时间控制电路及控制方法与流程

1.本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种时间控制电路及控制方法。


背景技术：

2.开关电路需要对某个特定事件的时间量进行监测和控制。对特定事件的时间量控制大概可以分成两种情况：1.特定事件发生向后计时，计时完成后，触发对应动作；2.在特定事件发生向前计时，计时完成后，触发对应工作。
3.现有方案中，在开关电路中，对特定事件向前计时，认为相邻开关周期该事件间隔一致为周期值，则依靠前一个开关周期事件发生时刻预测下一个开关周期的事件发生时刻，如图1所示：先采样开关周期值将其转化成电压值；然后使用同样参数的计时器，在上一个周期特定事件发生时开始计时，当计时到周期值对应电压减去控制时间量对应的电压值vref的值时，发生动作，即可实现特定事件发生向前计时触发动作。
4.但在开关周期值转化成电压值的过程中会存在电压误差产生；控制时间量对应的电压值，由于不同批次计时电路斜率的偏差，时间值会产生误差；且电路的比较器由于失调电压存在，不同批次会出现误差。另外，由于芯片内部的电压值上限值幅值受芯片工艺决定，当开关电路的周期值很大时，较小时间对应的电压值就会很小，如果控制电路中存在较大的电压值的误差，则对较小时间无法实现精准的控制。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种时间控制电路及控制方法，以解决现有的问题。
6.根据本发明的第一方面，提供一种时间控制电路，其特征在于，所述时间控制电路被配置为:分别获取表征上个开关周期的开关周期值和向前计时时间的周期计时值和向前计时值；以及根据所述周期计时值以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时间触发预定动作。
7.优选地，所述时间控制电路包括:误差补偿电路，用以根据表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时值和向前计时基准之间的误差生成误差补偿信号；以及阈值调节电路，被配置为根据所述周期计时值以及所述误差补偿信号之间的差值调节当前开关周期的所述向前计时时间的起始时刻。
8.优选地，所述阈值调节电路被配置为根据所述误差补偿信号对所述周期计时值进行修正，以得到向前计时阈值，当当前开关周期所经过的时间达到所述向前计时阈值时，触发所述预定动作。
9.优选地，所述时间控制电路包括：第一计时电路，用于对上个开关周期的开关周期值进行计时，以将时间检测量转换为电压检测量，输出表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值；第二计时电路，对当前开关周期的开关周期值进行计时以获得表征当前开关周期所经过的时间的实时计时值。
10.优选地，所述阈值调节电路包括：阈值产生电路，用于将所述第一电压阈值和所述
误差补偿信号作差，输出表征所述向前计时阈值的第二电压阈值，以及第一比较器，其正向输入端输入所述实时计时值，反向输入端输入所述第二电压阈值，输出触发所述预定动作的信号。
11.优选地，所述第一计时电路包括：第一开关，在上个开关周期开始时刻闭合一次并立即关断，第一电流源，与所述第一开关并联连接，第一电容，与所述第一电流源并联连接，在其两端生产第一计时信号，第二开关，与所述第一电容串联连接，并在当前开关周期开始时刻闭合一次，第二电容，与所述第一电容并联连接，所述第二开关连接在所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端之间，第二电容在其两端生成所述第一电压阈值。
12.优选地，所述误差补偿电路包括：第二电流源，受控于所述向前计时基准；第三电流源，与所述第二电流源串联连接，并受控于上个开关周期的所述向前计时时间；以及第三电容，与所述第三电流源并联连接，输出所述误差补偿信号。
13.优选地，所述阈值产生电路包括：第四电流源，其第一端接收所述第一电压阈值；第五电流源，与所述第四电流源串联连接，所述第五电流源的第一端接收所述误差补偿信号；以及第一电阻，与所述第五电流源并联连接，输出所述第二电压阈值。
14.优选地，所述第二计时电路包括：第三开关，在当前开关周期开始时刻闭合一次，第六电流源，与所述第三开关并联连接，以及第四电容，与所述第六电流源并联连接，并在其两端生成表征所述实时计时值的实时计时电压。
15.优选地，还包括向前计时生成电路，所述向前计时生成电路包括：第二比较器，其正向输入端输入漏源电压，其反向输入端输入基准电压，输出第二比较信号；第一触发电路，其d端输入高电平，时钟端连接驱动关断信号，复位端接收所述第二比较信号，输出表征上个开关周期的所述向前计时时间的向前计时信号。
16.优选地，所述第一电流源和所述第六电流源具有相同的参数，且所述第一电容与所述第四电容也具有相同的参数。
17.优选地，所述第二电流源、所述第三电流源、所述第四电流源和所述第五电流源具有相同的参数。
18.根据本发明的第二方面，提供一种时间控制方法，其特征在于，包括：分别获取表征上个开关周期的开关周期值和向前计时时间的周期计时值和向前计时值；根据所述周期计时值以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时触发预定动作。
19.优选地，根据表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时值和向前计时基准之间的误差生成误差补偿信号，根据所述周期计时值以及所述误差补偿信号之间的差值调节所述向前计时时间的起始时刻。
20.优选地，还包括：对当前开关周期的开关周期值进行计时以获得实时计时值，根据所述误差补偿信号对所述周期计时值进行修正，以得到向前计时阈值，当当前开关周期的实时计时值达到所述向前计时阈值时，触发所述预定动作。
21.优选地，还包括：对上个开关周期的开关周期值进行计时，以将时间检测量转换为电压检测量，输出表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值。
22.优选地，还包括：将所述第一电压阈值和所述误差补偿信号作差，输出表征所述向前计时阈值的第二电压阈值；当表征所述实时计时值的实时计时电压达到所述第二电压阈
值时，触发所述预定动作。
23.本发明提供的时间控制电路及方法，通过分别获取表征上个开关周期的开关周期值和向前计时时间的周期计时值以及向前计时值；并根据所述周期计时值以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时间触发预定动作。可以实现高精度的时间控制。
附图说明
24.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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为现有技术相邻周期特定事件发生向前计时时触发动作示意图；
26.图2为本发明的时间控制电路的结构图；
27.图3为本发明的时间控制电路的具体电路图；
28.图4为本发明的向前计时生成电路的具体电路图；
29.图5为本发明的计时基准生成电路的具体电路图；
30.图6为采用本发明的时间控制电路的工作波形；
31.图7为本发明的时间控制方法的流程图。
具体实施方式
32.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
33.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
34.同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
35.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.本发明提供一种时间控制电路，所述时间控制电路被配置为分别获取表征上个开关周期的开关周期值和向前计时时间的周期计时值以及向前计时值；根据所述周期计时值
以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时间触发预定动作。在本技术中，以同步整流电路为例，所述向前计时时间为死区时间，每个开关周期的起始时刻为原边管的开通时刻。在其他实施例中，所述向前计时时间也可为其他的时间，例如，在一些零电压开通方案中，也可以在下个开关周期开始前的向前计时时间时刻提前导通一次同步整流管，以使得主功率管两端的电压降低，在此不作任何限制。
38.图2为本发明的时间控制电路的结构图。如图2所示，时间控制电路包括误差补偿电路22和阈值调节电路23。其中，所述误差补偿电路22，用以根据表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时值和向前计时基准之间的误差生成误差补偿信号vcom。所述阈值调节电路23被配置为根据上个开关周期的周期计时值以及所述误差补偿信号vcom之间的差值调节当前开关周期的所述向前计时时间的起始时刻。
39.进一步地，所述阈值调节电路23被配置为根据所述误差补偿信号vcom对所获取的上个开关周期的周期计时值进行修正，以得到当前周期的向前计时阈值，当当前开关周期所经过的时间达到所述向前计时阈值时，触发所述预定动作。
40.所述时间控制电路还包括第一计时电路21和第二计时电路24，所述第一计时电路21，用于对上个开关周期的开关周期值进行计时，以将时间检测量转换为电压检测量，输出表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值v1，并维持至下一开关周期。第二计时电路24，用于对当前周期的开关周期值进行计时以获得表征当前开关周期所经过的时间的实时计时值。所述阈值调节电路23包括阈值产生电路25和第一比较器26，所述阈值产生电路24用于根据所述第一电压阈值v1和所述误差补偿信号vcom的差，输出表征当前开关周期的向前计时阈值的第二电压阈值v2。所述第一比较器26，其正向输入端输入所述实时计时值，反向输入端输入所述第二电压阈值v2，输出触发所述预定动作的信号。
41.所述时间控制电路还可包括向前计时生成电路和计时基准生成电路，所述向前计时电路用于生成表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时时间信号；所述计时基准电路用于生成表征所述向前计时基准的向前计时基准信号。所述误差补偿电路22接收所述向前计时时间信号和所述向前计时基准信号，生成所述误差补偿信号vcom。
42.在上个开关周期中，采用计时电路获取上个开关周期的开关周期值和实际死区时间，比较上个开关周期的实际死区时间和基准死区时间，获得误差补偿值，然后根据所述误差补偿值在上个开关周期的开关周期值的基础上进行修正，以获得当前开关周期的死区时间开始时刻对应的电压值，当当前开关周期经过的时间对应的电压值达到所述当前开关周期的死区时间开始时刻对应的电压值时，开始当前开关周期的死区时间。
43.需要说明的是，调整当前开关周期的死区时间为基准死区时间通常需要几个开关周期的调整才能实现，并非一次开关周期调整就可实现。
44.图3为本发明的时间控制电路的具体电路图。如图3所示，第一计时电路21包括第一开关s1、第一电流源i1、第一电容c1、第二电容c2以及第二开关s2。其中，所述第一开关s1，与所述第一电流源i1并联，其第一端与所述第一电流源i1的第一端连接，第二端接地。第一电容c1，与所述第一电流源i1并联连接，并在其两端生成第一计时信号。第二开关s2，其第一端与所述第一电容c1的第一端相连，与所述第一电容c1串联。第二电容c2，其第一端与所述第二开关s2的第二端相连，其第二端接地。在上个开关周期的开始时刻，所述第一开
关s1受控闭合一次后立即断开，使得所述第一计时电路从零开始计时，并在所述第一电容c1的两端生成第一计时信号；在当前开关周期的开始时刻，所述第二开关闭合一次，在所述第二电容c2的两端生成表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值v1。随后，所述第一开关s1再次受控闭合一次后立即断开，开始当前开关周期的计时。需要注意的是，所述第一开关s1延迟闭合的时间可以由电路内部的负反馈补偿，即可以忽略。
45.误差补偿电路22包括第二电流源i2、第三电流源i3以及第三电容c3。其中，第二电流源i2，受控于表征向前计时基准的向前计时基准信号；第三电流源i3，与所述第二电流源i2串联连接，并受控于表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时时间信号；以及第三电容c3，与所述第三电流源i3并联连接，输出所述误差补偿信号vcom。其中，所述向前计时基准信号控制所述第二电流源i2产生第二电流，上个开关周期的向前计时时间信号控制所述第三电流源i3产生第三电流，从而当向前计时时间大于向前计时基准时，误差补偿信号vcom减小，反之则增加。应理解，本发明仅给出误差补偿电路的一种实现方式，其他能根据表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时值和向前计时基准之间的误差产生误差补偿信号的电路均可以应用于此，本发明不作限制。
46.阈值产生电路24包括第四电流源i4、第五电流源i5以及第一电阻r1。其中，第四电流源i4，其第一端接收所述第一电压阈值v1；第五电流源i5，与所述第四电流源i4串联连接，所述第五电流源i5的第一端接收所述误差补偿信号vcom；以及第一电阻r1，与所述第五电流源i5并联连接，输出表征所述向前计时阈值的第二电压阈值v2。应理解，本发明仅给出阈值产生电路的一种实现方式，其他能根据所述第一电压阈值和所述误差补偿信号作差生成表征所述向前计时阈值的第二电压阈值v2均可以应用于此，本发明不作限制。
47.当向前计时时间大于向前计时基准时，误差补偿信号vcom减小，从而使得第一电压阈值v1与误差补偿信号vcom的差值增大，也即第二电压阈值v2增大，从而使得触发动作延后；反之，当向前计时时间小于向前计时基准时，误差补偿信号vcom增加，从而使得第一电压阈值v1与误差补偿信号vcom的差值减小，也即第二电压阈值v2减小，从而使得触发动作提前。
48.第二计时电路24包括第三开关s3、第六电流源i6以及第四电容c4。所述第三开关s3，在当前开关周期开始时刻闭合一次后立即断开，所述第二计时电路23开始从零计时；第六电流源i6，与所述第三开关并联连接，以及第四电容c4，与所述第六电流源并联连接，并在其两端生成表征当前开关周期实时计时值的所述第二计时信号v3。
49.当所述第二计时信号v3达到所述第二电压阈值v2时，触发所述预定动作。在本实施例中，当所述第二计时信号v3达到所述第二电压阈值v2时，意味着驱动关断信号产生，死区时间开始。
50.图4为本发明的向前计时生成电路的具体电路图。如图4所示，所述向前计时生成电路包括第二比较器u2和第一触发电路u3。其中，所述第二比较器u2的正向输入端输入漏源电压vds，其反向输入端输入基准电压vref1，输出第二比较信号。所述第一触发电路u3的d端输入高电平，时钟端clk连接同步整流电路的驱动关断信号，复位端reset接收所述第二比较信号，输出向前计时时间信号。其中，所述基准电压vref1为一显著大于0的电压，同时小于所述漏源电压vds的最大值。
51.当同步整流电路的驱动关断信号出现时，所述第一触发电路u3输出高电平；当所
述漏源电压vds大于所述基准电压vref1时，输出的第二比较信号为高电平，即所述第一触发电路u3的复位端reset接收高电平，此时所述第一触发电路u3输出低电平。具体地，当同步整流电路的pwm驱动关断信号出现时，所述向前计时时间信号由低电平升为高电平，直至所述漏源电压vds大于基准电压vref1时，所述向前计时信号由高电平降为低电平。
52.图5为本发明的计时基准生成电路的具体电路图。如图5所示，所述计时基准生成电路包括第三计时电路51，第三比较器u4以及第二触发器u5。其中，所述第三计时电路51包括第四开关s4，第七电流源i7以及第五电容c5。所述第四开关s4，与所述第七电流源i7并联，受控于同步整流电路的驱动关断信号；所述第七电流源i7，与所述第五电容c5并联连接，在所述第五电容c5两端生成第三电压。所述第三比较器u4的正向输入端输入所述第三电压，其反向输入端输入电压基准vref2，输出第三比较信号。所述第二触发器u5的d端输入高电平，时钟端clk连接同步整流电路的驱动关断信号，复位端reset接收所述第三比较信号，输出向前计时基准信号。
53.当驱动关断信号出现时，所述第二触发器u5输出高电平，同时第四开关s4闭合一次然后立即断开，第三计时电路51开始计时，当计时到设计值t＝c5*vref2/i7时，输出的第三比较信号为高电平，即所述第二触发器u5的复位端reset接收高电平，此时第二触发器u5输出低电平。具体地，当同步整流电路的pwm驱动关断信号出现时，所述向前计时基准信号由低电平升为高电平，直至设置的设计值t结束，所述向前计时基准信号由高电平降为低电平。
54.需要说明的是，这里，所述第一电流源i1，所述第六电流源i6和第七电流源i7具有相同的参数，且所述第一电容c1，所述第四电容c4和第五电容c5也具有相同的参数。这样做的目的在于，可以在不同的计时电路中，用同一个电压值，表征同样的时间，以便于做时间的比较。
55.所述第二电流源i2、所述第三电流源i3、所述第四电流源i4和所述第五电流源i5具有相同的参数。
56.图6为采用本发明的时间控制电路的工作波形。如图6所示：
57.上个开关周期的向前计时时间信号和向前计时基准信号开始的时刻为t1时刻，即上个开关周期的实际死区时间开始时刻；
58.在t2时刻，向前计时基准信号结束，电流源i2停止产生电流，此后向前计时时间信号控制电流源i3使第三电容c3放电，从而使得所述误差补偿信号vcom减小。
59.在t3时刻，上个开关周期的向前计时时间结束，即上个开关周期结束，所述误差补偿信号vcom达到最小，所述第一计时电路产生表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值v1；所述阈值产生电路将所述第一电压阈值v1和所述误差补偿信号vcom作差，输出表征所述向前计时阈值的第二电压阈值v2，从图中可知第二电压阈值v2相较于上一周期有所增加。
60.在t4时刻，表征当前开关周期的实时计时值的第二计时信号达到所述第二电压阈值v2，触发预定动作，即所述当前开关周期的死区时间开始。从图中可知，触发预定动作的时刻相较于上一开关周期延后了，也即使得当前开关周期中的死区时间缩短。
61.在t5时刻，当前开关周期结束，向前计时时间结束，而此时向前计时基准信号还未结束，因此，向前计时基准信号控制电流源i2给第三电容c3充电，从而误差补偿信号vcom增
加，直至t6时刻，向前计时基准信号结束计时，误差补偿信号vcom达到最大并维持，以在下一开关周期将触发预定动作的时刻提前。经过上述几个周期的重复，最终使得实际向前计时时间等于向前计时基准时间。
62.图7为本发明的时间控制方法的流程图。包括：
63.步骤s1：分别获取表征上个开关周期的开关周期值和向前计时时间的周期计时值和向前计时值。
64.步骤s2：根据所述周期计时值以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时触发预定动作；
65.具体地，根据表征上个开关周期的向前计时时间的向前计时值和向前计时基准之间的误差生成误差补偿信号；根据所述周期计时值以及所述误差补偿信号之间的差值调节所述向前计时时间的起始时刻。
66.进一步地：对当前开关周期的开关周期值进行计时以获得实时计时值，
67.根据所述误差补偿信号对所述周期计时值进行修正，以得到向前计时阈值，当当前开关周期的实时计时值达到所述向前计时阈值时，触发所述预定动作。
68.更进一步地，对上个开关周期的开关周期值进行计时，以将时间检测量转换为电压检测量，输出表征上个开关周期的周期计时值的第一电压阈值；将所述第一电压阈值和所述误差补偿信号作差，输出表征所述向前计时阈值的第二电压阈值；当表征所述实时计时值的实时计时电压达到所述第二电压阈值时，触发所述预定动作。
69.步骤s3：记录当前开关周期的向前计时时间和当前开关周期的开关周期值。
70.至此可见，本发明的时间控制电路及方法，通过分别对上个开关周期的开关周期值和向前计时时间进行计时以获得周期计时值以及向前计时值；并根据所述周期计时值以及所述向前计时值调整当前开关周期的向前计时时间，其中，在下个开关周期开始时刻提前所述向前计时间触发预定动作。可以实现高精度的时间控制。
71.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。