CN109560700A - 一种buck降压电路控制方法、控制电路及buck降压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BUCK降压电路的控制方法、控制电路及BUCK降压电路，检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式，本发明可以优化BUCK降压电路的线性调整率。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种BUCK降压电路控制方法、控制电路及BUCK降压电路。
背景技术
请参考图1所示，为传统的BUCK降压电路。在恒流输出的BUCK降压电路中，为了电路简洁，当电路工作在临界导通模式或者断续导通模式时，通过采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流，从而得到输出电流的值，控制电路根据该输出电流的值，从而控制输出电流。该方式不需要直接采样输出电流，而是通过采样采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流，从而得到输出电流的值。电感电流上升的斜率和输入电压与输出电压之差成正比，电感电流瞬时值大的时候，输入电压会有掉落，该掉落在输入电压比输出电压大很多的时候，电感电流的上升是近似线性的，如图2中虚线所示。但是当输入电压和输出电压接近的时候，电感电流的上升就会呈现非线性，如图2中实线所示。但是控制电路通过采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流，从而得到输出电流的值是基于电感电流线性上升和线性下降的特点，当电感电流上升非线性时，通过采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流，从而得到输出电流的值就会有偏差。因此该控制方式在低压输入电压情况下，输出电流会偏大，造成线性调整率差。另一种更为简单的BUCK降压电路的恒流控制方式为，电路工作在临界导通模式，通过控制电感电流峰值或者主开关管电流峰值为参考值，则输出电流的值为参考值的一半。这种输出电流的控制方式也是基于电感电流线性上升和线性下降的特点，当电感电流上升非线性时，通过采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流，从而得到输出电流的值就会有偏差。因此该控制方式在低压输入电压情况下，输出电流也会偏大，造成线性调整率差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种BUCK降压电路的控制方法，检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。
作为可选，反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。
作为可选，所述BUCK降压电路采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。
作为可选，所述参考电压控制电感或主开关管的峰值电流。
本发明还提供一种BUCK降压电路的控制电路，所述控制电路检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。
作为可选，所述控制电路将反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。
作为可选，所述BUCK降压电路采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。
作为可选，所述参考电压控制电感或主开关管的峰值电流。
作为可选，所述控制电路包括运算放大电路、逻辑控制电路、参考电压产生电路，所述运算放大电路接收参考电压和反馈电压，并对反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述逻辑控制电路接收补偿电压，根据补偿电压产生开关信号，所述参考电压产生电路接收开关信号，根据开关信号产生参考电压。
作为可选，所述控制电路包括逻辑控制电路、参考电压产生电路，所述逻辑控制电路接收参考电压，根据参考电压产生开关信号，所述参考电压产生电路接收开关信号，根据开关信号产生参考电压。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种BUCK降压电路。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：可以优化BUCK降压电路的线性调整率。
附图说明
图1示意性地示出了BUCK降压电路的结构示意图；
图2示意性地示出了电感电流iL波形曲线；
图3示意性地示出了根据本发明实施例的参考电压VREF和导通时间TON的曲线；
图4示意性地示出了根据本发明实施例的控制电路100的结构示意图；
图5示意性地示出了根据本发明实施例的逻辑控制电路120的结构示意图；
图6示意性地示出了根据本发明另一实施例的逻辑控制电路120的结构示意图；
图7示意性地示出了根据本发明另一实施例的控制电路100的结构示意图；
图8示意性地示出了根据本发明另一实施例的逻辑控制电路120的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的目的在于提供一种BUCK降压电路的控制方法，检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。请参考图1所示，M01为BUCK降压电路的主开关管。请参考图3所示，示意性地示出了根据本发明实施例的参考电压VREF和导通时间TON的曲线。主开关管的导通时间在低压输入时会比在高压输入时大。因此，在导通时间大的时候，通过降低参考电压VREF，就可以优化线性调整率。其中，BUCK降压电路的输入可以是直流输入，也可以是交流电压经过整流桥得到直流电压。常见的BUCK降压电路的输出侧负载为LED灯，因为LED灯需要恒流驱动。还需要说明的是，在图3中，当主开关导通时间大于第一时间时，参考电压VREF随着导通时间TON是线性下降的，本发明不限于线性下降，可以是任何下降曲线。
在一个实施例中，反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。在该实施例中，是通过闭环控制来稳定输出电流的。在该实施例中，所述BUCK降压电路可以采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。其中，峰值电流控制为电感电流或者主开关管电流与第一电流进行比较，当电感电流或者主开关管电流达到第一电流时，控制电路控制主开关管关断。其中，第一电流由补偿电压控制，比如，第一电流和补偿电压成正比。恒导通控制方式为从主开关管导通开始计时，当计时达到第二时间时，控制电路控制主开关管关断。其中，第二时间由补偿电压COMP控制，第二时间可以等于补偿电压COMP，也可以是与补偿电压COMP成比例关系，等等。
在另一个实施例中，采用开环控制方式，并且工作在峰值电流控制方式下。所述参考电压控制电感或主开关管的峰值电流。因为当BUCK电路工作在临界导通模式时，输出电流等于电感峰值电流或者主开关管峰值电流的一半，因此，通过直接控制电感或主开关管的峰值电流就可以稳定输出电流。
本发明还提供一种BUCK降压电路的控制电路，所述控制电路检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。
在一个实施例中，所述控制电路将反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。在该实施例中，所述BUCK降压电路采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。
请参考图4所示，示意性地示出了根据本发明实施例的控制电路100的结构示意图。控制电路100包括运算放大电路110、逻辑控制电路120、参考电压产生电路140，所述运算放大电路110接收参考电压VREF和反馈电压FB，并对反馈电压FB和参考电压VREF进行运算放大得到补偿电压COMP，所述逻辑控制电路120接收补偿电压COMP，根据补偿电压COMP产生开关信号TON，所述参考电压产生电路140接收开关信号TON，根据开关信号产生参考电压VREF。在该实施例中，还包括驱动电路130，驱动电流接收开关信号TON，将开关信号TON进行放大，从而控制主开关管的开通和关断。
当采用峰值电流控制时，逻辑控制电路的框图请参考图5所示，逻辑控制电路120包括比较电路121和逻辑电路122。比较电路接收补偿电压COMP和电感峰值电流iL，或者表征电感峰值电流的主开关管电流。当电感峰值电流达到第一电流时，比较电路121的输出电压OFF发生翻转，当逻辑电路122接收到OFF发生翻转时，其输出的开关信号从有效变为无效，驱动电路控制BUCK降压电路的主开关管关断。在该实施例中，以开关信号有效表征主开关管导通，开关信号无效表征主开关管关断，其中，第一电流由补偿电压控制，比如与补偿电压成正比，等等。
当采用恒导通时间控制时，逻辑控制电路120的框图如图6所示。逻辑控制电路120包括导通时间产生电路123和逻辑电路122。导通时间产生电路123接收补偿电压COMP。导通时间产生电路123从主开关管导通开始计时，当计时达到第二时间时，导通时间产生电路123的输出电压OFF发生翻转。其中，第二时间由补偿电压COMP控制，第二时间可以等于补偿电压COMP，也可以是与补偿电压COMP成比例关系，等等。当逻辑电路122接收到OFF发生翻转时，其输出的开关信号从有效变为无效，驱动电路控制BUCK降压电路的主开关管关断。在该实施例中，以开关信号有效表征主开关管导通，开关信号无效表征主开关管关断。
当采用开环控制时，并且工作在峰值电流控制方式下，所述参考电压VREF控制电感或主开关管的峰值电流。控制电路100的框图请参考图7所示。所述控制电路100包括逻辑控制电路120、参考电压产生电路140，所述逻辑控制电路120接收参考电压VREF，根据参考电压VREF产生开关信号TON，所述参考电压产生电路140接收开关信号TON，根据开关信号TON产生参考电压VREF。在该实施例中，还包括驱动电路130，驱动电流接收开关信号TON，将开关信号TON进行放大，从而控制主开关管的开通和关断。
在该实施例中的逻辑控制电路的框图请参考图8所示，逻辑控制电路包括比较电路121和逻辑电路122，比较电路121接收参考电压VREF和电感峰值电流iL，或者表征电感峰值电流的主开关管电流。当电感峰值电流达到参考电压VREF时，比较电路121的输出电压OFF发生翻转，当逻辑电路122接收到OFF发生翻转时，其输出的开关信号从有效变为无效，驱动电路控制BUCK降压电路的主开关管关断。在该实施例中，以开关信号有效表征主开关管导通，开关信号无效表征主开关管关断。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种BUCK降压电路。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种BUCK降压电路的控制方法，其特征在于：检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。
2.根据权利要求1所述的BUCK降压电路的控制方法，其特征在于：反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。
3.根据权利要求1所述的BUCK降压电路的控制方法，其特征在于：所述BUCK降压电路采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。
4.根据权利要求1所述的BUCK降压电路的控制方法，其特征在于：所述参考电压控制电感或主开关管的峰值电流。
5.一种BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路检测BUCK降压电路的主开关管的导通时间，当主开关管的导通时间大于第一时间时，控制BUCK降压电路的参考电压随着主开关管的导通时间的增加而减小，所述BUCK降压电路工作于断续导通模式或者临界导通模式。
6.根据权利要求5所述的BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路将反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述反馈电压为采样电感峰值电流或者主开关管峰值电流得到。
7.根据权利要求5所述的BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述BUCK降压电路采用峰值电流控制或者恒导通时间控制。
8.根据权利要求5所述的BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述参考电压控制电感或主开关管的峰值电流。
9.根据权利要求6所述的BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括运算放大电路、逻辑控制电路、参考电压产生电路，所述运算放大电路接收参考电压和反馈电压，并对反馈电压和参考电压进行运算放大得到补偿电压，所述逻辑控制电路接收补偿电压，根据补偿电压产生开关信号，所述参考电压产生电路接收开关信号，根据开关信号产生参考电压。
10.根据权利要求8所述的BUCK降压电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括逻辑控制电路、参考电压产生电路，所述逻辑控制电路接收参考电压，根据参考电压产生开关信号，所述参考电压产生电路接收开关信号，根据开关信号产生参考电压。
11.一种BUCK降压电路，其特征在于：包括如权利要求5～10任意一项所述控制电路。
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