CN105449996B - 最小去磁时间控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种最小去磁时间控制方法，所述最小去磁时间控制方法包括以下步骤：判断输出电压采样结束时刻电感电流是否过零或对比电感去磁时间与输出电压采样时间；当每次输出电压采样结束时刻电感电流过零或电感去磁时间不大于输出电压采样时间，输出电压采样无效，增大最小导通时间并用于下一周期输出电压采样；当每次输出电压采样结束时刻电感电流不过零或电感去磁时间大于输出电压采样时间，输出电压采样有效，比较最小导通时间和***内部设置的最小导通时间极限值，如果最小导通时间大于***内部设置的最小导通时间极限值，减小最小导通时间并用于下一周期输出电压采样。

Description

最小去磁时间控制方法及装置
技术领域
本发明属于电源技术领域，具体涉及一种最小去磁时间控制方法及装置。
背景技术
目前，由于节能环保的需要，很多应用场合对***的待机功耗要求越来越严格。
例如广泛应用于各种家用电器中并常用作待机的原边反馈式AC-DC电源，又例如图1所示一种浮地结构非隔离DC-DC电源。这两种电源都是在功率管关断时刻采样输出电压。图2是图1非隔离DC-DC电源的输出电压采样的时序波形图。
图2中左图所示是在中等负载条件下输出电压采样波形图，电感去磁时间Tdemag大于输出电压采样时间长度Tsam，输出电压可以有效采样；图2中右图所示是轻负载或空载条件下输出电压采样波形图，由于轻载下功率管导通时间很短，电感峰值电流很小，导致电感去磁时间过小，电感去磁时间Tdemag小于输出电压采样时间长度Tsam，在此情况下输出电压采样错误(即采样期间的电压并不等于输出电压)。此时，一种简单的解决方案是在电源输出端接假负载，以增大电感或变压器在功率管导通期间的峰值电流从而增大在TOFF期间的去磁时间来保证输出电压采样的稳定性。当输入电压变化范围较宽时，这种方法可能会带来显著的功率损耗，导致不能满足低功耗的待机要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种最小去磁时间控制方法，能够在输入电压或输出电压大范围变化时，利用最小的功率管导通时间，即在***功耗最小条件下实现对输出电压的有效采样。
本发明是这样实现的：一种最小去磁时间控制方法，所述最小去磁时间控制方法包括以下步骤：
功率管断开，对输出电压采样；
判断输出电压采样结束时刻电感电流是否过零或对比电感去磁时间与输出电压采样时间；
当每次输出电压采样结束时刻电感电流过零或电感去磁时间不大于输出电压采样时间，输出电压采样无效，增大最小导通时间并用于下一周期输出电压采样；
当每次输出电压采样结束时刻电感电流不过零或电感去磁时间大于输出电压采样时间，输出电压采样有效，比较最小导通时间和***内部设置的最小导通时间极限值，如果最小导通时间大于***内部设置的最小导通时间极限值，减小最小导通时间并用于下一周期输出电压采样，如果最小导通时间小于或等于***内部设置的最小导通时间极限值，则最小导通时间改为最小导通时间极限值。
一种最小去磁时间控制装置，所述最小去磁时间控制装置包括：电感电流过零检测电路、触发器和最小导通时间调整电路，所述电感电流过零检测电路用于判定电感电流是否处于过零状态。
进一步地，
所述最小去磁时间控制装置工作方式为，所述电感电流过零检测电路输出第一高电平或低电平信号输入所述触发器，输出电压采样信号输入所述触发器并作为所述触发器的时钟信号，所述触发器在输出电压采样信号结束时刻采集所述第一高电平或低电平信号并输出高电平或低电平的FLAG信号以表示输出电压采样的有效性，所述最小导通时间调整电路根据所述FLAG信号调整最小导通时间，所述最小导通时间输入PWM生成电路。
优选地，所述电感电流过零检测电路能够通过比较器检测电感电流是否过零。
优选地，所述电感电流过零检测电路通过测量输出电压采样电阻上的电压或检测电感电流检测电阻RCS的电压以判定电感电流是否过零。
优选地，所述触发器为D触发器或JK触发器。
优选地，所述最小导通时间调整电路为TON_MIN控制电路或IPK_MIN控制电路。
优选地，所述最小去磁时间调整电路工作过程为：
当FLAG为高电平，则开关S2导通一段由Oneshot脉冲控制的时间，通过下拉恒流源I2对电容C1放电，VC电压降低；在DRV信号由0变为1时，恒流源I3对电容C2充电，当C2上的电压高过VC电压时比较器COMP2输出高电平，如果此时C2上电压同时也高过VREF，则功率管最小导通时间TON_MIN输出高电平，TON_MIN输出高电平表示DRV最小导通时间结束；
当FLAG为低电平，则开关S1导通一段由Oneshot脉冲控制的时间，通过上拉恒流源I1对电容C1充电，VC电压升高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明一种最小去磁时间控制方法，能够在输入电压或输出电压大范围变化时，利用最小的功率管导通时间，即实现在***功耗最小条件下对输出电压的有效采样；
(2)本发明一种最小去磁时间控制方法，通过最小去磁时间的控制，使得空载时***的最小导通时间长度在输出电压采样信号时间长度点附近，最优化了***的待机功耗，具有高效率；
(3)本发明一种最小去磁时间控制装置，是一种自适应控制装置，极大简化了***设计使用的复杂性，应用非常方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图只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是背景技术的浮地结构非隔离DC-DC电源电路图；
图2是背景技术中图1的输出电压采样波形图；
图3是本发明最小去磁时间控制方法流程图；
图4是本发明最小去磁时间控制装置流程图；
图5是本发明实施例一最小去磁时间控制装置流程图；
图6是本发明实施例二最小去磁时间控制装置流程图；
图7是本发明实施例的最小导通时间调整电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
如图3所示，本发明实施例提供的一种最小去磁时间控制方法，所述最小去磁时间控制方法包括：
步骤101，功率管断开，对输出电压采样；
步骤102，判断输出电压采样结束时刻电感电流是否过零或对比电感去磁时间与输出电压采样时间；
步骤103，当每次输出电压采样结束时刻电感电流过零或电感去磁时间不大于输出电压采样时间，输出电压采样无效，步骤104，增大最小导通时间并用于下一周期输出电压采样；
步骤105，当每次输出电压采样结束时刻电感电流不过零或电感去磁时间大于输出电压采样时间，输出电压采样有效，步骤106，比较最小导通时间和***内部设置的最小导通时间极限值，步骤107，如果最小导通时间大于***内部设置的最小导通时间极限值，减小最小导通时间并用于下一周期输出电压采样，步骤108，如果最小导通时间小于或等于***内部设置的最小导通时间极限值，则最小导通时间改为最小导通时间极限值。
本发明一种最小去磁时间控制方法，能够在输入电压或输出电压大范围变化时，利用最小的导通时间，即***功耗最小条件下，实现对输出电压的有效采样。
如图4，一种最小去磁时间控制装置，所述最小去磁时间控制装置包括：电感电流过零检测电路201、触发器204和最小导通时间调整电路206，所述电感电流过零检测电路201用于判定电感电流是否处于过零状态。
如图4所示，所述最小去磁时间控制装置工作方式为，所述电感电流过零检测电路201输出第一高电平或低电平信号202输入所述触发器204，输出电压采样信号203输入所述触发器204并作为所述触发器204的时钟信号，所述触发器204在输出电压采样信号203结束时刻采集所述第一高电平或低电平信号202并输出高电平或低电平的FLAG信号205以表示输出电压采样的有效性，所述最小导通时间调整电路206根据所述FLAG信号205调整最小导通时间207，所述最小导通时间207输入PWM生成电路208。
所述第一高电平或低电平信号202用以表示电感电流是否已经处于过零状态。
最小导通时间调整电路206根据FLAG信号205来控制***的最小导通时间，例如若FLAG＝1则减小***的最小导通时间，若FLAG＝0则增大***的最小导通时间。
如图4至图6所示，所述电感电流过零检测电路201能够通过比较器检测电感电流是否过零。
如图4至图6所示，所述电感电流过零检测电路201通过测量输出电压采样电阻上的电压或检测电感电流检测电阻RCS的电压以判定电感电流是否过零。
如图4至图6所示，所述触发器204为D触发器或JK触发器。
如图4至图6所示，所述最小导通时间调整电路206为TON_MIN(***的最小导通时间)控制电路209或IPK_MIN(***的最小峰值电流)控制电路210。
实施例一，所述最小导通时间调整电路206为TON_MIN控制电路209，TON_MIN控制电路209的输出信号即***的最小导通时间至PWM生成电路208。在正常负载下，***的导通时间由PWM生成电路208内部的EA输出决定，导通时间一般都大于TON_MIN，此时TON_MIN信号不影响***的工作；而当***进入空载或极轻载模式时，PWM生成电路208所要求的导通时间可能很小，此时由最小去磁时间控制装置所设定的TON_MIN控制电路209来决定***的导通时间。最小去磁时间控制装置的最小导通时间调整电路206，是通过控制***的最小导通时间来间接的控制***的最小去磁时间，通过监测输出电压采样信号结束时刻的电感电流是否过零来判断***的去磁时间是否大于输出电压采样信号的时间长度。在空载或极轻负载条件下，最小去磁时间控制装置起作用，其结果是稳态条件下电感或变压器的去磁时间约等于输出电压采样信号的时间长度。
实施例二，所述最小导通时间调整电路206为IPK_MIN控制电路210。例如BUCK型DC-DC，TON_MIN与去磁时间的关系如下：
TON_MIN对应的电感峰值电流为在电感电流放电阶段，去磁时间与IPK的关系为联合两个等式得到所以通过控制TON_MIN可以控制去磁时间。
如图7所示，所述最小导通时间调整电路工作过程为：
当FLAG为高电平，则开关S2导通一段由Oneshot脉冲控制的时间，通过下拉恒流源I2对电容C1放电，VC电压降低；在DRV信号由0变为1时，恒流源I3对电容C2充电，当C2上的电压高过VC电压时比较器COMP2输出高电平，如果此时C2上电压同时也高过VREF，则功率管最小导通时间TON_MIN输出高电平，TON_MIN输出高电平表示DRV最小导通时间结束；
当FLAG为低电平，则开关S1导通一段由Oneshot脉冲控制的时间，通过上拉恒流源I1对电容C1充电，VC电压升高。
显然，VC电压降低，则TON_MIN减小；VC电压升高，则TON_MIN增大。其实现了在FLAG＝1，TON_MIN减小，在FLAG＝0，TON_MIN增大的功能。
其中比较器COMP1与参考电压VREF1的作用是用来设定TON_MIN_LMT，限定***的TON_MIN的最小极限时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种最小去磁时间控制方法，其特征在于，所述最小去磁时间控制方法包括以下步骤:
功率管断开，对输出电压采样；
判断输出电压采样结束时刻电感电流是否过零或对比电感去磁时间与输出电压采样时间；
当每次输出电压采样结束时刻电感电流过零或电感去磁时间不大于输出电压采样时间，输出电压采样无效，增大最小导通时间并用于下一周期输出电压采样；
当每次输出电压采样结束时刻电感电流不过零或电感去磁时间大于输出电压采样时间，输出电压采样有效，比较最小导通时间和***内部设置的最小导通时间极限值，如果最小导通时间大于***内部设置的最小导通时间极限值，减小最小导通时间并用于下一周期输出电压采样，如果最小导通时间小于或等于***内部设置的最小导通时间极限值，则最小导通时间改为最小导通时间极限值。
2.一种最小去磁时间控制装置，其特征在于，所述最小去磁时间控制装置包括：电感电流过零检测电路、触发器和最小导通时间调整电路，所述电感电流过零检测电路用于判定电感电流是否处于过零状态；所述最小去磁时间控制装置工作方式为，所述电感电流过零检测电路输出第一高电平或低电平信号输入所述触发器，输出电压采样信号输入所述触发器并作为所述触发器的时钟信号，所述触发器在输出电压采样信号结束时刻采集所述第一高电平或低电平信号并输出高电平或低电平的FLAG信号以表示输出电压采样的有效性，所述最小导通时间调整电路根据所述FLAG信号调整最小导通时间，所述最小导通时间输入PWM生成电路。
3.根据权利要求2所述的最小去磁时间控制装置，其特征在于，所述电感电流过零检测电路能够通过比较器检测电感电流是否过零。
4.根据权利要求3所述的最小去磁时间控制装置，其特征在于，所述电感电流过零检测电路通过测量输出电压采样电阻上的电压或检测电感电流检测电阻RCS的电压以判定电感电流是否过零。
5.根据权利要求2所述的最小去磁时间控制装置，其特征在于，所述触发器为D触发器或JK触发器。
6.根据权利要求2所述的最小去磁时间控制装置，其特征在于，所述最小导通时间调整电路为***的最小导通时间控制电路或***的最小峰值电流控制电路。
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