CN103368360B - 一种开关电源控制方法、开关电源控制电路和开关电源 - Google Patents
一种开关电源控制方法、开关电源控制电路和开关电源 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开的开关电源控制方法、开关电源控制电路和开关电源。根据所述第一控制信号与第二控制信号,生成并发送驱动所述主功率级电路按照不同频率进行启动的驱动信号,即使***处于轻载模式时,所述主功率级电路也可以根据所述驱动信号进行相应频率的开启和关断,而不会进入睡眠状态,进而也避免了***在轻载模式时,输出电容上的电压过低所导致的所述主功率级电路对输出电压的调节能力低的问题,并且避免了所述主功率级电路启动的频率会降低到人耳能听到的范围所产生的噪声。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域,尤其涉及一种开关电源控制方法、开关电源控制电路和开关电源。
背景技术
在采用峰值电流控制方式的开关电源中,我们通常采用误差放大器的输出信号作为峰值电流的参考量,因此,通过为误差放大器的输出信号设置高钳位值和低钳位值,可以得到峰值电流的最大值和最小值。当误差放大器的输出信号被低钳位时,表示***已进入轻载模式,在现有技术中,***进入轻载模式时,其大多数模块处于关闭的睡眠状态。
现有技术的这种控制方式可以节省***工作在轻载模式的功耗,但是由于在轻载模式下,***主功率级电路进入睡眠状态而停止工作,负载的能量只能由输出电容提供;当输出电容上的电压低于一定值时,***根据反馈信号控制主功率级电路重新启动;在主功率级电路对反馈信号的响应速度不同时,***恢复工作的时间也会有所不同;当响应速度较慢时,输出电容上的电压可能出现过低的情况,此时,将导致***的主功率级电路重新启动后对输出电压的调节能力降低。而且,当响应速度慢到一定程度时,甚至导致***主功率级电路启动的频率会降低到人耳能听到的范围,进而产生噪声。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种开关电源控制方法、开关电源控制电路和开关电源,以解决现有技术对输出电压调节能力低及会产生噪声的问题。
为了实现上述目的,现提出的方案如下:
一种开关电源控制方法,用于控制开关电源的主功率级电路,包括以下步骤:
接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号及输出电压参考信号,并将所述输出电压反馈信号与所述输出电压参考信号进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号;
接收最大输出电压误差信号、瞬时峰值电压信号、驱动信号及所述输出电压误差信号,当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;并将所述输出电压误差信号与瞬时峰值电压信号进行比较并生成比较结果,根据所述驱动信号生成最小导通时间信号,并根据所述比较结果及所述最小导通时间信号生成并发送第一控制信号;
接收最小输出电压误差信号及所述输出电压误差信号,将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号;
接收所述第一控制信号及第二控制信号,根据所述第一控制信号及第二控制信号,生成并发送所述驱动信号至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动。
优选的,当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;使所述第一控制信号在所述峰值电压信号达到所述最大输出电压误差信号时为有效状态,所述第二控制信号的频率为固定频率;以控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最大电感峰值电流。
优选的,当所述输出电压误差信号小于最大输出电压误差信号且大于最小输出电压误差信号时,使所述第一控制信号在所述峰值电压信号达到所述输出电压误差信号时为有效状态,所述第二控制信号的频率为固定频率;以控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流跟随所述输出电压误差信号变化。
优选的,当所述输出电压误差信号小于最小输出电压误差信号时,使所述第一控制信号在所述开关管的导通时间达到最小导通时间时为有效状态,所述第二控制信号的频率跟随所述输出电压误差信号变化;以控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流。
优选的,当所述输出电压误差信号小于一定值时,控制所述主功率电路进入睡眠模式。
一种开关电源控制电路,与开关电源主功率级电路相连,所述开关电源控制电路包括:
误差信号产生电路,所述误差信号产生电路的一输入端作为所述开关电源控制电路的输入端、与所述主功率级电路输出端相连,接收输出电压反馈信号;所述误差信号产生电路还接收输出电压参考信号,并将所述输出电压反馈信号与所述输出电压参考信号进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号;
峰值电流控制电路,所述峰值电流控制电路的输入端与所述误差信号产生电路输出端相连,接收所述输出电压误差信号;所述峰值电流控制电路还接收最大输出电压误差信号、瞬时峰值电压信号及驱动信号,当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;并将所述输出电压误差信号与瞬时峰值电压信号进行比较并生成比较结果,根据所述驱动信号生成最小导通时间信号,并根据所述比较结果及所述最小导通时间信号生成并发送第一控制信号;
频率控制电路,所述频率控制电路的输入端与所述误差信号产生电路输出端相连,接收所述输出电压误差信号;所述频率控制电路还接收最小输出电压误差信号,将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号;
驱动信号产生电路,所述驱动信号产生电路的第一输入端与所述峰值电流控制电路输出端相连,接收所述第一控制信号;所述驱动信号产生电路的第二输出端与所述频率控制电路输出端相连,接收所述第二控制信号;所述驱动信号产生电路根据所述第一控制信号及第二控制信号,生成并发送所述驱动信号至所述峰值电流控制电路及所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动,所述驱动信号产生电路的输出端为所述开关电源控制电路的输出端。
优选的,所述误差信号产生电路包括:
误差放大器,所述误差放大器的反相输入端作为所述误差信号产生电路输入端,接收所述输出电压反馈信号;所述误差放大器的同相输入端接收输出电压参考信号;所述误差放大器的输出端为所述误差信号产生电路的输出端,产生所述输出电压误差信号。
优选的,所述峰值电流控制电路包括:
第一比较器,所述第一比较器的反相输入端作为所述峰值电流控制电路输入端,接收所述输出电压误差信号,所述第一比较器的同相输入端接收所述瞬时峰值电压信号;
高钳位电路,所述高钳位电路的一端与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号,所述高钳位电路的另一端接收所述最大输出电压误差信号;当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;
时间信号产生电路,所述时间信号产生电路的输入端接收所述驱动信号,所述时间信号产生电路的输出端输出所述最小导通时间信号;
与门,所述与门的输入端分别与所述第一比较器及所述时间信号产生电路的输出端相连,所述与门的输出端为所述峰值电流控制电路的输出端,生成所述第一控制信号;当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号,且所述第一比较器接收的所述峰值电压信号达到所述最大输出电压误差信号时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态;当所述输出电压误差信号小于最大输出电压误差信号并大于最小输出电压误差信号,且所述第一比较器接收的所述峰值电压信号达到所述输出电压误差信号时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态;当所述输出电压误差信号小于最小输出电压误差信号,且所述时间信号产生电路生成的最小导通时间为高电平时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态。
优选的,所述高钳位电路为第一二极管;所述第一二极管的正极与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号;所述第一二极管的负极接收所述最大输出电压误差信号。
优选的,所述高钳位电路包括:镜像电流源与电压跟随器;
所述镜像电流源的一端与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号;所述镜像电流源的另一端与所述电压跟随器的输出端相连;
所述电压跟随器的同相输入端接收所述最大输出电压误差信号。
优选的,所述时间信号产生电路包括:
推挽电路,所述推挽电路连接于电源与接地的电流源之间,所述推挽电路的输入端接收所述驱动信号;
电容,所述电容的一端与所述推挽电路的输出端相连,所述电容的另一端接地;
施密特触发器,所述施密特触发器的输入端与所述推挽电路的输出端相连,所述施密特触发器的输出端输出所述最小导通时间信号。
优选的,所述频率控制电路包括:
跨导运算放大器,所述跨导运算放大器的反相输入端作为所述频率控制电路输入端,接收所述输出电压误差信号,所述跨导运算放大器的同相输入端接收所述最小输出电压误差信号;将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并输出比较结果;
单向导通电路,所述单向导通电路的输入端与所述跨导运算放大器输出端相连,所述单向导通电路根据接收的所述比较结果确定是否导通,当所述单向导通电路导通时,将所述比较结果进行转发;
振荡器,所述振荡器的输入端与所述单向导通电路的输出端相连,当所述单向导通电路导通时,接收所述比较结果,并根据所述比较结果生成并发送频率跟随所述输出电压误差信号变化的第二控制信号;当所述单向导通电路不导通时,生成并发送的所述第二控制信号的频率为所述振荡器内部的固有频率;所述振荡器的输出端为所述频率控制电路的输出端。
优选的,所述驱动信号产生电路包括:RS触发器;
所述RS触发器的复位端R为所述驱动信号产生电路的第一输入端;
所述RS触发器的置位端S为所述驱动信号产生电路的第二输入端;
所述RS触发器的输出端Q为所述驱动信号产生电路的输出端;
当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最大电感峰值电流。
当所述输出电压误差信号小于最大输出电压误差信号并大于最小输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流跟随所述输出电压误差信号变化。
当所述输出电压误差信号小于最小输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流。
当所述输出电压误差信号小于一定值时,所述RS触发器控制所述主功率电路进入睡眠模式。
一种开关电源,包括主功率级电路与上述任意一项所述的开关电源控制电路。
从上述的技术方案可以看出,本发明公开的开关电源控制方法,根据所述第一控制信号与第二控制信号,生成并发送驱动所述主功率级电路按照不同频率进行启动的驱动信号,即使***处于轻载模式时,所述主功率级电路也可以根据所述驱动信号进行相应频率的开启和关断,而不会进入睡眠状态,进而也避免了***在轻载模式时,输出电容上的电压过低所导致的所述主功率级电路对输出电压的调节能力低的问题,并且避免了所述主功率级电路启动的频率会降低到人耳能听到的范围所产生的噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的开关电源控制方法流程图;
图2为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制方法流程图;
图3为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制方法流程图;
图4为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制方法流程图;
图5为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制方法流程图;
图6为本发明另一实施例公开的开关电源控制电路的信号关系图;
图7为本发明另一实施例公开的开关电源电路框图;
图8为本发明另一实施例公开的开关电源控制电路结构图;
图9为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图10为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图11为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图12为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图13为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图14为本发明另一实施例公开的单向导通电路和振荡器的电路原理图;
图15为本发明另一实施例公开的另一单向导通电路和振荡器的电路原理图;
图16为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图17为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路结构图;
图18为本发明另一实施例公开的开关电源控制电路的信号波形图;
图19为本发明另一实施例公开的另一开关电源控制电路的信号波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种开关电源控制方法,用于控制开关电源的主功率级电路,以解决现有技术对输出电压调节能力低及会产生噪声的问题。
具体的,如图1所示,包括以下步骤:
S101、接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,并将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
其中,根据输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF生成的输出电压误差信号Ve,可以表征所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF之间的关系。
S102、接收最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK、驱动信号Vq及输出电压误差信号Ve,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果及最小导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;
其中,最大输出电压误差信号VH表征电感峰值电流为最大电感峰值电流时输出电压误差信号Ve的电压值;瞬时峰值电压信号VIPK表征电感峰值电流对应的电压值;驱动信号Vq由步骤S104生成。
S103、接收最小输出电压误差信号TH及输出电压误差信号Ve,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;
其中,最小输出电压误差信号TH表征电感峰值电流为最小电感峰值电流时输出电压误差信号Ve的电压值;第二控制信号Vk2的频率取决于输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH的所述比较结果。
S104、接收第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动;
具体的,第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2的频率将决定驱动信号Vq的频率;生成的驱动信号Vq一方面用来反馈回步骤S102,另一方面用来驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动,实现对所述主功率级电路的控制。
本实施例公开的开关电源控制方法,根据第一控制信号Vk1与第二控制信号Vk2,生成并发送驱动所述主功率级电路按照不同频率进行启动的驱动信号Vq,即使***处于轻载模式时,所述主功率级电路也可以根据驱动信号Vq进行相应频率的开启和关断,而不会进入睡眠状态,进而也避免了***在轻载模式时,输出电容上的电压过低所导致的所述主功率级电路对输出电压的调节能力低的问题,并且避免了所述主功率级电路启动的频率会降低到人耳能听到的范围所产生的噪声。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制方法,如图2所示,包括以下步骤:
S201、接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,并将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
S202、接收最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK、驱动信号Vq及输出电压误差信号Ve,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果及最小导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH,且峰值电压信号VIPK达到最大输出电压误差信号VH时,第一控制信号Vk1为有效状态;
具体的,峰值电压信号VIPK在所述主功率电路启动时是逐渐上升至峰值,然后由峰值下降,直至所述主功率电路中的开关管关断;在上述过程中,当峰值电压信号VIPK达到最大输出电压误差信号VH时,第一控制信号Vk1为有效状态。
S203、接收最小输出电压误差信号TH及输出电压误差信号Ve,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,第二控制信号Vk2的频率为固定频率ff;
具体的,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,说明此时***处于负载满载的情况,第二控制信号Vk2的频率为固定频率ff。
S204、接收第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最大电感峰值电流IpkH;
具体的,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,说明此时***处于负载满载的情况,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2生成的驱动信号Vq,驱动所述主功率级电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最大电感峰值电流IpkH。
本实施例内其他控制方法与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制方法,如图3所示,包括以下步骤:
S301、接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,并将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
S302、接收最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK、驱动信号Vq及输出电压误差信号Ve,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果及最小导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH,大于最小输出电压误差信号TH,且峰值电压信号VIPK达到输出电压误差信号Ve时,第一控制信号Vk1为有效状态;
具体的,峰值电压信号VIPK在所述主功率电路启动时是逐渐上升至峰值,然后由峰值下降,直至所述主功率电路中的开关管关断;在上述过程中,当峰值电压信号VIPK达到输出电压误差信号Ve时,第一控制信号Vk1为有效状态。
S303、接收最小输出电压误差信号TH及输出电压误差信号Ve,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,第二控制信号Vk2的频率为固定频率ff;
具体的,当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,说明此时***处于正常工作的情况,第二控制信号Vk2的频率为固定频率ff。
S304、接收第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动;当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk跟随输出电压误差信号Ve变化;
具体的,当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,说明此时***处于正常工作的情况,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2生成的驱动信号Vq,控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流跟随输出电压误差信号Ve变化。
本实施例内其他控制方法与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制方法,如图4所示,包括以下步骤:
S401、接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,并将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
S402、接收最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK、驱动信号Vq及输出电压误差信号Ve,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果及最小导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH,且所述开关管的导通时间达到最小导通时间Ton.min时,第一控制信号Vk1为有效状态;
具体的,峰值电压信号VIPK在所述主功率电路启动时是逐渐上升至峰值,然后由峰值下降,直至所述主功率电路中的开关管关断;在上述过程中,当所述开关管的导通时间达到最小导通时间Ton.min时,第一控制信号Vk1为有效状态。
S403、接收最小输出电压误差信号TH及输出电压误差信号Ve,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,第二控制信号Vk2的频率fv跟随输出电压误差信号Ve变化;
具体的,当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,说明此时***处于轻载模式的情况,第二控制信号Vk2的频率fv跟随输出电压误差信号Ve变化。
S404、接收第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最小电感峰值电流IpkL;
具体的,当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,说明此时***处于轻载模式的情况,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2生成的驱动信号Vq,控制所述主功率电路中的开关管的开关频率跟随输出电压误差信号Ve变化,所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最小电感峰值电流IpkL。
本实施例内其他控制方法与上述实施例相同,此处不再赘述。
优选的,本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制方法,当输出电压误差信号Ve小于一定值TS时,控制所述主功率电路进入睡眠模式。
本实施例内其他控制方法与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制方法,如图5所示,包括以下步骤:
S501、接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,并将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
S502、接收最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK、驱动信号Vq及输出电压误差信号Ve,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果及最小导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH,且峰值电压信号VIPK达到最大输出电压误差信号VH时,或者当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH,且峰值电压信号VIPK达到输出电压误差信号Ve时,又或者当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH,且所述开关管的导通时间达到最小导通时间Ton.min时,第一控制信号Vk1为有效状态;
S503、接收最小输出电压误差信号TH及输出电压误差信号Ve,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,或者当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,第二控制信号Vk2的频率为固定频率ff;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,第二控制信号Vk2的频率fv跟随输出电压误差信号Ve变化;
S504、接收第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,根据第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路按照不同的频率进行启动;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最大电感峰值电流IpkH;当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk跟随输出电压误差信号Ve变化;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,驱动信号Vq控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最小电感峰值电流IpkL;当输出电压误差信号Ve小于一定值TS时,控制所述主功率电路进入睡眠模式。
图6所示为上述过程中各个信号之间的关系图。
本实施例内其他控制方法与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图7虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:
误差信号产生电路102,误差信号产生电路102的一输入端作为所述开关电源控制电路的输入端,与主功率级电路101输出端相连;
峰值电流控制电路103,峰值电流控制电路103的输入端与误差信号产生电路102输出端相连;
频率控制电路104,频率控制电路104的输入端与误差信号产生电路102输出端相连;
驱动信号产生电路105,驱动信号产生电路105的第一输入端与峰值电流控制电路103输出端相连,第二输入端与频率控制电路104输出端相连,驱动信号产生电路105的输出端为所述开关电源控制电路的输出端。
具体的工作原理为:
误差信号产生电路102接收主功率级电路101的输出电压反馈信号FB及输出电压参考信号REF,将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号Ve;
峰值电流控制电路103接收输出电压误差信号Ve、最大输出电压误差信号VH、瞬时峰值电压信号VIPK及驱动信号Vq,其中,瞬时峰值电压信号VIPK表征主功率级电路101中的瞬时电感电流峰值,当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;并将输出电压误差信号Ve与瞬时峰值电压信号VIPK进行比较生成比较结果,根据驱动信号Vq生成最小开关管导通时间信号Ton.min,并根据所述比较结果与最小开关管导通时间信号Ton.min生成并发送第一控制信号Vk1;
频率控制电路104接收输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH,将输出电压误差信号Ve与最小输出电压误差信号TH进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号Vk2;
驱动信号产生电路105接收所述第一控制信号Vk1与第二控制信号Vk2,根据所述第一控制信号Vk1及第二控制信号Vk2,生成并发送驱动信号Vq至峰值电流控制电路103及主功率级电路101,控制主功率级电路101按照不同的频率进行启动。
本实施例公开的开关电源控制电路,通过驱动信号产生电路105根据所述第一控制信号Vk1与第二控制信号Vk2,生成并发送驱动主功率级电路101按照不同频率进行启动的驱动信号Vq,即使***处于轻载模式时,主功率级电路101也可以根据驱动信号产生电路输出的驱动信号进行相应频率的开启和关断,而不会进入睡眠状态,进而也避免了***在轻载模式时,输出电容上的电压过低所导致的主功率级电路101对输出电压的调节能力低的问题,并且避免了***主功率级电路101启动的频率会降低到人耳能听到的范围所产生的噪声。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图8虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:误差信号产生电路102、峰值电流控制电路103、频率控制电路104及驱动信号产生电路105。
与上述实施例所不同的是:
误差信号产生电路102包括:
误差放大器,所述误差放大器的反相输入端作为误差信号产生电路102输入端;所述误差放大器的输出端为误差信号产生电路102的输出端。
所述误差放大器的同相输入端接收输出电压参考信号REF,反相输入端接收输出电压反馈信号FB,将输出电压反馈信号FB与输出电压参考信号REF进行比较放大,由误差信号产生电路102输出端输出电压误差信号Ve。
在具体的实际应用中,误差信号产生电路102的实现形式并不限于上述描述,也可以为带有补偿功能的电压误差运算放大器,或者其他能实现误差放大的何时电路。
本实施例内其他电路模块的具体连接方式及工作原理与图7中的实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图9虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:误差信号产生电路102、峰值电流控制电路103、频率控制电路104及驱动信号产生电路105。
与图7中的实施例所不同的是:
峰值电流控制电路103包括:
第一比较器A1,第一比较器A1的反相输入端作为峰值电流控制电路103输入端,接收输出电压误差信号Ve,第一比较器A1的同相输入端接收瞬时峰值电压信号VIPK;
高钳位电路1031,高钳位电路1031的一端与第一比较器A1反相输入端相连,高钳位电路1031的另一端接收最大输出电压误差信号VH;
时间信号产生电路1032,时间信号产生电路1032的输入端接收驱动信号Vq,时间信号产生电路1032的输出端输出最小导通时间信号Ton.min;
与门,所述与门的输入端分别与第一比较器A1及时间信号产生电路1032的输出端相连,所述与门的输出端为峰值电流控制电路103的输出端。
具体的工作原理为:
由于高钳位电路1031的高钳位作用,第一比较器A1反相输入端接收的输出电压误差信号Ve不会大于高钳位电路1031接收的最大输出电压误差信号VH;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,将输出电压误差信号Ve钳位在最大输出电压误差信号VH;第一比较器A1将反相输入端接收的输出电压误差信号Ve与同相输入端接收的瞬时峰值电压信号VIPK进行比较并生成比较结果Vb,时间信号产生电路1032根据接收的驱动信号Vq生成并输出最小导通时间信号Ton.min;然后比较结果Vb与最小导通时间信号Ton.min输入至所述与门后,生成所述第一控制信号Vk1;当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,且第一比较器A1接收的峰值电压信号VIPK达到最大输出电压误差信号VH时,所述与门生成的第一控制信号Vk1为有效状态;当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH,且第一比较器A1接收的峰值电压信号VIPK达到输出电压误差信号Ve时,所述与门生成的第一控制信号Vk1为有效状态;当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,且时间信号产生电路1032生成的最小导通时间信号Ton.min为高电平时,所述与门生成的第一控制信号Vk1为有效状态。
本实施例内其他电路模块的具体连接方式及工作原理与图7中的实施例相同,此处不再赘述。
优选的,在另一实施例中,如图10所示,高钳位电路1031为第一二极管D1;第一二极管D1的正极与第一比较器A1反相输入端相连;第一二极管D1的负极接收最大输出电压误差信号VH。
本实施例内其他电路模块的具体连接方式及工作原理与图7中的实施例相同,此处不再赘述。
优选的,在另一实施例中,如图11所示,高钳位电路1031包括:镜像电流源与电压跟随器;
所述镜像电流源的一端与第一比较器A1反相输入端相连,接收输出电压误差信号Ve;所述镜像电流源的另一端与所述电压跟随器的输出端相连;
所述电压跟随器的同相输入端接收最大输出电压误差信号VH。
在具体的实际应用中,高钳位电路1031并不限定上述两个实施例的实现形式,本技术领域内的人员可知高钳位电路1031的具体实现形式还可以根据具体的应用环境由其他合适的电路构成。
本实施例内其他电路模块的具体连接方式及工作原理与图7中的实施例相同,此处不再赘述。
优选的,在另一实施例中,如图12所示,时间信号产生电路1032包括:
推挽电路,所述推挽电路连接于电源与接地的电流源之间,所述推挽电路的输入端接收驱动信号Vq;
电容C,电容C的一端与所述推挽电路的输出端相连,电容C的另一端接地;
施密特触发器,所述施密特触发器的输入端与所述推挽电路的输出端相连,所述施密特触发器的输出端输出最小导通时间信号Ton.min。
本实施例内其他元器件的具体连接方式及工作原理与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图13虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:误差信号产生电路102、峰值电流控制电路103、频率控制电路104及驱动信号产生电路105。
与上述实施例所不同的是:
频率控制电路104包括:
跨导运算放大器GM,跨导运算放大器GM的反相输入端作为频率控制电路104输入端,接收输出电压误差信号Ve,跨导运算放大器GM的同相输入端接收最小输出电压误差信号TH;
单向导通电路1041,单向导通电路1041的输入端与跨导运算放大器GM输出端相连;
振荡器1042,振荡器1042的输入端与单向导通电路1041输出端相连,振荡器1042的输出端为频率控制电路104的输出端。
具体的工作原理为:
跨导运算放大器GM将同相输入端接收的最小输出电压误差信号TH与反相输入端接收的输出电压误差信号Ve进行比较,根据跨导运算放大器GM的输出的比较结果,单向导通电路1041确定是否导通,当单向导通电路1041的状态为导通时,接收所述比较结果,并根据所述比较结果生成并发送频率跟随输出电压误差信号Ve变化的第二控制信号Vk2;当单向导通电路1041不导通时,生成并发送的第二控制信号Vk2的频率为振荡器1042内部的固有频率ff。
在具体的实际应用环境中,振荡器1042的内部结构与单向导通电路1041的实现形式是相互配合选用的,如图14和图15所示。
本实施例内其他元器件的具体连接方式及工作原理与上述实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图16虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:误差信号产生电路102、峰值电流控制电路103、频率控制电路104及驱动信号产生电路105。
与图7中的实施例所不同的是:
驱动信号产生电路105为:RS触发器;
所述RS触发器的复位端R为驱动信号产生电路105的第一输入端;
所述RS触发器的置位端S为驱动信号产生电路105的第二输入端;
所述RS触发器的输出端Q为驱动信号产生电路105的输出端。
具体的工作原理为:
所述RS触发器根据复位端R接收的第一控制信号Vk1与置位端S接收的第二控制信号Vk2生成并发送驱动信号Vq至峰值电流控制电路103及主功率级电路101,驱动主功率级电路101按照不同的频率进行启动和关断。
当输出电压误差信号Ve大于最大输出电压误差信号VH时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最大电感峰值电流IpkH。
当输出电压误差信号Ve小于最大输出电压误差信号VH并大于最小输出电压误差信号TH时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk跟随输出电压误差信号Ve变化。
当输出电压误差信号Ve小于最小输出电压误差信号TH时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随输出电压误差信号Ve变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流Ipk稳定在最小电感峰值电流IpkL。
当输出电压误差信号Ve小于一定值TS时,所述RS触发器控制所述主功率电路进入睡眠模式。
在具体的实际应用环境中,驱动信号产生电路105并不限定为RS触发器,也可以根据实际需要,采用各种逻辑门相互连接来实现与所述RS触发器相同的功能,也可以进一步包括驱动增强电路。
本实施例内其他电路模块的具体连接方式及工作原理与图7中的实施例相同,此处不再赘述。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源控制电路,如图17虚线框内所示,与主功率级电路101相连的所述开关电源控制电路包括:误差信号产生电路102、峰值电流控制电路103、频率控制电路104及驱动信号产生电路105。
且误差信号产生电路102包括:
误差放大器,所述误差放大器的反相输入端作为误差信号产生电路102输入端;所述误差放大器的输出端为误差信号产生电路102的输出端。
峰值电流控制电路103包括:
第一比较器A1,第一比较器A1的反相输入端作为峰值电流控制电路103输入端,接收输出电压误差信号Ve,第一比较器A1的同相输入端接收瞬时峰值电压信号VIPK;
高钳位电路1031,高钳位电路1031的一端与第一比较器A1反相输入端相连,高钳位电路1031的另一端接收最大输出电压误差信号VH;
时间信号产生电路1032,时间信号产生电路1032的输入端接收驱动信号Vq,时间信号产生电路1032的输出端输出最小导通时间信号Ton.min;
与门,所述与门的输入端分别与第一比较器A1及时间信号产生电路1032的输出端相连,所述与门的输出端为峰值电流控制电路103的输出端。
频率控制电路104包括:
跨导运算放大器GM,跨导运算放大器GM的反相输入端作为频率控制电路104输入端,接收输出电压误差信号Ve,跨导运算放大器GM的同相输入端接收最小输出电压误差信号TH;
单向导通电路1041,单向导通电路1041的输入端与跨导运算放大器GM输出端相连;
振荡器1042,振荡器1042的输入端与单向导通电路1041输出端相连,振荡器1042的输出端为频率控制电路104的输出端。
单向导通电路1041与振荡器1042以图8所示为例进行说明。
驱动信号产生电路105为:RS触发器;
所述RS触发器的复位端R为驱动信号产生电路105的第一输入端;
所述RS触发器的置位端S为驱动信号产生电路105的第二输入端;
所述RS触发器的输出端Q为驱动信号产生电路105的输出端。
优选的,高钳位电路1031为第一二极管D1;第一二极管D1的正极与第一比较器A1反相输入端相连;第一二极管D1的负极接收最大输出电压误差信号VH。
优选的,时间信号产生电路1032包括:
推挽电路,所述推挽电路连接于电源与接地的电流源之间,所述推挽电路的输入端接收驱动信号Vq;
电容C,电容C的一端与所述推挽电路的输出端相连,电容C的另一端接地;
施密特触发器,所述施密特触发器的输入端与所述推挽电路的输出端相连,所述施密特触发器的输出端输出最小导通时间信号Ton.min。
下面结合图18与图19所示的信号波形图及图6所示的信号关系图,对具体的工作原理作详细的说明:
(一)当输出电压误差信号Ve高于最大输出电压误差信号VH时,也即***处于负载满载的情况时,由于第一二极管D1的高钳位作用,第一比较器A1反相输入端接收的输出电压误差信号Ve等于第一二极管D1负极接收的最大输出电压误差信号VH;第一比较器A1将反相输入端接收的最大输出电压误差信号VH与同相输入端接收的瞬时峰值电压信号VIPK进行比较,其中,瞬时峰值电压信号VIPK表征主功率级电路的瞬时电感电流峰值,可由现有技术得到,在此不再赘述,而最大输出电压误差信号VH可根据负载为满载时所需的最大电感峰值电流IpkH设定;此时,第一比较器A1输出的比较结果Vb为低电平;因此,无论时间信号产生电路1032产生的最小导通时间信号Ton.min是否为高电平,比较结果Vb与最小导通时间信号Ton.min经过所述与门后,生成的所述第一控制信号Vk1为低电平。
此时跨导运算放大器GM反相输入端接收的输出电压误差信号Ve大于同相输入端接收的最小输出电压误差信号TH,跨导运算放大器GM将从外部抽取电流,但由于单向导通电路1041的单向导通特性,跨导运算放大器GM不能抽取电流,因此,振荡器1042不受跨导运算放大器GM的影响,其输出的所述第二控制信号Vk2的频率为内部预设的固定值ff,其中,固定值ff可通过设置振荡器1042内的电容值和电流源的值设定。
所述RS触发器的复位端R接收第一控制信号Vk1,置位端S接收第二控制信号Vk2;当第二控制信号Vk2为高电平时,RS触发器的输出端Q输出的驱动信号Vq为高电平,控制主功率级电路101内的开关管导通,主功率级电路101内的电感峰值电流Ipk持续上升;直到电感峰值电流Ipk到达最大电感峰值电流IpkH时,即表征电感峰值电流Ipk的瞬时峰值电压信号VIPK到达最大输出电压误差信号VH时,第一比较器A1输出的比较结果Vb翻转,跳变为高电平;而此时,由于驱动信号Vq一直保持为高电平,经过最小导通时间后,最小导通时间信号Ton.min跳变为高电平;因此,比较结果Vb和最小导通时间信号Ton.min经过所述与门之后生成第一控制信号Vk1也为高电平,复位所述RS触发器,RS触发器的输出端Q输出的驱动信号Vq控制主功率级电路101内的开关管关断;所以***在负载为满载的情况下,通过所述开关电源控制电路,按照振荡器1042内部预设的固定频率ff开启主功率级电路101内的开关管,并在电感峰值电流Ipk的值达到最大电感峰值电流IpkH时,即瞬时峰值电压信号VIPK到达最大输出电压误差信号VH时,关断主功率级电路101内的开关管。以此循环,保证电感峰值电流Ipk的值基本稳定在最大电感峰值电流IpkH。
(二)当输出电压误差信号Ve低于最大输出电压误差信号VH,却高于最小输出电压误差信号TH时,也即***处于正常工作的情况时,第一二极管D1对输出电压误差信号Ve不起钳位作用;因此,由于各个元器件的工作过程与上述情况类似,可知,所述开关电源控制电路,按照振荡器1042内部预设的固定频率ff开启主功率级电路101内的开关管,当瞬时峰值电压信号VIPK到达输出电压误差信号Ve时,关断主功率级电路101内的开关管。以此循环,实现电感峰值电流Ipk基本跟随输出电压误差信号Ve变化。
(三)参照图13所示的负载为轻载情况下的信号波形图,当输出电压误差信号Ve低于最小输出电压误差信号TH时,也即***处于轻载模式时,同样,第一二极管D1对输出电压误差信号Ve不起钳位作用。当第二控制信号Vk2为高电平时,主功率级电路101内的开关管开启,瞬时峰值电压信号VIPK持续上升,当瞬时峰值电压信号VIPK上升到输出电压误差信号Ve时,第一比较器A1输出的比较结果Vb跳变为高电平;由于此时开关管的导通时间还没到达最小开关管导通时间Ton.min,瞬时峰值电压信号VIPK继续上升直到开关管的导通时间为最小开关管导通时间Ton.min,时间信号T跳变为高电平,此时,瞬时峰值电压信号VIPK上升到最小峰值电压信号VIPKL;因此,比较结果Vb和时间信号T经过与门后输出的第一控制信号Vk1也跳变为高电平,控制所述RS触发器输出的驱动信号Vq为低电平,控制主功率级电路101内的开关管关断,最小电压峰值VIPKL开始下降直到零;当第二控制信号Vk2再次为高电平时,重复上述过程,以此保证电感峰值电流Ipk基本稳定在最小电感峰值电流IpkL。
此时,跨导运算放大器GM反相输入端接收的输出电压误差信号Ve小于同相输入端接收的最小输出电压误差信号TH,跨导运算放大器GM向外输出电流,经过单向导通电路1041,使得振荡器1042中的电容放电速度减缓,因此振荡器1042输出的第二控制信号Vk2的频率降低,并随着输出电压误差信号Ve的减小而降低;
由此可见,控制主功率级电路101内的开关管的工作频率将以较低频率的开启与关断,而不会进入睡眠状态,进而也避免了***在轻载模式时,输出电容上的电压过低所导致的主功率级电路101对输出电压的调节能力低的问题,并且避免了***主功率级电路101启动的频率会降低到人耳能听到的范围所产生的噪声。同时,还能保证电感峰值电流Ipk基本稳定在最小电感峰值电流IpkL。
(四)当输出电压误差信号Ve继续降低到一定值时,***才会进入睡眠状态。
本发明另一实施例还提供了另外一种开关电源,包括主功率级电路101与任意一种图7至图17中的所述开关电源控制电路。所述主功率级电路101可以为采用峰值电流控制方案的拓扑结构,包括buck,boost,buck-boost等等。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种开关电源控制方法,用于控制开关电源的主功率级电路,其特征在于,包括以下步骤:
接收所述主功率级电路的输出电压反馈信号及输出电压参考信号,并将所述输出电压反馈信号与所述输出电压参考信号进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号;
接收最大输出电压误差信号、瞬时峰值电压信号、驱动信号及所述输出电压误差信号,当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;并将所述输出电压误差信号与瞬时峰值电压信号进行比较并生成比较结果,根据所述驱动信号生成最小导通时间信号,并根据所述比较结果及所述最小导通时间信号生成并发送第一控制信号;
接收最小输出电压误差信号及所述输出电压误差信号,将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号;
接收所述第一控制信号及第二控制信号,根据所述第一控制信号及第二控制信号,生成并发送所述驱动信号至所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路在满载、正常、轻载和睡眠工作模式下,按照不同的频率进行启动;
当主功率级电路处于轻载工作模式时,电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流,开关频率随输出电压误差信号而变化,每一开关周期内的开关器件的导通时间是固定的。
2.根据权利要求1所述的开关电源控制方法,其特征在于,当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;使所述第一控制信号在所述瞬时峰值电压信号达到所述最大输出电压误差信号时为有效状态,所述第二控制信号的频率为固定频率;以控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最大电感峰值电流。
3.根据权利要求1所述的开关电源控制方法,其特征在于,当所述输出电压误差信号小于所述最大输出电压误差信号且大于所述最小输出电压误差信号时,使所述第一控制信号在所述峰值电压信号达到所述输出电压误差信号时为有效状态,所述第二控制信号的频率为固定频率;以控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流跟随所述输出电压误差信号变化。
4.根据权利要求1所述的开关电源控制方法,其特征在于,当所述输出电压误差信号小于所述最小输出电压误差信号时,使所述第一控制信号在所述开关管的导通时间达到所述最小导通时间时为有效状态,所述第二控制信号的频率跟随所述输出电压误差信号变化;以控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流。
5.根据权利要求1所述的开关电源控制方法,其特征在于,当所述输出电压误差信号小于一定值时,控制所述主功率电路进入睡眠模式。
6.一种开关电源控制电路,与开关电源主功率级电路相连,其特征在于,所述开关电源控制电路包括:
误差信号产生电路,所述误差信号产生电路的一输入端作为所述开关电源控制电路的输入端、与所述主功率级电路输出端相连,接收输出电压反馈信号;所述误差信号产生电路还接收输出电压参考信号,并将所述输出电压反馈信号与所述输出电压参考信号进行比较放大,生成并发送输出电压误差信号;
峰值电流控制电路,所述峰值电流控制电路的输入端与所述误差信号产生电路输出端相连,接收所述输出电压误差信号;所述峰值电流控制电路还接收最大输出电压误差信号、瞬时峰值电压信号及驱动信号,当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;并将所述输出电压误差信号与瞬时峰值电压信号进行比较并生成比较结果,根据所述驱动信号生成最小导通时间信号,并根据所述比较结果及所述最小导通时间信号生成并发送第一控制信号;
频率控制电路,所述频率控制电路的输入端与所述误差信号产生电路输出端相连,接收所述输出电压误差信号;所述频率控制电路还接收最小输出电压误差信号,将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并根据比较结果生成并发送第二控制信号;
驱动信号产生电路,所述驱动信号产生电路的第一输入端与所述峰值电流控制电路输出端相连,接收所述第一控制信号;所述驱动信号产生电路的第二输出端与所述频率控制电路输出端相连,接收所述第二控制信号;所述驱动信号产生电路根据所述第一控制信号及第二控制信号,生成并发送驱动信号至所述峰值电流控制电路及所述主功率级电路,驱动所述主功率级电路在满载、正常、轻载和睡眠工作模式下,按照不同的频率进行启动,所述驱动信号产生电路的输出端为所述开关电源控制电路的输出端;
当主功率级电路处于轻载工作模式时,电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流,开关频率随输出电压误差信号而变化,每一开关周期内的开关器件的导通时间是固定的。
7.根据权利要求6所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述误差信号产生电路包括:
误差放大器,所述误差放大器的反相输入端作为所述误差信号产生电路输入端,接收所述输出电压反馈信号;所述误差放大器的同相输入端接收输出电压参考信号;所述误差放大器的输出端为所述误差信号产生电路的输出端,产生所述输出电压误差信号。
8.根据权利要求6所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述峰值电流控制电路包括:
第一比较器,所述第一比较器的反相输入端作为所述峰值电流控制电路输入端,接收所述输出电压误差信号,所述第一比较器的同相输入端接收所述瞬时峰值电压信号;
高钳位电路,所述高钳位电路的一端与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号,所述高钳位电路的另一端接收所述最大输出电压误差信号;当所述输出电压误差信号大于所述最大输出电压误差信号时,将所述输出电压误差信号钳位在所述最大输出电压误差信号;
时间信号产生电路,所述时间信号产生电路的输入端接收所述驱动信号,所述时间信号产生电路的输出端输出所述最小导通时间信号;
与门,所述与门的输入端分别与所述第一比较器及所述时间信号产生电路的输出端相连,所述与门的输出端为所述峰值电流控制电路的输出端,生成所述第一控制信号;当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号,且所述第一比较器接收的所述峰值电压信号达到所述最大输出电压误差信号时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态;当所述输出电压误差信号小于最大输出电压误差信号并大于最小输出电压误差信号,且所述第一比较器接收的所述峰值电压信号达到所述输出电压误差信号时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态;当所述输出电压误差信号小于最小输出电压误差信号,且所述时间信号产生电路生成的最小导通时间为高电平时,所述与门生成的所述第一控制信号为有效状态。
9.根据权利要求8所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述高钳位电路为第一二极管;所述第一二极管的正极与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号;所述第一二极管的负极接收所述最大输出电压误差信号。
10.根据权利要求8所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述高钳位电路包括:镜像电流源与电压跟随器;
所述镜像电流源的一端与所述第一比较器反相输入端相连,接收所述输出电压误差信号;所述镜像电流源的另一端与所述电压跟随器的输出端相连;
所述电压跟随器的同相输入端接收所述最大输出电压误差信号。
11.根据权利要求8所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述时间信号产生电路包括:
推挽电路,所述推挽电路连接于电源与接地的电流源之间,所述推挽电路的输入端接收所述驱动信号;
电容,所述电容的一端与所述推挽电路的输出端相连,所述电容的另一端接地;
施密特触发器,所述施密特触发器的输入端与所述推挽电路的输出端相连,所述施密特触发器的输出端输出所述最小导通时间信号。
12.根据权利要求6所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述频率控制电路包括:
跨导运算放大器,所述跨导运算放大器的反相输入端作为所述频率控制电路输入端,接收所述输出电压误差信号,所述跨导运算放大器的同相输入端接收所述最小输出电压误差信号;将所述输出电压误差信号与最小输出电压误差信号进行比较,并输出比较结果;
单向导通电路,所述单向导通电路的输入端与所述跨导运算放大器输出端相连,所述单向导通电路根据接收的所述比较结果确定是否导通,当所述单向导通电路导通时,将所述比较结果进行转发;
振荡器,所述振荡器的输入端与所述单向导通电路的输出端相连,当所述单向导通电路导通时,接收所述比较结果,并根据所述比较结果生成并发送频率跟随所述输出电压误差信号变化的第二控制信号;当所述单向导通电路不导通时,生成并发送的所述第二控制信号的频率为所述振荡器内部的固有频率;所述振荡器的输出端为所述频率控制电路的输出端。
13.根据权利要求6所述的开关电源控制电路,其特征在于,所述驱动信号产生电路包括:RS触发器;
所述RS触发器的复位端R为所述驱动信号产生电路的第一输入端;
所述RS触发器的置位端S为所述驱动信号产生电路的第二输入端;
所述RS触发器的输出端Q为所述驱动信号产生电路的输出端;
当所述输出电压误差信号大于最大输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率和导通时间为固定值,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最大电感峰值电流;
当所述输出电压误差信号小于最大输出电压误差信号并大于最小输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的开关频率为固定值,但导通时间跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流跟随所述输出电压误差信号变化;
当所述输出电压误差信号小于最小输出电压误差信号时,所述RS触发器控制所述主功率电路中的开关管的导通时间为固定值,但开关频率跟随所述输出电压误差信号变化,并控制所述主功率电路中的电感峰值电流稳定在最小电感峰值电流;
当所述输出电压误差信号小于一定值时,所述RS触发器控制所述主功率电路进入睡眠模式。
14.一种开关电源,其特征在于,包括主功率级电路与权利要求6-13中任意一项所述的开关电源控制电路。
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