号输出对应的开关控制信号以控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通状态。例如RS触发器的置位端S在接收到关断信号Voff时，控制驱动单元280使第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通；而RS触发器的复位端R在接收到时钟控制信号CLKL时控制驱动单元280使第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。

图6示出了图4的功率变换器的控制电路中时钟控制单元的示意性电路框图。结合图4和图6，时钟控制单元250用于产生时钟控制信号CLKL，该时钟控制信号CLKL可以是周期性的时钟信号，那么时钟控制单元250可以包括时钟信号产生单元251，时钟信号产生单元251例如包括振荡器，用于产生周期性的时钟信号CLK，之后再根据时钟信号CLK得到时钟控制信号CLKL。例如可以直接将时钟信号CLK作为时钟控制信号CLKL，也可以对其进行处理后得到时钟控制信号CLKL，处理例如是延时、叠加信号、滤波等手段。当时钟控制单元250仅包括时钟信号产生单元251时，其产生的时钟信号CLK的作用与现有技术相同。

进一步地，图4的实施例中，根据最小导通时间控制单元230可以为第一开关管Q1限定最小导通时间，即第一时间Tonmin，同理，也可以为第一开关管Q1限定最小关断时间。关断信号Voff用于使第一开关管Q1关断且第二开关管Q2导通，而时钟控制信号CLKL用于使第一开关管Q1导通，所以时钟控制信号CLKL的产生时刻决定了第一开关管Q1的关断时刻。所以，在一个优选的实施例中，可以根据时钟控制单元250为第一开关管Q1限定最小关断时间。那么，时钟控制单元250还可以包括：最小关断时间控制单元252，最小关断时间控制单元252连接时钟信号产生单元251，在接收到时钟信号CLK的有效脉冲边沿的第三时间Toffmin后产生时钟控制信号CLKL的有效脉冲边沿。这里有效脉冲边沿都可以是上升沿，例如最小关断时间控制单元252本身产生的时钟控制信号CLKL是高电平的，而在最小关断时间控制单元252接收到时钟信号CLK的上升沿时，使时钟控制信号CLKL翻转为低电平，在低电平维持第三时间Toffmin后再次产生高电平的时钟控制信号CLKL，以控制第一开关管Q1导通。这里的时钟控制信号CLKL可以理解为是时钟信号CLK的延时信号，延时时长为第三时间Toffmin。

进一步地，时钟控制单元250还包括比较器COM2，比较器COM2用于接收误差放大信号Vcomp和电压阈值Vth，并在负载端处于轻载状态下且误差放大信号Vcomp低于电压阈值Vth时使时钟控制单元250屏蔽时钟信号CLK。即在负载端处于轻载状态下时，当误差放大器EA输出的误差放大信号Vcomp较低时，将时钟信号CLK屏蔽一段时间，即此时没有CLK信号输出；而在误差放大器EA输出的误差放大信号Vcomp开始升高后恢复时钟信号CLK的产生，相当于将时钟信号CLK延迟一段时间再输出，以此来实现展频，增大轻载下的开关周期。通过设置比较器COM2，可以在轻载状态下时通过屏蔽一段时间时钟信号CLK，使时钟信号CLK较晚产生，从而时钟控制信号CLKL的有效脉冲边沿较晚产生，延后下一开关周期第一开关管Q1的导通时刻，可以使得轻载下的开关周期增大，降低开关频率。

从而，使时钟控制单元仅为时钟信号产生单元时，可以产生周期性的时钟信号CLK，而在时钟控制单元内设置了最小关断时间控制单元用于限定第一开关管的最小关断时间时，可以使第二开关管Q2导通最小关断时间(第三时间)，以保证电感能向负载稳定传输电能，避免输出电压产生较大纹波，并可以确保实现开关管的充分开关。而在时钟控制单元内设置比较器在轻载状况下根据比较器的输出结果将时钟信号屏蔽一段时间，又可以在轻载状况下实现开关周期的扩展，降低轻载下的功耗。

以上描述均是以上升沿为有效脉冲边沿进行说明，而作为本发明的其他实施里，根据实际情况也可以设置下降沿为有效脉冲边沿，只要其实质在本发明的范围内即可。

再次参见图4，本实施例的功率变换器的控制电路200还包括过零检测单元260。过零检测单元260连接驱动单元280，用于检测功率变换器的电感电流，并在电感电流IL过零时输出过零检测信号ZCD，驱动单元280根据过零检测信号ZCD控制第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断。

进一步地，功率变换器的工作状态可以分为负载端处于轻载状况下或负载端处于满载状态下。负载端处于满载状态下时，功率变换器例如工作于CCM(continuous currentmode，连续导通模式)下；负载端处于轻载状态下时，功率变换器的开关周期延长。

具体地，功率变换器工作在连续导通模式下时，PWM信号发生单元210在第一开关管Q1的导通时长达到第二时间t2后产生PWM信号的有效脉冲边沿，且PWM信号的有效脉冲边沿晚于第一时间信号的有效脉冲边沿到达关断控制单元240。即在满载的CCM模式下时，电感电流采样信号Vsense要经过较长时间才能达到误差放大信号Vcomp，使得PWM信号的上升沿的产生时刻较晚，第一开关管Q1在CCM下的导通时间为第二时间。将最小导通时间控制单元230产生的第一时间Tonmin设置为第二时间t2的一半，则PWM信号的高电平到达关断控制单元240的时刻晚于第一时间信号Vt1的高电平到达关断控制单元240的时刻。关断控制单元240根据PWM信号的上升沿产生关断信号Voff。那么，第一开关管Q1的导通时刻由时钟控制信号CLKL控制，第一开关管Q1的关断时刻由PWM信号控制，与现有技术的控制方式基本一致。最小导通时间控制单元230在这一模式下不起作用，或者说不会影响功率变换器的工作。而在负载端处于轻载状态下时，仍然可以将第一时间设置为CCM工作模式下第一开关管导通时长即第二时间的一半。此时由于PWM信号的上升沿的产生时刻较早，可能早于第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿的产生时刻，则根据第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿的产生时刻产生关断信号Voff，第一开关管Q1的导通时长为第一时间。

作为本发明的其他实施例，并不只是限于为第二时间的一半，第一时间Tonmin的大小可以根据实际应用场景进行设置。

图7示出了图4的功率变换器在CCM模式下的一种示意性工作波形图。

如图7所示，功率变换器工作在CCM模式下。在t0时刻，时钟控制信号CLKL的上升沿使第一开关管Q1导通，在t0-t1时间段，电感电流L持续上升。输入斜坡信号Vinramp从t0时刻开始上升，输出参考信号Voutref保持不变，二者逐渐接近。在t1时刻，输入斜坡信号Vinramp达到输出参考信号Voutref，开始产生高电平的第一时间信号Vt1，直至t2时刻。t0-t1时间段即第一时间Tonmin或者说最小导通时间。此时电感电流IL继续上升，直至t2时刻，电感电流采样信号Vsense达到误差放大信号Vcomp，PWM信号发生单元210输出高电平的PWM信号或者说输出PWM信号的脉冲。因此在t2时刻关断控制单元240才产生关断信号Voff，使得第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通。在t3时刻，时钟信号CLK产生高电平，使得时钟控制信号CLKL从高电平翻转至低电平。经过一段第三时间Toffmin或者说最小关断时间之后，在t4时刻时钟控制单元250输出高电平的时钟控制信号CLKL，使得第二开关管Q2关断而第一开关管Q1导通。t3-t4时间段就是第一开关管Q1的最小关断时间。从t4时刻开始下一个开关周期，t4-t5重复t0-t4时间段内的操作。t5时刻开始进入下一开关周期，以此类推。

因此在这一状态下，PWM信号的上升沿使得第一开关管Q1关断而第二开关管Q2导通。而当时钟信号CLK的上升沿到来时，CLKL信号翻低，经过一段固定的时间Toffmin之后，时钟控制信号CLKL的上升沿使第一开关管Q1导通而第二开关管Q2关断。最小导通时间Tonmin设置为CCM模式下第一开关管Q1导通时间的一半，所以该模式下第一时间信号Vt1不起作用，功率变换器工作在峰值控制的PWM模式下，与现有技术的波形一致。

而当负载端处于轻载状态下时，仍使最小导通时间产生单元230将第一时间Tonmin设置为上述的第二时间t2的一半，使得控制电路在负载端处于轻载状态下时，控制第一开关管Q1至少导通第一时间Tonmin。以下结合图8进行说明。

图8示出了图4的功率变换器在负载端处于轻载状态下的一种示意性工作波形图。如图8所示，一般地，在轻载状态下，第一时间信号Vt1的有效脉冲边沿晚于PWM信号的有效脉冲边沿被接收，那么第一开关管Q1导通时长为第一时间。

如图8所示，在t0时刻，时钟控制信号CLKL的上升沿使得第一开关管Q1导通而第二开关管Q2关断。在t0-t1时间段内，电感电流IL开始上升。在这期间由于负载端处于轻载，电感电流整体较低，电感电流采样信号Vsense很快达到误差放大信号Vcomp，使得PWM信号较早产生。但此时输入斜坡信号Vinramp正处于上升时刻且未与输出参考信号Voutref触碰，直至t1时刻，输入斜坡信号Vinramp达到输出参考信号Voutref，产生高电平的第一时间信号Vt1，PWM信号也从高电平跳变为低电平。此时关断控制单元240输出关断信号Voff使得第一开关管Q1关断而第二开关管Q2导通。t0-t1即第一时间或者说最小导通时间Tonmin，其为CCM模式下第一开关管Q1导通时间的一半。所以在轻载模式下时，第一开关管Q1至少导通第一时间。接着，从t1时刻开始电感电流IL逐渐下降。在t1-t2这一时间段内，误差放大器输出的误差放大信号Vcomp输出低钳位，使得时钟信号CLK被屏蔽。直至t2时刻，误差放大器输出的误差放大信号Vcomp升高，超过电压阈值Vth，使得时钟信号CLK产生高电平的脉冲。之后经过第三时间或最小关断时间Toffmin之后产生时钟控制信号CLKL的高电平。而在t3时刻时，过零检测单元260检测到电感电流过零，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断。在t4时刻，第一开关管Q1关断达到最小关断时间Toffmin，产生高电平的CLKL，使得第一开关管Q1导通，进入下一开关周期。t4-t5时间段重复t0-t4时间段的操作。另外，图8中示例出了在t2时刻产生时钟信号CLK的情形，而在本发明中，根据误差放大信号Vcomp与电压阈值Vth的大小，也可能在t3-t4之间产生时钟信号CLK的高电平脉冲。

即功率变换器工作在PFM模式下时，当误差放大器输出低钳位的误差放大信号Vcomp时，屏蔽时钟信号CLK，通过这种方式展频。若误差放大器的输出升高，使得CLK产生高电平，经过第三时间Toffmin后，CLKL的上升沿使第一开关管Q1导通。第一开关管Q1最小导通时间为第一时间，所以轻载状态下功率变换器工作在COT(Constant on time，恒定开关周期或恒定导通时间)控制模式。

另外，上文所述均为功率变换器在升压工作模式下的说明，该功率变换器可以为升压功率变换器，也可以为具有升压工作模式的其他类型的功率变换器，在此不对功率变换器的类型做限制。

综上，本发明提供的功率变换器的控制电路和控制方法，由时钟控制单元产生的时钟控制信号来决定第一开关管的导通时刻；而由PWM信号发生单元产生的PWM信号和由最小导通时间控制单元根据输入电压和输出电压产生的第一时间信号，二者中较晚被关断控制单元接收的一个来决定第一开关管的关断时刻。因此在正常工作时可以由PWM信号和时钟信号CLK周期性控制功率变换器的工作状态，而在负载端处于轻载状态下时，PWM信号产生频率较快时由最小导通时间控制单元控制第一开关管能有一个最小导通时间，避免轻载状态下开关管频繁开关造成开关损耗较大，且向负载供能不稳定等问题。

进一步地，在时钟控制单元内设置了最小关断时间控制单元，用于限定第一开关管的最小关断时间，使电感能向负载稳定传输电能，避免输出电压产生较大纹波，并能实现功率管的充分开关。

进一步地，时钟控制单元内设置比较器在轻载状况下根据比较器的输出结果将时钟信号屏蔽一段时间，又可以在轻载状况下实现开关周期的扩展，降低轻载下的功耗。

进一步地，将最小导通时间控制单元设置为在第一开关管导通第一时间后产生第一时间信号的有效脉冲边沿，使得第一开关管至少导通第一时间，且第一时间被设置为CCM模式下第一开关管导通时间的一半，从而使第一开关管至少导通一个较佳的时间，避免第一开关管导通时间太短而频繁开关开关管造成的开关损耗，也避免第一开关管导通时间过长造成电感电流过大的问题，使得电路的工作状态稳定。

需要说明的是，本文中的数值均仅用于示例性的说明，在本发明的其它实施例中，也可以采样其它的数值来实现本方案，具体应根据实际情况进行合理设置，本发明对此不作限定。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

还应理解，本文采用的术语和表述方式只是用于描述，本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。