CN110545038A - 开关电源控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种开关电源控制电路及控制方法，所述开关电源包括上管和下管，所述开关电源控制电路包括升压电路，所述升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路工作用以驱动所述上管导通。本发明开关电源控制电路采用升压电路为上管提供驱动电源，无需设置bootstrap引脚和自举电容。

Description

开关电源控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种开关电源控制电路及控制方法。
背景技术
在现有技术中，图1示意了降压电路的控制电路原理图，图2示意了升压电路的控制电路原理图，为了驱动升压电路或者降压电路的上管Q1，需要设置自举电容Cbs，自举电容Cbs第一端连接上管Q1和下管Q2的公共端SW，自举电容Cbs第二端通过一个二极管连接升压电路或者降压电路的输入端。现有技术需要设置自举电容Cbs及自举引脚BST，且自举电容Cbs较大，不易集成在片内，增大了电路的面积和设计成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种面积较小开关电源控制电路及控制方法，用于解决现有技术存在的需要设置自举电容的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种开关电源控制电路，所述开关电源包括上管和下管，所述开关电源控制电路包括升压电路，所述升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路导通用以驱动所述上管导通。
可选的，所述开关电源控制电路还包括辅助电路，所述辅助电路接收第一电压，其输出端连接所述上管控制端，所述辅助电路用以控制所述上管关断。
可选的，所述升压电路接收第一控制信号，所述辅助电路接收第二控制信号，所述第一控制信号用以控制升压电路工作，所述第二控制信号用以控制所述辅助电路关断上管。
可选的，所述升压电路包括第一电感、第一开关管、整流管和第一电容，所述第一电感第一端连接开关电源输入端，所述第一电感第二端连接第一开关管第一端，所述第一开关管第二端接地，所述第一开关管控制端接收第一控制信号；所述整流管第一端连接第一电感和第一开关管的公共端，所述整流管第二端连接第一电容第一端，所述第一电容第二端连接上管第二端，所述上管第一端为开关电源输入端或者输出端，所述第一电容上电压为所述第一电压。
可选的，所述升压电路还包括钳位电路，所述钳位电路与所述第一电容并联。
可选的，所述辅助电路包括第二开关管，所述第二开关管第一端连接上管控制端，所述第二开关管第二端连接所述第一电容第一端，所述第二开关管控制端连接开关电源输入端。
可选的，所述辅助电路还包括第三开关管，所述第三开关管第一端连接所述上管控制端，所述第三开关管第二端接地，所述第三开关管控制端接收所述第二控制信号。
可选的，所述开关电源为升压电路或者降压电路。
可选的，所述开关电源控制电路集成在芯片内，所述芯片的引线电感作为所述第一电感。
本发明还提供一种开关电源控制方法，所述开关电源包括上管和下管，用升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路工作用以驱动所述上管导通；用辅助电路接收所述第一电压，所述辅助电路输出端连接所述上管控制端，所述辅助电路用以控制所述上管关断。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：用升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路工作用以驱动所述上管导通；用辅助电路接收所述第一电压，所述辅助电路输出端连接所述上管控制端，所述辅助电路用以控制所述上管关断。本发明开关电源控制电路采用升压电路为上管提供驱动电源，无需设置自举(bootstrap)引脚和自举电容。
附图说明
图1为现有技术降压电路的控制原理图；
图2为现有技术升压电路的控制原理图；
图3为本发明降压电路的控制框图；
图4为本发明升压电路的控制框图；
图5为本发明降压电路的控制电路原理图；
图6为本发明升压电路的控制电路原理图；
图7为本发明工作波图；
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，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图3所示，示意了本发明降压电路的控制框图，降压电路包括上管Q1、下管Q2、电感L1和电容C2，上管Q1为主开关管，下管Q2为整流管。上管Q1第一端接收输入电压VIN，其第二端连接下管Q2第一端，下管Q2第二端接地。上管Q1和下管Q2公共端SW连接电感L1第一端，电感L1第二端连接电容C1第一端，电容C1第二端接地。降压电路控制电路包括一个升压电路，用于给上管Q1提供驱动，利用线路寄生电感以及控制电路集成时的引脚焊线电感作为升压电路储能电感，即图中的电感L2。降压电路控制电路还包括脉冲产生电路，脉冲产生电路输出多个脉冲信号分别用于驱动控制电路中的升压电路和控制下管Q2的工作状态。
如图4所示，示意了本发明升压电路的控制框图，升压电路包括上管Q1、下管Q2、电感L1和电容C2，上管Q1为同步整流开关管，下管Q2为主开关管。上管Q1第一端作为输出端连接电容C2第一端，电容C2第二端接地，上管Q1第二端连接下管Q2第一端，下管Q2第二端接地。上管Q1和下管Q2公共端SW连接电感L1第一端，电感L1第二端连接接收输入电压VIN。升压电路控制电路也包括一个升压电路，用于给上管Q1提供驱动，利用线路寄生电感以及控制电路集成时的引脚作为升压电路储能电感，即图中的电感L2。升压电路控制电路还包括脉冲产生电路，脉冲产生电路输出多个脉冲信号分别用于驱动控制电路中的升压电路和控制下管Q2的工作状态。
如图5所示，示意了本发明降压电路的控制电路的原理图，所述控制电路包括升压电路、辅助电路和脉冲产生电路，所述升压电路包括第一开关管Q3、第一电感L2、第一电容C3、二极管D1和第一稳压管D2，所述辅助电路包括第二开关管Q4和第三开关管Q5，所述二极管D1作为升压电路的整流管，所述第一稳压管D2作为钳位电路钳位升压电路的输出电压。所述第一电感L2第一端连接降压电路输入端，所述第一电感L2第二端连接第一开关管Q3第一端，所述第一开关管Q3第二端接地，所述第一开关管Q3控制端接收第一控制信号pulse1；所述二极管D1正极连接第一电感L2和第一开关管Q3的公共端，所述二极管D1负极连接第一电容C3第一端，所述第一电容C3第二端连接上管Q1第二端，所述上管Q1第一端为降压电路输入端；所述第一稳压管D2和第一电容C3并联，所述第二开关管Q4第一端连接上管Q1控制端，所述第二开关管Q4第二端连接二极管D1和第一电容C3公共端，所述第二开关管Q4控制端连接本发明降压电路输入端；所述第三开关管Q5第一端连接上管Q1控制端，所述第三开关管Q5第二端接地，所述第三开关管Q5控制端接收第二控制信号pulse2。所述脉冲产生电路产生第一控制信号pulse1、第二控制信号pulse2和驱动下管开关状态的控制信号。降压电路控制电路工作过程如下：
L1电感储能阶段：第一开关管Q3控制端施加第一控制信号，当第一开关管Q3导通时，电感L2储能，同时第一开关管Q3导通电阻起到限流作用；第一开关管Q3关闭时，第一电感L2电流通过二极管D1向电容C3充电，使得第一稳压管D2负极电压上升，当第一电容上电压高于第一阈值VOUT+VTH时(VTH为Q4的栅极阈值电压)时，第二开关管Q4导通，将第一电容C3的电容电压加到上管Q1栅源上，上管Q1导通。
L1电感释能阶段：第三开关管Q5控制端施加第二控制信号，当第三开关管Q5导通时，对上管Q1栅极放电使得上管Q1关闭，然后脉冲产生电路输出脉冲信号驱动Q2导通，进行续流。
如图6所示，示意了本发明升压电路的控制电路的原理图，其与图5降压控制电路的区别在于：第二开关管Q4控制端连接本发明升压电路输出端；其工作工程如下：
L1储能阶段：第三开关管Q5控制端施加第二控制信号，第三开关管Q5导通对下管Q2栅极放电使得下管Q2关闭，然后脉冲产生电路输出脉冲信号驱动上管Q1导通，电感L1储能。
L1释能阶段：上管Q1关闭，电感L1电流通过下管Q2体二极管续流。第一开关管Q3控制端施加第一控制信号，当第一开关管Q3导通时，第一电感L2储能，同时第一开关管Q3导通电阻(RDSON)起到限流作用；第一开关管Q3关闭时，第一电感L2电流通过二极管D1向第一电容C3充电，使得第一稳压管D2负极电压上升，当第一电容上电压高于第一阈值VOUT+VTH(VTH为Q4的栅极阈值电压)时，第二开关管Q4导通，将第一电容C3的电容电压加到下管Q2栅源上，下管Q2导通起到同步整流作用。
图7示意了本发明工作波图，图中Q1-GS波形表征上管Q1通断状态，Q2-GS波形表征下管Q2通断状态，Q3-GS波形表征第一开关管Q3通断状态，Q5-GS波形表征第三开关管Q5通断状态，所述第一开关管Q3短暂导通时，控制下管Q2关断，上管Q1导通；所述第三开关管Q5短暂导通时，控制上管Q1导通，下管Q2关断。
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 (10)

1.一种开关电源控制电路，所述开关电源包括上管和下管，其特征在于：所述开关电源控制电路包括升压电路，所述升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路工作用以驱动所述上管导通。
2.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述开关电源控制电路还包括辅助电路，所述辅助电路接收所述第一电压，其输出端连接所述上管控制端，所述辅助电路用以控制所述上管关断。
3.根据权利要求2所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述升压电路接收第一控制信号，所述辅助电路接收第二控制信号，所述第一控制信号用以控制升压电路工作，所述第二控制信号用以控制所述辅助电路关断上管。
4.根据权利要求3所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述升压电路包括第一电感、第一开关管、整流管和第一电容，所述第一电感第一端连接开关电源输入端，所述第一电感第二端连接第一开关管第一端，所述第一开关管第二端接地，所述第一开关管控制端接收第一控制信号；所述整流管第一端连接第一电感和第一开关管的公共端，所述整流管第二端连接第一电容第一端，所述第一电容第二端连接上管第二端，所述上管第一端为开关电源输入端或者输出端，所述第一电容上电压为所述第一电压。
5.根据权利要求4所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述升压电路还包括钳位电路，所述钳位电路与所述第一电容并联。
6.根据权利要求3所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述辅助电路包括第二开关管，所述第二开关管第一端连接上管控制端，所述第二开关管第二端连接所述第一电容第一端，所述第二开关管控制端连接开关电源输入端。
7.根据权利要求6所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述辅助电路还包括第三开关管，所述第三开关管第一端连接所述上管控制端，所述第三开关管第二端接地，所述第三开关管控制端接收所述第二控制信号。
8.根据权利要求1-7所述的任意一种开关电源控制电路，其特征在于：所述开关电源为升压电路或者降压电路。
9.根据权利要求4所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述开关电源控制电路集成在芯片内，所述芯片的引线电感作为所述第一电感。
10.一种开关电源控制方法，所述开关电源包括上管和下管，其特征在于：用升压电路输入端连接开关电源输入端，所述升压电路输出第一电压，控制所述升压电路工作用以驱动所述上管导通；用辅助电路接收所述第一电压，所述辅助电路输出端连接所述上管控制端，所述辅助电路用以控制所述上管关断。
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