一种自适应电源控制电路、SEPIC式开关电源及其控制方法与流程

本发明涉及控制电路技术领域，具体涉及一种自适应电源控制电路、sepic式开关电源及其控制方法。

背景技术：

射频功率放大器工作电压的自适应电源控制电路，是为满足射频功率放大器工作点自适应配置技术，对功率放大管的工作电源电压进行调节，从而对功率放大管功率容量进行调节，实现射频功率放大器兼容不同射频模式，不同波形，并获得高效率。

开关电源的稳定主要由反馈环路的相位裕度、增益裕度、频带宽度决定。反馈环路主要是电阻r、电容c及运算放大器电路组成的误差放大器，常规的开关电源反馈环路通常仅仅采用单一的误差放大器，一旦r、c参数确认，其零点、极点值也固定，相位裕度、增益裕度、频带宽度等无法随负载变化而变化，造成其负载存在局限性。

因此，行业内急需设计不同的反馈环路，以形成不同的零点、极点值和不同的穿越频率，以提高开关电源对动态负载响应的抑制能力。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种自适应电源控制电路。

本发明的另一目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种包含自适应电源控制电路的sepic式开关电源。

本发明的又一目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种自适应电源控制电路的控制方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种自适应电源控制电路，包括：反馈环路和逻辑控制电路；所述反馈环路包括第一误差放大环路和第二误差放大环路，所述第一误差放大环路包括二极管v3、电容c4、电容c5、电阻r1和运算放大器u1，所述第二误差放大环路包括二极管v4、电容c6、电容c7、电阻r2和运算放大器u2；所述二极管v3的正极和pwm控制芯片的vfb信号端连接，所述二极管v3的负极和电容c4的一端、电容c5的一端、运算放大器u1的输出端均连接，所述电容c5的另一端和电阻r1的一端连接，所述电阻r1的另一端和电容c4的另一端、运算放大器u1的反相输入端均连接，运算放大器u1的反相输入端还和逻辑控制电路的第一输出端连接，所述二极管v4的正极和pwm控制芯片的vfb信号端连接，所述二极管v4的负极和电容c6的一端、电容c7的一端、运算放大器u2的输出端连接，所述电容c6的另一端和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端和电容c7的另一端、运算放大器u2的反相输入端连接，所述运算放大器u2的反相输入端还和逻辑控制电路的第二输出端连接，所述运算放大器u2的同相动端和运算放大器u1的同相动端均和pwm控制芯片的vref信号端连接。

优选地，所述逻辑控制电路包括：电子开关v5、电子开关v6、运算放大器u3、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10；所述电子开关v5、电子开关v6均单刀双掷开关；所述电子开关v5的第一不动端和运算放大器u1的反相输入端连接，所述电子开关v5的第二不动端和运算放大器u2的反相输入端连接，所述电子开关v5的ctl端和外部mcu的set信号端连接，所述电子开关v5的动端和电子开关v6的动端、电阻r7的一端、运算放大器u3的输出端均连接，所述电子开关v6的ctl端和外部mcu的set信号端连接，所述电子开关v6的第一不动端和电阻r4的一端、电阻r6的一端均连接，所述电阻r6的另一端连接至地，所述电阻r4的另一端和连接输出正极vo端连接，所述电子开关v6的第二不动端和电阻r3的一端、电阻r5的一端均连接，所述电阻r5的另一端连接至地，所述电阻r3的另一端和连接输出正极vo端连接，所述运算放大器u3的反相输入端和电阻r7的另一端、电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端连接至地，所述运算放大器u3的同相动端和电阻r9的一端、电阻r8的一端均连接，所述电阻r9的另一端连接至地，所述电阻r8的另一端和外部mcu的adj信号端连接。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种包含自适应电源控制电路的sepic式开关电源，其特征在于，包括：输入电源vin、电容c1、变压器t1、电容c2、n沟道场效应管v1、肖特基二极管v2、电容c3、pwm控制芯片和自适应电源控制电路，所述自适应电源控制电路包括权利要求1-3任意一项的反馈环路和权利要求1-3任意一项的逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的信号输入端和输出正极vo端连接，所述逻辑控制电路的控制端和外部mcu的adj信号端、外部mcu的set信号端均连接，所述逻辑控制电路的输出端和反馈环路的输入端连接，所述反馈环路的输出端和pwm控制芯片连接，所述pwm控制芯片的输出端和n沟道场效应管v1的栅极g连接，所述n沟道场效应管v1的源极s连接至地，所述n沟道场效应管v1的漏极d和变压器t1的初级线圈的一端、电容c2的一端均连接，所述输入电源vin的输入正极端和电容c1的一端、变压器t1的初级线圈的另一端均连接，所述输入电源vin的负极端和电容c1的另一端均连接至地地，所述变压器t1的次级线圈的一端和电容c2的另一端、肖特基二极管v2的正极均连接，所述肖特基二极管v2的负极和输出正极vo端、电容c3的一端均连接，所述变压器t1的次级线圈的另一端、电容c3的另一端均连接至地。

本发明的又一目的通过以下的技术方案实现：

一种自适应电源控制电路的控制方法，若外部mcu的set信号端控制vset信号处于高电平时，包括：

电子开关v5的动端和第一不动端接通、电子开关v6的动端和第一不动端接通；

电阻r4、电阻r6从输出正极vo端分压得到的采样信号vsam1；

所述采样信号vsam1经电子开关v6、电子开关v5传递到运算放大器u1端反相输入端，得到vfb1信号；

外部mcu的adj信号端的模拟调节信号adj调节vfb1信号的电压值；

vfb1信号经运算放大器u1得到反馈信号vfb；

反馈信号vfb进入pwm控制芯片，控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态，sepic式开关电源输出低波段电压。

一种自适应电源控制电路的控制方法，若外部mcu的set信号端控制vset信号处于低电平时包括：

电子开关v5的动端和第二不动端接通、电子开关v6的动端和第二不动端接通；

电阻r3、电阻r4从输出正极vo端分压得到的采样信号vsam2；

所述采样信号vsam2经电子开关v6、电子开关v5传递到运算放大器u2端反相输入端，得到vfb2信号；

外部mcu的adj信号端的模拟调节信号adj调节vfb2信号的电压值；

vfb2信号经运算放大器u2得到反馈信号vfb；

反馈信号vfb进入pwm控制芯片，控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态，sepic式开关电源输出高波段电压。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

本方案在开关电源的反馈环路中设计第一误差放大环路和第二误差放大环路，以形成不同的零点、极点值，以及不同的穿越频率，即不同的频带宽度，提高开关电源对动态负载响应的抑制能力。具体地，通过采用外部mcu的set端的电平控制信号set，控制单刀双掷电子开关，为pwm控制芯片自适应的选择相应的反馈环路的响应速度，有效减小或消除纹波，提高输出电压的稳定性；并根据外部mcu的模拟调节信号adj调节分压采样值vsam1、vsam2，实现恒功率、分段式电压输出，4～48v连续可调的sepic式开关电源，满足功率放大管工件电源电压的要求。

附图说明

图1是本发明的自适应电源控制电路的电路图。

图2是本发明的包含自适应电源控制电路的sepic式开关电源的电路图。

图3是本发明的自适应电源控制电路的控制方法的一示意性流程图。

图4是本发明的自适应电源控制电路的控制方法的另一示意性流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，一种自适应电源控制电路，包括：反馈环路和逻辑控制电路；所述反馈环路包括第一误差放大环路和第二误差放大环路，所述第一误差放大环路包括二极管v3、电容c4、电容c5、电阻r1和运算放大器u1，所述第二误差放大环路包括二极管v4、电容c6、电容c7、电阻r2和运算放大器u2；所述二极管v3的正极和pwm控制芯片的vfb信号端连接，所述二极管v3的负极和电容c4的一端、电容c5的一端、运算放大器u1的输出端均连接，所述电容c5的另一端和电阻r1的一端连接，所述电阻r1的另一端和电容c4的另一端、运算放大器u1的反相输入端均连接，运算放大器u1的反相输入端还和逻辑控制电路的第一输出端连接，所述二极管v4的正极和pwm控制芯片的vfb信号端连接，所述二极管v4的负极和电容c6的一端、电容c7的一端、运算放大器u2的输出端连接，所述电容c6的另一端和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端和电容c7的另一端、运算放大器u2的反相输入端连接，所述运算放大器u2的反相输入端还和逻辑控制电路的第二输出端连接，所述运算放大器u2的同相动端和运算放大器u1的同相动端均和pwm控制芯片的vref信号端连接。

在本实施例，所述逻辑控制电路包括：电子开关v5、电子开关v6、运算放大器u3、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10；所述电子开关v5、电子开关v6均单刀双掷开关；所述电子开关v5的第一不动端(b端)和运算放大器u1的反相输入端连接，所述电子开关v5的第二不动端(c端)和运算放大器u2的反相输入端连接，所述电子开关v5的ctl端和外部mcu的set信号端连接，所述电子开关v5的动端(a端)和电子开关v6的动端(a端)、电阻r7的一端、运算放大器u3的输出端均连接，所述电子开关v6的ctl端和外部mcu的set信号端连接，所述电子开关v6的第一不动端(b端)和电阻r4的一端、电阻r6的一端均连接，所述电阻r6的另一端连接至地，所述电阻r4的另一端和连接输出正极vo端连接，所述电子开关v6的第二不动端(c端)和电阻r3的一端、电阻r5的一端均连接，所述电阻r5的另一端连接至地，所述电阻r3的另一端和连接输出正极vo端连接，所述运算放大器u3的反相输入端和电阻r7的另一端、电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端连接至地，所述运算放大器u3的同相动端和电阻r9的一端、电阻r8的一端均连接，所述电阻r9的另一端连接至地，所述电阻r8的另一端和外部mcu的adj信号端连接。

参见图2，一种包含自适应电源控制电路的sepic式开关电源，包括：输入电源vin、电容c1、变压器t1、电容c2、n沟道场效应管v1、肖特基二极管v2、电容c3、pwm控制芯片和自适应电源控制电路，所述自适应电源控制电路包括上述的反馈环路和上述的逻辑控制电路；所述逻辑控制电路的信号输入端和输出正极vo端连接，所述逻辑控制电路的控制端和外部mcu的adj信号端、外部mcu的set信号端均连接，所述逻辑控制电路的输出端和反馈环路的输入端连接，所述反馈环路的输出端和pwm控制芯片连接，所述pwm控制芯片的输出端和n沟道场效应管v1的栅极g连接，所述n沟道场效应管v1的源极s连接至地，所述n沟道场效应管v1的漏极d和变压器t1的初级线圈的一端、电容c2的一端均连接，所述输入电源vin的输入正极端和电容c1的一端、变压器t1的初级线圈的另一端均连接，所述输入电源vin的负极端和电容c1的另一端均连接至地，所述变压器t1的次级线圈的一端和电容c2的另一端、肖特基二极管v2的正极均连接，所述肖特基二极管v2的负极和输出正极vo端、电容c3的一端均连接，所述变压器t1的次级线圈的另一端、电容c3的另一端均连接至地。其中，所述输入电源vin为9v～36v输入电源vin。

参见图3，若外部mcu的set信号端控制vset信号处于高电平时，上述一种自适应电源控制电路的控制方法，包括：

s11，电子开关v5的动端和第一不动端接通、电子开关v6的动端和第一不动端接通；

s12，电阻r4、电阻r6从输出正极vo端分压得到的采样信号vsam1；

s13，所述采样信号vsam1经电子开关v6、电子开关v5传递到运算放大器u4端反相输入端，得到vfb1信号；

s14，外部mcu的adj信号端的模拟调节信号adj调节vfb1信号的电压值；

s15，vfb1信号经运算放大器u1得到反馈信号vfb；

s16，反馈信号vfb进入pwm控制芯片，控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态，sepic式开关电源输出低波段电压，并在4v～30v内连续可调。其中，pwm控制芯片输出vgs信号至n沟道场效应管v1的栅极g，以控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态。

参见图4，若外部mcu的set信号端控制vset信号处于低电平时，上述一种自适应电源控制电路的控制方法，包括：

s21，电子开关v5的动端和第二不动端接通、电子开关v6的动端和第二不动端接通；

s22，电阻r3、电阻r4从输出正极vo端分压得到的采样信号vsam2；

s23，所述采样信号vsam2经电子开关v6、电子开关v5传递到运算放大器u2端反相输入端，得到vfb2信号；

s24，外部mcu的adj信号端的模拟调节信号adj调节vfb2信号的电压值；

s25，vfb2信号经运算放大器u2得到反馈信号vfb；

s26，反馈信号vfb进入pwm控制芯片，控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态，sepic式开关电源输出高波段电压，并在20v～48v内连续可调。其中，pwm控制芯片输出vgs信号至n沟道场效应管v1的栅极g，以控制sepic式开关电源中的n沟道场效应管v1的开关状态。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。