開關電源及其控制電路制造技術

本申請公開了開關電源及其控制電路。所述控制電路包括：調節模塊，用于將開關信號的周期與參考周期進行比較以產生第一控制電壓；電流源模塊，用于根據所述第一控制電壓產生第一充電電流；脈沖信號產生模塊，用于將所述第一充電電流轉換為開關導通或關斷時間信號；驅動模塊，用于根據所述開關導通或關斷時間信號產生所述開關信號，以控制開關管的導通與關斷；以及時間測量模塊，用于根據所述開關信號得到時間參數并且根據所述時間參數產生周期調節信號，其中，所述調節模塊根據所述周期調節信號調節所述參考周期，從而調節所述開關信號的周期。該控制電路利用參考周期的動態控制補償關斷時間的變化，從而實現寬輸入和輸出電壓范圍。

Switching power supply and control circuit thereof

A switching power supply and a control circuit thereof are disclosed. The control circuit comprises a regulating module, is used to switch the signal cycle and the reference cycle are compared to generate a first control voltage; current source module for generating a first charging current according to the first control voltage; pulse signal generating module, for the first charging current into the switch turn-on or turn off time signal; driving module according to the switch turn-on or turn off time signal generated by the switch signal to control the switch turn-on and turn off; and time measurement module, according to the switch signal and generates a signal cycle time parameter adjustment, according to the time parameter which the adjustment the module according to the signal conditioning cycle of the reference period, so as to adjust the cycle switch signal. The control circuit compensates for the change in turn off time using dynamic control of the reference cycle, thereby achieving a wide input and output voltage range.

【技術實現步驟摘要】
開關電源及其控制電路
本技術屬于電力電子
，更具體地，涉及開關電源及其控制電路。
技術介紹
開關電源是采用開關信號控制開關管的導通和關斷，通過對儲能元件的充電和放電維持穩定輸出的電源電路。在開關電源中，控制電路產生開關信號，以控制開關管的導通和關斷。開關管的導通時間占整個開關周期的比值稱為占空比。開關電源的輸入電壓、輸出電壓和占空比之間存在著特定的關系。因此，在輸入電壓波動時，可以通過占空比的反饋調節獲得穩定的輸出電壓，開關電源的電壓調節范圍受到占空比范圍的限制。開關電源的恒定時間控制方法包括恒導通控制方法(ConstantOnTime,COT)和恒關斷控制方法(ConstantOffTime,COT)。其中，恒導通控制方法通過控制所述開關電源的開關管以恒定的時間導通，實現將輸入電壓轉換為輸出電壓以驅動負載，恒關斷控制方法通過控制所述開關電源的開關管以恒定的時間關斷，實現將輸入電壓轉換為輸出電壓以驅動負載。通常，由于控制電路中的運算放大器、比較器和驅動模塊等需要一定的時間來檢測和動作，因此，開關信號的關斷時間應該大于等于最小關斷時間，開關信號的導通時間應該大于等于最小導通時間。由于最小關斷時間的存在，在恒導通控制方法中，占空比的最大值受到限制；由于最小導通時間的存在，在恒關斷控制方法中，占空比的最小值受到限制。因此開關電源的輸入電壓與輸出電壓的范圍受到限制。因此，期望進一步實現寬輸入和輸出電壓范圍。
技術實現思路
有鑒于此，本技術的目的在于提供開關電源及其控制電路，其中控制電路根據時間參數調節參考周期。根據本技術的第一方面，提供一種用于開關電源的控制電路，包括：調節模塊，用于將開關信號的周期與參考周期進行比較以產生第一控制電壓；電流源模塊，用于根據所述第一控制電壓產生第一充電電流；脈沖信號產生模塊，用于將所述第一充電電流轉換為開關導通或關斷時間信號；驅動模塊，用于根據所述開關導通或關斷時間信號產生所述開關信號，以控制開關管的導通與關斷；以及時間測量模塊，用于根據所述開關信號得到時間參數并且根據所述時間參數產生周期調節信號，其中，所述調節模塊根據所述周期調節信號調節所述參考周期，從而調節所述開關信號的周期。優選地，在所述開關電源的恒導通控制模式下，所述時間測量模塊包括關斷時間測量電路，用于測量所述開關信號的關斷時間作為所述時間參數，并且當所述關斷時間小于第一閾值時，所述周期調節信號使所述參考周期增大。優選地，在所述開關電源的恒關斷控制模式下，所述時間測量模塊包括導通時間檢測電路，并且當所述導通時間小于第一閾值時，所述周期調節信號使所述參考周期增大。優選地，所述調節模塊包括：計時模塊，用于根據所述開關信號產生參考周期信號，所述參考周期信號是與所述開關信號同步觸發的脈沖信號；邊沿比較模塊，用于將所述參考周期信號和所述開關信號進行比較，以產生第一使能信號和第二使能信號；補償模塊，用于提供所述第一控制電壓，以及根據第一使能信號和第二使能信號調節所述第一控制電壓的電壓值。優選地，所述計時模塊包括：第一電容，在所述第一電容的兩端產生第二控制電壓；第一電流源，與所述第一電容串聯連接，用于向所述第一電容提供第一電流；第一開關，與所述第一電容并聯連接，用于控制所述第一電容的充電和放電過程；第一比較器，用于將所述第二控制電壓與第一參考電壓相比較，從而產生所述參考周期信號，其中，所述第一開關在所述開關信號的控制下導通和關斷，所述計時模塊通過改變所述第一電容的充電時間來調節所述參考周期。優選地，所述調節模塊還包括：第一電壓源，用于提供所述第一參考電壓，在所述調節模塊增大所述參考周期的情形下，所述第一電流源的電流值減小或/和所述第一參考電壓升高，從而延長所述第一電容的充電時間，在所述調節模塊減小所述參考周期的情形下，所述第一電流源的電流值增加或/和所述第一參考電壓減小，從而減少所述第一電容的充電時間。根據本技術的第二方面，提供一種開關電源，包括：主電路；以及上述的控制電路，其中，所述主電路包括開關管，所述控制電路控制所述開關管的導通和關斷。優選地，所述主電路為升壓型拓撲、降壓型拓撲、升降壓型拓撲和反激型拓撲中的任一種。根據本技術實施例的開關電源控制電路，利用參考周期的動態控制補償開關信號的事件參數的變化，從而實現寬輸入、輸出電壓范圍，并提高系統穩定性。在開關電源的恒導通控制模式下，在對應的優選實施例中，如果關斷時間小于第一閾值，則參考周期延長，第一閾值對應于系統的最小關斷時間。根據開關信號的關斷時間動態調節參考周期，使得所述關斷時間始終大于最小關斷時間。因而，該控制方法通過對參考周期的動態控制來補償開關信號的關斷時間的變化，從而可以進一步提高最大占空比Dmax，實現寬輸入和輸出電壓范圍。在開關電源的恒導通控制模式下，在對應的優選實施例中，如果關斷時間大于等于第一閾值，則參考周期減小。根據開關信號的關斷時間動態調節參考周期，在開關信號的關斷時間大于最小關斷時間的前提下，該控制電路進一步提高開關信號的頻率，從而可以提高系統效率以及避免音頻噪聲的產生。在開關電源的恒關斷控制模式下，在對應的優選實施例中，如果導通時間小于第二閾值，則參考周期延長，第二閾值對應于系統的最小導通時間。根據開關信號的導通時間動態調節參考周期，使得所述導通時間始終大于最小導通時間。因而，該控制方法通過對參考周期的動態控制來補償開關信號的導通時間的變化，從而可以進一步降低最小占空比Dmin，實現寬輸入和輸出電壓范圍。在開關電源的恒關斷控制模式下，在對應的優選實施例中，如果導通時間大于等于第二閾值，則參考周期減小。根據開關信號的導通時間動態調節參考周期，在開關信號的導通時間大于最小導通時間的前提下，該控制電路進一步提高開關信號的頻率，從而可以提高系統效率以及避免音頻噪聲的產生。附圖說明通過以下參照附圖對本技術實施例的描述，本技術的上述以及其他目的、特征和優點將更為清楚。圖1示出BUCK型開關電源的示意性框圖。圖2示出BOOST型開關電源的示意性框圖。圖3示出在圖1和2所示開關電源中采用的現有控制電路的示意性框圖。圖4至5分別示出在圖2所示控制電路中采用的計時模塊、調節模塊和驅動模塊的示意性框圖。圖6a示出在開關電源的恒導通控制模式下圖2所示的控制電路中采用的脈沖信號產生模塊的示意性框圖。圖6b示出在開關電源的恒關斷控制模式下圖2所示的控制電路中采用的脈沖信號產生模塊的示意性框圖。圖7示出根據本技術第一實施例的開關電源控制電路的示意性框圖。圖8示出圖7所示控制電路中采用的一種計時模塊的示意性框圖。圖9示出圖7所示控制電路中采用的另一種計時模塊的示意性框圖。圖10示出根據本技術第二實施例的開關電源的恒導通時間控制方法的流程圖。圖11示出根據本技術第三實施例的開關電源的恒導通時間控制方法的流程圖。圖12示出根據本技術第四實施例的開關電源的恒導通時間控制方法的流程圖。圖13示出根據本技術第五實施例的開關電源的恒關斷時間控制方法的流程圖。圖14示出根據本技術第六實施例的開關電源的恒關斷時間控制方法的流程圖。圖15示出根據本技術第七實施例的開關電源的恒關斷時間控制方法的流程圖。具體實施方式以下將參照附圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于開關電源的控制電路，包括：調節模塊，用于將開關信號的周期與參考周期進行比較以產生第一控制電壓；電流源模塊，用于根據所述第一控制電壓產生第一充電電流；脈沖信號產生模塊，用于將所述第一充電電流轉換為開關導通或關斷時間信號；驅動模塊，用于根據所述開關導通或關斷時間信號產生所述開關信號，以控制開關管的導通與關斷；以及時間測量模塊，用于根據所述開關信號得到時間參數并且根據所述時間參數產生周期調節信號，其中，所述調節模塊根據所述周期調節信號調節所述參考周期，從而調節所述開關信號的周期。

【技術特征摘要】
1.一種用于開關電源的控制電路，包括：調節模塊，用于將開關信號的周期與參考周期進行比較以產生第一控制電壓；電流源模塊，用于根據所述第一控制電壓產生第一充電電流；脈沖信號產生模塊，用于將所述第一充電電流轉換為開關導通或關斷時間信號；驅動模塊，用于根據所述開關導通或關斷時間信號產生所述開關信號，以控制開關管的導通與關斷；以及時間測量模塊，用于根據所述開關信號得到時間參數并且根據所述時間參數產生周期調節信號，其中，所述調節模塊根據所述周期調節信號調節所述參考周期，從而調節所述開關信號的周期。2.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述時間測量模塊包括關斷時間測量電路，用于測量所述開關信號的關斷時間作為所述時間參數，并且當所述關斷時間小于第一閾值時，所述周期調節信號使所述參考周期增大。3.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述時間測量模塊包括導通時間檢測電路，并且當所述導通時間小于第二閾值時，所述周期調節信號使所述參考周期增大。4.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述調節模塊包括：計時模塊，用于根據所述開關信號產生參考周期信號，所述參考周期信號是與所述開關信號同步觸發的脈沖信號；邊沿比較模塊，用于將所述參考周期信號和所述開關信號進行比較，以產生第一使能信號和第二使能信號；補償模塊，用于提供所述第一控制電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳小鵬，黃必亮，任遠程，周遜偉，
申請(專利權)人：杰華特微電子杭州有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江,33