一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及开关电源的制作方法

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及包括该连续和非连续模式恒压恒流控制电路的开关电源。

背景技术：

在开关电源技术领域，反激式开关电源因其应用结构简单及成本较低而被广泛应用。反激式开关电源主要采用源边反馈控制技术或副边反馈控制技术，其中，副变反馈控制技术通常需要利用光耦器件和精密稳压器tl431来隔离采样次级侧输出电压信号以进行环路调制，而源边反馈控制技术无需这些器件，因此应用简单，成本更低，广泛应用在中小功率开关电源领域。

源边反馈控制技术是通过次级线圈和辅助线圈的耦合关系，在变压器退磁过程中，将次级线圈上的电压信息传递到辅助线圈上，开关电源控制器在变压器退磁阶段采样辅助线圈上的电压，从而实现输出电压信号从次级侧到初级侧的隔离传递，因此，源边反馈要求退磁波形尽量完整。目前市场上源边反馈控制技术基本采用非连续工作模式。

如图1和图2所示，其中图1为现有技术中的源边反馈反激式开关电源控制系统结构示意图。由图1可以看出，该开关电源包括的开关电源控制单元120通常包括恒压环路、恒流环路、峰值电流比较器、开关锁存器及驱动电路等，其中恒压环路和恒流环路共同触发功率管的导通，而功率管的关断由峰值电流比较器来触发，功率管导通和关断触发信号经过锁存器及驱动器后，驱动功率管的导通和关断，从而控制能量从初级到次级的传递。开关电源的系统控制则是通过响应输出信号的变化来实现的，而输出信号的传递则是通过隔离辅助线圈实现。输出信号在每个开关周期内的退磁过程中被采样，退磁过程结束后，才能根据采样值进行下一次开关动作。

目前常见的开关电源是工作在断续工作模式(即dcm模式)，即在一次触发功率管导通之前，变压器退磁结束，初级线圈的电流恢复到零。这种工作模式的环路控制过程及恒压恒流计算相对比较简单。

图2所示为现有技术中的反激式开关电源通过图1中所示的控制系统进行恒流控制的开关周期示意图。由图2可以看出，该开关电源在一个开关周期内包括三个时间段，分别是变压器励磁时间ton、退磁时间tdemag及死区时间tdead，当死区时间tdead为零时，开关电源工作在临界dcm模式(qr模式)。在这种控制过程中，变压器在每次开关周期内都能退磁结束，当输出电压恒定时，退磁时间tdemag也将固定，此时输出恒流值取决于开关周期ts和初级峰值电流大小。因此死区时间为零时是系统的最大工作频率，表示为：

由上述公式可知，当输入电压比较低时，励磁时间将增加，而励磁时间增加将导致开关电源工作频率降低，由于开关电源的最大工作频率取决于最低输入电压下的工作频率。为了提高工作频率，现有技术中通常会采用电感量来减小退磁时间，这样一方面会影响转换效率，另一方面会影响空载下采样准确性，从而导致系统不稳定。

因此，如何在不影响系统稳定性的前提下提高开关电源的频率及功率密度成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及包括该连续和非连续模式恒压恒流控制电路的开关电源，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300包括：恒压环路310、恒流环路320、限流阈值选择器330、第一比较器340、锁存器350和驱动单元360，

所述恒压环路310的输入端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输入端，所述恒压环路310的输出端与所述锁存器350的第一输入端连接，所述恒流环路320的输入端与高电平连接，所述恒流环路320的输出端与所述限流阈值选择器330的第一输入端连接，所述限流阈值选择器330的第二输入端与所述恒压环路310的输出端连接，所述第一比较器340的第一输入端能够与电压采样点341连接，所述第一比较器340的第二输入端与所述限流阈值选择器330的输出端连接，所述第一比较器340的输出端与所述锁存器350的第二输入端连接，所述锁存器350的输出端与所述驱动单元360的输入端连接，所述驱动单元360的输出端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输出端，当所述锁存器350第一输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出导通触发信号，当所述锁存器350的第二输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出关断触发信号。

优选地，所述恒压环路310包括：采样单元451、误差放大器452、锯齿波发生器456、线缆压降补偿单元457、第二比较器458、第一与门460、第三比较器472和工作模式控制单元476，

所述采样单元451的输入端为所述恒压环路310的输入端，所述采样单元451的输出端与所述误差放大器452的反相输入端连接，所述误差放大器452的同相输入端用于输入第一基准电压信号453，所述误差放大器452的输出端通过所述线缆压降补偿单元457连接到所述采样单元451的输入端，所述误差放大器452的输出端还与所述第二比较器458的第一输入端连接，所述第二比较器458的第二输入端与所述锯齿波发生器456的输出端连接，所述第二比较器458的输出端与所述第一与门460的第一输入端连接，所述第一与门460的第二输入端与所述工作模式控制单元476的输出端连接，所述第一与门460的输出端为所述恒压环路310的输出端，所述第三比较器472的第一输入端与所述采样单元451的输入端连接，所述第三比较器472的第二输入端用于输入第二基准电压信号471，所述第三比较器472的输出端与所述工作模式控制单元476的第一输入端连接，所述工作模式控制单元476的第二输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输出端能够输出锯齿波信号，所述误差放大器452的输出端能够输出误差放大信号，所述锯齿波信号和所述误差放大信号通过所述第二比较器458后能够得到比较信号，所述比较信号与所述工作模式控制单元476的输出端输出的使能信号通过所述第一与门460能够得到所述导通触发信号。

优选地，所述工作模式控制单元476包括：第一偏置电流源501、第二偏置电流源544、第一开关502、第二开关503、第三开关507、第四开关508、第一电容505、第二电容506、第三电容541、加法器510、第四比较器520、第五比较器540、d触发器530和第二与门560，

所述第一偏置电流源501的输入端与高电平连接，所述第一偏置电流源501的输出端与所述第一开关502的一端连接，所述第一开关502的另一端通过所述第二开关503与低电平连接，所述第四开关508的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第四开关508的另一端与所述加法器510的第一输入端连接，所述第一电容505的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第一电容505的另一端与所述低电平连接，所述第二电容506的一端与所述第四开关508的另一端连接，所述第二电容506的另一端与所述低电平连接，所述第四比较器520的第一输入端与所述第四开关508的一端连接，所述第四比较器520的第二输入端与所述加法器510的输出端连接，所述第四比较器520的输出端与所述d触发器530的d输入端连接，所述d触发器530的q输出端与所述加法器510的第二输入端连接，所述第二偏置电流源544的输入端与所述高电平连接，所述第二偏置电流源544的输出端与所述第三开关507的一端连接，所述第三开关507的另一端与所述低电平连接，所述第三电容541的一端与所述第三开关507的一端连接，所述第三电容541的另一端与所述低电平连接，所述第五比较器540的第一输入端与所述第三电容541的一端连接，所述第五比较器540的第二输入端用于输入第三基准电压信号542，所述第五比较器540的输出端与所述d触发器530的clk输入端连接，所述第二与门560的第一输入端与所述第四比较器520的输出端连接，所述第二与门560的第二输入端与所述第五比较器540的输出端连接，所述第二与门560的输出端为所述工作模式控制单元476的输出端，用于输出所述使能信号。

优选地，所述第一偏置电流源501的偏置电流和所述第二偏置电流源544的偏置电流相同。

优选地，所述恒流环路320包括：第三偏置电流源710、第四偏置电流源716、第五偏置电流源730、压控电流源736、第五开关712、第六开关714、第七开关726、第八开关732、第九开关734、第十开关746、第四电容722、第五电容724、第六电容742、第七电容744和缓冲器748，

所述第三偏置电流源710的输入端为所述恒流环路320的输入端，所述第三偏置电流源710的输出端与所述第五开关712的一端连接，所述第五开关712的另一端与所述第六开关714的一端连接，所述第六开关714的另一端与所述第四偏置电流源716的输入端连接，所述第四偏置电流源716的输出端与低电平连接，所述第七开关的一端与所述第六开关714的一端连接，所述第四电容722的一端与所述第七开关726的一端连接，所述第四电容722的另一端与所述低电平连接，所述第五电容724的一端与所述第七开关726的另一端连接，所述第五电容724的另一端与所述低电平连接，所述第五偏置电流源730的输入端与所述高电平连接，所述第五偏置电流源730的输出端与所述第八开关732的一端连接，所述第八开关732的另一端与所述第九开关734的一端连接，所述第九开关734的另一端与所述压控电流源736的第一输入端连接，所述压控电流源736的第二输入端与第七开关726的另一端连接，所述压控电流源736的第一接地端和第二接地端均与所述低电平连接，所述第六电容742的一端与所述第九开关734的一端连接，所述第六电容742的另一端与所述低电平连接，所述第十开关746的一端与所述第六电容742的一端连接，所述第十开关746的另一端与所述第七电容744的一端连接，所述第七电容744的另一端与所述低电平连接，所述缓冲器748的一端与所述第七电容744的一端连接，所述缓冲器748的另一端为所述恒流环路320的输出端，用于输出恒流峰值电流阈值。

优选地，所述第四偏置电流源716的偏置电流是所述第三偏置电流源710的偏置电流的两倍，且所述第五偏置电流源730的偏置电流与所述第三偏置电流源710的偏置电流相同。

优选地，所述限流阈值选择器330包括：三阶跨导运放1020、第一电阻1022、第二电阻1023、第一三极管1024、第二三极管1026、第三三极管1027、第六偏置电流源1032、第七偏置电流源1034、第六比较器1036和第一开关管1038，

所述三阶跨导运放1020的输入端为所述限流阈值选择器330的第二输入端，所述三阶跨导运放1020的输出端与所述第一电阻1022的一端连接，所述第一电阻1022的另一端与低电平连接，所述第一三极管1024的基极与所述第一电阻1022的一端连接，所述第一三极管1024的集电极与所述低电平连接，所述第一三极管1024的发射极与所述第二三极管1026的发射极连接，所述第二三极管1026的基极为所述限流阈值选择器330的第一输入端，所述第二三极管1026的集电极与所述低电平连接，所述第六偏置电流源1032的输入端与高电平连接，所述第六偏置电流源1032的输出端与所述第二三极管1026的发射极连接，所述第七偏置电流源1034的一端与所述高电平连接，所述第七偏置电流源1034的另一端与所述第三三极管1027的发射极连接，所述第三三极管1027的集电极与所述低电平连接，所述第三三极管1027的基极为所述限流阈值选择器330的输出端，所述第六比较器1036的第一输入端与所述第六偏置电流源1032的输出端连接，所述第六比较器1036的第二输入端与所述第三三极管1027的发射极连接，所述第六比较器1036的输出端与所述第一开关管1038的栅极连接，所述第一开关管1038的漏极与所述高电平连接，所述第一开关管1038的源极与所述第二电阻1023的一端连接，所述第二电阻1023的另一端与所述低电平连接。

作为本发明的第二个方面，提供一种开关电源，所述开关电源包括连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路包括前文所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路300。

优选地，所述开关电源包括输入整流滤波电路110、变压器100、输出整流滤波电路130、功率管104和初级电流采样电阻103，所述变压器100包括源边绕组101和与所述源边绕组耦合的副边绕组105以及输出反馈辅助绕组102，

所述整流滤波电路110的输入端与交流电源连接，所述整流滤波电路110的输出端与所述源边绕组101连接，所述整流滤波电路110用于将所述交流电源输入的交流电进行整流滤波后得到源边电压，并输出至所述变压器100；

所述副边绕组105与所述输出整流滤波电路130连接，所述变压器100用于将所述源边绕组101输入的所述源边电压经过所述源边绕组101与所述副边绕组105的耦合后得到副边电压，并输出至所述输出整流滤波电路130；

所述输出反馈辅助绕组102与所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的恒压环路310的输入端连接，所述输出反馈辅助绕组102用于将与所述副边绕组105耦合得到的辅助电压输出至所述恒压环路310的输入端；

所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的驱动单元360的输出端与所述功率管104的栅极连接，所述驱动单元360输出的所述导通触发信号能够将所述功率管104导通，所述驱动单元360输出的所述关断触发信号能够将所述功率管104关断；

所述功率管104的漏极与所述源边绕组101连接，所述功率管104的源极与所述初级采样电阻103的一端连接，所述初级采样电阻103的一端为所述电压采样点，所述初级采样电阻103的另一端与低电平连接。

本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，恒压环路能够通过所述锁存器和驱动单元输出导通触发信号，恒压环路和恒流环路通过限流阈值选择器以及比较器能够比较恒压环路的输出端与恒流环路的输出端两者输出的最小值，并将最小值输入到比较器，比较器能够比较最小值与电压采样点的电压值并得到比较结果，通过比较结果得到触发信号并通过开关电压的恒压恒流控制电路的输出端输出触发信号，采用这种结构的连续和非连续模式恒压恒流控制电路当应用于开关电源中时，能够实现自适应开关电源的连续和非连续工作模式，且能够解决连续模式下的次谐波振荡问题，实现精确的恒压恒流控制，从而实现了在不影响开关电源稳定性的前提下提高了开关电源的频率及功率密度。

本发明提供开关电源，由于采用了前文所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，能够自适应ccm和dcm模式，并实现精确恒压恒流功能，且本发明提供的开关电源的工作频率与定时模块的设置时间相关，简化了高频开关电源的系统设置。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的源边反馈反激式开关电源控制系统结构示意图。

图2为现有技术中的反激式开关电源通过图1中所示的控制系统进行恒流控制的开关周期示意图。

图3为本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路的结构示意图。

图4为本发明提供的恒压环路的结构示意图。

图5为本发明提供的工作模式控制单元的结构示意图。

图6为本发明提供的恒压环路的控制信号时序图。

图7为本发明提供的恒流环路的结构示意图。

图8为本发明提供的恒流环路的控制信号时序图。

图9为本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路的恒流计算方法示意图。

图10为本发明提供的限流阈值选择器的结构示意图。

图11为本发明提供的三阶跨导运放的结构示意图。

图12为本发明提供的峰值电流阈值电压控制的示意图。

图13为本发明提供的开关电源的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的第一个方面，提供一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，如图3所示，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300包括：恒压环路310、恒流环路320、限流阈值选择器330、第一比较器340、锁存器350和驱动单元360，

所述恒压环路310的输入端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输入端，所述恒压环路310的输出端与所述锁存器350的第一输入端连接，所述恒流环路320的输入端与高电平连接，所述恒流环路320的输出端与所述限流阈值选择器330的第一输入端连接，所述限流阈值选择器330的第二输入端与所述恒压环路310的输出端连接，所述第一比较器340的第一输入端能够与电压采样点341连接，所述第一比较器340的第二输入端与所述限流阈值选择器330的输出端连接，所述第一比较器340的输出端与所述锁存器350的第二输入端连接，所述锁存器350的输出端与所述驱动单元360的输入端连接，所述驱动单元360的输出端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输出端，当所述锁存器350第一输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出导通触发信号，当所述锁存器350的第二输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出关断触发信号。

本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，恒压环路能够通过所述锁存器和驱动单元输出导通触发信号，恒压环路和恒流环路通过限流阈值选择器以及比较器能够比较恒压环路的输出端与恒流环路的输出端两者输出的最小值，并将最小值输入到比较器，比较器能够比较最小值与电压采样点的电压值并得到比较结果，通过比较结果得到触发信号并通过开关电压的恒压恒流控制电路的输出端输出触发信号，采用这种结构的连续和非连续模式恒压恒流控制电路当应用于开关电源中时，能够实现自适应开关电源的连续和非连续工作模式，且能够解决连续模式下的次谐波振荡问题，实现精确的恒压恒流控制，从而实现了在不影响开关电源稳定性的前提下提高了开关电源的频率及功率密度。

具体地，所述第一比较器340为峰值电流比较器。

具体地，如图3所示，为连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的连续模式(ccm模式)和非连续模式(dcm模式)的结构示意图，由图中可以看出，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300主要包括恒压环路310、恒流环路320、限流阈值选择器330、第一比较器340、锁存器350及驱动单元360。图中所示的功率管n1导通由恒压环路310控制，功率管n1的关断则由恒压环路310和恒流环路320两者共同决定。限流阈值选择器330选择恒压环路310和恒流环路320两者输出的最小值，输入到第一比较器340，作为第一比较器340的参考电平，初级采样电阻rcs上压降输入到第一比较器340与参考电平进行比较得到的比较结果用于触发功率管n1的关断。

作为恒压环路310的具体实施方式，如图4所示，所述恒压环路310包括：采样单元451、误差放大器452、锯齿波发生器456、线缆压降补偿单元457、第二比较器458、第一与门460、第三比较器472和工作模式控制单元476，

所述采样单元451的输入端为所述恒压环路310的输入端，所述采样单元451的输出端与所述误差放大器452的反相输入端连接，所述误差放大器452的同相输入端用于输入第一基准电压信号453，所述误差放大器452的输出端通过所述线缆压降补偿单元457连接到所述采样单元451的输入端，所述误差放大器452的输出端还与所述第二比较器458的第一输入端连接，所述第二比较器458的第二输入端与所述锯齿波发生器456的输出端连接，所述第二比较器458的输出端与所述第一与门460的第一输入端连接，所述第一与门460的第二输入端与所述工作模式控制单元476的输出端连接，所述第一与门460的输出端为所述恒压环路310的输出端，所述第三比较器472的第一输入端与所述采样单元451的输入端连接，所述第三比较器472的第二输入端用于输入第二基准电压信号471，所述第三比较器472的输出端与所述工作模式控制单元476的第一输入端连接，所述工作模式控制单元476的第二输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输出端能够输出锯齿波信号，所述误差放大器452的输出端能够输出误差放大信号，所述锯齿波信号和所述误差放大信号通过所述第二比较器458后能够得到比较信号，所述比较信号与所述工作模式控制单元476的输出端输出的使能信号通过所述第一与门460能够得到所述导通触发信号。

具体地，如图4所示，输出反馈辅助绕组102按比例反馈次级绕组电压，经过电阻分压后，输出采样电压信号441，该采样电压信号441与开关电源的输出信号呈线性比例关系。

所述采样单元451在变压器退磁阶段采样所述采样电压信号441并保持，作为所述误差放大器452的输入形成负反馈，采样和保持动作每个开关周期完成一次，所述采样电压信号441对应的采样电压与输出电压的对应关系有下式所示：

vfb＝k*vaux＝k*n*(vout+vd)

其中，vout表示所述输出电压，vd表示输出整流管的压降，vaux表示输出反馈辅助绕组102上的电压，vfb表示所述采样电压，k为分压系数，n为所述输出反馈辅助绕组102与副边绕组的匝数比。

所述采样电压信号441与所述第一基准电压信号453经过误差放大器452放大后，其输出的误差放大信号vcomp作为调制信号，控制开关电源转换器功率管导通触发条件、开关频率、恒压环峰值电流阈值和线缆压降补偿等，所述误差放大信号vcomp电压包含频率分量和峰值电流阈值分量，其值的大小反映开关电源转换器输出功率的大小。

所述锯齿波发生器456为转换功率频率分量的高阶函数曲线，对应功率传递函数高阶vcomp系数，最终实现输出功率与所述误差放大信号vcomp的一阶线性关系。所述锯齿波发生器456能够输出锯齿波信号，所述误差放大信号vcomp和所述锯齿波信号经过所述第二比较器458判断，抽取频率分量，得到下一周期导通触发条件，该触发条件是环路自动响应，它与工作模式控制单元476的输出信号477共同触发锁存器350，最终触发功率管104的导通。

所述第三比较器472比较所述采样电压信号441与所述第二基准信号471，所述第三比较器472的输出高电平脉宽长度表示为退磁时间，输入到工作模式控制单元476。工作模式控制单元476通过对退磁时间迭代计算后，输出使能信号477，与所述第二比较器458的输出信号组合后触发所述功率管104的导通，它们共同完成了环路的恒压控制。当所述使能信号477信号先于所述第二比较器458的输出信号产生时，表示所述开关电源处于调频调幅状态；当所述使能信号477晚于所述第二比较器458的输出信号产生时，则表示所述开关电源处于恒频调幅状态，最大开关频率由所述工作模式控制单元476控制。当所述使能信号477跳变时退磁过程并未结束，则表示所述开关电源进入连续工作模式(ccm工作模式)，当所述使能信号477跳变时退磁过程已经结束，则表示所述开关电源进入断续工作模式(dcm工作模式)。

优选地，所述第二比较器458为pwm比较器。

需要说明的是，图4所示的驱动单元360的输出端的输出信号以符号on表示。

所述第一比较器340的输出控制所述功率管104的关断。所述第一比较器340的一个输入端余所述电压采样点341连接，所述第一比较器340的另一个输入端与所述限流阈值选择器330的输出端连接。在所述功率管104导通，初级线圈励磁阶段，原级侧电流持续上升，初级采样电阻103的压降也上升，当初级采样电阻103的压降达到所述限流阈值选择器330的输出电压时，所述第一比较器340输出反转电平触发锁存器350，此时所述功率管104关断。

所述限流阈值选择器330的输出电压由恒压环路310输出的所述误差放大信号vcomp和恒流环路320的输出信号共同决定，他们两者之间的最小值作为所述限流阈值选择器330的输出。当开关电源工作在轻载时，恒压环路310输出的所述误差放大信号vcomp小于所述恒流环路320的输出信号，开关电源由所述恒压环路310控制，当所述恒压环路310输出的所述误差放大信号vcomp大于所述恒流环路320的输出信号时，所述开关电源工作在恒流阶段。

作为所述工作模式控制单元476的具体实施方式，如图5所示，所述工作模式控制单元476包括：第一偏置电流源501、第二偏置电流源544、第一开关502、第二开关503、第三开关507、第四开关508、第一电容505、第二电容506、第三电容541、加法器510、第四比较器520、第五比较器540、d触发器530和第二与门560，

所述第一偏置电流源501的输入端与高电平连接，所述第一偏置电流源501的输出端与所述第一开关502的一端连接，所述第一开关502的另一端通过所述第二开关503与低电平连接，所述第四开关508的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第四开关508的另一端与所述加法器510的第一输入端连接，所述第一电容505的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第一电容505的另一端与所述低电平连接，所述第二电容506的一端与所述第四开关508的另一端连接，所述第二电容506的另一端与所述低电平连接，所述第四比较器520的第一输入端与所述第四开关508的一端连接，所述第四比较器520的第二输入端与所述加法器510的输出端连接，所述第四比较器520的输出端与所述d触发器530的d输入端连接，所述d触发器530的q输出端与所述加法器510的第二输入端连接，所述第二偏置电流源544的输入端与所述高电平连接，所述第二偏置电流源544的输出端与所述第三开关507的一端连接，所述第三开关507的另一端与所述低电平连接，所述第三电容541的一端与所述第三开关507的一端连接，所述第三电容541的另一端与所述低电平连接，所述第五比较器540的第一输入端与所述第三电容541的一端连接，所述第五比较器540的第二输入端用于输入第三基准电压信号542，所述第五比较器540的输出端与所述d触发器530的clk输入端连接，所述第二与门560的第一输入端与所述第四比较器520的输出端连接，所述第二与门560的第二输入端与所述第五比较器540的输出端连接，所述第二与门560的输出端为所述工作模式控制单元476的输出端，用于输出所述使能信号。

具体地，当所述功率管104导通时，驱动电压从低到高变化的上升沿将产生一个窄脉冲，如图5所示，用于对所述第三电容541放电清零及所述第一电容505和所述第二电容506的求和平均。所述第二偏置电流源544输出的第二偏置电流对所述第三电容541进行充电，所述第三电容541两端的电容电压从零开始变高，直到下一次导通时被清零，当所述第三电容541两端的电容电压达到预设的所述第三基准电压信号542时，所述第五比较器540输出反转信号，所述第五比较器540的输出信号的低电平时间对应的频率是开关电源的最高频率。所述第五比较器540的输出信号的上升沿将触发所述d触发器530，当所述d触发器530的输出为高电平时，所述加法器510做步进加迭代运算，当所述d触发器530的输出为低电平时，所述加法器510做步进减迭代运算。

当原级侧功率管关断后，变压器进入退磁阶段，退磁信号的边沿窄脉冲使所述第二开关503短暂导通，所述第二开关503对所述第一电容505进行放电清零，同时所述第一开关502导通，所述第一偏置电流源501输出的第一偏置电流对所述第一电容505进行充电，当所述第一电容505的电压高于所述第二电容506与所述加法器510的叠加电压时，所述第四比较器520的输出信号为高电平，表示本周期退磁已经达到上次周期退磁时间。所述第四比较器520的输出信号与所述第五比较器的输出信号都为高电平时，所述第二与门560输出信号表示本周期退磁迭代过程已完成，允许进行下一次功率管导通。当所述第二与门560的输出信号先于图4所示的所述第三比较器472的输出信号变化，表示所述开关电源进入连续工作模式，当所述第二与门560的输出信号晚于图4所示的所述第三比较器472的输出信号变化，则表示所述开关电源进入非连续工作模式。

优选地，所述第四比较器520为退磁检测比较器。

进一步具体地，所述第一偏置电流源501的偏置电流和所述第二偏置电流源544的偏置电流相同。

所述恒压环路310的连续非连续工作模式控制信号时序图如图6所示。

作为所述恒流环路320的具体实施方式，如图7所示，所述恒流环路320包括：第三偏置电流源710、第四偏置电流源716、第五偏置电流源730、压控电流源736、第五开关712、第六开关714、第七开关726、第八开关732、第九开关734、第十开关746、第四电容722、第五电容724、第六电容742、第七电容744和缓冲器748，

所述第三偏置电流源710的输入端为所述恒流环路320的输入端，所述第三偏置电流源710的输出端与所述第五开关712的一端连接，所述第五开关712的另一端与所述第六开关714的一端连接，所述第六开关714的另一端与所述第四偏置电流源716的输入端连接，所述第四偏置电流源716的输出端与低电平连接，所述第七开关的一端与所述第六开关714的一端连接，所述第四电容722的一端与所述第七开关726的一端连接，所述第四电容722的另一端与所述低电平连接，所述第五电容724的一端与所述第七开关726的另一端连接，所述第五电容724的另一端与所述低电平连接，所述第五偏置电流源730的输入端与所述高电平连接，所述第五偏置电流源730的输出端与所述第八开关732的一端连接，所述第八开关732的另一端与所述第九开关734的一端连接，所述第九开关734的另一端与所述压控电流源736的第一输入端连接，所述压控电流源736的第二输入端与第七开关726的另一端连接，所述压控电流源736的第一接地端和第二接地端均与所述低电平连接，所述第六电容742的一端与所述第九开关734的一端连接，所述第六电容742的另一端与所述低电平连接，所述第十开关746的一端与所述第六电容742的一端连接，所述第十开关746的另一端与所述第七电容744的一端连接，所述第七电容744的另一端与所述低电平连接，所述缓冲器748的一端与所述第七电容744的一端连接，所述缓冲器748的另一端为所述恒流环路320的输出端，用于输出恒流峰值电流阈值。

具体地，如图7所示，所述第五开关712在ton时间内导通，期间所述第三偏置电流源710输出的第三偏置电流对所述第四电容722进行充电，所述第六开关714在0～1/2*ton时间内导通，期间所述第四偏置电流源716输出的第四偏置电流对所述第四电容722进行放电，需要说明的是，所述第四偏置电流是第三偏置电流的两倍。1/2*ton是所述初级采样电阻103的采样电压达到所述第五电容724的两端电压vcs_mid的时间。当所述第七开关726导通时，所述第四电容722对所述第五电容724充放电进行积分。所述压控电流源736将所述第五电容724的电压信号对应成电流信号，通过所述第九开关734，在退磁时间内对所述第六电容742进行放电，同时所述第五偏置电流源730输出的第五偏置电流在一个开关周期内对所述第六电容742进行充电，所述第六电容742上的电压通过所述第十开关746和所述第七电容744进行积分，其结果通过所述缓冲器748输出，作为恒流峰值电流阈值。

需要说明的是，所述压控电流源736的第一接地端为控制信号接地端，所述压控电流源736的第二接地端为受控源接地端。

进一步具体地，所述第四偏置电流源716的偏置电流是所述第三偏置电流源710的偏置电流的两倍，且所述第五偏置电流源730的偏置电流与所述第三偏置电流源710的偏置电流相同。

所述恒流环路320的控制信号时序图如图8所示。图9为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路的恒流计算方法示意图。其中933表示输出平均电流值，其结果可根据电流计算公式：

is＝n*ip，

其中iout为所述恒流环路320的电流输出值，is1和is0为退磁开始和结束时刻的次级电流，tdem为退磁时间，tsw为开关周期，n为所述输出反馈辅助绕组102与副边绕组的匝数比，ip1和ip0为原级侧峰值电流和初始电流，rcs为原级侧电流采样电阻，vcs_mid为1/2导通时刻的原级侧电流采样电阻rcs的压降，将设为与内部基准相等时，即满足dcm和ccm输出恒流控制，次级输出恒流值只与基准电压、匝比及原级侧采样电阻相关。

作为所述限流阈值选择器330的具体实施方式，如图10所示，所述限流阈值选择器330包括：三阶跨导运放1020、第一电阻1022、第二电阻1023、第一三极管1024、第二三极管1026、第三三极管1027、第六偏置电流源1032、第七偏置电流源1034、第六比较器1036和第一开关管1038，

所述三阶跨导运放1020的输入端为所述限流阈值选择器330的第二输入端，所述三阶跨导运放1020的输出端与所述第一电阻1022的一端连接，所述第一电阻1022的另一端与低电平连接，所述第一三极管1024的基极与所述第一电阻1022的一端连接，所述第一三极管1024的集电极与所述低电平连接，所述第一三极管1024的发射极与所述第二三极管1026的发射极连接，所述第二三极管1026的基极为所述限流阈值选择器330的第一输入端，所述第二三极管1026的集电极与所述低电平连接，所述第六偏置电流源1032的输入端与高电平连接，所述第六偏置电流源1032的输出端与所述第二三极管1026的发射极连接，所述第七偏置电流源1034的一端与所述高电平连接，所述第七偏置电流源1034的另一端与所述第三三极管1027的发射极连接，所述第三三极管1027的集电极与所述低电平连接，所述第三三极管1027的基极为所述限流阈值选择器330的输出端，所述第六比较器1036的第一输入端与所述第六偏置电流源1032的输出端连接，所述第六比较器1036的第二输入端与所述第三三极管1027的发射极连接，所述第六比较器1036的输出端与所述第一开关管1038的栅极连接，所述第一开关管1038的漏极与所述高电平连接，所述第一开关管1038的源极与所述第二电阻1023的一端连接，所述第二电阻1023的另一端与所述低电平连接。

具体地，如图10所示，通过该限流阈值选择器330，实时计算所述恒压环路310和恒流环路320两者电流阈值电压的最小值，作为所述第一比较器340的参考电平。如图4和图10所示，所述误差放大器452输出的所述误差放大信号vcomp经过三阶跨导运放1020，产生的跨导电流在所述第一电阻1022上产生压降，该电压降作为所述恒压环路310产生的峰值电流阈值电压。所述恒流环路320输出的峰值电流阈值电压通过所述第二三极管1026的基极输入到所述限流阈值选择器330。所述恒压环路310产生的峰值电流阈值电压和所述恒流环路320输出的峰值电流阈值电压通过运放环路中的第六偏置电流源1032、第七偏置电流源1034、第六比较器1036和第一开关管1038，实时输出两个峰值电流阈值电压的最小值，该最小值作为所述第一比较器340的参考电平。

进一步具体地，图11所示为所述恒压环路310的峰值电流阈值电压控制三阶跨导运放1020的结构示意图。由图11可以看出，所述三阶跨导运放1020包括相互连接的第一阶跨导运放1112、第二阶跨导运放1114和第三阶跨导运放1116，具体连接关系如图中所示。其中，所述恒压环路310的误差放大器输出的所述误差放大信号vcomp作为所述第一阶跨导运放1112的输入信号，所述第一阶跨导运放1112的第一基准信号1122、所述第二阶跨导运放1114的第二基准信号1123和第三阶跨导运放1116的第三基准信号1124分别表示峰值电流幅值变化时所对应的vcomp电压值。三个基准信号与所述误差放大信号vcomp一起作为所述三阶跨导运放1020的输入。优选地，所述第一阶跨导运放1112对应轻载峰值电流阈值电压，所述第二阶跨导运放1114对应满载峰值电流阈值电压，所述第三阶跨导运放1116对应过功率峰值保护阈值电压。三阶跨导运放1020还包括三个电流镜像管，所述第一阶跨导运放1112、第二阶跨导运放1114和第三阶跨导运放1116通过第一电流镜像管1132、第二电流镜像管1134和第三电流镜像管1136得到所述三阶跨导运放1020的输出信号。

需要说明的是，峰值电流阈值电压可通过这三组电流镜像管进行不同比例的组合，优化输出功率的效率曲线。

具体地，峰值电流阈值电压控制的示意图如图12所示，其中1210是恒流环路320输出的峰值电流阈值电压波形，1220是恒压环路310输出的峰值电流阈值电压波形，1230是初级电流采样电阻的压降波形，初级电流采样电阻的峰值电压为1210和1220两者最小值。在开关电源处于轻载状态下，初级电流采样电阻的峰值电压由恒压环路控制，随着输出电流不断增加，初级电流采样电阻的峰值电压也不断提高，当输出电流达到恒流限制点时，恒流环路输出的峰值电流阈值电压小于恒压环路，此后系统自动进入恒流控制状态。

本发明提供的开关电源包括连续和非连续模式恒压恒流控制电路的具体工作原理描述如下，由前文所述可知，本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路具体可以包括采样单元、误差放大器、锯齿波信号发生器、pwm比较器、退磁检测比较器、定时模块、退磁时间保持迭代模块、原级侧中值电流采样模块、恒流计算模块、峰值电流比较器、触发器和驱动模块。所述采样单元通过变压器次级线圈和输出反馈辅助绕组线圈的耦合关系，在变压器退磁阶段，从辅助线圈采样表示次级线圈电压的反馈信号并保持。所述采样单元采集到的信号与基准电压经过误差放大器放大处理，输出误差信号并与所述锯齿波信号发生器产生的锯齿信号进行调制，产生pwm信号控制功率管的开关。

所述退磁检测比较器通过比较所述反馈信号与基准信号的关系，逐周期检测实际退磁时间长度，并将退磁时间输入到退磁时间保持迭代模块进行计算，以估算下一次退磁时间的长度。所述峰值电流比较器通过比较功率管端采样电阻的压降和峰值电流阈值电压，输出高低电平信号来控制功率管的关断。

峰值电流阈值电压由恒压环路和恒流环路共同控制，在输出空载或轻载条件下，将设置最小峰值电流阈值电压，一方面降低初次级能量的过多传递，另一方面保证退磁时间缩短后采样的稳定性。恒流环路通过采样初级侧导通时间二分之一处的电压，使其与本开关周期时间内退磁时间的占比分量的乘积保持固定，等于一个内部基准电压。因此输出电流的大小只与该基准电压、采样电阻和初次级匝比相关，从而实现恒流控制，该结构能够适用dcm、ccm等各工作模式。

定时模块设定系统最高开关频率。在一个开关周期内，如果导通时间加上退磁时间小于定时设定时间，则系统工作在dcm模式，如果导通时间加上退磁时间大于定时设定时间，则系统将自动调节退磁时间长短，使得导通时间加上退磁时间等于定时设定时间，系统也随之进入ccm模式。退磁时间保持迭代模块保持上一次开关过程中退磁时间，并根据定时模块和环路控制量迭代计算出下一次开关过程退磁时间长度并保持，当下一次退磁过程到达保持的退磁时间长度后，退磁时间保持迭代模块将发出退磁结束信号。当退磁时间保持迭代模块将发出退磁结束信号时，如果系统即刻进入下一次开关周期，则该退磁时间被用来迭代计算并保持；如果系统延时一段时间后进入下一次开关周期，则实际的退磁时间被用来迭代计算并保持。

当退磁时间保持迭代模块保持的退磁时间长度小于变压器次级侧线圈退磁到零电流时间时，开关电源的工作模式将从dcm工作模式进入到ccm工作模式，此后的退磁时间将被逐周期迭代控制。所述驱动单元将pwm弱信号转换为强信号，驱动功率管。

作为本发明的第二个方面，提供一种开关电源，所述开关电源包括连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路包括前文所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路300。

本发明提供的开关电源，由于采用了前文所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，能够自适应ccm和dcm模式，并实现精确恒压恒流功能，且本发明提供的开关电源的工作频率与定时模块的设置时间相关，简化了高频开关电源的系统设置。

具体地，如图13所示，所述开关电源包括输入整流滤波电路110、变压器、输出整流滤波电路130、功率管104和初级电流采样电阻103，所述变压器包括源边绕组101和与所述源边绕组耦合的副边绕组105以及输出反馈辅助绕组102，

所述整流滤波电路110的输入端与交流电源连接，所述整流滤波电路110的输出端与所述源边绕组101连接，所述整流滤波电路110用于将所述交流电源输入的交流电进行整流滤波后得到源边电压，并输出至所述变压器100；

所述副边绕组105与所述输出整流滤波电路130连接，所述变压器100用于将所述源边绕组101输入的所述源边电压经过所述源边绕组101与所述副边绕组105的耦合后得到副边电压，并输出至所述输出整流滤波电路130；

所述输出反馈辅助绕组102与所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的恒压环路310的输入端连接，所述输出反馈辅助绕组102用于将与所述副边绕组105耦合得到的辅助电压输出至所述恒压环路310的输入端；

所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的驱动单元360的输出端与所述功率管104的栅极连接，所述驱动单元360输出的所述导通触发信号能够将所述功率管104导通，所述驱动单元360输出的所述关断触发信号能够将所述功率管104关断；

所述功率管104的漏极与所述源边绕组101连接，所述功率管104的源极与所述初级采样电阻103的一端连接，所述初级采样电阻103的一端为所述电压采样点，所述初级采样电阻103的另一端与低电平连接。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。