CN104578800A - 开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请提供了开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源，所述控制电路获取表征所述开关电源的输出电压的第一反馈信号，并判断所述第一反馈信号与第一阈值信号的大小关系，在所述第一反馈信号小于所述第一阈值信号期间，以峰值电流模式控制所述主开关管的导通和关断，在所述第一反馈信号大于所述第一阈值信号期间，以恒定导通时间控制模式控制所述主开关管的导通和关断。因此本申请提供的开关电源在实现高PF性能的同时还具有快速启动、快速供电和低短路功耗的效果。

Description

开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，具体涉及开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源。

背景技术

开关电源一般包括功率级电路、控制电路、供电电路以及启动电阻。当开关电源上电后，输入至功率级电路的输入直流电压通过启动电阻为供电电路中的偏置电容进行充电，当偏置电容上的电压达到控制电路的启动电压时，控制电路开始启动，由于控制电路开始启动工作，控制电路内部电路会从启动电阻与偏置电容相连的节点处抽取大量的电流，偏置电容上的电压会下跌，随后供电电路根据开关电源的输出电压大小对其偏置电容充电，使偏置电容上的电压慢慢回升并维持为控制电路正常工作需要的供电电压，控制电路以一定的控制模式控制开关电源的主开关管的开关动作，从而使开关电源输出满足负载需求的电压。

恒定导通时间控制模式控制的开关电源，由于方案实现简单，成本较低，且稳定性较佳而被广泛应用。但是采用这种恒定导通时间控制模式来实现开关电源控制时，为了防止电压输入时，输出电流会出现过冲的现象，通常会将开关电源中主开关管的恒定导通时间预设得比较小，导致控制环路速度慢的问题，使开关电源的输出电压达到负载需求电压所需要时间变长，即输出电压的建立速度较慢，则供电电路对偏置电容充电的速度也较慢，，使得偏置电容上的电压在控制电路启动后需要较长的时间才能慢慢回升并维持为控制电路正常工作所需要的供电电压。因此，为了能快速的使偏置电容上的电压稳定为供电电压，偏置电容的容值通常需要设置的较大，使偏置电容的电压在控制电路启动后下跌的速度较慢，但过大的偏置电容又会使得偏置电容上的电压上升到控制电路的启动电压的时间延长，降低了控制电路的启动速度，最终还是不能使开关电源快速的进入稳态工作。

为了解决上述问题，现有技术的一种做法是采用较小的启动电阻，以加快控制电路的启动速度。现有技术的另一种做法是在控制电路内部设置高压管，在开关电源上电后，导通该高压管，使输入至开关电源的功率级电路中的直流电压通过该高压管给控制电路提供启动电压，可快速启动控制电路。然而，前一种现有技术由于在控制电路启动后需要将小的启动电阻切换为大电阻，需要额外增加较多的***器件，成本高，所占空间大；后一种现有技术虽然可减少***器件，但由于需要在控制芯片内部集成高压管，会增加制造成本和工艺难度。此外，现有的两种技术均只加快了控制电路的启动速度，而不能进一步解决输出电压建立速度慢的问题，因此不能提高采用恒定导通控制模式控制的开关电源中，为控制电路供电速度慢的问题，开关电源仍然不能快速的进入稳定工作状态。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源以解决现有的开关电源中尤其是采用恒定导通控制模式控制的开关电源中，由于为控制电路供电速度慢而使开关电源进入稳态速度慢的问题。

一种开关电源的控制电路，所述开关电源中设置有主开关管，所述控制电路包括：

电压反馈电路，用于获取表征所述开关电源的输出电压的第一反馈信号；

输出电压检测电路，用于检测所述第一反馈信号与第一阈值信号的大小关系；

电流反馈电路，用于获取表征流过所述主开关管的电流的第二反馈信号；

峰值电流限制电路，用于在所述第一反馈信号小于所述第一阈值信号期间，限定所述第二反馈信号的峰值，并在所述第二反馈信号达到所限定的峰值时输出有效的峰值限定信号，以控制所述主开关管关断；

恒定导通时间产生电路，用于在所述第一反馈信号大于所述第一阈值信号期间，控制所述主开关的导通时间为一恒定时间，并在所述主开关管的导通时间达到所述恒定时间时输出有效的恒定时间信号，以控制所述主开关管关断。

优选的，所述控制电路还包括供电电压检测电路，用于检测所述控制电路的供电电压与第一参考电压、第二参考电压以及第三电压的大小关系，并输出供电检测信号，使所述控制电路在所述供电电压达到所述第二参考电压时开始工作，在所述供电电压大于第一参考电压或小于第三参考电压期间控制所述主开关管一直关断，

其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号，所述第二参考信号大于所述第三参考信号。

优选的，所述控制电路还包逻辑电路，用于接收所述峰值限定信号、恒定时间信号、供电检测信号以及导通控制信号，并输出所述主开关管的开关控制信号，其中所述导通控制信号为触发所述主开关管导通的信号。

优选的，所述输出电压检测电路还用于检测所述第一反馈信号与第二阈值信号的大小关系，所述第二阈值信号小于所述第一阈值信号；

所述峰值电流限制电路在所述第一反馈信号小于所述第二阈值信号期间，将所述第二反馈信号的峰值限定为第三阈值信号，在所述第一反馈信号大于所述第二阈值信号且小于所述第一阈值信号期间，将所述第二反馈信号的峰值限定为第四阈值信号；

其中，所述第三阈值信号小于所述第四阈值信号。

优选的，所述输出电压检测电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器用于比较所述第一反馈信号与第一阈值信号，并输出第一比较信号，所述第二比较器用于比较所述第一反馈信号与所述第二阈值信号，并输出第二比较信号。

优选的，所述峰值电流限制电路包括第一开关、第二开关、第三比较器、第一反相器和第一与门，

所述第一开关的第一端接收所述第三阈值信号，第二端与所述第三比较器的第一输入端相连，开关控制端接收与所述第二比较信号状态相反的信号。

所述第二开关的第一端接收所述第四阈值信号，第二端与所述第三比较器的第一输入端相连，开关控制端接收所述第二比较信号，

所述第三比较器的第二输入端接收所述第二反馈信号，输出端向所述第一与门的第一输入端输出第三比较信号，

所述第一反相器的输入端接收所述第一比较信号，所述第一与门的第二输入端接收所述第一反相器的输出信号，输出端输出所述峰值限定信号。

优选的，所述恒定导通时间产生电路包括充电电容、充电控制开关、充电电流源、第四比较器以及第二与门；

当所述主开关管导通时，所述充电控制开关关断，所述充电电流源给所述充电电容充电，当所述主开关管关断时，所述充电控制开关导通，所述充电电容通过所述充电控制开关放电，

所述第四比较器的第一输入端接收所述充电电容上的电压，第二输入端接收表征所述恒定时间的基准电压，并向所述第二与门的第一输入端输出第四比较信号，所述第二与门的第二输入端接收所述第一比较信号，输出端输出所述恒定时间信号。

优选的，所述供电电压检测电路包括第五比较器、第六比较器以及第七比较器，

所述第五比较器用于比较所述供电电压与所述第一参考电压的大小，并输出第五比较信号，

所述第六比较器用于比较所述供电电压与所述第二参考电压的大小，并输出第六比较信号，

所述第七比较器用于比较所述供电电压与所述第三参考电压的大小，并输出第七比较信号，

所述第五比较信号、第六比较信号以及第七比较信号共同作为所述供电检测信号。

优选的，所述逻辑电路包括第一RS触发器、第二反相器、或门、第三与门以及第二RS触发器，

所述第一反相器的输入端接收所述第五比较信号，输出端与所述第三与门的第一输入端相连，

所述第一RS触发器的置位端接收所述第六比较信号，复位端接收所述第七比较信号，输出端与所述第三与门的第二输入端相连，

所述或门的两输入端接收所述峰值限定信号和恒定时间信号，输出端与所述第三与门第三输入端相连，

所述第二RS触发器的置位端与所述第三与门的输出端相连，复位端接收所述导通控制信号，输出端输出所述开关控制信号。

一种开关电源，包括功率级电路和上述中任意一种控制电路，所述功率级电路中设置有主开关管。

优选的，所述开关电源还包括供电电路，所述供电电路包括储能元件以及对所述储能元件充电的充电电路，

所述充电电路对所述储能元件充电的速度随所述开关电源的输出电压的大小变化，所述储能元件输出所述控制电路的供电电压。

优选的，所述充电电路包括辅助绕组，所述辅助绕组的第一端接地，第二端获取与所述输出电压成比例的电压；

所述储能元件的第一端接地，第二端与所述辅助绕组的第二端耦接，并输出所述供电电压。

优选的，所述充电电路还包括二极管和电阻，所述二极管的阳极连接到所述辅助绕组的第二端，阴极通过所述电阻连接所述储能元件的第二端。

优选的，所述开关电源还包括启动电路，所述功率级电路的直流输入电压通过所述启动电路对所述储能元件充电。

由上可见，本申请提供的开关电源控制电路，在表征输出电压的第一反馈信号小于第一阈值信号期间，主要采用大峰值电流的峰值电流控制模式控制主开关管，以使输出电压快速增加，从而加快对偏置电容的充电速度，使得偏置电容上的电压快速上升且稳定为控制电路正常工作所需要的供电电压，在第一反馈信号大于第一阈值信号后，输出电压已经建立起来，此后一直采用恒定导通时间控制模式控制主开关管，以实现关电源的高PF性能。此外，在峰值电控制模式的控制过程的前一小段时间将流过主开关管的电流的峰值设置得比较小，而在后一大段时间内将流过主开关管的电流的峰值设置得较大，可防止开关电源进入电感电流连续工作状态。因此本申请提供的开关电源在实现高PF性能的同时，还可快速启动并快速进入稳态，且还能一直工作在电感电流断续模式。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种开关电源电路结构框图；

图2为图1中开关信号产生电路的电路结构图；

图3A为图2中输出电压检测电路的一种电路结构图；

图3B为图2中峰值电流限制电路的一种电路结构图；

图3C为图2中恒定导通时间产生电路的一种电路结构图；

图3D为图2中输出电压检测电路的一种电路结构图；

图3E为图2中供电电压检测电路的一种电路结构图；

图4为本申请实施例提供的开关电源的工作波形图。

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。

图1为本申请实施例公开的一种开关电源电路结构框图。

参见图1，本申请实施例公开的开关电源主要包括功率级电路1和控制电路2。功率级电路1的拓扑结构可以为隔离式的拓扑结构也可以为非隔离式的拓扑结构，例如隔离式中的反激式拓扑结构、正激式拓扑结构等，以及非隔离式中的Buck型拓扑结构、Boost型拓扑结构等。本实施例中，功率级电路1的结构以反激式拓扑结构为例，其包主开关管Q1、括变压器T、续流二极管D1、输出电容C1。变压器T的原边绕组L1的第一端接收所述功率级电路1的直流输入电压VIN，第二端与主开关管Q1的第一端相连，主开关管Q1的第二端耦接到接地端，变压器T的副边绕组L2的第一端与原边绕组L1的第二端为同名端，且与续流二极管D1的阳极相连，第二端接地，二极管D1的阴极与输出电容C1的第一端相连，输出电容C1的第二端接地。控制电路2用于输出开关控制信号，以控制主开关管Q1的导通与关断，使输出电容C1上形成开关电源的输出电压VOUT，以供负载的需要。

进一步的，开关电源还包括供电电路3与启动电路4。供电电路3用于为控制电路2提供供电电压VCC，其主要包括充储能元件31和充电电路32。充电电路用于给储能元件充电以在储能元件上形成控制电路2的供电电压VCC，且充电的速度与开关电源的输出电压VOUT的大小变化，即输出电压VOUT越大，充电速度越快，储能元件31上的电压VCC可快速的到达并稳定为控制电路2正常工作时需要的供电电压。如图1所示，在本实施例中，储能元件31可为偏置电容C2、充电电路32可包括辅助绕组L3，其第一端接地，第二端获取与输出电压VOUT成比例的电压VL3，偏置电容C2的第一端接地，第二端与辅助绕组L3的第二端耦接，且该端输出控制电路2的供电电压VCC。充电电路32还可进一步包括电阻R1、二极管D2，其中电阻R1连接在二极管D2的阴极与偏置电容C2的第二端之间，二极管D2的阳极与辅助绕组L3的第二端相连。二极管D2用于防止偏置电容C2上的能量反向流向辅助绕组L3中，电阻R1用于使给偏置电容C2的充电电流较平滑一些。

由于控制电路2在启动前，开关电源无电压输出，则辅助绕组L3不能对储能元件充电，从而无法启动控制电路2，因此开关电源还包括启动电路4，连接在功率级电路2直流电压输入端(输出直流输入电压VIN的一端)与储能元件31的第二端(即偏置电容C2的第二端)之间，在控制电路2启动前，直流输入电压VIN通过启动电路4给储能元件31充电，当储能元件31上的电压上升到能够启动控制电路2时，控制电路2便可启动。在本实施例中，启动电路可以为启动电阻R2，其连接所述在直流电压输入端与偏置电容C2的第二端之间，在开关电压上电后，直流电压输入端的电压通过电阻R2给偏置电容C2充电，从而使C2上的电压VCC增加，直到电压VCC的值达控制电路2的启动需要的电压时，控制电路2开始启动。

在本申请中，控制电路2包括：电压反馈电路21、电流反馈电路22和开关信号产生电路23。其中开关信号产生电路23，用于根据第一反馈信号VSEN与第二反馈信号VISEN产生主开关管Q1的开关控制信号VG。

电压反馈电路21用于获取表征输出电压VOUT的第一反馈信号VSEN，其可采用现有的任何能够采样输出电压信号的电路实现，例如在本实施例中通过依次连接在辅助绕组L3的第二端和接地端之间的分压电阻R2、R3可构成电压反馈电路21，电阻R2与R3相连的节点处输出辅助绕组L3的第二端处电压VL3的分压电压，则该分压电压VSEN即为表征输出电压VOUT的第一反馈信号VSEN，其与输出电压VOUT成一定比例关系，当然也可直接将输出电压VOUT经电阻分压电路后输出表征输出电压VOUT的第一反馈信号VSEN。

电流反馈电路22，用于获取表征流过主开关管Q1的电流的第二反馈信号VISEN，其电路的具体实现方式可通过现有任何能够实现电流采样信号的电路实现，例如在本申请中，采样连接在主开关管Q1的第二端与接地端之间的电阻R4来实现电流反馈电路22。电阻R4上的电压与流过主开关管Q1的电流成比例，因此可作为表征流过主开关管Q1的电流的第二反馈信号VISEN。

如图2所示，其为图1中开关信号产生电路的电路结构图，开关信号产生电路23包括：输出电压检测电路231、峰值电流限制电路232和恒定导通时间产生电路233，还可进一步包括供电电压检测电路234和逻辑电路235。

输出电压检测电路231用于判断第一反馈信号VSEN与第一阈值信号VREF1的大小关系，并输出输出检测信号VD1。峰值电流限制电路232与输出电压检测电路231的输出端相连，用于在输出检测信号VD1指示所述第一反馈信号VSEN小于所述第一阈值信号VREF1期间，限定所述第二反馈信号VISEN的峰值，并在所述第二反馈信号VISEN达到所限定的峰值时输出有效的峰值限定信号IPK，以控制所述主开关管Q1关断。恒定导通时间产生电路233与输出电压检测电路231的输出端相连，用于在输出检测信号VD1指示第一反馈信号VSEN大于所述第一阈值信号VREF1期间，控制主开关管Q1的导通时间为一恒定时间，并在主开关管Q1的导通时间达到所述恒定时间时输出有效的恒定时间信号TON，以控制主开关管Q1关断。由此可见，控制电路2在第一反馈信号VSEN小于所述第一阈值信号VREF1时，以峰值电流模式控制主开关管Q1的导通与关断，第一反馈信号VSEN大于所述第一阈值信号VREF1时，以恒定导通时间控制模式控制主开关管Q1的导通与关断。

供电电压检测电路234，用于检测所述控制电路的供电电压VCC与第一参考电压、第二参考电压以及第三电压的大小关系，并输出供电检测信号VD12，使所述控制电路2在所述供电电压达到所述第二参考电压时开始工作，在所述供电电压VCC大于第一参考电压或小于第三参考电压期间控制所述主开关管Q1一直关断，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号，所述第二参考信号大于所述第三参考信号。

逻辑电路234用于接收峰值限定信号IPK、恒定时间信号TON、供电检测信号VD12以及导通控制信号VS，并输出开关管Q1的开关控制信号VG。开关控制信号VG还被反馈至恒定导通时间产生电路233，以根据其产生恒定时间信号TON。当供电电压检测信号VD2表征供电电压VCC达到第二参考电压时，控制电路2开始工作，所述逻辑电路235输出主开关管Q1的开关控制信号，此过程具体为：当导通控制信号VS有效时，开关控制信号VG控制主开关管Q1导通，当峰值限定信号IPK和恒定时间信号TON中的任意一个有效时，开关控制信号VG控制主开关管Q1关断。其中导通控制信号VS为触发主开关管Q1导通的信号，其可通过现有技术获得，例如其为所述开关电源的过零检测信号(在电感电流过零点时有效)或者也可为一个外部时钟信号，还可为根据开关电源的实际输出电压与期望输出电压产生的一个信号，当实际输出电压小于期望输出电压时，输出有效的导通控制信号VS，以触发主开关管Q1导通。当供电电压检测信号VD2表征供电电压VCC大于第一参考电压或者小于第三参考电压时，控制电路不工作，或逻辑电路235输出的开关控制信号VG控制主开关管Q1一直关断。在一个优选实现方式中，可使第一参考电压为控制电路2的过压阈值电压，其值可的预设定为25～35V，例如30V，第二参考电压为控制电路2启动阈值电压；其值可预设定为20～30V，例如25V，第三参考电压的值可设定为控制电路2正常工作需要的最小供电电压，这样的设置使供电电路3中的辅助绕组L3的电压范围变大，因此，如图1所示，供电电路4中无须额外设置稳压电路(现有技术中设置在电阻R5与储能元件3之间)，在满载甚至半载下也能控制电路也能正常工作，减少了开关电源的元器件，节约了制造成本。

由上可见，当表征输出电压的第一反馈信号小于第一阈值信号期间，表明输出电压还未建立到并维持为负载所需的值，即此期间的输出电压值较低，偏置电容上的电压增加的速度较慢，因此需要采用峰值电流控制模式来控制主开关的导通与关断，从而可将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较大的值，以加快输出电压的增加速度，进而可使偏置电容上的电压快速的上升，到第一反馈信号达到第一阈值信号时，表明输出电压以建立到负载所需的值，偏置电容上的电压此时已上升至控制电路正常工作所需要的供电电压，且可一直维持为该值，此后便以恒定导通控制模式控制主开关管导通和关断，使开关电源进入稳态工作状态，以实现开关电源的高PF(功率因素)性能。

进一步的，在本实施例中，输出电压检测电路231还用于判断第一反馈信号VSEN与第二阈值信号VREF2的大小关系，其中第二阈值信号VREF2小于第一阈值信号VREF1，则输出电压检测电路231输出检测信号VD1还可指示第一反馈信号VSEN与第二阈值信号VREF2的大小。因此输出检测信号VD1可指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2、第一反馈信号VSEN大于第二阈值信号VREF2且小于第一阈值信号VREF1、第一反馈信号VSEN大于第一阈值信号VREF1这三种状态。如图3A所示，其为图2中输出电压检测电路的一种电路结构图，输出电压检测电路231可以通过第一比较器CP1、第二比较器CP2来实现。第一比较器CP1的输入端分别接收第一反馈信号VSEN和第一阈值信号VREF1，以比较这两个信号，并输出第一比较信号V1。第二比较器CP2的输入端分别接收第一反馈信号VSEN和第二阈值信号VREF2，以比较这两个信号，并输出第二比较信号V2。第一比较信号V1与第二比较信号V2一块构成输出检测信号VD1。

峰值电流限制电路232在输出检测信号VD1指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2期间，将第二反馈信号VISEN的峰值限定为第三阈值信号VREF3，在输出检测信号VD1指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2且大于第一阈值信号VREF1期间，将第二反馈信号VISEN的峰值限定为第四阈值信号VREF4，其中，第三阈值信号VREF3小于第四阈值信号VREF4。图2中的峰值电流限制电路232一种电路结构图如图3B所示，其包括第一开关S1、第二开关S2、第三比较器CP3、第一反相器N1和第一与门AND1，

第一开关S1的第一端接收所述第三阈值信号VREF3，第二端与所述第三比较器CP3的第一输入端(例如反相输入端“-”)相连，开关控制端接收与所述第二比较信号V2状态相反的信号，如图所示，该信号可为第二比较信号V2经过一个反相器后输出的信号。第二开关S2的第一端接收所述第四阈值信号VREF4，第二端与所述第三比较器CP3的第一输入端相连，开关控制端接收所述第二比较信号V2，所述第三比较器CP3的第二输入端(例如同相输入端“+”)接收所述第二反馈信号VISEN，输出端向所述第一与门AND1的第一输入端输出第三比较信号V3，所述第一反相器N1的输入端接收所述第一比较信号V1，所述第一与门AND1的第二输入端接收所述第一反相器N1的输出信号，输出端输出所述峰值限定信号IPK。其中，第三阈值信号VREF3、第四阈值信号VREF4在本实施例中可分别由电压源U1、U2提供，则第一开关S1的第一端与电压源U1的输出端相连，第二开关S2的第一端与电压源U2的输出端相连。

图3C为图2中恒定导通时间产生电路的一种电路结构图。在本实施例中，恒定时间产生电路233包括充电电容C3、充电控制开关S3、充电电流源A0、第四比较电路CP4以及第二与门AND2，各自的连接关系如图3C所示；当所述主开关管Q1通时，所述充电控制开关S3关断，所述充电电流源A0给所述充电电容C3充电，当所述主开关管Q1关断时，所述充电控制开关S3导通，所述充电电容C3通过所述充电控制开关S3放电，因此充电控制开关S3的开关状态可由开关控制信号VG的非信号控制。所述第四比较器CP4，的第一输入端(例如同相输入端“+”)接收所述充电电容C3上的电压，第二输入端(例如反相输入端“-”)接收表征所述恒定时间的基准电压VREF0，并向所述第二与门AND2的第一输入端输出第四比较信号V4，所述第二与门AND2的第二输入端接收所述第一比较信号V1，输出端输出所述恒定时间信号TON。因此，恒定导通时间产生电路233，只有在所述第一反馈信号VSEN大于所述第一阈值信号VREF1期间，第二才能控制所述主开关管Q1的导通时间为一恒定时间，并在所述主开关管Q1的导通时间达到所述恒定时间时输出有效的恒定时间信号TON，以控制所述主开关管Q1关断，从而在输出电压建立后使开关电源进入恒定导通时间控制模式，以获得较高的PF性能。

如图3D所示，本申请实施例还给出了一种图2中供电电压检测电路234的一种实现电路结构图，该电路包括第五比较器CP5、第六比较器CP6以及第七比较器CP7，所述第五比较器CP5用于比较所述供电电压VCC与所述第一参考电压VCC_OVP的大小，并输出第五比较信号V5，所述第六比较器CP6用于比较所述供电电压VCC与所述第二参考电压VCC_ON的大小，并输出第六比较信号V6，所述第七比较器CP7用于比较所述供电电压VCC与所述第三参考电压VCC_OFF的大小，并输出第七比较信号V7，所述第五比较信号V5、第六比较信号V6以及第七比较信号V7共同作为所述供电检测信号VD2。其中，第一参考信号VCC_OVP可由电源U3提供，第二参考信号VCC_ON可由电源U4提供，第三参考信号VCC_OFF可由电源U5提供。

如图3E所示，本申请实施例还给出了一种图2中逻辑电路235的一种实现电路结构图，该电路包括第一RS触发器RS1、第二反相器N2、或门OR、第三与门AND3以及第二RS触发器RS2，所述第二反相器NQ的输入端接收所述第五比较信号V5，输出端与所述第三与门AND3的第一输入端相连，所述第一RS触发器RS1的置位端接收所述第六比较信号V6，复位端接收所述第七比较信号V7，输出端与所述第三与门AND3的第二输入端相连，所述或门OR的两输入端接收所述峰值限定信号IPK和恒定时间信号TON，输出端与所述第三与门AND3第三输入端相连，所述第二RS触发器RS2的置位端与所述第三与门AND3的输出端相连，复位端接收所述导通控制信号VS，输出端输出所述开关控制信号VG。在本实施例中，导通控制信号VS可选择为开关电源的过零检测信号ZX。

由上可见，控制电路2在供电电压VCC达到第二参考信号VCC_ON时开始启动工作，且在控制电路2在启动后，若供电电压VCC在第一参考信号VCC_OVP与第三参考信号VCC_OFF之间时，在第一反馈信号VSEN小于所述第一阈值信号VREF1期间，即以峰值电流控制模式控制主开关管期间，并先将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较小的值，以防止开关电源进入电感电流连续工作模式，这样的设置，在输出短路时，第一反馈信号VSEN非常小，第二反馈信号VISEN的峰值被限定为较小值的第三阈值信号VREF3，有利于减小开关电源的短路功耗，然后再将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较大的值，以使控制电路2的供电电压快速得上升到并维持为其正常工作需要的电压，在第一反馈信号VSEN大于第一阈值信号VREF1期间，控制电路2的供电电压以稳定为所需求的电压，将开关电源的控制模式切换为恒定导通控制模式，以提高开关电源的高PF性能。

图4为本申请实施例提供的开关电源的工作波形图。

参见图4，以分析本申请中的开关电源的工作过程以在实现高PF型能的同时还够快速启动并进入稳态工作的原理。在t0时刻，开关电源刚刚上电，直流输入电压VIN通过启动电阻R1给偏置电容C2充电，使偏置电容C2上的电压VCC增加，此时由于没有输出电压，第一反馈信号VSEN与第二反馈信号VISEN均为零。到t1时刻，电压VCC的值达到第二参考电压VCC_ON，控制电路2开始启动工作，输出电压VOUT开始由零增加，则第一反馈信号VSEN也开始增加，由于此时，控制电路以启动工作，会从偏置电容C2上抽取大量的电流，而此时输出电压尚未建立，供电电路对偏置电容C2充电使其电压上升的值还不能弥补因控制电路抽取电流使得偏置电容C2上的电压VCC会下降的值，因此偏置电容上的电压总的来说会一直下降，因此需要采用峰值电流控制模式来控制主开关，通过合理的参数设定，提高输出电容C1上电压增加的速度，即快速的使输出电压增加，以加快供电电路对偏置电容C2充电速度，使得偏置电容C2上的电压VCC回升。但是为了防止开关电源进入电感电流连续工作模式，此时可先将第二反馈信号VISEN的峰值限制为一个取值较小的第三阈值信号VREF3。直到t2时刻，第一反馈信号VSEN增加到第二阈值信号VREF2，表明此后即便增加第二反馈信号的峰值也不会使开关电源进入电感电流连续工作状态，因此此时，将第二反馈信号VISEN的峰值限制为一个取值较大的第四阈值信号VREF4，从而使输出电压VOUT快速增加到t3时刻，第一反馈信号VSEN增加到第一阈值信号VREF1，，到使偏置电容C2上的电压VCC已快速增加到控制电路2正常工作需要的供电电压并可一直维持为该电压，此后以恒定导通控制模式控制主开关管Q1的状态，以提高开关电源的PF性能。若控制电路的供电电压VCC大于第一参考电压VCC_OVP或小于第三参考电压VCC_OFF时，控制电路2不再工作或者，输出的开关控制信号VG控制主开关管Q1一直关断，以实现对控制电路的过压或欠压保护。

由上可见，本申请提供的开关电源控制电路，在表征输出电压的第一反馈信号小于第一阈值信号期间，主要采用大峰值电流的峰值电流控制模式控制主开关管，以使输出电压快速增加，从而加快对偏置电容的充电速度，使得偏置电容上的电压快速上升且稳定为控制电路正常工作所需要的供电电压，在第一反馈信号大于第一阈值信号后，输出电压已经建立起来，此后一直采用恒定导通时间控制模式控制主开关管，以实现关电源的高PF性能。此外，在峰值电控制模式的控制过程的前一小段时间将流过主开关管的电流的峰值设置得比较小，而在后一大段时间内将流过主开关管的电流的峰值设置得较大，可防止开关电源进入电感电流连续工作状态。因此本申请提供的开关电源在实现高PF性能的同时，还可快速启动并快速进入稳态，且能一直工作在电感电流断续模式。

上述控制方法实现的原理以及所获得效果已在本申请其它实施例中进行了阐述，在此不再进一步作出说明，此外本申请各实施例中的第一反馈信号、第二反馈信号、第一阈值信号、第二阈值信号、第三阈值信号亦即第四阈值信号可以为电压信号也可以为电流信号，且在本申请中信号有效使指信号处于有效状态，且有效状态均为高电平，但在其它实施中也可以为低电平。

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)

1.一种开关电源的控制电路，所述开关电源中设置有主开关管，所述控制电路包括：

电压反馈电路，用于获取表征所述开关电源的输出电压的第一反馈信号；

输出电压检测电路，用于检测所述第一反馈信号与第一阈值信号的大小关系；

电流反馈电路，用于获取表征流过所述主开关管的电流的第二反馈信号；

峰值电流限制电路，用于在所述第一反馈信号小于所述第一阈值信号期间，限定所述第二反馈信号的峰值，并在所述第二反馈信号达到所限定的峰值时输出有效的峰值限定信号，以控制所述主开关管关断；

恒定导通时间产生电路，用于在所述第一反馈信号大于所述第一阈值信号期间，控制所述主开关管的导通时间为一恒定时间，并在所述主开关管的导通时间达到所述恒定时间时输出有效的恒定时间信号，以控制所述主开关管关断。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括供电电压检测电路，用于检测所述控制电路的供电电压与第一参考电压、第二参考电压以及第三电压的大小关系，并输出供电检测信号，使所述控制电路在所述供电电压达到所述第二参考电压时开始工作，在所述供电电压大于第一参考电压或小于第三参考电压期间控制所述主开关管一直关断，

其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号，所述第二参考信号大于所述第三参考信号。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还包逻辑电路，用于接收所述峰值限定信号、恒定时间信号、供电检测信号以及导通控制信号，并输出所述主开关管的开关控制信号，其中所述导通控制信号为触发所述主开关管导通的信号。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述输出电压检测电路还用于检测所述第一反馈信号与第二阈值信号的大小关系，所述第二阈值信号小于所述第一阈值信号；

所述峰值电流限制电路在所述第一反馈信号小于所述第二阈值信号期间，将所述第二反馈信号的峰值限定为第三阈值信号，在所述第一反馈信号大于所述第二阈值信号且小于所述第一阈值信号期间，将所述第二反馈信号的峰值限定为第四阈值信号；

其中，所述第三阈值信号小于所述第四阈值信号。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器用于比较所述第一反馈信号与第一阈值信号，并输出第一比较信号，所述第二比较器用于比较所述第一反馈信号与所述第二阈值信号，并输出第二比较信号。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述峰值电流限制电路包括第一开关、第二开关、第三比较器、第一反相器和第一与门，

所述第一开关的第一端接收所述第三阈值信号，第二端与所述第三比较器的第一输入端相连，开关控制端接收与所述第二比较信号状态相反的信号。

所述第二开关的第一端接收所述第四阈值信号，第二端与所述第三比较器的第一输入端相连，开关控制端接收所述第二比较信号，

所述第三比较器的第二输入端接收所述第二反馈信号，输出端向所述第一与门的第一输入端输入第三比较信号，

所述第一反相器的输入端接收所述第一比较信号，所述第一与门的第二输入端接收所述第一反相器的输出信号，输出端输出所述峰值限定信号。

7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述恒定导通时间产生电路包括充电电容、充电控制开关、充电电流源、第四比较器以及第二与门；

当所述主开关管导通时，所述充电控制开关关断，所述充电电流源给所述充电电容充电，当所述主开关管关断时，所述充电控制开关导通，所述充电电容通过所述充电控制开关放电，

所述第四比较器的第一输入端接收所述充电电容上的电压，第二输入端接收表征所述恒定时间的基准电压，并向所述第二与门的第一输入端输出第四比较信号，所述第二与门的第二输入端接收所述第一比较信号，输出端输出所述恒定时间信号。

8.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述供电电压检测电路包括第五比较器、第六比较器以及第七比较器，

所述第五比较器用于比较所述供电电压与所述第一参考电压的大小，并输出第五比较信号，

所述第六比较器用于比较所述供电电压与所述第二参考电压的大小，并输出第六比较信号，

所述第七比较器用于比较所述供电电压与所述第三参考电压的大小，并输出第七比较信号，

所述第五比较信号、第六比较信号以及第七比较信号共同作为所述供电检测信号。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括第一RS触发器、第二反相器、或门、第三与门以及第二RS触发器，

所述第二反相器的输入端接收所述第五比较信号，输出端与所述第三与门的第一输入端相连，

所述第一RS触发器的置位端接收所述第六比较信号，复位端接收所述第七比较信号，输出端与所述第三与门的第二输入端相连，

所述或门的两输入端接收所述峰值限定信号和恒定时间信号，输出端与所述第三与门第三输入端相连，

所述第二RS触发器的置位端与所述第三与门的输出端相连，复位端接收所述导通控制信号，输出端输出所述开关控制信号。

10.一种开关电源，包括功率级电路和权利要求3至9中任意一所述的控制电路，所述功率级电路中设置有主开关管。

11.根据权利要求10所述的开关电源，其特征在于，还包括供电电路，所述供电电路包括储能元件以及对所述储能元件充电的充电电路，

所述充电电路对所述储能元件充电的速度随所述开关电源的输出电压的大小变化，所述储能元件输出所述控制电路的供电电压。

12.根据权利要求11所述的开关电源，其特征在于，所述充电电路包括辅助绕组，所述辅助绕组的第一端接地，第二端获取与所述输出电压成比例的电压；

所述储能元件的第一端接地，第二端与所述辅助绕组的第二端耦接，并输出所述供电电压。

13.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，所述充电电路还包括二极管和电阻，所述二极管的阳极连接到所述辅助绕组的第二端，阴极通过所述电阻连接所述储能元件的第二端。

14.根据权利要求10所述的开关电源，其特征在于，还包括启动电路，所述功率级电路的直流输入电压通过所述启动电路对所述储能元件充电。