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一种开关电源，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，许多电子设备均需要直流电压供电，例如发光二极管(LED)等发光元件也需要直流电流驱动，这些直流信号通常来自于开关电源。开关电源采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关管电耦接至变压器的初级绕组，控制电路控制该开关管的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的次级，进而驱动发光二极管。开关电源的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，变频控制中又以准谐振控制(Quasi-Resonant Control)最为常用。图1为准谐振控制开关电源的波形图。 开关电源工作在临界模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关管的寄生电容开始谐振。当开关管两端的谐振电压达到其最小电压值时开关管被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关管的电流大于一与输出电压/电流/功率相关的反馈信号时开关管被关断，从而达到调节输出的目的。一般地，开关电源采用集成电路(IC)作为其控制电路。该控制IC通过一连接至电流采样电阻的接脚采样流过开关管的电流，产生电流采样信号，并通过另一接脚采样开关管的端电压，产生电压采样信号。控制IC在电流采样信号大于前述反馈信号时将开关管关断，在电压采样信号小于一阈值时将开关管导通。为了使开关管免于受过电流损坏，控制IC通常设置有逐周电流限制 (cycle-by-cycle current limit)。在每一个开关周期，电流采样信号都被用作与一过电流阈值比较，当电流采样信号大于该过电流阈值时，控制IC采取过流保护措施，例如，将开关管关断直至控制IC被重启。过电流阈值位于控制IC内部，其值恒定、不可调节，而电流采样电阻的阻值取决于期望的输出电压/电流/功率。因而，过电流阈值所对应的过电流限制值在一定的期望输出下恒定，无法为开关电源提供灵活、充分的保护。此外，为了避免开关管寄生电容在开关管导通瞬间的放电现象导致开关管的误关断，控制IC通常设置有前沿消隐模块(leading edge blanking unit)。在消隐时间，例如 200 300nS内，电流采样通道被屏蔽，电流采样信号为零。在一些特殊情况下，由于前沿消隐的作用，控制IC无法及时检测到过电流情况而采取保护措施，导致开关电源被损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种与现有技术不同的开关电源及其控制电路和控制方法。依据本发明实施例提出的一种开关电源，包括第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样
6电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管两端的电压，并产生开关电压采样信号；以及控制电路，电耦接至第一开关管的门极，具有多功能接脚，该多功能接脚电耦接至第一电流采样电路和开关电压采样电路以接收第一电流采样信号和开关电压采样信号；其中所述控制电路在第一开关管导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值进行比较，在第一开关管关断时将多功能接脚上的信号与第一阈值进行比较，并根据比较结果控制第一开关管的导通与关断。依据本发明实施例提出的一种开关电源，包括第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；第二电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第二电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管的端电压并产生开关电压采样信号；以及控制电路，具有多功能接脚，该多功能接脚电耦接至第一电流采样电路和开关电压采样电路以接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，所述控制电路包括第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端电耦接至多功能接脚，第二输入端接收第一阈值；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值； 第三比较电路，电耦接至第二电流采样电路，将第二电流采样信号和第三阈值进行比较；第二开关管，该第二开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端电耦接至多功能接脚， 第二端电耦接至第二比较电路的第一输入端；以及逻辑电路，电耦接至第一开关管的门极、 第二开关管的控制端、第一比较电路的输出端、第二比较电路的输出端和第三比较电路的输出端，在第一比较电路第一端接收到的信号小于第一阈值时将第一开关管和第二开关管导通，在第二电流采样信号大于第三阈值时将第一开关管和第二开关管关断，并在第二比较电路第一端接收到的信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。依据本发明实施例提出的一种开关电源，包括第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；第二电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第二电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管的端电压并产生开关电压采样信号；以及控制电路，电耦接至第一开关管的门极、第一电流采样电路、第二电流采样电路和开关电压采样电路，在开关电压采样信号小于第一阈值时将第一开关管导通，在第二电流采样信号大于第三阈值时将第一开关管关断，并在第一电流采样信号信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。在一个实施例中，第一电流采样电路的驱动能力为开关电压采样电路驱动能力的十倍以上。在一个实施例中，开关电压采样电路包括第一电阻分压电路，第一电流采样电路包括第二电阻分压电路，第一电阻分压电路中电阻器的阻值为第二电阻分压电路中电阻器阻值的十倍以上。依据本发明实施例提出的一种发光元件驱动装置，包括如前所述的开关电源。依据本发明实施例提出的一种开关控制电路，具有多功能接脚，该多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，所述开关控制电路包括第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第一阈值；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值；信号传递电路，电耦接至多功能接脚、第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端，在第一开关管导通时将多功能接脚上的信号传递至第二比较电路的第一输入端，在第一开关管关断时将多功能接脚上的信号传递至第一比较电路的第一输入端；以及逻辑电路，电耦接至第一比较电路的输出端和第二比较电路的输出端，根据第一比较电路和第二比较电路的比较结果产生控制信号以控制第一开关管的导通与关断。依据本发明的实施例，所述的开关电源还包括二极管，电耦接在第一电流采样电路的输出端和多功能接脚之间。依据本发明的实施例，所述控制电路还包括滤波电路，电耦接在第二开关管的第二端和第二比较电路的第一输入端之间。依据本发明的实施例，所述滤波电路包括电阻器和电容器，所述控制电路还包括与电容器并联的电流源。依据本发明的实施例，所述储能元件为变压器，该变压器具有初级绕组、次级绕组和第三绕组，其中初级绕组电耦接至第一开关管，开关电压采样电路电耦接至变压器的第三绕组，采样第三绕组两端的电压并产生开关电压采样信号。依据本发明实施例提出的一种开关控制方法，包括采样流过开关管的电流，并产生第一电流采样信号；采样开关管两端的电压并产生开关电压采样信号；通过多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号；在开关管关断时将多功能接脚上的信号与第一阈值进行比较，在开关管导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值进行比较；以及根据比较结果控制开关管的导通与关断。
图1为准谐振控制开关电源的波形图；图2为根据本发明一实施例的开关电源的框图；图3为根据本发明一实施例的开关电源的电路图；图4为根据本发明一实施例的开关控制方法的流程图。
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。图2为根据本发明一实施例的开关电源的框图，包括第一开关管Si、储能元件、开关电压采样电路201、第一电流采样电路202以及控制电路IC。第一开关管Sl可以是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。储能元件电耦接至第一开关管Si，随着第一开关管Sl的导通和关断，储能元件存储和输出能量。储能元件可以是电感或者变压器。开关电压采样电路201采样第一开关管Sl的端电压，并产生开关电压采样信号 Vsenselo第一电流采样电路202电耦接至第一开关管Si，采样流过第一开关管Sl的电流，并产生第一电流采样信号Is
控制IC电耦接至第一开关管Sl的门极，具有多功能接脚MUL。该多功能接脚MUL 电耦接至第一电流采样电路202和开关电压采样电路201以接收第一电流采样信号Isensel 和开关电压采样信号V—。控制IC在第一开关管Sl导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值Vth2进行比较，在第一开关管Sl关断时将多功能接脚MUL上的信号与第一阈值Vthl 进行比较，并根据比较结果控制第一开关管的导通与关断。在一个实施例中，开关电压电路201电耦接至第一开关管Si，采样第一开关管Sl 的漏源电压，并产生开关电压采样信号Vsmsel。在第一开关管Sl导通时，第一开关管Sl的漏源电压很小，例如0. 3V，此时多功能接脚MUL上的电压主要反映第一电流采样信号I一在第一开关管Sl关断时，流过第一开关管Sl的电流等于零，此时多功能接脚MUL上的电压等于开关电压采样信号Vs在一个实施例中，控制IC包括信号传递电路204、第一比较电路205、第二比较电路206和逻辑电路207。第一比较电路205具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第一阈值Vthl。第二比较电路206具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值Vth2。信号传递电路204电耦接至多功能接脚MUL、第一比较电路205的第一输入端和第二比较电路206的第一输入端，在第一开关管Sl导通时将多功能接脚MUL上的信号传递至第二比较电路206的第一输入端，在第一开关管Sl关断时将多功能接脚MUL上的信号传递至第一比较电路205的第一输入端。逻辑电路207电耦接至第一开关管Sl的门极、第一比较电路205的输出端和第二比较电路206的输出端，根据第一比较电路205和第二比较电路206的比较结果控制第一开关管的导通与关断。在一个实施例中，在第一开关管Sl关断且多功能接脚上的信号小于第一阈值Vthl 时，控制IC将第一开关管Sl导通。在第一开关管Sl导通且多功能接脚上的信号大于第二阈值Vth2时，控制IC采取过流保护措施，例如将第一开关管Sl关断。在一个实施例中，信号传递电路204包含两个开关管，分别电耦接在多功能接脚MUL和第一比较电路205的第一输入端以及第二比较电路206的第一输入端之间，并且这两个开关管在CTRL信号的控制下，互补地导通或关断。在一个实施例中，开关电源还包括第二电流采样电路203。第二电流采样电路203 电耦接至第一开关管Si，采样流过第一开关管Sl的电流，并产生第二电流采样信号Ismse2。 控制IC还包括第三比较电路208，第三比较电路208将第二电流采样信号Isense2和第三阈值Vth3进行比较。逻辑电路207还电耦接至第三比较电路208的输出端，在第二电流采样信号Ismse2大于第三阈值Vth3时，将第一开关管Sl关断。第一电流采样电路202和第二电流采样电路203可为电阻采样电路、变压器采样电路、电流放大器采样电路等。第三阈值Vth3可为输出电压/电流/功率或与它们之一成比例的信号，以实现输出调节。在一个或一些实施例中，通过独立于第二电流采样电路203之外的第一电流采样电路202提供用作过流保护的第一电流采样信号Ismsel,使得过电流限制值可调，为开关电源提供了充分的保护。在一个或一些实施例中，通过多功能接脚MUL同时接收第一电流采样信号Isensel 和开关电压采样信号Vs简化了电路，节省了控制IC的成本和体积。在一个实施例中， 在多功能接脚MUL处不设置前沿消隐模块，从而为开关电源提供更充分的保护。
以下以包括反激变换器的AC/DC (交流/直流变换)电路为例对本发明进行说明， 但本领域技术人员可知，本发明还可用于任何DC/DC(直流/直流变换)拓扑，如BUCK(降压)电路、BOOST (升压)电路、BUCK-BOOST (升-降压)电路、FLYBACK (反激)电路以及 FORWARD (正激)电路等。图3为根据本发明一实施例的开关电源的电路图，该开关电源用于驱动发光二极管串，包括整流桥、输入电容Cin、变压器Tl、第一开关管Si、二极管D1、输出电容C。ut、开关电压采样电路301、第一电流采样电路302以及第二电流采样电路303。整流桥接收交流输入电压Vin，并将其转换成一不受控制的直流电压。输入电容Cin 并联至整流桥的输出端。变压器Tl具有初级绕组、次级绕组和第三绕组。输入电容Cin的一端电耦接至变压器Tl初级绕组的一端，另一端接地。第一开关管Sl为NMOS(nSMOSFET)， 电耦接在变压器Tl初级绕组的另一端和地之间。二极管Dl的阳极电耦接至变压器Tl次级绕组的一端，二极管Dl的阴极电耦接至输出电容C。ut的一端。输出电容C。ut的另一端电耦接至变压器Tl次级绕组的另一端。发光二极管串并联在输出电容C。ut两端。在一个实施例中，二极管Dl由同步整流管代替。开关电压采样电路301电耦接变压器Tl第三绕组的两端，采样第三绕组两端的电压，并产生开关电压采样信号Vsmsel。在一个实施例中，开关电压采样电路包括由电阻器Rl 和R2组成的电阻分压电路。第一电流采样电路302包括由电阻器R3和R4组成的电阻分压电路，电耦接在第一开关管Sl的源极和地之间，采样流过第一开关管Sl的电流，并产生第一电流采样信号 IsenselO第二电流采样电路302包括电阻器R5，电耦接在第一开关管Sl的源极和地之间，采样流过第一开关管Sl的电流，并产生第二电流采样信号Ismse2。控制IC电耦接至第一开关管Sl的栅极，具有多功能接脚MUL0该多功能接脚MUL 电耦接至第一电流采样电路302和开关电压采样电路301以接收第一电流采样信号Isensel 和开关电压采样信号Vsensel。控制IC包括信号传递电路304、第一比较电路305、第二比较电路306、逻辑电路307和第三比较电路308。第一比较电路305包括比较器C0M1，其同相输入端接收第一阈值Vthl，例如0.35V， 反相输入端电耦接至多功能接脚MUL。信号传递电路304包括第二开关管S2。该第二开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端电耦接至多功能接脚MUL。第二比较电路 306包括比较器COM2，其同相输入端电耦接至第二开关管S2的第二端，反相输入端接收第二阈值Vth2。第三比较电路308包括比较器COM3，其同相输入端电耦接至第二电流采样电路303以接收第二电流采样信号Isense2，反相输入端接收第三阈值Vth3。第三阈值Vth3为与流过LED串的电流相关的信号。逻辑电路307包括RS触发器FF1、FF2以及与门AND。触发器FFl的置位端电耦接至比较器COMl的输出端，复位端电耦接至比较器COM3的输出端。触发器FF2的复位端电耦接至比较器COM2的输出端。与门AND的两个输入端分别电耦接至触发器FFl和FF2 的同相输出端，输出端电耦接至第一开关管Sl的栅极和第二开关管S2的控制端。触发器 FF2同相输出信号的初始状态为高电平。在满足第一电流采样电路302的驱动能力远远大于开关电压采样电路301的驱动能力(例如10倍以上)时，例如通过设置电阻器Rl R4的阻值，使R3与R4的并联电阻值远远小于Rl与R2的并联电阻值(例如10倍以上)，多功能接脚MUL上的电压在第一开关管Sl导通时主要反映第一电流采样信号Isensel。在一个实施例中，电阻器Rl和R2的阻值为几十千欧姆，电阻器R3和R4的阻值为几千欧姆，电阻器R5的阻值为几欧姆。通过调节电阻器R3和R4的阻值即可调节过电流保护点。在一个实施例中，如果IC控制电路的体积允许，也可以针对第一采样电路302和开关电压采样电路301设置各自的接脚。例如，将IC控制电路电耦接至第一开关管Sl的门极、第一电流采样电路302、第二电流采样电路303和开关电压采样电路301，在开关电压采样信号小于第一阈值时将第一开关管Sl导通，在第二电流采样信号大于第三阈值时将第一开关管Sl关断，并在第一电流采样信号信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。当第一开关管Sl导通时，变压器Tl存储能量，流过第一开关管Sl的电流大于零且逐渐增大，从而第一电流采样信号Isensel和第二电流采样信号Isense2也大于零且逐渐增大。此时开关电压采样信号Vsmsel小于零。在第一开关管Sl导通时，第二开关管S2也导通，因而多功能接脚MUL上的电压信号被传递至第二比较电路306。比较器COMl的输出此时对控制信号CTRL没有影响。无论比较器COMl输出高电平还是低电平，触发器FFl的同相输出信号均维持高电平不变，直至第二电流采样信号Ismse2增大至大于第三阈值Vth3。当第二电流采样信号Isense2增大至大于第三阈值Vth3时，比较器COM3输出高电平， 将触发器FFl复位。从而与门AND输出低电平，将第一开关管Sl和第二开关管S2关断。当过电流情况发生，第一电流采样信号Ismsel增大至大于第二阈值Vth2时，比较器COM2输出高电平，将触发器FF2复位。从而与门AND输出低电平，将第一开关管Sl和第二开关管S2关断，直至控制IC被重启。当第一开关管Sl关断时，流过第一开关管Sl的电流等于零，从而第一电流采样信号Ismsel和第二电流采样信号Isense2也等于零，比较器COM2和COM3输出低电平。此时开关电压采样信号Vsensel大于零，多功能接脚MUL上的电压等于开关电压采样信号Vs在第一开关管Sl关断时，第二开关管S2也关断，因而多功能接脚MUL上的信号不会被传递至第二比较电路306。在第一开关管Sl关断时，变压器Tl中存储的能量被传送至负载——发光二极管。 在变压器Tl中存储的能量被全部传送至负载后，变压器Tl的励磁电感和第一开关管Sl的寄生电容会产生谐振。在第一开关管Si的端电压谐振至谷底，即开关电压采样信号Vsmsel 减小至小于第一阈值Vthl时，比较器COMl输出高电平，将触发器FFl置位。从而与门AND输出高电平，将第一开关管Sl和第二开关管S2导通。在一个实施例中，开关电源还包括二极管D2，其阳极电耦接至第一电流采样电路 302的输出端，阴极电耦接至多功能接脚MU。二极管D2可防止在第一开关管Sl关断时，有电流从开关电压采样电路301流向第一电流采样电路302，造成无谓的功率损耗。 在一个实施例中，控制IC还包括滤波电路，电耦接在第二开关管S2的第二端和比较器COM2的同相输入端之间，以滤除第二开关管S2的切换所引起的电压尖峰。在一个实施例中，滤波电路包括电阻器R8和电容器Cl，控制IC还包括与电容器Cl并联的电流源11。 电流源Il的电流值很小，例如ΙΟΟηΑ。在第二开关管S2关断时，电流源Il将电容器Cl上的电压复位至零，以避免电容器Cl上的电压在开关周期中被不断地累积，造成过电流误触发。
在一个实施例中，开关电源还包括整流电压采样电路309。整流电压采样电路309 电耦接至整流桥的输出端，采样经过整流后的输入电压，并产生整流电压采样信号Vsmse2。 在一个实施例中，整流电压采样电路309包括由电阻器R6和R7组成的电阻分压电路。控制IC还包括电流平均电路310、误差放大器AMP和乘法器311。电流平均电路310电耦接至第二电流采样电路303，接收第二电流采样信号Isense2，并据之产生电流平均信号Iave。误差放大器AMP的同相输入端接收参考信号VMf，例如0. 4V，反相输入端电耦接至电流平均电路 310以接收电流平均信号Iare,输出端通过外接至控制IC的电容器C2提供补偿信号C0MP。 乘法器311电耦接误差放大器AMP的输出端和整流电压采样电路309，将补偿信号COMP和整流电压采样信号Vsmse2相乘，产生乘积信号。该乘积信号被用作第三阈值Vth3，以控制流过LED串的电流并实现开关电源的高功率因数。流过LED串的平均电流I0 ^ N*Vref/2*R5, 其中N为变压器初级次级的匝数比。前述的开关电源可用于发光元件驱动装置中，以驱动发光元件，例如发光二极管。图4为根据本发明一实施例的开关控制方法的流程图，包括步骤401 407。在步骤401，流过开关管的电流被采样，并产生第一电流采样信号。在步骤402，开关管的端电压被采样，并产生开关电压采样信号。在步骤403，通过多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号。在步骤404，判断开关管是否导通，若开关管导通，则执行步骤405，否则执行步骤 406。在步骤405，多功能接脚上的信号被用作与第二阈值进行比较。在步骤406，多功能接脚上的信号被用作与第一阈值进行比较。在步骤407，根据上述比较结果控制开关管的导通与关断。在一个实施例中，在开关管关断且多功能接脚上的信号小于第一阈值时，将开关管导通。在开关管导通且多功能接脚上的信号大于第二阈值时，采取过流保护措施，例如将开关管关断。在一个实施例中，该开关控制方法还包括采样流过开关管的电流，并产生第二电流采样信号；将第二电流采样信号和第三阈值进行比较；以及在第二电流采样信号大于第三阈值时，将开关管关断。在一个实施例中，该开关控制方法还包括采样开关电源的整流后输入电压并产生整流电压采样信号；根据第二电流采样信号，产生电流平均信号；根据电流平均信号和参考信号，产生补偿信号；以及将整流电压采样信号和补偿信号相乘，产生用作第三阈值的乘积信号。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改型都应为随附权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种开关电源，包括第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管的端电压，并产生开关电压采样信号；以及控制电路，电耦接至第一开关管的门极，具有多功能接脚，该多功能接脚电耦接至第一电流采样电路和开关电压采样电路以接收第一电流采样信号和开关电压采样信号；其中所述控制电路在第一开关管导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值进行比较， 在第一开关管关断时将多功能接脚上的信号与第一阈值进行比较，并根据比较结果控制第一开关管的导通与关断。
2.如权利要求1所述的开关电源，其中所述控制电路包括第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第一阈值；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值；信号传递电路，电耦接至多功能接脚、第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端，在第一开关管导通时将多功能接脚上的信号传递至第二比较电路的第一输入端，在第一开关管关断时将多功能接脚上的信号传递至第一比较电路的第一输入端；以及逻辑电路，电耦接至第一开关管的门极、第一比较电路的输出端和第二比较电路的输出端，根据第一比较电路和第二比较电路的比较结果产生控制信号以控制第一开关管的导通与关断。
3.如权利要求2所述的开关电源，其中所述信号传递电路包括第二开关管，该第二开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端电耦接至多功能接脚，第二端电耦接至第二比较电路的第一输入端，控制端电耦接至逻辑电路以接收控制信号。
4.如权利要求1所述的开关电源，还包括二极管，电耦接在第一电流采样电路的输出端和多功能接脚之间。
5.如权利要求1所述的开关电源，其中第一电流采样电路的驱动能力为开关电压采样电路驱动能力的十倍以上。
6.如权利要求5所述的开关电源，其中开关电压采样电路包括第一电阻分压电路，第一电流采样电路包括第二电阻分压电路，第一电阻分压电路中电阻器的阻值为第二电阻分压电路中电阻器阻值的十倍以上。
7.一种开关电源，包括 第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；第二电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第二电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管的端电压并产生开关电压采样信号；以及控制电路，具有多功能接脚，该多功能接脚电耦接至第一电流采样电路和开关电压采样电路以接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，所述控制电路包括第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端电耦接至多功能接脚，第二输入端接收第一阈值；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值；第三比较电路，电耦接至第二电流采样电路，将第二电流采样信号和第三阈值进行比较；第二开关管，该第二开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端电耦接至多功能接脚，第二端电耦接至第二比较电路的第一输入端；以及逻辑电路，电耦接至第一开关管的门极、第二开关管的控制端、第一比较电路的输出端、第二比较电路的输出端和第三比较电路的输出端，在第一比较电路第一端接收到的信号小于第一阈值时将第一开关管和第二开关管导通，在第二电流采样信号大于第三阈值时将第一开关管和第二开关管关断，并在第二比较电路第一端接收到的信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。
8.如权利要求7所述的开关电源，还包括整流电压采样电路，电耦接至开关电源的输入端，采样整流后输入电压，并产生整流电压采样信号；其中所述控制电路还包括电流平均电路，电耦接至第二电流采样电路，根据第二电流采样信号产生电流平均信号；误差放大器，其同相输入端接收参考信号，反相输入端接收电流平均信号，输出端提供补偿信号；以及乘法器，电耦接整流电压采样电路和误差放大器的输出端，将补偿信号与整流电压采样信号相乘，产生用作第三阈值的乘积信号。
9.如权利要求7所述的开关电源，其中第一电流采样电路的驱动能力为开关电压采样电路驱动能力的十倍以上。
10.如权利要求9所述的开关电源，其中开关电压采样电路包括第一电阻分压电路，第一电流采样电路包括第二电阻分压电路，第一电阻分压电路中电阻器的阻值为第二电阻分压电路中电阻器阻值的十倍以上。
11.一种开关电源，包括 第一开关管；储能元件，电耦接至第一开关管，随着第一开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；第一电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第一电流采样信号；第二电流采样电路，电耦接至第一开关管，采样流过第一开关管的电流，并产生第二电流采样信号；开关电压采样电路，采样第一开关管的端电压并产生开关电压采样信号；以及控制电路，电耦接至第一开关管的门极、第一电流采样电路、第二电流采样电路和开关电压采样电路，在开关电压采样信号小于第一阈值时将第一开关管导通，在第二电流采样信号大于第三阈值时将第一开关管关断，并在第一电流采样信号信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。
12.一种发光元件驱动装置，包括如权利要求1 11所述的开关电源。
13.一种开关控制电路，具有多功能接脚，该多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，所述开关控制电路包括第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第一阈值；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第二输入端接收第二阈值；信号传递电路，电耦接至多功能接脚、第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端，在第一开关管导通时将多功能接脚上的信号传递至第二比较电路的第一输入端，在第一开关管关断时将多功能接脚上的信号传递至第一比较电路的第一输入端；以及逻辑电路，电耦接至第一比较电路的输出端和第二比较电路的输出端，根据第一比较电路和第二比较电路的比较结果产生控制信号以控制第一开关管的导通与关断。
14.如权利要求13所述的开关控制电路，其中所述信号传递电路包括第二开关管，该第二开关管具有第一端、第二端和控制端，其中第一端电耦接至多功能接脚，第二端电耦接至第二比较电路的第一输入端，控制端电耦接至逻辑电路以接收控制信号。
15.如权利要求13所述的开关控制电路，其中所述逻辑电路在第一比较电路第一端接收到的信号小于第一阈值时将第一开关管导通，并在第二比较电路第一端接收到的信号大于第二阈值时为开关电源提供过流保护。
16.如权利要求13所述的开关控制电路，还包括第三比较电路，将第二电流采样信号和第三阈值进行比较； 其中所述逻辑电路在第二电流采样信号大于第三阈值时，将第一开关管关断。
17.如权利要求16所述的开关控制电路，还包括电流平均电路，根据第二电流采样信号产生电流平均信号；误差放大器，其同相输入端接收参考信号，反相输入端接收电流平均信号，输出端提供补偿信号；以及乘法器，电耦接误差放大器的输出端，将补偿信号和整流电压采样信号相乘，产生用作第三阈值的乘积信号。
18.一种开关控制方法，包括采样流过开关管的电流，并产生第一电流采样信号；采样开关管两端的电压并产生开关电压采样信号；通过多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号；在开关管关断时将多功能接脚上的信号与第一阈值进行比较，在开关管导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值进行比较；以及根据比较结果控制开关管的导通与关断。
19.如权利要求18所述的开关控制方法，还包括 采样流过开关管的电流，并产生第二电流采样信号； 将第二电流采样信号和第三阈值进行比较；以及在第二电流采样信号大于第三阈值时，将开关管关断。
20.如权利要求19所述的开关控制方法，还包括 采样整流后输入电压并产生整流电压采样信号； 根据第二电流采样信号，产生电流平均信号； 根据电流平均信号和参考信号，产生补偿信号；将整流电压采样信号和补偿信号相乘，产生用作第三阈值的乘积信号。
全文摘要
公开了一种开关电源及其控制电路和控制方法，该控制电路具有多功能接脚，该多功能接脚接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，其中所述控制电路在开关管导通时将多功能接脚上的信号与第二阈值进行比较，在开关管关断时将多功能接脚上的信号与第一阈值进行比较，以控制开关管的导通与关断。该控制电路还接收第二电流采样信号，并在第二电流采样信号大于第三阈值时将开关管关断。采用独立于第二电流采样信号的第一电流采样信号用作过流保护，使得过电流限制值可调，为开关电源提供了充分的保护。此外，通过多功能接脚同时接收第一电流采样信号和开关电压采样信号，简化了电路，节省了成本和体积。
文档编号H02M3/335GK102185484SQ201110119759
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者席小玉, 张永良, 蔡家利 申请人:成都芯源系统有限公司