开关电源控制器及其控制方法技术

公开了一种开关电源控制器及其控制方法。该开关电源控制器用于控制开关管的导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定，包括：驱动电路，该驱动电路根据开关电源的拓扑结构产生预定频率和占空比的PWM信号；驱动电流控制电路，该驱动电流控制电路的输入端接收PWM信号，输出端向该开关管的控制端提供驱动电流，其中，该开关电源控制器在开始正常工作之前执行测试操作，该驱动电流控制电路在测试操作中检测该开关管的输入电容，并且在正常工作期间产生与该开关管的输入电容相应级别的驱动电流。该开关电源控制器自动匹配开关管的驱动电流，使得在抑制EMI的同时可以兼顾开关电源的转换效率，并且降低了开关电源控制器的调试难度和制造成本。

【技术实现步骤摘要】
开关电源控制器及其控制方法
本专利技术涉及开关电源，更具体地，涉及可以抑制电磁干扰(EMI)的开关电源控制器及其控制方法。
技术介绍
在开关电源中的开关器件高速导通和断开过程中，电压和电流的快速跳变带来严重的电磁干扰，其中包括辐射电磁干扰。辐射电磁干扰是在开关电源周围空间的辐射。如何降低电磁干扰噪声使得电源产品达到相关标准，是业界普遍关注的一个问题。已知电压和电流的变化速度直接影响电磁干扰的大小。开关管的驱动电流越小，启动过程越长，电压和电流的跳变就越缓慢，则开关管的导通和断开产生的电磁干扰越小。传统的减小开关电源的电磁干扰噪声的方法是在开关管的栅极串联调节电阻来限制主开关管在导通或关断之前的栅源电容充电或放电电流，从而延长主开关管的栅源电压达到导通或关断阈值电压所需的时间，减小电压变化率dV/dt，以抑制EMI的辐射噪声。然而，大电阻值的调节电阻使得开关管的导通或断开过程延长。开关管的启动和断开过程延长将导致电压电流曲线的交叠面积变大，即开关管的损耗增加，转换效率降低。在选择调节电阻的电阻值时应当平衡抑制EMI的需求和减小损耗的需求。在开关电源应用时，根据驱动电路的驱动电压和开关管的参数选择合适的调节电阻。然而，调节电阻的选择需要经过多次实验，调试效率低。由于不同功率级的开关管的参数不同，如果驱动电路所驱动的开关管更换，则需要重新配置调节电阻。甚至需要为不同功率级的开关管分别提供驱动电路。因此，期望在抑制开关电源的EMI的同时可以简化驱动电路的调试以及减小开关管的损耗。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种开关电源控制器及其控制方法，该开关电源控制器利用驱动电流的自动选择来抑制辐射电磁干扰。根据本专利技术的一方面，提供一种开关电源控制器，所述开关电源控制器用于控制开关管的导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定，包括：驱动电路，所述驱动电路根据开关电源的拓扑结构产生预定频率和占空比的PWM信号；驱动电流控制电路，所述驱动电流控制电路的输入端接收PWM信号，输出端向所述开关管的控制端提供驱动电流，其中，所述开关电源控制器在开始正常工作之前执行测试操作，所述驱动电流控制电路在测试操作中检测所述开关管的输入电容，并且在正常工作期间产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流。优选地，所述驱动电流控制电路包括：驱动电流检测电路，所述驱动电流检测电路的第一输出端与所述开关管的控制端相连，用于向其提供检测电流，第二输出端用于提供表征所述开关管的输入电容的检测电压；以及驱动电流选择电路，所述驱动电流选择电路的第一输入端接收PWM信号，第二输入端接收检测电压，输出端提供所述开关管的驱动电流，其中，在系统上电时，所述驱动电流检测电路获得所述电压并且所述驱动电流选择电路锁存所述检测电压，在开关电源的正常工作期间，所述驱动电流选择电路产生与所述检测电压相对应的驱动电流。优选地，所述驱动电流检测电路的第一输出端和第二输出端之间具有公共节点，并且所述驱动电流检测电路包括：第一电流源，用于提供检测电流；第一开关，连接在所述第一电流源和所述公共节点之间，其中，所述第一开关在所述开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开。优选地，所述检测电流足够小使得在测试操作期间所述开关管未完全导通。优选地，所述驱动电流选择电路包括：第一开关，根据PWM信号闭合或断开；多个电流源，所述多个电流源产生不同级别的驱动电流；多个第二开关，分别连接在所述多个电流源和所述第一开关的第一端之间；第三开关，在开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开；多个比较器，所述多个比较器的同相输入端共同连接至第三开关的第二端，反相输入端分别接收各自的参考电压；以及多个锁存器，所述多个锁存器的输入端分别连接至相应的一个比较器的输出端，所述多个锁存器的输出端分别连接至所述多个第二开关的相应一个开关的控制端，其中，所述第一开关的第二端连接至所述开关管的控制端，所述第三开关的第一端连接至所述开关管的控制端。优选地，所述驱动电流选择电路包括：多个电流源，所述多个电流源产生不同级别的驱动电流；多个第一开关，分别连接在相应的一个电流源和所述开关管的控制端之间；第二开关，在开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开；多个比较器，所述多个比较器的同相输入端共同连接至第二开关的第二端，反相输入端分别接收各自的参考电压；多个锁存器，所述多个锁存器的输入端分别连接至相应的一个比较器的输出端；以及多个与门，所述多个与门的第一输入端分别连接至相应的一个锁存器的输出端，所述多个与门的第二输入端分别接收PWM信号，所述多个与门的的输出端分别连接至所述多个第一开关的相应一个开关的控制端。优选地，所述驱动电流选择电路包括：驱动模块，所述驱动模块接收PWM信号，并且根据PWM信号产生用于驱动所述开关管的驱动电压；多个调节电阻，所述多个调节电阻的第一端分别连接至所述驱动模块的输出端；多个第一开关，分别连接在相应的一个调节电阻和所述开关管的控制端之间；第二开关，在开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开；多个比较器，所述多个比较器的同相输入端共同连接至第二开关的第二端，反相输入端分别接收各自的参考电压；多个锁存器，所述多个锁存器的输入端分别连接至相应的一个比较器的输出端，所述多个锁存器的输出端分别连接至所述多个第一开关的相应一个开关的控制端。优选地，所述开关管为场效应晶体管。根据本专利技术的另一方面，提供一种开关电源控制方法，用于控制开关管的导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定，包括：在开关电源开始正常工作之前执行测试操作，以检测所述开关管的输入电容；以及在开关电源的正常工作期间产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流，其中，在正常工作期间，根据开关电源的拓扑结构产生预定频率和占空比的PWM信号，并且根据PWM信号供给或断开驱动电流。优选地，执行测试操作的步骤包括：采用电流源向所述开关管的控制端提供检测电流，所述检测电流小于所述驱动电流；在检测电流持续预定时间后，获得所述开关管的控制端的电压，作为表征所述开关管的输入电容的检测电压。优选地，在系统上电时获得并锁存所述检测电压。优选地，产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流的步骤包括：将表征所述开关管的输入电容的检测电压与多个参考电压相比较，以获得所述输入电容的级别；根据所述输入电容的级别，选择多个电流源中的一个电流源；以及根据PWM信号将所述多个电流源中的所述一个电流源周期性地连接至所述开关管的控制端。优选地，产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流的步骤包括：将表征所述开关管的输入电容的检测电压与多个参考电压相比较，以获得所述输入电容的级别；根据所述输入电容的级别和PWM信号，周期性地选择多个电流源中的一个电流源；以及将所述多个电流源中的所述一个电流源连接至所述开关管的控制端。优选地，产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流的步骤包括：根据PWM信号产生用于驱动所述开关管的驱动电压；将表征所述开关管的输入电容的检测电压与多个参考电压相比较，以获得所述输入电容的级别；根据所述输入电容的级别选择多个调节电阻中的一个调节电阻；以及将所述驱动电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源控制器，所述开关电源控制器用于控制开关管的导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定，包括：驱动电路，所述驱动电路根据开关电源的拓扑结构产生预定频率和占空比的PWM信号；驱动电流控制电路，所述驱动电流控制电路的输入端接收PWM信号，输出端向所述开关管的控制端提供驱动电流，其中，所述开关电源控制器在开始正常工作之前执行测试操作，所述驱动电流控制电路在测试操作中检测所述开关管的输入电容，并且在正常工作期间产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源控制器，所述开关电源控制器用于控制开关管的导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定，包括：驱动电路，所述驱动电路根据开关电源的拓扑结构产生预定频率和占空比的PWM信号；驱动电流控制电路，所述驱动电流控制电路的输入端接收PWM信号，输出端向所述开关管的控制端提供驱动电流，其中，所述开关电源控制器在开始正常工作之前执行测试操作，所述驱动电流控制电路在测试操作中检测所述开关管的输入电容，并且在正常工作期间产生与所述开关管的输入电容相应级别的驱动电流。2.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其中所述驱动电流控制电路包括：驱动电流检测电路，所述驱动电流检测电路的第一输出端与所述开关管的控制端相连，用于向其提供检测电流，第二输出端用于提供表征所述开关管的输入电容的检测电压；以及驱动电流选择电路，所述驱动电流选择电路的第一输入端接收PWM信号，第二输入端接收检测电压，输出端提供所述开关管的驱动电流，其中，在系统上电时，所述驱动电流检测电路获得所述检测电压并且所述驱动电流选择电路锁存所述检测电压，在开关电源的正常工作期间，所述驱动电流选择电路产生与所述检测电压相对应的驱动电流。3.根据权利要求2所述的开关电源控制器，其中所述驱动电流检测电路的第一输出端和第二输出端之间具有公共节点，并且所述驱动电流检测电路包括：第一电流源，用于提供检测电流；第一开关，连接在所述第一电流源和所述公共节点之间，其中，所述第一开关在所述开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开。4.根据权利要求3所述的开关电源控制器，其中所述检测电流足够小使得在测试操作期间所述开关管未完全导通。5.根据权利要求2所述的开关电源控制器，其中所述驱动电流选择电路包括：第一开关，根据PWM信号闭合或断开；多个电流源，所述多个电流源产生不同级别的驱动电流；多个第二开关，分别连接在所述多个电流源和所述第一开关的第一端之间；第三开关，在开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开；多个比较器，所述多个比较器的同相输入端共同连接至第三开关的第二端，反相输入端分别接收各自的参考电压；以及多个锁存器，所述多个锁存器的输入端分别连接至相应的一个比较器的输出端，所述多个锁存器的输出端分别连接至所述多个第二开关的相应一个开关的控制端，其中，所述第一开关的第二端连接至所述开关管的控制端，所述第三开关的第一端连接至所述开关管的控制端。6.根据权利要求2所述的开关电源控制器，其中所述驱动电流选择电路包括：多个电流源，所述多个电流源产生不同级别的驱动电流；多个第一开关，分别连接在相应的一个电流源和所述开关管的控制端之间；第二开关，在开关电源的测试操作中闭合，以及在所述开关电源的正常工作期间断开；多个比较器，所述多个比较器的同相输入端共同连接至第二开关的第二端，反相输入端分别接收各自的参考电压；多个锁存器，所述多个锁存器的输入端分别连接至相应的一个比较器的输出端；以及多个与门，所述多个与门的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，白永江，胡志亮，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33