专利名称：一种开关电源的控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种开关电源的控制方法和装置。
背景技术：
开关电源电路是一种电压转换电路，主要用于升压和降压，并广泛应用于现代电 子产品中。开关电源一般包括主电路和控制电路。其中控制电路采样主电路的信号，采用 某种控制方法及装置，将该主电路的信号转换成控制信号，控制主电路的运行。现有技术中开关电源的控制电路如图1和图2所示。图1是现有技术的开关电源控制电路原理图。其采用的控制方法是将输出电压基 准与输出电压采样信号之差经电压补偿器生成第一采样信号基准；第一采样信号基准与第 一采样信号的差经过第一采样信号补偿器生成调制信号；调制信号经过信号发生器生成控 制主电路开关的控制信号。图2是现有技术的AC/DC开关电源控制电路原理图。其与图1示出的开关电源控 制电路原理基本相同。其区别在于，将输出电压基准与输出电压采样信号之差经电压补偿 器生成电压补偿信号；经第二乘法器，电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入电 压有效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。上述控制方法的缺陷在于，当负载发生跳变时，电压补偿器调节速度较慢，导致第 一采样信号基准在负载跳变时偏大或偏小，需要较长时间才能达到新的稳定值。在该第一 采样信号基准达到新的稳定值之前，由于其偏大或偏小，导致输入功率过大或过小，从而导 致输出电压上冲或下跌。对于输出电压上冲或下跌，在现有技术中一般普遍采用的方法是检测输出电压， 当上冲或下跌到一定值时，采用某种控制方法，(采用另一套参数的电压补偿器，直接对第 一采样信号基准进行处理，或直接对调制信号进行处理)，从而控制输出电压上冲或下跌在 一定的范围内，但是此时输出电压已经上冲或下跌到一定值了，其输出电压和电流变化如 图3所示。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够保证在 负载突变的时候，能够迅速做出反映，并控制输出电压保持不变的开关电源控制方法，其中 所述方法包括A、判定负载是否发生跳变；B、获取第一采样信号，并根据判定结果生成第一采样信号基准；C、基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号；D、基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述步骤B进一步包括
Bi、当负载未跳变时，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电 压采样信号的差值生成第一采样信号基准；B2、当负载跳变时，并且当第一采样信号为输入电流采样信号时，获取负载功率采 样信号、输入电压采样信号，采用除法器将所述负载功率采样信号、输入电压采样信号相除 生成第一采样信号基准；B3、当负载跳变时，并且当第一采样信号为输出电流采样信号时，获取负载电流采 样信号作为第一采样信号基准；B4、当负载跳变时，并且当第一采样信号为输入功率采样信号或输出功率采样信 号时，获取负载功率采样信号作为第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制方法中，当主电路为AC/DC电路时，所述步骤B包 括B11、当负载未跳变时，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出 电压采样信号的差值生成电压补偿信号，并获取第一采样信号；B21、当负载跳变时，选择第一采样信号为输入电流采样信号，并获取负载功率采 样信号作为电压补偿信号；B31、采用乘法器将所述电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入电压有 效值采样信号的平方的倒数相乘以生成第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述负载功率采样信号为输出电压采样 信号与负载电流采样信号相乘，输入功率采样信号为输入电压采样信号与输入电流采样信 号相乘，输出功率采样信号为输出电压采样信号与输出电流采样信号相乘。本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，构造一种开关电源的控制装置， 包括负载跳变检测电路，用于判断负载是否跳变；第一采样电路，用于获取输出电压采样信号和第一采样信号；电压补偿器，用于在所述负载跳变检测电路判定负载没有跳变时基于输出电压基 准与输出电压采样信号的差值生成第一采样信号基准；第一采样信号生成单元，用于在所述负载跳变检测电路判定负载跳变时，基于第 一采样信号生成所述第一采样信号基准；第一采样信号补偿器，用于基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差 生成调制信号；信号发生器，用于基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。在本发明所述的开关电源的控制装置中，当负载跳变时，并且当第一采样信号为 输入电流采样信号时，所述第一采样信号生成单元是除法器，用于将所述负载功率采样信 号、输入电压采样信号相除生成第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制装置中，当负载跳变时，并且当第一采样信号为 输出电流采样信号时，所述第一采样信号生成单元是负载电流采样电路，用于获取负载电 流采样信号作为第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制装置中，当负载跳变时，并且当第一采样信号为 输入功率采样信号或输出功率采样信号时，所述第一采样信号生成单元是负载功率采样电路，用于获取负载功率采样信号作为第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制装置中，当主电路为AC/DC电路时，所述控制装 置还包括第二采样电路，用于获取输入电压有效值采样信号；乘法器，用于基于所述输入电压采样信号、输入电压有效值采样信号、和所述电压 补偿器或所述第一采样信号生成单元的输出生成所述第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制装置中，所述负载功率采样信号为输出电压采样 信号与负载电流采样信号相乘，输入功率采样信号为输入电压采样信号与输入电流采样信 号相乘，输出功率采样信号为输出电压采样信号与输出电流采样信号相乘。实施本发明的开关电源的控制方法和装置，可以保证在负载突变的时候，根据负 载跳变生成第一采样信号基准，从而生成控制信号，因而能够针对负载突变迅速做出反映， 并控制输出电压保持不变。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术的开关电源控制电路原理图；图2是现有技术的AC/DC开关电源控制电路原理图；图3是采用现有技术的AC/DC开关电源控制电路的负载跳变仿真波形图；图4是本发明的开关电源控制方法的第一实施例流程图；图fe是本发明的开关电源控制方法的第二实施例的流程图；图恥是本发明的开关电源控制方法的第三实施例的流程图；图5c是本发明的开关电源控制方法的第四实施例的流程图；图5d是本发明的AC/DC开关电源控制方法的第一实施例的流程图；图6a是负载未跳变时本发明的开关电源控制装置的原理图；图6b是负载跳变时本发明的开关电源控制装置的第一状态的原理图；图6c是负载跳变时本发明的开关电源控制装置的第二状态的原理图；图6d是负载跳变时本发明的开关电源控制装置的第三状态的原理图；图7a是负载未跳变时，本发明的AC/DC开关电源控制电路的原理图；图7b是负载跳变时，本发明的AC/DC开关电源控制电路的原理图。
具体实施例方式如图4所示，本发明的开关电源控制方法包括S1、判定负载是否发生跳变；S2、根 据判定结果生成第一采样信号基准，并获取第一采样信号；S3、基于所述第一采样信号基准 与所述第一采样信号之差生成调制信号；S4、基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。在步骤Sl中，可优选通过获取负载电流、负载功率或其他负载电信号的方式来判 定负载是否发生跳变。本领域技术人员熟悉并能够使用各种方法来判断负载的跳变。在步骤S2中，可基于所述负载跳变信号生成第一采样信号基准，并获取第一采样 信号。在本发明的一个实施例中，当负载没有发生跳变时，可以像现有技术一样，获取输出
6电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采样信号的差值生成第一采样信号基 准。而在检测到负载发生跳变时，可采用某一设定值来作为第一采样信号基准。从而避免 了负载跳变导致的输出电压上冲和下跌，保证在负载跳变的时候，能够迅速做出反映，并控 制输出电压保持不变。在本发明的一个实施例中，所述第一采样信号可以是输入电流采样 信号、输出电流采样信号、输入功率采样信号或输出功率采样信号。在步骤S3中，基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信 号。在步骤S4中，基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。实施本发明的开关电源的控制方法，在负载突变的时候，根据负载跳变生成第一 采样信号基准，从而生成控制信号，因而能够针对负载突变迅速做出反映，并控制输出电压 保持不变图fe是本发明的开关电源控制方法的第二实施例的流程图。如图fe所示，在步骤S501中，可通过获取负载电流、负载功率或其他负载电信号 的方式来判定负载是否发生跳变。本领域技术人员熟悉并能够使用各种方法来判断负载的 跳变。若判定负载没有发生跳变，则执行步骤S502，否则执行步骤S503。在步骤S502中，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采 样信号的差值生成第一采样信号基准，并获取第一采样信号。也就是说，负载没有跳变时， 本发明的方法与现有技术中的处理方法基本相同。此时，所述第一采样信号是输入电流采 样信号。在步骤S503中，获取第一采样信号为输入电流采样信号，这一获取过程可以是通 过软件或是硬件设定的。在步骤S504中，也就是当负载跳变时并且第一采样信号为输入电流采样信号时， 获取负载功率采样信号、输入电压采样信号，采用除法器将所述负载功率采样信号除以输 入电压采样信号以生成第一采样信号基准。在步骤S505中，基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号。在步骤S506中，基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。图恥是本发明的开关电源控制方法的第二实施例的流程图。如图恥所示，在步骤S511中，可通过获取负载电流、负载功率或其他负载电信号的方式来判定 负载是否发生跳变。本领域技术人员熟悉并能够使用各种方法来判断负载的跳变。若判定 负载没有发生跳变，则执行步骤S512，否则执行步骤S513。在步骤S512中，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采 样信号的差值生成第一采样信号基准，并获取第一采样信号。也就是说，负载没有跳变时， 本发明的方法与现有技术中的处理方法基本相同。此时，所述第一采样信号是输出电流采 样信号。在步骤S513中，获取输出电流采样信号作为第一采样信号。这一获取过程可以是 通过软件或是硬件设定的。在步骤S514中，也就是当负载跳变时并且第一采样信号为输出电流采样信号时， 获取负载电流采样信号作为第一采样信号基准。在步骤S515中，基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号。在步骤S516中，基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。在本发明的一个 实施例中，如在脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation, PFM)系统中，所述调制信号 是频率信号。在本发明的另一实施例中，如在脉冲宽度宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)系统中，所述调制信号是占空比信号。图5c是本发明的开关电源控制方法的第三实施例的流程图。如图5c所示，在步骤S521中，可通过获取负载电流、负载功率或其他负载电信号的方式来判定 负载是否发生跳变。本领域技术人员熟悉并能够使用各种方法来判断负载的跳变。若判定 负载没有发生跳变，则执行步骤S522，否则执行步骤S523。在步骤S522中，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采 样信号的差值生成第一采样信号基准，并获取第一采样信号。也就是说，负载没有跳变时， 本发明的方法与现有技术中的处理方法基本相同。此时，所述第一采样信号是输入功率采 样信号或输出功率采样信号。在步骤S523中，获取输入功率采样信号或输出功率采样信号作为第一采样信号。 这一获取过程可以是通过软件或是硬件设定的。在步骤S5M中，也就是当负载跳变时并且第一采样信号为输入功率采样信号或 输出功率采样信号时，获取负载功率采样信号作为第一采样信号基准。在步骤S525中，基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制 信号。在步骤中，基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。在本发明中，所述负载功率采样信号为输出电压采样信号与负载电流采样信号相 乘，输入功率采样信号为输入电压采样信号与输入电流采样信号相乘，输出功率采样信号 为输出电压采样信号与输出电流采样信号相乘。图5d是本发明的AC/DC开关电源控制方法的第一实施例的流程图。所述方法包 括下列步骤在步骤S531中，判定负载是否发生跳变，当负载未跳变时，执行步骤S532。否则执 行步骤S533。在步骤S532中，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压 采样信号的差值生成电压补偿信号，随后执行步骤S534。在步骤S533中，当负载跳变时且选择第一采样信号为输入电流采样信号，获取负 载功率采样信号作为电压补偿信号，随后执行步骤S534。在步骤S534中，采用乘法器将所述电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与 输入电压有效值采样信号的平方的倒数相乘以生成第一采样信号基准。在步骤S535中，基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号。在步骤S536中，基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。本发明实施例还提供了 一种开关电源的控制装置，包括负载跳变检测电路，用于 判断负载是否跳变；第一采样电路，用于获取输出电压采样信号和第一采样信号；电压补 偿器，用于在所述负载跳变检测电路判定负载没有跳变时基于输出电压基准与输出电压采样信号的差值生成第一采样信号基准；第一采样信号基准生成单元，用于在所述负载跳变 检测电路判定负载跳变时，基于第一采样信号生成所述第一采样信号基准；第一采样信号 补偿器，用于基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号；信号发 生器，用于基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。图6a是负载未跳变时本发明的开关电源控制装置的原理图；图6b是负载跳变时 本发明的开关电源控制装置的第一状态的原理图；图6c是负载跳变时本发明的开关电源 控制装置的第二状态的原理图；图6d是负载跳变时本发明的开关电源控制装置的第三状 态的原理图。如图6a所示，负载跳变检测电路检测到负载没有发生跳变时，电压补偿器，基于 输出电压基准与输出电压采样信号的差值生成第一采样信号基准。第一采样信号补偿器基 于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号。信号发生器基于所述调 制信号生成主电路开关的控制信号。如图6b所示，当负载跳变时，并且当第一采样信号为输入电流采样信号时，所述 第一采样信号基准生成单元是除法器，用于将负载功率采样信号、输入电压采样信号相除 生成第一采样信号基准。第一采样信号补偿器基于所述第一采样信号基准与所述第一采 样信号之差生成调制信号。信号发生器基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。如图6c所示，当负载跳变时，并且当第一采样信号为输出电流采样信号时，所述 第一采样信号基准生成单元是负载电流采样电路，用于获取负载电流采样信号作为第一采 样信号基准。如图6d所示，当负载跳变时，并且当第一采样信号为输入功率采样信号或输出功 率采样信号时，所述第一采样信号基准生成单元是负载功率采样电路，用于获取负载功率 采样信号作为第一采样信号基准。图7a是负载未跳变时，本发明的AC/DC开关电源控制电路的原理图。图7b是负 载跳变时，本发明的AC/DC开关电源控制电路的原理图。如图7a所示，当负载未跳变时，将输出电压基准与输出电压采样信号之差经电压 补偿器生成电压补偿信号；经乘法器，电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入电 压有效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。第一采样信号补偿器基于所述第 一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号。信号发生器基于所述调制信号生 成主电路开关的控制信号。如图7b所示，当负载发生跳变时，采用乘法器，用于基于所述输入电压采样信号、 输入电压有效值采样信号、和所述第一采样信号生成单元的输出生成所述第一采样信号基 准。当负载跳变时，并且当第一采样信号为输入电流采样信号时，所述第一采样信号 基准生成单元是负载功率采样电路，用于获取负载功率采样信号作为第一采样信号生成单 元的输出。本发明的一个实施例提供了一种机器可读存储器，其上存储有计算机程序。该程 序至少包含一段代码，所述至少一段代码由机器执行使得该机器能够执行本申请中所述的 方法步骤。因此，本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分 散方式实现。任何可以实现方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结 合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使 其按方法运行。 虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离 本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所 公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
权利要求
1.一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括A、判定负载是否发生跳变；B、获取第一采样信号，并根据判定结果生成第一采样信号基准；C、基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号；D、基于所述调制信号生成开关电源的主电路开关的控制信号。
2.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述步骤B包括Bi、当负载未跳变时，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采 样信号的差值生成第一采样信号基准；B2、当负载跳变时，并且当所述第一采样信号为输入电流采样信号时，获取负载功率采 样信号、输入电压采样信号，采用除法器将所述负载功率采样信号、输入电压采样信号相除 生成第一采样信号基准；B3、当负载跳变时，并且当所述第一采样信号为输出电流采样信号时，获取负载电流采 样信号作为第一采样信号基准；B4、当负载跳变时，并且当所述第一采样信号为输入功率采样信号或输出功率采样信 号时，获取负载功率采样信号作为第一采样信号基准。
3.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，当主电路为AC/DC电路 时，所述步骤B包括B11、当负载未跳变时，获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压 采样信号的差值生成电压补偿信号并获取第一采样信号；B21、当负载跳变时，选择输入电流采样信号做为第一采样信号，并获取负载功率采样 信号作为电压补偿信号；B31、采用乘法器将所述电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入电压有效值 采样信号的平方的倒数相乘以生成第一采样信号基准。
4.根据权利要求2或3所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述负载功率采样信 号为输出电压采样信号与负载电流采样信号相乘，所述输入功率采样信号为输入电压采样 信号与输入电流采样信号相乘，所述输出功率采样信号为输出电压采样信号与输出电流采 样信号相乘。
5.一种开关电源的控制装置，其特征在于，包括 负载跳变检测电路，用于判断负载是否跳变；第一采样电路，用于获取输出电压采样信号和第一采样信号； 电压补偿器，用于在所述负载跳变检测电路判定负载没有跳变时基于输出电压基准与 输出电压采样信号的差值生成第一采样信号基准；第一采样信号基准生成单元，用于在所述负载跳变检测电路判定负载跳变时，基于第 一采样信号生成所述第一采样信号基准；第一采样信号补偿器，用于基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成 调制信号；信号发生器，用于基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。
6.根据权利要求5所述的一种开关电源的控制装置，其特征在于，当负载跳变时，并且 当第一采样信号为输入电流采样信号时，所述第一采样信号生成单元是除法器，用于将负载功率采样信号、输入电压采样信号相除生成第一采样信号基准。
7.根据权利要求5所述的一种开关电源的控制装置，其特征在于，当负载跳变时，并 且当第一采样信号为输出电流采样信号时，所述第一采样信号生成单元是负载电流采样电 路，用于获取负载电流采样信号作为第一采样信号基准。
8.根据权利要求5所述的一种开关电源的控制装置，其特征在于，当负载跳变时，并且 当第一采样信号为输入功率采样信号或输出功率采样信号时，所述第一采样信号生成单元 是负载功率采样电路，用于获取负载功率采样信号作为第一采样信号基准。
9.根据权利要求5所述的一种开关电源的控制装置，其特征在于，当主电路为AC/DC电 路时，所述控制装置还包括第二采样电路，用于获取输入电压有效值采样信号；乘法器，用于基于所述输入电压采样信号、输入电压有效值采样信号、和所述电压补偿 器或所述第一采样信号生成单元的输出生成所述第一采样信号基准。
10.根据权利要求6或8所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述负载功率采样 信号为输出电压采样信号与负载电流采样信号相乘，输入功率采样信号为输入电压采样信 号与输入电流采样信号相乘，输出功率采样信号为输出电压采样信号与输出电流采样信号 相乘。
全文摘要
本发明涉及一种开关电源的控制方法和装置。所述方法包括A、判定负载是否发生跳变；B、获取第一采样信号，根据判定结果生成第一采样信号基准；C、基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成调制信号；D、基于所述调制信号生成主电路开关的控制信号。实施本发明的开关电源的控制方法和装置，可以保证在负载突变的时候，根据负载跳变生成第一采样信号基准，从而生成控制信号，因而能够针对负载突变迅速做出反映，并控制输出电压保持不变。
文档编号H02M7/02GK102082519SQ20091025393
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者姜轶峰 申请人:艾默生网络能源系统北美公司