一种开关电源快速响应控制电路及控制方法技术

本公开揭示了一种开关电源快速响应控制电路及控制方法，所述控制电路包括：响应电路，用于输出响应信号；峰值电流控制电路，输出峰值电流控制信号；控制逻辑电路，输出控制逻辑信号给驱动电路和响应电路；驱动电路，输出驱动信号。所述方法包括：S100、利用辅助线圈在变压器退磁时的采样电压与采样电压平均值Vfb0的比较结果，判断负载是否突然增大；S200、当负载突然增大后，在R个周期内强制增大原边线圈电流最大值至Ipkmax′。本公开通过检测辅助线圈退磁时的电压，判定负载是否突然增大，当确定负载突然增大后，强制增大原边线圈的电流，从而增大开关电源输出电流，缩短恢复时间，实现快速响应。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源快速响应控制电路及控制方法
本公开属于开关电源
，特别涉及一种开关电源快速响应控制电路及控制方法。
技术介绍
目前开关电源的应用日益广泛，开关电源电路如图1所示，包括电源控制芯片IC、原边线圈LP、副边线圈LS、辅助线圈Laux、电源充电电路和开关控制电路，原边线圈LP、副边线圈LS、辅助线圈Laux组成变压器，电源充电电路包括串联的电阻R1和电容C2，辅助线圈的同相端通过二极管D2连接到电阻R1和电容C2的连接端，开关控制电路包括开关管Q1和采样电阻R4。在反激式原边反馈开关电源方案中，通常为满足低待机功耗要求，电源控制芯片IC最低工作频率一般低于1KHz，有的会在300Hz，对于这样的IC，在系统从空载切换到重载甚至满载时，输出电压会低于设定值并持续几十毫秒。如图2所示：对于空载时工作频率在300Hz～1KHz的芯片，t1最大为3.3mS，而t2往往有十几毫秒。例如，空载频率f1＝300Hz，满载电流Iloadmax＝1A，输出电压Uoutmax＝5V，过载保护点电流IoLp＝1.2A，输出电容C5为1mF的方案，负载从空载切换至满载的情况下，t1时间内Vout下降幅度deltaV1＝1A*3.3mS/1mF＝3.3V；则Vout重新恢复到5V所需时间t2＝3.3V*1mF/(1.2A-1A)＝16.5mS。t2＝5*t1，因此t2是导致响应时间慢的主要因素。
技术实现思路
基于此，本公开揭示了一种开关电源快速响应控制电路，所述控制电路包括：响应电路，用于周期性的获取开关电源辅助线圈同相端的第一周期采样电压，并将第一周期的采样电压与历史周期采样电压平均值进行比较，根据两者之间的比较关系输出响应信号；峰值电流控制电路，用于根据响应信号的有效状态或无效状态，选择不同的峰值阈值，将流过开关电源原边线圈的电流与峰值阈值进行比较，根据比较结果输出峰值电流控制信号；控制逻辑电路，用于根据峰值电流控制信号，输出控制逻辑信号给驱动电路；驱动电路，用于根据控制逻辑信号输出驱动信号。本公开还公开了一种开关电源快速响应控制方法，所述方法包括以下步骤：所述方法包括以下步骤：S100、通过检测辅助线圈在变压器退磁时的第一周期采样电压，并将第一周期的采样电压与历史周期采样电压平均值进行比较，当第一周期的采样电压比历史周期采样电压平均值小且两者的差值超过第一设定值时，则判定为负载突然增大；其中，第一设定值可调；S200、当负载突然增大后，在R个周期内强制增大原边线圈电流最大值至第二峰值阈值Ipkmax′，从而增大副边线圈的输出电流Iout；R个周期之后，控制原边线圈电流最大值恢复到第一峰值阈值；峰值阈值指原边线圈上的最大电流，第一峰值阈值指正常工作时原边线圈上的最大电流，第二峰值阈值指快速相响应时原边线圈上的最大电流，且第二峰值阈值大于第一峰值阈值；第一峰值阈值与第二峰值阈值可调。本公开具有以下技术效果：本公开通过检测辅助线圈退磁时的电压，判定负载是否突然增大，当确定负载突然增大后，强制增大原边线圈的电流，从而增大开关电源输出电流，缩短恢复时间，实现快速响应。附图说明图1为本公开
技术介绍
中的开关电源电路；图2为本公开
技术介绍
中的示例图；图3为本公开一个实施例中开关电源快速响应控制电路结构图；图4为本公开一个实施例中响应电路结构图；图5为本公开一个实施例中响应电路结构图；图6为本公开一个实施例中电压采样电路图；其中：mn1为第一开关管、R1为第一电阻、C1为第一电容；图7为本公开一个实施例中开关电容电路图；其中：mn2、mn3为第二开关管和第三开关管，C2、C3为第二和第三电容；图8为本公开一个实施例中开关电容控制电路图；其中：I1、I2、I3为第一、第二、第三与门，I6表示反相器；图9为本公开一个实施例中响应周期设定电路图；其中：I8、I9、I10表示D触发器，I4表示反相器；图10为本公开一个实施例中的触发电路图；其中I7表示D触发器；图11为本公开一个实施例中响应电路图；图12为本公开一个实施例中的工作波形图；图13为图11所示的响应电路应用到图1所示的开关电源电路中，得到的波形图。具体实施方法下面结合附图1-13和具体的实施例对本专利技术进行进一步的说明：在一个实施例中，本公开揭示了一种开关电源快速响应控制电路，所述控制电路包括：响应电路，用于周期性的获取开关电源辅助线圈同相端的第一周期采样电压，并将第一周期的采样电压与历史周期采样电压平均值进行比较，根据两者之间的比较结果输出响应信号；峰值电流控制电路，用于根据响应信号的有效状态或无效状态，选择不同的峰值阈值，将流过开关电源原边线圈的电流与峰值阈值进行比较，根据比较结果输出峰值电流控制信号；控制逻辑电路，用于根据峰值电流控制信号，输出控制逻辑信号给驱动电路；驱动电路，用于根据控制逻辑信号输出驱动信号。进一步的，所述响应电路，还用于接收所述控制逻辑信号，并且所述控制逻辑信号用于当响应信号为有效状态时，控制所述响应信号有效状态的维持时间。更优的，所述开关电源快速响应控制电路还包括取样控制电路；所述取样控制电路用于向响应电路提供取样信号sample，所述响应电路根据取样信号sample周期性的获取辅助线圈同相端的电压。在本实施例中，如图3所示：所述开关电源快速响应控制电路10包括取样控制电路20、响应电路30、峰值电流控制电路40、控制逻辑电路50、驱动电路60。响应电路30在取样信号产生时，获取开关电源辅助线圈同相端第一周期采样电压Vfb，将第一周期采样电压Vfb进行存储，并将第一周期采样电压Vfb与历史周期采样电压平均值Vfb0比较，若Vfb比Vfb0小且两者的差值超过第一设定值，则判定为负载突然增大，此时响应信号dynamic处于有效状态，同时保持采样电压平均值Vfb0不变；在响应信号dynamic有效时间大于等于第二设定值时，使响应信号dynamic处于无效状态；第一周期的采样电压Vfb是通过第一检测端口(FB端)获取的；流过原边线圈的电流是通过第二检测端口(CS端)获取的；历史周期采样电压平均值Vfb0包括第一周期之前若干历史周期的采样电压平均值或者第一周期的采样电压Vfb与之前若干历史周期的采样电压平均值。第一周期之前若干历史周期的采样电压平均值的计算包括：或其中，an表示第n个历史周期的采样电压，n表示历史周期的个数；第一周期的采样电压Vfb与之前若干历史周期的采样电压平均值的计算包括：或其中，第一设定值和第二设定值为经验值，能够根据经验被调整和更新。峰值电流控制电路40根据响应信号dynamic，选择不同的峰值阈值，并将第二检测端的电流与峰值阈值进行比较，根据比较结果输出峰值电流控制逻辑信号A；所述峰值阈值包括第一峰值阈值和第二峰值阈值；在响应信号dynamic处于有效状态时，峰值电流控制电路40将第二峰值阈值Ipkmax′与原边线圈的电流进行比较；在响应信号dynamic处于无效状态时，峰值电流控制电路40将第一峰值阈值Ipkmax与原边线圈的的电流进行比较；其中第二峰值阈值Ipkmax′大于第一峰值阈值Ipkmax。控制逻辑电路50根据峰值电流控制信号A，输出控制逻辑信号gdk给驱动电路60和响应电路30，驱动电路60根据控制逻辑信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源快速响应控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：响应电路，用于周期性的获取开关电源辅助线圈同相端的第一周期采样电压，并将第一周期的采样电压与历史周期采样电压平均值进行比较，根据两者之间的比较关系输出响应信号；峰值电流控制电路，用于根据响应信号的有效状态或无效状态，选择不同的峰值阈值，将流过开关电源原边线圈的电流与峰值阈值进行比较，根据比较结果输出峰值电流控制信号；控制逻辑电路，用于根据峰值电流控制信号，输出控制逻辑信号给驱动电路；驱动电路，用于根据控制逻辑信号输出驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源快速响应控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：响应电路，用于周期性的获取开关电源辅助线圈同相端的第一周期采样电压，并将第一周期的采样电压与历史周期采样电压平均值进行比较，根据两者之间的比较关系输出响应信号；峰值电流控制电路，用于根据响应信号的有效状态或无效状态，选择不同的峰值阈值，将流过开关电源原边线圈的电流与峰值阈值进行比较，根据比较结果输出峰值电流控制信号；控制逻辑电路，用于根据峰值电流控制信号，输出控制逻辑信号给驱动电路；驱动电路，用于根据控制逻辑信号输出驱动信号。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：优选的，所述响应电路，还用于接收所述控制逻辑信号，并且所述控制逻辑信号用于当响应信号为有效状态时，控制所述响应信号有效状态的维持时间。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：所述开关电源快速响应控制电路还包括取样控制电路；所述取样控制电路用于向响应电路提供取样信号，所述响应电路根据取样信号周期性的获取开关电源辅助线圈同相端的电压。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述响应电路包括：电压采样电路，用于根据取样信号周期性地采样辅助线圈同相端的电压，并输出第一周期采样电压给比较电路和响应控制电路；响应控制电路，用于根据取样信号对多个历史周期的采样电压进行平均，并将历史周期采样电压平均值输出给比较电路；比较电路，用于根据第一周期采样电压与历史周期采样电压平均值的比较结果输出比较信号；响应控制电路，还用于根据取样信号、比较信号和控制逻辑信号输出响应信号。5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述响应电路包括：电压采样电路，用于根据取样信号周期性的采样辅助线圈同相端的电压，并输出第一周期采样电压；开关电容控制电路，用于根据取样信号输出第一开关电容控制信号和第二开关电容控制信号；开关电容电路，用于根据所述第一开关电容控制信号和第二开关电容控制信号对历史周期采样电压进行平均后进行存储和/或输出；比较电路，用于根据第一周期采样电压与历史周期采样电压平均值的比较结果输出比较信号；开关电容控制电路还用于发送触发信号给触发电路；响应周期设定电路，用于设定响应时间，根据控制逻辑信号和响应信号输出恢复信号给触发电路；触发电路，用于根据比较信号、触...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世红，熊平，
申请(专利权)人：陕西亚成微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61