功率变换器的控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源技术，更具体地，涉及功率变换器的控制电路及控制方法。
【背景技术】
[0002]在许多应用领域需要使用提供恒定电流的功率变换器。例如，在LED照明中，采用恒定的电流驱动LED灯以维持稳定的发光强度。传统的控制方法是将输出电流的反馈信号与参考信号进行误差计算后获得补偿信号，然后利用补偿信号控制功率开关管的导通时间或流过电感的电感电流峰值，以实现电流闭环控制，从而达到恒定电流控制的目的。
[0003]在上述控制方法中，由于电流的纹波较大，因此在反馈环路中必须采用补偿电容才能获得稳定的补偿信号。然而，补偿电容增加了功率变换器的体积和成本，并且不利于功率变换器的电路集成。在功率变换器的主要电路形成芯片时，补偿电容仍然位于芯片外部，从而需要设置额外的管脚连接补偿电容。
[0004]因此，期望进一步简化功率变换器的控制电路，以减小其芯片体积以及减少外围元件。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出了一种功率变换器的控制电路及控制方法，该控制电路工作于峰值电流模式，无需获得补偿信号即可控制功率变换器的电流基本恒定，从而简化电路结构和减少外围元件。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种功率变换器的控制电路，所述功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，所述控制电路控制所述功率开关管的工作，使得电感充电和放电产生电感电流，从而提供输出电流，其特征在于，所述控制电路在电感电流检测信号为零之时或之后，控制所述功率开关管导通，在所述电感电流检测信号达到峰值参考信号和功率开关管的导通时间达到最大导通时间之一时，控制所述功率开关管断开，以及根据所述电感电流检测信号调节所述最大导通时间，使得所述功率变换器向负载提供恒定的输出电流。
[0007]优选地，所述功率变换器的输入电压为幅值按照第一周期变化的直流输入电压，所述输出电流等效为具有等效占空比、按照所述第一周期变化的直流输出电流，所述控制电路根据电感电流检测信号调节最大导通时间，将所述等效占空比控制为大致等于参考占空比。
[0008]优选地，所述控制电路包括:导通控制电路，用于产生导通信号以控制所述功率开关管导通；比较器，用于比较所述电感电流检测信号和峰值电流参考信号，以产生第一控制信号；最大导通时间电路，用于根据所述电感电流检测信号产生最大导通时间信号；或门，所述或门的两个输入端分别接收所述第一控制信号和所述最大导通时间信号，输出端提供断开信号以控制所述功率开关管断开；以及RS触发器，所述RS触发器的置位端和复位端分别接收所述导通信号和所述断开信号，输出端提供用于控制功率开关管的开关控制信号。
[0009]优选地，所述导通控制电路为过零检测电路，用于在检测到所述电感电流检测信号过零时产生所述导通信号。
[0010]优选地，所述开关控制信号具有第二周期，并且所述第二周期小于所述第一周期，所述导通控制电路在检测到所述电感电流检测信号过零之后，经过预定时间产生所述导通信号，并且使得所述电感电流流过负载的时间与所述第二周期的比值为固定值。
[0011]优选地，所述导通控制电路包括:过零检测电路，用于在检测到所述电感电流检测信号过零时产生第一导通信号；比率恒定电路，用于根据所述电感电流检测信号获得所述电感电流流过负载的时间，根据所述开关控制信号获得所述第二周期，并且在所述电感电流流过负载的时间与所述第二周期的比值为固定值时产生第二导通信号；以及与门，所述与门的两个输入端分别接收所述第一导通信号和所述第二导通信号，输出端提供所述功率开关管的所述导通信号。
[0012]优选地，所述最大导通时间电路包括:计数电路，用于在所述电感电流检测信号升高至第一参考信号时开始递减计数，以及在所述电感电流检测信号减小至第二参考信号时开始增计数；数模转换电路，用于将计数电路的计数值转换成模拟值作为最大导通时间；以及导通时间判断电路，用于比较所述最大导通时间和所述功率开关管的实际导通时间，并且产生最大导通时间信号。
[0013]优选地，所述最大导通时间电路还包括:时钟信号产生电路，用于在递减计数期间产生第一时钟信号，使得所述计数电路按照第一时钟信号计数，以及在递增计数期间产生第二时钟信号，使得所述计数电路按照第二时钟信号计数。
[0014]优选地，选择所述第一时钟信号的频率和所述第二时钟信号的频率，从而设定所述参考占空比。
[0015]优选地，所述参考占空比等于所述第二时钟信号的频率除以所述第一时钟信号的频率与所述第二时钟信号的频率之和。
[0016]优选地，所述最大导通时间电路还包括比较器，用于将所述电感电流检测信号与所述第一参考信号和所述第二参考信号进行比较。
[0017]优选地，所述第一参考信号和所述第二参考信号均等于所述峰值参考信号的二分之一Ο
[0018]优选地，所述第一参考信号等于所述峰值参考信号，并且所述第二参考信号为零。
[0019]根据本发明的另一方面，提供一种功率变换器的控制方法，所述功率变换器包括彼此连接的功率开关管和电感，所述控制电路控制所述功率开关管的工作，使得电感充电和放电产生电感电流，从而提供输出电流，其特征在于，所述方法包括:在电感电流检测信号为零之时或之后，控制所述功率开关管导通，在所述电感电流检测信号达到峰值参考信号和功率开关管的导通时间达到最大导通时间之一时，控制所述功率开关管断开，以及根据所述电感电流检测信号调节所述最大导通时间，使得所述功率变换器向负载提供恒定的输出电流。
[0020]优选地，所述功率变换器的输入电压为幅值按照第一周期变化的直流输入电压，所述输出电流等效为具有等效占空比、按照所述第一周期变化的直流输出电流，所述调节所述最大导通时间的步骤将所述等效占空比控制为大致等于参考占空比。
[0021]优选地，控制所述功率开关管导通的步骤包括:在检测到所述电感电流检测信号过零时产生导通信号。
[0022]优选地，所述开关控制信号具有第二周期，并且所述第二周期小于所述第一周期，控制所述功率开关管导通的步骤包括:在检测到所述电感电流检测信号过零之后，经过预定时间产生导通信号，并且使得所述电感电流流过负载的时间与所述第二周期的比值为固定值。
[0023]优选地，所述调节所述最大导通时间的步骤包括:在所述电感电流检测信号升高至第一参考信号时开始递减计数，以及在所述电感电流检测信号减小至第二参考信号时开始增计数；将计数电路的计数值转换成模拟值作为最大导通时间；以及比较所述最大导通时间和所述功率开关管的实际导通时间，并且产生最大导通时间信号。
[0024]优选地，所述调节所述最大导通时间的步骤还包括:在递减计数期间产生第一时钟信号，使得所述计数电路按照第一时钟信号计数，以及在递增计数期间产生第二时钟信号，使得所述计数电路按照第二时钟信号计数。
[0025]优选地，所述调节所述最大导通时间的步骤还包括:选择所述第一时钟信号的频率和所述第二时钟信号的频率，从而设定所述参考占空比。
[0026]优选地，所述参考占空比等于所述第二时钟信号的频率除以所述第一时钟信号的频率与所述第二时钟信号的频率之和。
[0027]优选地，所述第一参考信号和所述第二参考信号均等于所述峰值参考信号的二分之一Ο
[0028]优选地，所述第一参考信号等于所述峰值参考信号，并且所述第二参考信号为
[0029]根据本发明的实施例的控制电路根据电感电流检测信号产生开关控制信号，以控制功率开关管的导通和断开。该功率变换器工作于峰值电流控制的临界导通模式(BCM)或不连续导通模式(DCM)，仅仅根据电感电流检测信号调整或维持输出电流为一恒定值。由于无需根据输出电流获得补偿信号，因此，该控制电路在实现恒流控制时不需要补偿电容，既可减小功率变换器的体积，又能减少功率变换器的控制芯片的引脚数量。
【附图说明】
[0030]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0031]图1为根据现有技术的功率变换器的示意性框图。
[0032]图2为根据现有技术的用于功率变换器的控制电路的示意性框图。
[0033]图3为根据本发明的实施例的功率变换器的示意性框图。
[0034]图4为根据本发明的实施例的用于功率变换器的控制电路的示意性框图。
[0035]图5示出根据本发明的实施例的功率变换器的波形图。
[0036]图6示出图4所示的功率变换器中的最大导通时间电路的实例的示意性框图。
[0037]图7示出图6所示的最大导通时间电路中的等效占空比信号获取电路的实例的示意性框图。
[0038]图8示出图6所示的最大导通时间电路中的等效占空比信号获取电路的实例的示意性框图。
[0039]图9为根据本发明的实施例的功率变换器的示意性框图。
[0040]图10为根据本发明的实施例的用于功率变换器的控制电路的示意性框图。
[0041]图11示出根据本发明的实施例的功率变换器的波形图。
[0042]图12示出图10所示的功率变换器中的导通控制电路的实例的示意性框图。
【具体实施方式】
[0043]以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中