一种开关电源降频的控制电路和控制方法_2

文档序号:9508071阅读:来源:国知局
路图;
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述,但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解,在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节,而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0040]参考图2所示为依据本发明的开关电源的控制电路的第一实施例的电路图,所述开关电源以降压型开关电源为例,所述降压型开关电源包括功率开关管Q、整流管D、第一电感Lo。所述控制电路接收所述开关电源的输出电压反馈信号FB和参考电压信号Vref,以据此产生补偿控制信号Vc,如图2所示,所述控制电路可以通过分压电阻获得所述输出电压反馈信号FB,通过补偿电路获得所述补偿控制信号Vc,补偿电路可以通过现有技术中的误差放大或补偿电阻电容等器件来实现。
[0041]进一步的,在本实施例中所述控制电路包括有频率控制电路201和开关信号产生电路,这里,所述频率控制电路201包括压控电流源,所述压控电流源根据所述补偿控制信号Vc和所述阈值电压信号Vth产生第一电流信号L,并且,所述第一电流信号^是随着补偿控制信号的变化而变化的,具体的,当所述补偿控制信号Vc大于所述阈值电压信号Vth时,所述第一电流信号L保持不变;当所述补偿控制信号Vc小于所述阈值电压信号Vth时,所述第一电流信号L随着所述补偿控制信号的减小而减小。
[0042]由上述可知,所述压控电流源为单向电流控制,本领域技术人员可知,所述压控电流源也可为双向电流控制,例如,压控电流源根据所述补偿控制信号Vc和所述阈值电压信号Vth产生第一电流信号Ip当所述补偿控制信号Vc大于所述阈值电压信号Vth时,所述第一电流信号^随着所述补偿控制信号的增大而增大;当所述补偿控制信号Vc小于所述阈值电压信号Vth时,所述第一电流信号L随着所述补偿控制信号的减小而减小。而在这种情况下,在压控电流源和时钟信号产生电路202之间需设置一个二极管,二极管的阴极连接至所述压控电流源,阳极连接至所述开关信号产生电路;这样,当第一电流信号1:减小时,则二极管导通,第一电流信号1:可传输至时钟信号产生电路202。在本发明实施例中的阈值电压信号Vth设置为表征在轻载或空载情况下的输出电压。
[0043]所述开关信号产生电路包括第一比较电路、时钟信号产生电路202和逻辑电路,所述第一比较电路包括比较器C1,所述逻辑电路包括RS触发器。所述时钟信号产生电路202包括并联的第一电流源12、第一开关管K1和第一电容C1,所述第一电流源用以给所述第一电容充电,所述第一电容两端产生第一电压信号,所述第一电压信号和一第一参考信号经过比较以输出所述第一时钟信号clock,所述第一时钟信号clock传输至所述RS触发器的置位端,以控制所述功率开关管的导通。其中,所述第一电流源接收所述第一电流信号Ii,并根据所述第一电流信号的大小调节所述第一电流源的输出端电流;如图2所示,当第一电流信号1:减小时,则所述第一电流源输出端的电流相应减小。本实施例中,所述第一开关管K1由预定宽度的脉冲信号控制其开关动作,当第一电流源的输出端电流不变时,则所述功率开关管工作在定频状态。
[0044]所述比较器C1接收负向输入端接收所述补偿控制信号Vc,正向输入端接收电感电流采样信号Vsen,以输出所述第一比较信号V1;所述第一比较信号V i传输至所述RS触发器的复位端,以控制所述功率开关管的断开。其中,所述控制电路通过采样电路Ri采样电感Lo的电流,以获得所述电感电流采样信号Vsen,一般来说,为了增加环路的稳定性,在正向输入端还增加斜坡补偿信号,如图2中Vslope,以使得电流反馈环路控制稳定。
[0045]RS触发器接收所述第一比较信号V:和所述第一时钟信号clock,以产生开关控制信号d控制所述功率开关管Q的开通和断开。
[0046]如图3所示为依据图2中所述控制电路的工作波形图,在轻载或空载状态下,开关电源的输出电压会变大,而补偿控制信号Vc会逐渐减小,当在tl时刻,检测到补偿控制信号Vc小于所述阈值电压信号Vth时,所述第一电流信号会发生减小,从而第一电流源输出端的电流减小,因此第一时钟信号clock的有效状态(高电平)也会随之减小,最后会使得功率开关管的开关周期变长,频率变小,使得输出电压减小,完成了输出电压调节的过程。在此过程中,因为补偿控制信号Vc是不会发生突变,因此由补偿控制信号Vc控制的开关频率亦不会发生突变,从而使得输出电压的调整比较平滑,不会发生突变的情况。另一方面,在正常工作情况下,补偿控制信号Vc大于所述阈值电压信号Vth,这时,第一电流信号工丨维持不变,从而不会对开关频率造成影响,使得开关电源能够在稳定的定频下工作,稳定性好,效率高。
[0047]参考图4为依据本发明的控制电路的第二实施例的电路图,在本实施例中,所述频率控制电路包括第一跨导放大器gml和二级管D1,所述第一跨导放大器gml的正向输入端接收所述阈值电压信号Vth,负向输入端接收所述补偿控制信号Vc,输出端输出所述第一电流信号11;所述二极管D1的阴极连接至所述第一跨导放大器gml,阳极连接至所述开关信号产生电路。当然,本实施例中的频率控制电路以可以为上述实施例中的技术方案。
[0048]在本实施例中,所述开关信号产生电路包括第一比较电路、固定关断时间电路203和逻辑电路,所述第一比较电路包括比较器C1,所述逻辑电路包括RS触发器。比较器C1的负向输入端接收所述补偿控制信号Vc,正向输入端接收电感电流采样信号Vsen,以输出所述第一比较信号\。
[0049]所述固定关断时间电路203包括并联的第一电流源12、第一开关管K1和第一电容C1,所述第一电流源12用以给所述第一电容C1充电,所述第一电容两端产生第一电压信号,所述第一电压信号和一第一参考信号进行比较以输出所述第一时钟信号clock,其中,所述第一电流源接收所述第一电流信号,并根据所述第一电流信号的大小调节所述第一电流源的输出端电流;如图4所示,当第一电流信号L减小时,则所述第一电流源输出端的电流相应减小。所述RS触发器接收所述第一比较信号VI和所述第一时钟信号clock,以产生开关控制信号d控制所述功率开关管的开通和断开。其中,所述第一开关管K1由所述开关控制信号d控制其开关状态。当所述第一电流源的输出端电流不变时,则所述功率开关管Q工作在固定关断时间状态。
[0050]同上述实施例的工作原理,在轻载或空载时,输出电压增大,而补偿控制信号Vc变小,当补偿控制信号Vc小于所述阈值电压信号Vth时,第一跨导放大器的输出端输出的第一电流信号^会发生减小,二极管D1导通,从而第一电流源输出端的电流减小,因此第一时钟信号clock的有效状态(高电平)也会随之减小,最后会使得功率开关管的开关周期变长,频率变小,使得输出电压减小,完成了输出电压调节的过程。在正常工作状态下,补偿控制信号Vc大于所述阈值电压信号Vth,第一跨导放大器的输出端输出的第一电流信号1:会增大,二极管D1截止,则上述第一电流源输出端的电流不变,功率开关管Q1的频率不会变化。
[0051]本发明还公开了一种开关电源降频的控制方法,包括以下步骤:
[0052]接收所述开关电源的输出电压反馈信号和参考电压信号,以据此产生补偿控制信号;
[0053]接收所述补偿控制信号和阈值电压信号,以据此产生第一电流信号;
[0054]接收所述补偿控制信号和所述开关电源的电感电流采样信号,以据此产生第一比较信号,所述第一比较信号用以控制所述开关电源的功率开关管的关断;同时,接收所述第一电流信号,以根据所述第一电流信号产生第一时钟信号,所述第一时钟信号用以控制所述功率开关管的导通;
[0055]其中,所述第一电流信号随着所述补偿控制信号的变化而变化,并且,在所述补偿控制信号小于所述阈
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