自适应环路控制系统、控制方法及开关电源与流程

1.本发明涉及电路保护领域，更为具体的，涉及自适应环路控制系统、控制方法及开关电源。


背景技术：

2.随着集成电路的高速发展，反激式开关电源在电源中普遍使用，伴随着电子技术的不断进步，对电源的要求也越来越高，特别地在近年来快速充电行业的迅速发展，输出需兼容多个输出电压，并且电压跨度很大，并且输出功率跨度也非常大，导致系统环路控制在某些输出电压或者某些负载状态下会出现环路不稳定现象，从而系统工作时存在严重噪音的现象，对我们的生活也造成一定影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供自适应环路控制系统、控制方法及开关电源，使系统环路得到有效控制，从而使环路更加稳定，消除环路噪音等。
4.本发明的目的是通过以下方案实现的：
5.自适应环路控制系统，包括电流采样模块、电流比较器模块、控制环模块、振荡器模块和峰值控制器模块；
6.所述电流采样模块用于对辅助绕组端流出的电流进行采样；
7.所述电流比较器模块用于对电流采样模块的采样信号与设置的电流阈值相比较；
8.所述控制环模块对电流比较器模块的结果进行分析，用于调整振荡器模块的频率以及峰值控制器模块的阈值；
9.所述振荡器模块用于控制开关电源系统的工作频率；
10.所述峰值控制器模块用于控制开关电源系统的功率。
11.进一步地，所述电流采样模块用于对辅助绕组端流过电阻的电流进行采样。
12.进一步地，所述电流比较器模块的输入端口连接电流采样模块的输出端口，其输出端口连接控制环模块。
13.进一步地，所述控制环模块包括两个输入端口，其中一个输入端口连接电流比较器模块，另一个输入端口连接光电耦合器的输出端口，控制环模块的输出端口分别连接振荡器模块和峰值控制器模块。
14.进一步地，所述峰值控制器模块包括两个输入端口，其第一输入端口接入初级电感峰值电流采样电阻的电压值，其第二输入端口连接控制环模块的输出端，所述峰值控制器模块的输出端连接到驱动电路模块，从而控制整个电源系统的功率。
15.进一步地，所述振荡器模块的输入端连接控制环模块的输出端，其输出端连接到驱动电路模块。
16.自适应环路控制方法，包括如下步骤：
17.s1，在开关电源的关断周期内，通过电流采样模块采样辅助绕组端流出的电流；
18.s2，通过电流比较器模块对s1步骤中采样电流与设置的电流阈值进行比较；
19.s3，通过控制环模块对s2步骤中电流比较器模块的结果和光电耦合信号进行分析，从而获取输出电压状态以及负载状态，根据获取的输出电压状态以及负载状态来控制振荡器模块的工作频率以及调整峰值控制器的阈值；
20.s4，振荡器模块通过接收控制环模块的信号来控制整个系统的工作频率；峰值控制器模块通过接受控制环模块的信号来控制初级电感峰值电流采样电阻上的电压，进而进行输出功率调整。
21.进一步地，在s1步骤中，通过电流采样模块采样辅助绕组流过电阻的电流。
22.开关电源，采用如上任一所述自适应环路控制系统；或执行如上任一所述自适应环路控制方法。
23.进一步地，开关电源包括反激式开关电源。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明能够根据不同的输出电压准确地调整振荡器频率以及峰值控制器，从而实现自适应环路控制；具体的，通过检测辅助绕组端流出的电流，通过该电流判断输出电压状态，从而实现准确地调整系统工作频率和峰值控制器，使整个系统环路得到有效控制，从而使环路稳定，消除环路噪音。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的自适应环路控制系统的原理图；
28.图2为本发明的控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
29.本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
30.自适应环路控制系统，包括电流采样模块、电流比较器模块、控制环模块、振荡器模块和峰值控制器模块；
31.所述电流采样模块用于对辅助绕组端流出的电流进行采样；
32.所述电流比较器模块用于对电流采样模块的采样信号与设置的电流阈值相比较；
33.所述控制环模块对电流比较器模块的结果进行分析，用于调整振荡器模块的频率以及峰值控制器模块的阈值；
34.所述振荡器模块用于控制开关电源系统的工作频率；
35.所述峰值控制器模块用于控制开关电源系统的功率。
36.进一步地，所述电流采样模块用于对辅助绕组端流过电阻的电流进行采样。
37.进一步地，所述电流比较器模块的输入端口连接电流采样模块的输出端口，其输出端口连接控制环模块。
38.进一步地，所述控制环模块包括两个输入端口，其中一个输入端口连接电流比较器模块，另一个输入端口连接光电耦合器的输出端口，控制环模块的输出端口分别连接振荡器模块和峰值控制器模块。
39.进一步地，所述峰值控制器模块包括两个输入端口，其第一输入端口接入初级电感峰值电流采样电阻的电压值，其第二输入端口连接控制环模块的输出端，所述峰值控制器模块的输出端连接到驱动电路模块，从而控制整个电源系统的功率。
40.进一步地，所述振荡器模块的输入端连接控制环模块的输出端，其输出端连接到驱动电路模块。
41.自适应环路控制方法，包括如下步骤：
42.s1，在开关电源的关断周期内，通过电流采样模块采样辅助绕组端流出的电流；
43.s2，通过电流比较器模块对s1步骤中采样电流与设置的电流阈值进行比较；
44.s3，通过控制环模块对s2步骤中电流比较器模块的结果和光电耦合信号进行分析，从而获取输出电压状态以及负载状态，根据获取的输出电压状态以及负载状态来控制振荡器模块的工作频率以及调整峰值控制器的阈值；
45.s4，振荡器模块通过接收控制环模块的信号来控制整个系统的工作频率；峰值控制器模块通过接受控制环模块的信号来控制初级电感峰值电流采样电阻上的电压，进而进行输出功率调整。
46.进一步地，在s1步骤中，通过电流采样模块采样辅助绕组流过电阻的电流。
47.开关电源，采用如上任一所述自适应环路控制系统；或执行如上任一所述自适应环路控制方法。
48.进一步地，开关电源包括反激式开关电源。
49.本发明实施例的工作过程：利用电流采样模块负责采样辅助绕组流过电阻的电流，再将该电流与电流比较器设置的阈值电流比较，然后将比较结果传输到控制环模块中，控制环模块接受到该信号后，调整振荡器模块的频率以及峰值控制器模块的阈值。因为在开关电源系统关断周期的去磁时间内，辅助绕组端的电压与输出电压成正比，比例关系由变压器匝比决定，所以电流比较器能够准确反应输出电压的状态，所以本发明实施例系统能够根据不同的输出电压准确地调整振荡器频率以及峰值控制器，从而实现自适应环路控制。
50.本发明实施例通过检测辅助绕组端流出的电流，通过该电流判断输出电压状态，从而实现调整开关电源系统的工作频率和功率，使整个系统环路得到有效控制，从而使环路更加稳定。
51.在本发明的其他实施例中，提供一种应用在反激式开关电源中的自适应环路控制系统，通过检测反激式开关电源的辅助绕组端流出的电流，通过该电流判断输出电压状态，从而实现调整反激式开关电源系统工作频率和功率，从而使整个反激式开关电源系统稳定。如图1所示，一种应用在反激式开关电源中的自适应环路控制系统，包括电流采样模块、电流比较器模块、控制环模块、振荡器模块、峰值控制器模块等，其中，电流采样模块用于对辅助绕组端流出的电流i
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进行采样；电流比较器模块用于对电流采样模块的采样信号与系统设置的电流阈值相比较，其输入端连接电流采样模块，输出端连接控制环模块；控制环模块通过对电流比较器模块的结果进行分析，从而调整振荡器模块的频率以及峰值控制器
模块的阈值；控制环模块有两个输入端口，其中一个输入端连接电流比较器模块，另一个输入端口连接光电耦合器的输出端v
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，控制环模块的输出端口连接振荡器模块和峰值控制器模块；振荡器模块为整个电源系统的工作频率控制器，其输入端连接控制环模块的输出端，其输出端连接到驱动电路模块；峰值控制器模块为检测初级电感峰值电流采样电阻的电压值，从而控制整个电源系统的功率，其输入端连接控制环模块的输出端，其输出端连接到驱动电路模块。
52.因为在反激式开关电源关断周期的去磁时间内，辅助绕组端的电压与输出电压成正比，比例关系由变压器匝比决定，所以电流比较器模块能够准备反应输出电压的状态。因此，本发明实施例利用该特点来检测输出电压，通过系统内部控制来实现自适应环路控制。
53.在本发明的其他实施例中，如图2所示，还提供一种自适应环路控制方法，包括以下步骤：
54.s1.在开关电源的关断周期内，通过电流采样模块采样辅助绕组端流出的电流；
55.s2.通过电流比较器模块对s1步骤中采样电流与所设置的电流阈值进行比较；
56.s3.通过控制环模块对s2步骤中电流比较器模块的结果和光电耦合信号进行分析，从而得知输出电压状态以及负载状态，来决定振荡器的工作频率以及峰值控制器；
57.s4.振荡器模块通过接受控制环模块的信号来控制整个系统的工作频率；
58.s5.峰值控制器模块通过接受控制环模块的信号来控制初级电感峰值电流采样电阻上的电压，进而进行输出功率调整。
59.本发明实施例利用辅助绕组端流出的电流，并通过该电流检测输出电压状态，进而调整系统工作频率以及功率，从而失效自适应环路控制。
60.为了更好的说明本发明实施例系统的工作状态及其技术效果，示例说明如下：
61.当一款快速充电器接入一款设备时，充电器通过检测设备状态调整输出电压，当输出电压为5v时，辅助绕组上流过的电流为i1，此时本发明实施例方案通过i1与电流比较器内部设定的阈值相比较，来判断输出状态，从而将振荡器频率和峰值控制器调整到相应的大小。同理，如果一款快速充电器同时支持9v,12v等状态，当本发明实施例方案检测到相应输出电压后，会根据不同状态调整出相应的工作频率以及峰值控制器，从而使整个系统环路根据不同的输出电压大小而调整出不同的环路增益，使整个系统更加稳定，消除环路噪音。
62.本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，在一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(random access memory，ram)、随机存取存储器(random access memory，ram)等。