专利名称：开关电源及其控制电路和控制方法
技术领域：
本发明的实施例涉及电子电路，特别地，涉及一种开关电源及其控制电路和控制方法。
背景技术：
如今，开关电源被广泛地用于为电子设备提供电能。开关电源通常采用变压器或电感器作为储能元件。例如在降压变换器中即采用电感器作为储能元件，主开关管耦接至电感器，控制电路控制主开关管的导通与关断，使能量交替地在电感器中被存储或被传递到负载。开关电源的控制方式很多，其中以定频峰值电流控制最为常用。在定频峰值电流控制中，开关电源的输出信号被采样并用作与参考信号进行比较，以产生与开关电源输出信号相关的反馈信号。流过主开关管的电流被采样，以产生电流采样信号。该电流采样信号与反馈信号进行比较，当电流采样信号大于反馈信号时，主开关管被关断。当固定开关周期到达时，主开关管被导通。众所周知，在定频峰值电流控制中，为了使开关电源在占空比大于50%的情况下保持稳定，需要在电流采样信号上叠加一斜坡补偿信号。为了保证在最恶劣的情况下，例如输出电压大、电感值小的情况下，开关电源仍能保持稳定，该斜坡补偿信号的斜率常被设计得较大。在大占空比的情况下，该斜坡补偿信号的幅值尤为可观。一般地，主开关管具有最小关断时间，该最小关断时间限制了主开关管的占空比。 在实际应用中，例如低压差(输出电压接近输入电压)的降压变换器中，为了进一步增大主开关管的占空比，常常在主开关管的占空比大于预设占空比时，对开关电源采用恒定关断时长控制。在恒定关断时长控制下，主开关管在电流采样信号大于反馈信号时被关断，在关断时长到达最小关断时长时被导通。此时开关电源的开关频率不再是固定，而是变化的。恒定关断时长控制并不需要斜坡补偿信号来维持开关电源稳定。此外，斜坡补偿信号在大占空比下的幅值可能会过大，从而导致开关电源的控制电路无法正常工作。为此， 在进入恒定关断时长控制后，斜坡补偿信号的幅值通常被钳位至一预设值。然而，在斜坡补偿信号被钳位至预设值后，若电流采样信号的上升速度过慢，会使得主开关管的控制信号极易受到反馈信号或电流采样信号上噪声的干扰。特别地，在降压变换器中，电流米样信号的上升速率仅取决于输入电压与输出电压的差值以及电感器的电感值。在低压差的情况下，电流采样信号的上升速度会过慢，从而导致开关电源的开关频率由于系统噪声的干扰而不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定性好的开关电源及其控制电路和控制方法。根据本发明实施例的一种用于开关电源的控制电路，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制电路包括振荡电路，产生斜坡补偿信号和时钟信号；第一比较电路，耦接至振荡电路，根据代表流过主开关管电流的电流采样信号、斜坡补偿信号以及与开关电路输出信号相关的反馈信号产生第一比较信号；以及逻辑电路，耦接至振荡电路和第一比较电路，基于时钟信号和第一比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断； 其中若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。根据本发明实施例的一种开关电源，包括如前所述的控制电路。根据本发明实施例的一种用于开关电源的控制电路，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制电路包括振荡电路，产生斜坡补偿信号和时钟信号；第一比较器， 具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过主开关管电流的电流采样信号与斜坡补偿信号之和，第二输入端接收与开关电路输出信号相关的反馈信号； 以及第一触发器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端I禹接至振荡电路以接收时钟信号，第二输入端耦接至第一比较器的输出端，输出端提供控制信号以控制主开关管的导通与关断；其中在电流采样信号与斜坡补偿信号之和大于反馈信号时，主开关管被关断；若主开关管的导通时长小于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管的导通时长内具有第一斜率，主开关管以固定的开关频率被导通；若主开关管的导通时长大于预设时长， 斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。根据本发明实施例的一种开关电源控制方法，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制方法包括产生斜坡补偿信号和时钟信号；根据代表流过主开关管电流的电流采样信号、斜坡补偿信号以及与开关电路输出信号相关的反馈信号，产生比较信号；以及基于时钟信号和比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断；其中若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率， 在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。本发明的实施例通过使斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有小于第一斜率的第二斜率，在保证开关电源控制电路正常工作的同时，能有效地防止主开关管的控制信号受到反馈信号或电流采样信号上噪声的干扰，增强了开关电源的稳定性。
图I为根据本发明一实施例的开关电源100的示意性框图；图2为根据本发明一实施例的开关电源100的波形图；图3为根据本发明一实施例的振荡电路305的示意性电路图；图4为根据本发明一实施例的开关电源400的示意性电路图；图5和图6为根据本发明一实施例的图4所示开关电源400的波形图；图7为根据本发明一实施例的开关电源控制方法的流程图。
具体实施例方式下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是这些特定细节对于本发明而言不是必需的。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。 在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。 因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例” 或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解， 当称“元件” “连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图I为根据本发明一实施例的开关电源100的示意性框图。开关电源100包括开关电路101、电流采样电路102、反馈电路103和控制电路104。开关电路101包括主开关管，至少通过该主开关管的导通与关断将输入信号IN转换为输出信号OUT。输入信号IN和输出信号OUT可以为电压、电流或者功率信号。除主开关管外，开关电路101还可括其他一个或多个开关管。开关电路101可采用任何已知的开关变换拓扑结构，例如升压变换器、降压变换器、正激变换器、反激变换器等等。开关电路101中的开关管可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。电流采样电路102耦接至主开关管，采样流过主开关管的电流，并产生电流采样信号ISENSE。反馈电路103耦接至开关电路101的输出端，产生与开关电路输出信号OUT 相关的反馈信号FB。在一个实施例中，反馈电路103包括输出采样电路和误差放大器。在另一个实施例中，开关电路101采用反激变换器拓扑结构，反馈电路103可以包括电阻器、 三端稳压器件和光耦元件。控制电路104耦接至开关电路101、电流采样电路102和反馈电路103，根据电流采样信号ISENSE和反馈信号FB产生控制信号CTRL，以控制开关电路101 中主开关管的导通与关断。控制电路104包括振荡电路105、第一比较电路106和逻辑电路107。振荡电路 105产生斜坡补偿信号SC和时钟信号CLK。当主开关管的导通时长大于预设时长TTH时， 斜坡补偿信号SC在主开关管导通的预设时长TTH内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长TTH外具有第二斜率，其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。 第一比较电路106耦接至电流采样电路102、反馈电路103和振荡电路105，根据电流采样信号ISENSE、反馈信号FB和斜坡补偿信号SC产生第一比较信号C0M01。例如，第一比较电路106将电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC之和与反馈信号FB进行比较来产生第一比较信号C0M01。逻辑电路107耦接至振荡电路105和第一比较电路106，基于时钟信号 CLK和第一比较信号C0M01产生控制信号CTRL，以控制开关电路101中主开关管的导通与关断。在一个实施例中，当电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC之和大于反馈信号 FB时，主开关管被关断。在一个实施例中，当主开关管的占空比小于预设占空比，即主开关管的导通时长小于预设时长TTH时，开关电源100采用定频峰值电流控制，时钟信号CLK具有固定开关频率，主开关管以固定的开关频率被导通。斜坡补偿信号SC在主开关管的导通时长内具有第一斜率。当主开关管的占空比大于预设占空比，即主开关管的导通时长大于预设时长TTH时，开关电源100采用恒定关断时长控制，主开关管在其关断时长达到最小关断时长TOFF时被导通。斜坡补偿信号SC在主开关管导通的预设时长TTH内具有第一斜率， 在主开关管导通的预设时长TTH外具有第二斜率。在另一个实施例中，振荡电路105耦接至逻辑电路107以接收控制信号CTRL。振荡电路105基于控制信号CTRL将主开关管的导通时长和预设时长TTH进行比较，并根据比较结果对斜坡补偿信号SC和时钟信号CLK进行调节。图2为根据本发明一实施例的开关电源100的波形图。其中主开关管的导通时长大于预设时长TTH，斜坡补偿信号SC在主开关管导通的预设时长TTH内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长TTH外具有第二斜率，第一斜率大于第二斜率。开关电源100采用恒定关断时长控制。当电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC之和大于反馈信号FB时， 控制信号CTRL由高电平变为低电平，主开关管被关断。当主开关管的关断时长达到最小关断时长TOFF时，控制信号CTRL由低电平变为高电平，主开关管被导通。由于在恒定关断时长控制下，斜坡补偿信号SC仍具备一定的斜率，因而在确保开关电源控制电路正常工作的同时，避免了控制信号CTRL的下降沿受到反馈信号FB或电流采样信号ISENSE上噪声的干扰，增强了开关电源的稳定性。图3为根据本发明一实施例的振荡电路305的示意性电路图。振荡电路305包括电容器Cl、开关管SI、充电电路308和第二比较电路309。电容器Cl具有第一端和第二端， 其中第二端接地，该电容器Cl两端的电压被用作斜坡补偿信号SC。开关管SI与电容器Cl 并联。充电电路308耦接至电容器Cl的第一端，为电容器Cl提供充电电流。第二比较电路309耦接至电容器Cl和充电电路308，将电容器Cl两端的电压与阈值电压VTH进行比较，并根据比较结果产生第二比较信号C0M02以调节充电电路308的充电电流。当电容器 Cl两端的电压小于阈值电压VTH时，充电电路308提供的充电电流为第一电流。当电容器 CI两端的电压大于阈值电压VTH时，充电电路308提供的充电电流为第二电流，其中第一电流大于第_■电流。在一个实施例中，开关管SI在主开关管关断的最小关断时长TOFF内被导通，以将电容器Cl两端的电压放电至零。在一个实施例中，充电电路308包括电流源II、12和开关管S2。电流源Il耦接在供电电压VCC和电容器Cl的第一端之间。开关管S2具有第一端、第二端和门极,其中第一端耦接至供电电压VCC，门极耦接至第二比较电路309的输出端。电流源12耦接在开关管 S2的第二端和电容器Cl的第一端之间。开关管S2在电容器Cl两端的电压小于阈值电压 VTH时被导通,在电容器Cl两端的电压大于阈值电压VTH时被关断。在一个实施例中，第二比较电路309包括比较器COMl。比较器COMl的同相输入端耦接至电容器Cl的第一端，反相输入端接收阈值电压VTH，输出端提供第二比较信号C0M02，并通过非门NOTl耦接至开关管S2的门极。
本领域技术人员可知，充电电路308还可通过其他的方式实现，例如将开关管S2 和电流源12耦接在电容器Cl的第一端和地之间。开关管S2在电容器Cl两端的电压小于阈值电压VTH时被关断，在电容器Cl两端的电压大于阈值电压VTH时被导通。在一个实施例中，振荡电路305进一步包括与门ANDl、非门N0T2、触发器FFl和单触发电路310。与门ANDl具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端I禹接至比较器COMl的输出端以接收第二比较信号C0M02。非门N0T2的输入端耦接至逻辑电路以接收控制信号CTRL，输出端耦接至与门ANDl的第二输入端。触发器FFl具有置位端R、复位端S和输出端Q，其中置位端S耦接至与门ANDl的输出端，输出端Q耦接至开关管SI的门极。触发器FFl的置位端S为上升沿触发，复位端R为下降沿触发。单触发电路310的输入端耦接至触发器FFl的输出端Q，输出端耦接至触发器FFl的复位端R，并提供时钟信号 CLK。图4为根据本发明一实施例的开关电源400的示意性电路图。开关电路401采用降压变换器拓扑结构，包括主开关管Ml、二极管Dl、电感器L和输出电容器C0UT。开关电路401通过主开关管Ml的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压V0UT。主开关管 Ml具有第一端、第二端和门极，其中第一端接收输入电压VIN，第二端耦接至二极管Dl的阴极。二极管Dl的阳极接地。电感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至主开关管Ml 的第二端和二极管Dl的阴极。输出电容器COUT耦接在电感器L的第二端端和地之间。输出电容器COUT两端的电压即为输出电压V0UT。在一个实施例中，二极管Dl由同步开关管代替。电流采样电路402耦接至主开关管Ml，采样流过主开关管Ml的电流并产生电流采样信号ISENSE。在一个实施例中，电流采样电路402包括与主开关管Ml串联耦接的采样电阻器，以及与该采样电阻器并联的采样放大器。反馈电路包括输出采样电路411和误差放大器EA。输出采样电路411耦接至开关电路401的输出端，采样输出电压VOUT并产生输出米样信号OUTSNS。在一个实施例中,输出米样电路411包括电阻分压器。误差放大器EA的同相输入端接收参考信号REF，反相输入端耦接至输出采样电路411以接收输出采样信号0UTSNS，输出端提供反馈信号FB。在一个实施例中，误差放大器EA和控制电路404 被集成在同一半导体芯片中。控制电路404包括振荡电路405、第一比较电路406和逻辑电路407。振荡电路405 与图3所示振荡电路305的结构基本相同。第一比较电路406包括比较器COM2。比较器 COM2的同相输入端耦接至电流采样电路402以及振荡电路405，接收电流采样信号ISENSE 与斜坡补偿信号SC之和，反相输入端耦接至误差放大器EA的输出端以接收反馈信号FB，输出端提供第一比较信号C0M01。逻辑电路407包括触发器FF2。触发器FF2具有置位端S、 复位端R和输出端Q,其中置位端S耦接至振荡电路405以接收时钟信号CLK，复位端R耦接至比较器COM2的输出端，输出端Q耦接至主开关管Ml的门极以提供控制信号CTRL。触发器FF2的置位端为下降沿触发，复位端为高电平触发。复位端的优先级高于置位端的优先级。本领域技术人员可知，非门N0T2可以省略，振荡电路405中与门ANDl的第二输入端可以直接耦接至触发器FF2的反相输出端/Q。触发器FF2可以由其他具有类似功能的逻辑门或逻辑门的组合代替。图5为根据本发明一实施例的图4所示开关电源400在主开关管Ml的占空比小于预设占空比时的波形图，此时主开关管Ml的导通时长小于预设时长TTH。在时钟信号CLK 的下降沿，触发器FFl被复位，触发器FF2被置位。控制信号CTRL由低电平变为高电平，主开关管Ml被导通，流过主开关管Ml的电流逐渐增大，电流采样信号ISENSE也逐渐增大。开关管SI被关断，由于此时斜坡补偿信号SC小于阈值电压VTH，第二比较信号C0M02为低电平，开关管S2导通。电流源Il和电流源12 —起对电容器Cl进行充电，电容器Cl两端的电压，即斜坡补偿信号SC从零开始线性增大。在斜坡补偿信号SC增大至达到阈值电压VTH 之前，电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC之和增大至大于反馈信号FB，第一比较信号C0M01由低电平变为高电平，使触发器FF2复位。控制信号CTRL由高电平变为低电平， 主开关管Ml被关断。由于此时斜坡补偿信号SC仍小于阈值电压VTH，第二比较信号C0M02 为低电平，与门ANDl的输出信号也为低电平。当斜坡补偿信号SC增大至大于阈值电压VTH时，第二比较信号C0M02由低电平变为高电平，与门ANDl的输出信号也由低电平变为高电平。触发器FFl被置位，其输出信号由低电平变为高电平，将开关管SI导通，并触发单触发电路410。开关管SI对电容器Cl进行放电，使斜坡补偿信号SC被迅速减小至零。单触发电路410输出高电平时长为最小关断时长TOFF的脉冲信号，该脉冲信号即为时钟信号CLK。在时钟信号CLK的下降沿，触发器 FFl被复位，触发器FF2被置位，开关管SI被关断，主开关管Ml被导通。以上动作不断重复。主开关管Ml的开关周期TS等于斜坡信号SC由零增大至VTH所需的时长与最小关断时长TOFF之和，其值恒定不变。图6为根据本发明一实施例的图4所示开关电源400在主开关管Ml的占空比大于预设占空比时的波形图，此时主开关管Ml的导通时长大于预设时长TTH。在时钟信号CLK 的下降沿，触发器FFl被复位，触发器FF2被置位。控制信号CTRL由低电平变为高电平，主开关管Ml被导通，流过主开关管Ml的电流逐渐增大，电流采样信号ISENSE也逐渐增大。 开关管SI被关断，由于此时斜坡补偿信号SC小于阈值电压VTH，第二比较信号C0M02为低电平，开关管S2导通。电流源Il和电流源12 —起对电容器Cl进行充电，电容器Cl两端的电压，即斜坡补偿信号SC从零开始线性增大。当斜坡补偿信号SC增大至大于阈值电压 VTH，第二比较信号C0M02由低电平变为高电平，开关管S2被关断，电流源12被断开。电容器Cl的充电电流由11+12变为II。由于此时控制信号CTRL为高电平，与门ANDl的输出信号为低电平。当电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC之和增大至大于反馈信号FB，第一比较信号C0M01由低电平变为高电平，触发器FF2被复位。控制信号CTRL由高电平变为低电平，主开关管Ml被关断。与门ANDl的输出信号由低电平变为高电平，触发器FFl被置位， 其输出信号由低电平变为高电平，将开关管SI导通，并触发单触发电路410。开关管SI对电容器Cl进行放电，使斜坡补偿信号SC被迅速减小至零。单触发电路410输出高电平时长为最小关断时长TOFF的脉冲信号，该脉冲信号即为时钟信号CLK。在时钟信号CLK的下降沿，触发器FFl被复位，触发器FF2被置位，开关管SI被关断，主开关管Ml被导通。以上动作不断重复。主开关管Ml的开关周期TS等于电流采样信号ISENSE与斜坡补偿信号SC 之和增大至大于反馈信号FB所需时长与最小关断时长TOFF之和，其值随负载变化而变化。 主开关管Ml的关断时长恒等于最小关断时长T0FF。由于在恒定关断时长控制下，斜坡补偿信号SC仍具备一定的斜率(由电流源Il决定)，因而在确保开关电源控制电路正常工作的同时，避免了控制信号CTRL的下降沿受到反馈信号FB或电流采样信号ISENSE上噪声的干扰，增强了开关电源的稳定性。图7为根据本发明一实施例的开关电源控制方法的流程图，该开关电源包括具有主开关管的开关电路。该控制方法包括步骤S701 S705。在步骤S701，产生斜坡补偿信号和时钟信号。在步骤S702，根据代表流过主开关管电流的电流采样信号、斜坡补偿信号以及与开关电路输出信号相关的反馈信号，产生比较信号。在一个实施例中，将电流采样信号与斜坡补偿信号之和同误差放大信号进行比较，以产生比较信号。在步骤S703，基于时钟信号和比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断。若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通。第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。在一个实施例中，该控制方法还包括步骤S704和S705。在步骤S704，将主开关管的导通时长与预设时长进行比较。在步骤S705，根据比较结果对斜坡补偿信号和时钟信号进行调节。在一个实施例中，开关电源包括具有电容器和第一开关管的振荡电路，其中第一开关管与电容器并联，电容器两端的电压被用作斜坡补偿信号。产生斜坡补偿信号和时钟信号的步骤包括使用充电电流对电容器充电；将电容器两端的电压与阈值电压进行比较；以及根据比较结果调节充电电流；其中当电容器两端的电压小于阈值电压时，充电电流为第一电流，当电容器两端的电压大于阈值电压时，充电电流为第二电流，其中第一电流大于第二电流。在一个实施例中，该步骤还包括在主开关管关断的最小关断时长内将第一开关管导通。虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和变型都应为随附权利要求所涵盖。
1权利要求
1.一种用于开关电源的控制电路，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制电路包括振荡电路，产生斜坡补偿信号和时钟信号；第一比较电路，耦接至振荡电路，根据代表流过主开关管电流的电流采样信号、斜坡补偿信号以及与开关电路输出信号相关的反馈信号产生第一比较信号；以及逻辑电路，耦接至振荡电路和第一比较电路，基于时钟信号和第一比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断；其中若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。
2.如权利要求I所述的控制电路，其中振荡电路耦接至逻辑电路以接收控制信号，基于控制信号将主开关管的导通时长与预设时长进行比较，并根据比较结果对斜坡补偿信号和时钟信号进行调节。
3.如权利要求I所述的控制电路，其中所述振荡电路包括电容器，具有第一端和第二端，其中第二端接地，该电容器两端的电压被用作斜坡补偿信号；第一开关管，与电容器并联；充电电路，耦接至电容器的第一端，为电容器提供充电电流；以及第二比较电路，耦接至电容器和充电电路，将电容器两端的电压与阈值电压进行比较， 并根据比较结果调节充电电路的充电电流；其中当电容器两端的电压小于阈值电压时，充电电路提供的充电电流为第一电流，当电容器两端的电压大于阈值电压时，充电电路提供的充电电流为第二电流，其中第一电流大于第二电流。
4.如权利要求3所述的控制电路，其中所述第一开关管在主开关管关断的最小关断时长内被导通。
5.如权利要求3所述的控制电路，其中所述充电电路包括第一电流源，耦接在供电电压和电容器的第一端之间；第二开关管，具有第一端、第二端和门极，其中第一端耦接至供电电压，门极耦接至第二比较电路的输出端；以及第二电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第二开关管的第二端，第二端耦接至电容器的第一端；其中第二开关管在电容器两端的电压小于阈值电压时被导通，在电容器两端的电压大于阈值电压时被关断。
6.如权利要求3所述的控制电路，其中所述振荡电路进一步包括与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端I禹接至第二比较电路的输出端；非门，其输入端耦接至逻辑电路以接收控制信号，输出端耦接至与门的第二输入端；触发器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端I禹接至与门的输出端，输出端耦接至第一开关管的门极；以及单触发电路，其输入端耦接至触发器的输出端，输出端耦接至触发器的第二输入端和逻辑电路以提供时钟信号。
7.一种开关电源，包括如权利要求I至6中任一项所述的控制电路。
8.一种用于开关电源的控制电路，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制电路包括振荡电路，产生斜坡补偿信号和时钟信号；第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过主开关管电流的电流采样信号与斜坡补偿信号之和，第二输入端接收与开关电路输出信号相关的反馈信号；以及第一触发器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接至振荡电路以接收时钟信号，第二输入端耦接至第一比较器的输出端，输出端提供控制信号以控制主开关管的导通与关断；其中若主开关管的导通时长小于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管的导通时长内具有第一斜率，主开关管以固定的开关频率被导通；若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中振荡电路耦接至第一触发器的输出端以接收控制信号，基于控制信号将主开关管的导通时长和预设时长进行比较，并根据比较结果对斜坡补偿信号和时钟信号进行调节。
10.如权利要求8所述的控制电路，其中所述振荡电路包括电容器，具有第一端和第二端，其中第二端接地，该电容器两端的电压被用作斜坡补偿信号；第一开关管，与电容器并联；充电电路，耦接至电容器的第一端，为电容器提供充电电流；第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接至电容器的第一端，第二输入端接收阈值电压，输出端耦接至充电电路以调节充电电路提供的充电电流；其中当电容器两端的电压小于阈值电压时，充电电路提供的充电电流为第一电流，当电容器两端的电压大于阈值电压时，充电电路提供的充电电流为第二电流，其中第一电流大于第二电流。
11.如权利要求10所述的控制电路，其中所述第一开关管在主开关管关断的最小关断时长内被导通。
12.如权利要求10所述的控制电路，其中所述充电电路包括第一电流源，耦接在供电电压和电容器的第一端之间；第二开关管，具有第一端、第二端和门极，其中第一端耦接至供电电压，门极耦接至第二比较器的输出端；以及第二电流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第二开关管的第二端，第二端耦接至电容器的第一端；其中第二开关管在电容器两端的电压小于阈值电压时被导通，在电容器两端的电压大于阈值电压时被关断。
13.如权利要求10所述的控制电路，其中所述振荡电路进一步包括与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端I禹接至第二比较器的输出立而；非门，其输入端耦接至第一触发器的输出端以接收控制信号，输出端耦接至与门的第二输入端；第二触发器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端I禹接至与门的输出端，输出端耦接至第一开关管的门极；以及单触发电路，其输入端耦接至第二触发器的输出端，输出端耦接至第二触发器的第二输入端和第一触发器的第一输入端以提供时钟信号。
14.一种开关电源控制方法，该开关电源包括具有主开关管的开关电路，该控制方法包括产生斜坡补偿信号和时钟信号；根据代表流过主开关管电流的电流采样信号、斜坡补偿信号以及与开关电路输出信号相关的反馈信号，产生比较信号；以及基于时钟信号和比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断；其中若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。
15.如权利要求14所述的控制方法，还包括将主开关管的导通时长和预设时长进行比较；以及根据比较结果对斜坡补偿信号和时钟信号进行调节。
16.如权利要求14所述的控制方法，其中开关电源包括具有电容器和第一开关管的振荡电路，其中电容器两端的电压被用作斜坡补偿信号，第一开关管与电容器并联，产生斜坡补偿信号和时钟信号的步骤包括使用充电电流对电容器充电；将电容器两端的电压与阈值电压进行比较；以及根据比较结果调节充电电流；其中当电容器两端的电压小于阈值电压时，充电电流为第一电流，当电容器两端的电压大于阈值电压时，充电电流为第二电流，其中第一电流大于第二电流。
17.如权利要求16所述的控制方法，其中产生斜坡补偿信号和时钟信号的步骤还包括在主开关管关断的最小关断时长内将第一开关管导通。
全文摘要
公开了开关电源及其控制电路和控制方法。该控制电路包括振荡电路、第一比较电路和逻辑电路。振荡电路产生斜坡补偿信号和时钟信号。第一比较电路根据电流采样信号、斜坡补偿信号以及反馈信号产生第一比较信号。逻辑电路基于时钟信号和第一比较信号产生控制信号，以控制主开关管的导通与关断。其中若主开关管的导通时长大于预设时长，斜坡补偿信号在主开关管导通的预设时长内具有第一斜率，在主开关管导通的预设时长外具有第二斜率，主开关管在其关断时长达到最小关断时长时被导通；其中第一斜率和第二斜率均大于零，且第二斜率小于第一斜率。
文档编号H02M1/06GK102594097SQ201210064490
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者席小玉 申请人:成都芯源系统有限公司