CN104393743B - 控制电路、控制方法和开关型变换器 - Google Patents

控制电路、控制方法和开关型变换器 Download PDF

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Abstract

公开了一种控制电路、控制方法和开关型变换器，通过在检测到电感电流上升到第一阈值时，控制使得功率级电路的第一开关保持关断、第二开关保持导通至少第一时间，直至电感电流小于第二阈值，使得开关频率较高且占空比较大时，电感电流每隔一段时间可以持续地下降，使得控制器能够有效检测到电感电流的谷值，从而保持电路控制，保证电感电流可控。

Description

控制电路、控制方法和开关型变换器
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种控制电路、控制方法和开关型变换器。
背景技术
同步开关型变换器一般采用脉宽调制信号(PWM,Pulse Width Modulation)信号控制主开关管的导通和关断，当脉宽调制信号为有效状态时，第一开关(主功率开关)导通，当脉宽调制信号为无效状态时，第一开关关断，同时控制第二开关(同步整流开关)导通，直到检测到电感电流降低到一预定的谷值后，控制第二开关关断。采用这种控制方式时，在电感电流检测过程，开关节点上的寄生效应会引发激振现象，因此在检测电感电流之前必须等待一段时间，即电流检测消隐时间。由于在检测时需要设定电流检测消隐时间，第二开关的最小导通时间会受到限制。
如果采样上述控制方式，当第一开关的开关频率较高时，如果控制主开关管的脉宽调制信号PWM的占空比较大，第二开关的导通时间可能会非常的小，甚至小于电流检测消隐时间，以至于无法实现对电感电流的检测(因为谷值的检测在第二开关导通期间)，从而使得开关变换器的控制失效。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种控制电路、控制方法和开关型变换器，使得开关型变换器在开关频率较高且占空比较大时，仍能正常控制，保持电感电流可控。
第一方面，提供一种控制电路，用于控制开关型变换器的功率级电路，所述功率级电路包括第一开关、第二开关和电感，所述控制电路包括：
电流检测电路，用于在所述第一开关导通期间检测电感电流是否上升到第一阈值，在所述第二开关导通时间大于等于电流检测消隐时间时检测电感电流是否小于第二阈值；
逻辑电路，用于在所述电感电流上升到第一阈值时，输出第一开关控制信号和第二开关控制信号，使得所述第一开关在调整时间内保持关断，所述第二开关在调整时间内保持导通，在所述调整时间以外，根据脉宽调制信号和过零检测信号输出所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号；
所述调整时间为第一时间和第二时间中较长的一个，所述第一时间为预定时间，所述第二时间为电感电流由第一阈值下降至第二阈值所经历的时间。
优选地，所述电流检测电路包括：
第一检测电路，用于在所述第一开关导通期间检测到电感电流上升到第一阈值时，输出有效状态的第一检测信号；
第二检测电路，用于在所述第二开关导通时间大于等于所述电流检测消隐时间，且所述电感电流大于第二阈值时，输出有效状态的第二检测信号。
优选地，所述逻辑电路包括：
第一逻辑电路，用于在所述第一检测信号转变为有效状态时输出保持无效状态持续第一时间的第一时间信号；
第二逻辑电路，用于在所述第一检测信号或所述第二检测信号为有效状态期间输出具有无效状态的所述第二时间信号；
第三逻辑电路，输入第一时间信号、第二时间信号和脉宽调制信号，输出所述第一开关控制信号，用于在所述第一时间信号和所述第二时间信号均为有效状态时使所述第一开关控制信号与所述脉宽调制信号保持一致，否则，使所述第一开关控制信号指示关断；
第四逻辑电路，根据所述第一开关控制信号和所述过零检测信号输出第二开关控制信号。
优选地，所述第一逻辑电路包括：
第一RS触发器，置位端输入所述第一检测信号，复位端输入复位脉冲信号，输出第一信号；
与门，输入所述第一信号和所述第二开关控制信号，输出第二信号；
触发延时电路，输入所述第二信号，根据所述第二信号的上升沿触发输出在预定时间内保持无效状态的所述第一时间信号；
所述复位脉冲信号用于在第一时间信号恢复为有效状态后，所述第二开关再次导通前复位所述第一RS触发器。
优选地，所述第四逻辑电路包括：
第二RS触发器，置位端输入所述过零检测信号，复位端输入所述第一开关控制信号，输出第三信号；
或非门，输入所述第三信号和所述第一开关控制信号，输出所述第二开关控制信号。
优选地，所述第二逻辑电路为或非门，所述第三逻辑电路为与门。
优选地，所述预定时间大于所述电流检测消隐时间。
第二方面，提供一种开关型变换器，包括：
功率级电路，包括第一开关、第二开关和电感；
如上所述的控制电路。
第三方面，提供一种控制方法，用于控制开关型变换器的功率级电路，所述功率级电路包括第一开关、第二开关和电感，所述方法包括：
在所述第一开关导通期间，检测电感电流是否上升到第一阈值；在所述第二开关导通时间大于电流检测消隐时间时检测电感电流是否小于第二阈值；
在所述电感电流上升到第一阈值时，控制使得在调整时间内第一开关保持关断，第二开关保持导通，所述调整时间为第一时间和第二时间中较长的一个，所述第一时间为预定时间，所述第二时间为电感电流由第一阈值下降至第二阈值所经历的时间；
在所述调整时间以外，根据脉宽调制信号和过零检测信号控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断。
优选地，所述预定时间大于所述电流检测消隐时间。
通过在检测到电感电流上升到第一阈值时，控制使得第一开关保持关断、第二开关保持导通至少第一时间，直至电感电流小于第二阈值，使得开关频率较高且占空比较大时，电感电流每隔一段时间可以持续地下降，使得控制器能够有效检测到电感电流的谷值，从而保持电路控制，保证电感电流可控。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的开关型变换器的电路示意图；
图2是本发明实施例的控制器的电路示意图；
图3是本发明实施例的开关型变换器的工作波形图；
图4是本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
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。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是发明实施例的开关型变换器的电路示意图。如图1所示，开关型变换器包括控制电路10和功率级电路20。
功率级电路20包括第一开关S1、第二开关S2、电感L、输出电容C。第一开关S1连接在输入端IN和中间端LX之间，第二开关S2连接在中间端LX和接地端之间，电感L连接在中间端LX和输出端OUT之间，输出电容C连接在输出端OUT和接地端之间。
负载30可以连接到输出端OUT。功率级电路20在控制电路10的控制下，通过输出端OUT向负载30提供稳定的直流电压。
其中，第一开关S1和第二开关S2均可采用金属氧化物半导体晶体管或其它类型的可控开关元件实现。
在本实施例中，功率级电路20采用降压型拓扑(Buck)。当然，本领域技术人员容易理解，其它类型的拓扑，例如升压型拓扑或升降压型拓扑也可以应用于本发明实施例。
控制电路10用于输出第一开关控制信号Q1和第二开关控制信号Q2控制功率级电路的第一开关S1和第二开关S2的导通和关断，使得功率级输出稳定的电压。在电感电流未下降到零的前提下，控制电路10控制使得第一开关控制信号Q1和第二开关控制信号Q2交替为高电平和低电平，从而控制第一开关S1和第二开关S2交替导通和关断。
控制电路10包括电流检测电路11和逻辑电路12。
其中，电流检测电路11用于在第一开关S1导通期间检测电感电流iL是否上升到第一阈值i1，在第二开关S2导通时间大于电流检测消隐时间时检测电感电流iL是否大于第二阈值i2。
其中，第一阈值i1通常设定为大于开关型变换器的最大输出电流，例如为其1.3-1.5倍。第二阈值i2通常设定为介于所述最大输出电流和进行谷值控制的电流谷值之间。
在本实施例中，可以通过中间节点LX的电压vLX来作为电感电流的检测值，通过比较该检测值与第一阈值或第二阈值所对应的电压阈值的关系，判断电感电流是否上升到第一阈值i1，或是否大于第二阈值。
如上所述，如果第二开关S2的导通时间小于电流检测消隐时间，则电流检测电路并不启动对于电感电流的检测。此时电流检测电路11会输出无效状态的检测信号。
逻辑电路12用于在电感电流iL上升到第一阈值i1时，输出第一开关控制信号Q1和第二开关控制信号Q2，使得第一开关S1在调整时间ta内保持关断，第二开关S2在调整时间ta内保持导通。
其中，调整时间ta为第一时间t1和第二时间t2中较长的一个。第一时间t1为预定时间。第二时间t2为电感电流iL由第一阈值i1下降至第二阈值i2所经历的时间。
通过电流检测电路在第一开关S1导通期间检测电感电流iL是否上升到第一阈值i1，确定第二时间t2的起点；如果在预定时间经过后，电感电流iL仍然未下降至小于第二阈值i2，可以通过检测电感电流i2确定第二时间t2的终点。
逻辑电路12还用于在调整时间外，根据脉宽调制信号PWM和过零检测信号Z输出第一开关控制信号Q1和第二开关控制信号Q2。
调整时间ta以检测到电感电流iL上升到第一阈值i1为起点，以预定时间结束或电感电流iL下降到小于第二阈值i2为终点。在调整时间ta的时间段外，如果电感电流iL小于第一阈值i1，则逻辑电路12根据脉宽调制信号PWM和过零检测信号Z输出第一开关控制信号Q1和第二开关控制信号Q2。
设置使得调整时间ta为预定的第一时间t1和第二时间t2中较长的一个是为了保证调整时间ta应大于电流检测消隐时间，使得控制电路可以检测到电感电流iL，同时，保证电感电流下降到第二阈值i2以下，使得电感电流保持可控。
通过在检测到电感电流上升到第一阈值时，控制使得在调整时间内第一开关保持关断，第二开关保持导通，从而电感电流可以持续地下降，并使得控制器能够有效检测到电感电流的谷值，从而进一步实现控制。
图2是本发明实施例的控制电路的电路示意图。如图2所示，控制电路10包括电流检测电路11和逻辑电路12。
其中，电流检测电路11包括第一检测电路11a和第二检测电路11b。
第一检测电路11a用于在第一开关S1导通期间检测到电感电流iL上升到第一阈值i1时，输出有效状态的第一检测信号T，在第一开关S1导通期间检测到电感电流iL小于第一阈值i1时，输出无效状态的第一检测信号T。如上所述，可以通过比较器比较在第一开关S1导通期间采样获得中间节点LX的电压vLX和第一阈值i1所对应的阈值电压输出第一检测信号T。
第二检测电路11b在第二开关S2导通时间大于电流检测时间，且电感电流iL大于第二阈值i2时，输出有效状态的第二检测信号B。如果第二检测电路11b在第一开关S1关断期间未能检测到电感电流(也即，第一开关S1的关断时间小于电流检测消隐时间)或检测到的电感电流小于第二阈值i2，则输出无效状态的第二检测信号B。
应理解，信号的有效状态和无效状态是电信号的相对概念，可以根据需要将有效状态设定为高电平或低电平。
逻辑电路12包括第一逻辑电路12a、第二逻辑电路12b、第三逻辑电路12c和第四逻辑电路12d。
其中，第一逻辑电路12a用于在第一检测信号T转变为有效时输出保持无效状态第一时间的第一时间信号T1。
在本实施例中，如果以高电平作为有效状态，第一逻辑电路12a可以包括第一RS触发器RS1、与门AND1、触发延时电路DLY、非门NOT和单触发电路ONESHOT。
其中，第一RS触发器RS1的置位端输入第一检测信号T，复位端输入复位脉冲信号P，输出第一信号M1。第一信号M1用于表征第一检测信号T的状态。
与门AND1输入第一信号M1和第二开关控制信号Q2，输出第二信号M2。第二信号M2在第一信号M1被置位，且第二开关控制信号Q2为有效时为高电平，否则为低电平。
触发延时电路DLY输入第二信号M2，根据第二信号M2的上升沿触发，输出在预定时间t1内保持无效状态(也即低电平)的第一时间信号T1。
其中，复位脉冲信号P用于在第一时间信号t1恢复为有效状态后，所述第二开关再次导通前复位第一RS触发器RS1。
在图2所示的电路中，复位脉冲信号P在第一时间信号t1恢复为有效时复位所述第一RS触发器RS1。
非门NOT输入第一时间信号T1，输出其反相信号。单触发电路ONESHOT根据输入的第一时间信号T1的反相信号的下降沿触发输出复位脉冲信号P。
第二逻辑电路12b用于在第一检测信号T或第二检测信号B为有效状态期间输出具有无效状态的第二时间信号T2。如果第一检测信号T或第二检测信号B均为无效状态，则第二时间信号T2为有效状态。第二时间信号T2为无效状态的时间区间以检测到电感电流iL上升到第一阈值i1的时刻为起点，以检测到电感电流iL且电感电流iL小于第二阈值i2的时刻为终点。因此，第二时间信号T2可以用于表征第二时间，也即，电感电流iL由第一阈值i1下降至第二阈值i2所经历的时间。在以高电平为有效状态时，第二逻辑电路12b可以为或非门NOR1。
第三逻辑电路12c输入第一时间信号T1、第二时间信号和脉宽调制信号，输出第一开关控制信号，用于在第一时间信号和第二时间信号均为有效状态时使所述第一开关控制信号与所述脉宽调制信号保持一致，否则，使所述第一开关控制信号指示关断。在以高电平为有效状态时，第二逻辑电路12b可以为与门AND2。
第四逻辑电路12d根据第一开关控制信号Q1和过零检测信号Z输出第二开关控制信号Q2。在第一开关控制信号Q1由指示关断切换为指示导通或过零检测信号切换为有效状态时，使得第二开关控制信号Q2由指示导通切换为指示关断，在第一开关控制信号Q1由指示导通切换为指示关断时，使得第二开关控制信号Q2由指示关断切换为指示导通。
具体地，在以高电平指示导通、低电平指示关断时，第四逻辑电路12d包括第二RS触发器RS2和或非门NOR2。
第二RS触发器RS2置位端输入过零检测信号Z，复位端输入第一开关控制信号Q1，输出第三信号M3；
或非门NOR2输入第三信号M3和第一开关控制信号Q1，输出所述第二开关控制信号Q2。
由此，在第一开关控制信号Q1由指示关断切换为指示导通(由低电平切换为高电平)时，第二触发器RS2被复位，第三信号M3变为低电平。或非门NOR2输出低电平，转变为指示关断。
在第二开关控制信号Q2由指示导通切换为指示关断(由高电平切换为低电平)时，第三信号M3保持为低电平不变。此时，或非门NOR2输入均为低电平，因此，输出的第二开关控制信号Q2为高电平，指示导通。
如果在第二开关控制信号Q2指示导通期间，电感电流iL下降到零，过零检测信号Z会变换为有效电平，使得第二RS触发器RS2被置位。此时，输入到或非门NOR2的第三信号M3为高电平，而第一开关控制信号Q1为低电平，使得或非门NOR2输出低电平，第二开关控制信号Q2指示关断。在脉宽调制信号PWM转为高电平前，第一开关S1和第二开关S2均被关断。
图3是本发明实施例的开关型变换器的工作波形图。如图3所示，在时刻m0，电路开始工作，此时，根据第一开关S1和第二开关S2根据脉宽调制信号PWM制导通和关断，电感电流iL开始由0上升。在第一个开关周期内第一开关S1关断后第二开关S2导通，使得电感电流iL下降，在时刻m1，检测到电感电流iL下降到零，过零检测信号Z转变为高电平，使得第二开关S2关断，且在开关周期结束前，第一开关S1也保持关断。第二个开关周期与第一个开关周期类似，在此不再赘述。从时刻m2开始，由于例如负载变化，脉宽调制信号PWM的占空比开始增大，也即，在一个开关周期内，第一开关S1导通的时间增加，第二开关S2导通的时间减小，这会使得电感电流iL持续上升。如果开关周期足够小(也即，开关频率足够大)，且占空比增大到一定程度，会使得第二开关S2的导通时间小于预定的电流检测消隐时间，从而导致控制电路10无法在第一开关S1关断期间检测电感电流iL。这可能会使得电路失控。
在时间区间m0至m3，第一开关控制信号Q1与脉宽调制信号PWM保持一致。
由于第一开关S1导通时间较长，电感电流iL可以被成功检测，所以在每个开关周期中，第一开关S1导通期间，如果检测到电感电流iL上升到第一阈值i1(时刻m3)，第一检测信号T由低电平切换为高电平(由无效状态切换为有效状态)。进而，第一检测信号T置位第一RS触发器RS1使得第一信号M1由低电平切换为高电平。同时，由于第一检测信号T为高电平，第二逻辑电路12b输出的第二时间信号T2切换为低电平。因此，第一开关控制信号Q1不再与脉宽调制信号PWM保持一致，而是随第二时间信号T2切换为低电平，第一开关S1对应关断。对应地，第二开关控制信号Q2在时刻m3由低电平切换为高电平，第二开关S2导通。由此，电感电流iL开始下降。在短暂的时间之后，电感电流iL会下降到小于第一阈值i1，使得第一检测信号由高电平切换为低电平，表现为脉冲信号。在此情况下，第二开关控制信号Q2和第一信号M1均为高电平，使得第二信号M2由低电平转变为高电平。第二信号M2的上升沿触发产生保持无效状态(低电平)预定时间的第一时间信号T1。第一时间信号T1自时刻m3至时刻m4期间均为低电平，持续时间为预定时间t1。在时刻m4，第一时间信号T1切换为高电平。所述预定时间通常设置为大于电流检测消隐时间。优选地，设置为大于电流检测消隐时间和第二电流检测电路中比较器的固有延迟时间之和。由此，可以保证每次电感电流iL上升到第一阈值i1后，第一开关S1会至少保持关断第一时间t1，使得控制电路10可以保证在此期间检测到电感电流，从而保持对功率级电路的控制。
在时刻m4前，由于第一时间信号T1保持为低电平，使得第一开关控制信号Q1保持为低电平，电感电流iL持续下降。在时刻m4，第一时间t1结束，第一时间信号T1由低电平切换为高电平。并且，第一时间信号T1的反相信号下降沿(也即，在第一时间信号T1上升沿的时刻)触发产生复位脉冲信号P。复位脉冲信号P会复位第一RS触发器RS1，使得第一信号M1由高电平恢复为低电平。而且，在时刻m4之前，第一开关S1的关断时间已经大于电流检测消隐时间，这使得电流检测电路11可以检测到电感电流iL。如果在时刻m4，电感电流iL仍然大于第二阈值i2，则第二检测信号B保持高电平，使得第二时间信号T2保持低电平，第一开关控制信号Q1保持低电平，第二开关控制信号Q2保持高电平。第一开关S1保持关断，第二开关S2保持导通，电感电流iL继续下降。
在图3中，在时刻m5，电感电流iL下降到第二阈值i2，这使得第二检测信号B切换为低电平。第一检测信号T在时刻m3后就切换为低电平，这使得第二时间信号T2切换为高电平。第一开关控制信号Q1切换为高电平，第二开关控制信号Q2切换为低电平。第一开关S1恢复导通，第二开关S2关断，电感电流iL开始上升。
当然，如果在时刻m4之前(图3中未示出)，电感电流iL已经小于第二阈值i2，则第二检测信号B在时刻m4之前切换为低电平。第一检测信号T在时刻m3后就切换为低电平，这使得第二时间信号T2切换为高电平。第一开关控制信号Q1切换为高电平，第二开关控制信号Q2切换为低电平。第一开关S1恢复导通，第二开关S2关断，电感电流iL开始上升。
也就是说，在检测到电感电流iL上升到第一阈值i1后，立即使得第一开关S1关断，第二开关S2导通，并保持该状态至少一个预定时间。在预定时间过后，如果电感电流iL已经下降到第二阈值i2之下，则立即恢复使得第一开关S1导通，第二开关S2关断，重新由脉宽调制信号PWM和过零检测信号进行开关控制，如果电感电流iL仍然大于第二阈值i2，则保持第一开关S1关断、第二开关S2导通的状态，直至电感电流iL下降至第二阈值i2。
可以将电感电流iL由第一阈值下降到第二阈值的时间定义为第二时间，该时间为随电路参数变化的时间。上述过程可以描述为在检测到电感电流iL上升到第一阈值i1后，使得第一开关S1关断，第二开关S2导通保持调整时间，调整时间为第一时间t1和第二时间t2中较长者。
这样，可以使得控制器能够有效检测到电感电流的谷值，从而进一步实现控制。由此，保证了开关型变换器在开关频率较高且占空比较大时，仍能正常控制，保持电感电流可控。
应理解，本发明实施例的电路实现并不限于图2所示的电路图，例如，可以通过使用与非门和非门串联来实现与门的功能。并且，可以通过增加驱动电路，对第一开关控制信号和第二开关控制信号进行调整，从而满足第一开关和第二开关对于控制信号的要求。
图4是本发明实施例的控制方法的流程图。所述方法用于控制开关型变换器的功率级电路，所述功率级电路包括第一开关、第二开关和电感，如图4所示，所述方法包括：
步骤100、在所述第一开关导通期间，检测电感电流是否上升到第一阈值；在所述第二开关导通时间大于电流检测消隐时间检测电感电流是否大于第二阈值。
步骤200、在所述电感电流上升到第一阈值时，控制使得在调整时间内所述第一开关保持关断，所述第二开关保持导通，所述调整时间为第一时间和第二时间中较长的一个，所述第一时间为预定时间，所述第二时间为电感电流由第一阈值下降至第二阈值所经历的时间。
步骤300、在所述调整时间外，根据脉宽调制信号和过零检测信号控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断。
优选地，所述预定时间大于所述电流检测消隐时间。
通过在检测到电感电流上升到第一阈值时，控制使得在调整时间内第一开关保持关断，第二开关保持导通，从而电感电流可以持续地下降，并使得控制器能够有效检测到电感电流的谷值，从而进一步实现控制。由此，保证了开关型变换器在开关频率较高且占空比较大时，仍能正常控制，保持电感电流可控。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制电路，用于控制开关型变换器的功率级电路，所述功率级电路包括第一开关、第二开关和电感，所述控制电路包括：
电流检测电路，用于在所述第一开关导通期间检测电感电流是否上升到第一阈值，在所述第二开关导通时间大于电流检测消隐时间时检测电感电流是否大于第二阈值；
逻辑电路，用于在所述电感电流上升到第一阈值时，输出第一开关控制信号和第二开关控制信号，使得所述第一开关在调整时间内保持关断，所述第二开关在调整时间内保持导通，在所述调整时间以外，根据脉宽调制信号和过零检测信号输出所述第一开关控制信号和所述第二开关控制信号；
所述调整时间为第一时间和第二时间中较长的一个，所述第一时间为预定时间，所述第二时间为电感电流由第一阈值下降至第二阈值所经历的时间。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：
第一检测电路，用于在所述第一开关导通期间检测到电感电流上升到第一阈值时，输出有效状态的第一检测信号；
第二检测电路，用于在所述第二开关导通时间大于所述电流检测消隐时间，且所述电感电流大于第二阈值时，输出有效状态的第二检测信号。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括：
第一逻辑电路，用于在所述第一检测信号转变为有效状态时输出保持无效状态持续第一时间的第一时间信号；
第二逻辑电路，用于在所述第一检测信号或所述第二检测信号为有效状态期间输出具有无效状态的所述第二时间信号；
第三逻辑电路，输入第一时间信号、第二时间信号和脉宽调制信号，输出所述第一开关控制信号，用于在所述第一时间信号和所述第二时间 信号均为有效状态时使所述第一开关控制信号与所述脉宽调制信号保持一致，否则，使所述第一开关控制信号指示关断；
第四逻辑电路，根据所述第一开关控制信号和所述过零检测信号输出第二开关控制信号。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第一逻辑电路包括：
第一RS触发器，置位端输入所述第一检测信号，复位端输入复位脉冲信号，输出第一信号；
与门，输入所述第一信号和所述第二开关控制信号，输出第二信号；
触发延时电路，输入所述第二信号，根据所述第二信号的上升沿触发输出在预定时间内保持无效状态的所述第一时间信号；
所述复位脉冲信号用于在第一时间信号恢复为有效状态后，所述第二开关再次导通前复位所述第一RS触发器。
5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第四逻辑电路包括：
第二RS触发器，置位端输入所述过零检测信号，复位端输入所述第一开关控制信号，输出第三信号；
或非门，输入所述第三信号和所述第一开关控制信号，输出所述第二开关控制信号。
6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述第二逻辑电路为或非门，所述第三逻辑电路为与门。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述预定时间大于所述电流检测消隐时间。
8.一种开关型变换器，包括：
功率级电路，包括第一开关、第二开关和电感；
根据权利要求1-7中任一项所述的控制电路。
9.一种控制方法，用于控制开关型变换器的功率级电路，所述功率级电路包括第一开关、第二开关和电感，所述方法包括：
在所述第一开关导通期间，检测电感电流是否上升到第一阈值；在所述第二开关导通时间大于电流检测消隐时间时检测电感电流是否小于第二阈值；
在所述电感电流上升到第一阈值时，控制使得在调整时间内第一开关保持关断，第二开关保持导通，所述调整时间为第一时间和第二时间中较长的一个，所述第一时间为预定时间，所述第二时间为电感电流由第一阈值下降至第二阈值所经历的时间；
在所述调整时间以外，根据脉宽调制信号和过零检测信号控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述预定时间大于所述电流检测消隐时间。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2712066T3 (es) * 2016-01-05 2019-05-09 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Método de carga rápida, terminal móvil y adaptador
CN105763053B (zh) * 2016-05-19 2019-05-07 杰华特微电子（杭州）有限公司 开关控制电路、开关电路及恒关断时间控制方法
CN106130325B (zh) * 2016-07-13 2019-06-18 成都芯源***有限公司 一种降噪开关变换器以及控制电路和方法
CN107404217B (zh) * 2017-08-18 2023-06-23 杰华特微电子股份有限公司 开关电源控制电路和方法及开关电源
CN108365739B (zh) * 2018-03-14 2024-06-21 杰华特微电子股份有限公司 一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电源电路
CN108964439B (zh) * 2018-07-31 2020-03-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关变换器及其控制方法和控制器
CN112018997B (zh) 2020-09-15 2022-02-22 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关电源及其间歇省电模式控制电路和控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159416A (zh) * 2007-01-12 2008-04-09 崇贸科技股份有限公司 电源转换器的控制电路及其方法
CN102104334A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 凌特公司 谷值电流模式控制的dc至dc转换器的ccm和dcm之间的干净转换

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW588489B (en) * 2002-11-14 2004-05-21 Richtek Technology Corp Over-current protection apparatus and method of switching type regulator
US7235955B2 (en) * 2004-07-26 2007-06-26 Intersil Americas Inc. Method and apparatus for preventing boosting system bus when charging a battery
US7636227B2 (en) * 2006-04-21 2009-12-22 International Rectifier Corporation Noise immune over current protection with inherent current limiting for switching power converter
TW200838110A (en) * 2007-03-02 2008-09-16 Richtek Techohnology Corp Adaptive leading edge blanking circuit of switching mode power converter and method thereof
EP2051360B1 (de) 2007-10-17 2016-09-21 Power Systems Technologies GmbH Steuerschaltung für ein primär gesteuertes Schaltnetzteil mit erhöhter Genauigkeit der Spannungsregelung sowie primär gesteuertes Schaltnetzteil
US7888924B2 (en) * 2008-02-08 2011-02-15 Texas Instruments Incorporated Combination continuous and discontinuous control of a power regulator
US7868595B1 (en) * 2008-06-17 2011-01-11 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for soft-start mode transition in a switching regulator
CN102624254B (zh) 2012-03-26 2014-06-18 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种具有改进的负载调节的恒压恒流控制电路及其控制方法
CN102938607B (zh) 2012-11-16 2015-03-18 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 低噪声的多输出电源电路及其控制方法
CN103051177B (zh) 2012-12-20 2015-03-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种快速响应的控制电路及其控制方法
US9048734B2 (en) * 2013-03-01 2015-06-02 Analog Devices Global Negative current protection system for low side switching converter FET
US9515556B2 (en) * 2014-04-28 2016-12-06 Intersil Americas LLC Current pulse count control in a voltage regulator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159416A (zh) * 2007-01-12 2008-04-09 崇贸科技股份有限公司 电源转换器的控制电路及其方法
CN102104334A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 凌特公司 谷值电流模式控制的dc至dc转换器的ccm和dcm之间的干净转换

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