一种开关电源及其控制电路制造技术

本申请公开了开关电源及其控制电路。所述控制电路包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间调节所述时钟信号的周期。该控制电路利用时钟信号的周期的动态控制补偿导通时间的变化，从而实现宽输入和输出电压范围和提高系统稳定性。

Switching power supply and control circuit thereof

A switching power supply and a control circuit thereof are disclosed. The control circuit comprises a clock module, for generating a clock signal; and driving module for generating switch signal according to the clock signal to control the switch turn-on and turn off, wherein the clock module according to the switch signal conduction time cycle of the clock signal to adjust the time. The control circuit utilizes the dynamic control of the clock signal cycle to compensate for changes in turn-on time so as to achieve a wide input and output voltage range and improve system stability.

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源及其控制电路
本技术属于电力电子
，更具体地，涉及开关电源及其控制电路。
技术介绍
开关电源是采用开关信号控制开关管的导通和关断，通过对储能元件的充电和放电维持稳定输出的电源电路。在开关电源中，控制电路产生开关信号，以控制开关管的导通和关断。开关管的导通时间占整个开关周期的比值称为占空比。开关电源的输入电压、输出电压和占空比之间存在着特定的关系。因此，在输入电压波动时，可以通过占空比的反馈调节获得稳定的输出电压。由于控制电路中的运算放大器、比较器和驱动模块等需要一下的时间来检测和动作，因此，开关信号的关断时间应该大于最小关断时间。此外，如果开关信号的导通时间小于最小导通时间，在系统中可能出现跳周期的现象。也即，在某些开关周期中，开关信号未能从无效状态切换至有效状态，从而在整个开关周期中都未能驱动开关管导通。开关电源的电压调节范围受到最小导通时间和最小关断时间的限制。因此，期望进一步实现宽输入和输出电压范围以及提高系统稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供开关电源及其控制电路，其中控制电路根据导通时间调节时钟信号的周期。根据本技术的第一方面，提供一种用于开关电源的控制电路，包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值。优选地，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期，所述第一阈值大于等于最小导通时间。优选地，在所述关断时间小于第三阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期，所述第三阈值大于等于最小关断时间。优选地，所述时钟模块包括：第一电容，在所述第一电容的两端产生第一控制电压；电流源，与所述第一电容串联连接，用于向所述第一电容提供第一电流；开关，与所述第一电容并联连接，用于控制所述第一电容的充电和放电过程；比较器，用于将所述第一控制电压与参考电压相比较，从而产生边沿触发信号；脉冲信号产生模块，用于根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号；以及时间检测模块，用于根据所述开关信号的所述导通时间产生调节信号，其中，所述调节信号用于改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。优选地，所述电流源根据所述调节信号改变电流值，从而改变所述第一电容的充电时间。在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值减小，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值增加，从而减少所述第一电容的充电时间。优选地，所述时钟模块还包括：电压源，用于提供所述参考电压，并且根据所述调节信号调节电压值。所述电压源根据所述调节信号改变所述参考电压，从而改变所述第一电容的充电时间。在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压升高，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压减小，从而减少所述第一电容的充电时间。优选地，所述时间检测模块包括：导通时间检测模块，用于检测所述开关信号的导通时间；关断时间检测模块，用于检测所述开关信号的关断时间；以及调节信号生成模块，用于根据所述导通时间检测模块或关断时间检测模块的其中一个输出，生成所述调节信号。优选地，所述导通时间检测模块和所述关断时间检测模块分别包括脉冲宽度测量电路，所述导通时间检测模块和所述关断时间检测模块分别接收所述开关信号。根据本技术的第二方面，提供一种开关电源，包括：主电路；以及上述的控制电路，其中，所述主电路包括开关管，所述控制电路控制所述开关管的导通和关断。优选地，所述主电路为升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激型拓扑中的任一种。根据本技术实施例的开关电源控制电路，利用时钟信号的周期的动态控制补偿开关信号的导通时间的变化，从而实现宽输入和输出电压范围和提高系统稳定性。在优选的实施例中，如果导通时间小于第一阈值，则时钟信号的周期延长，第一阈值大于等于系统的最小导通时间。根据开关信号的导通时间动态调节时钟信号的周期，使得所述导通时间始终大于最小导通时间，从而开关电源可以避免跳周期的发生，在控制电路的控制下产生稳定的直流输出电压。在优选的实施例中，如果关断时间小于第二阈值，则时钟信号的周期延长，第二阈值大于等于系统的最小关断时间。根据开关信号的关断时间动态调节时钟信号的周期，使得开关信号的导通时间的变化范围可以增大，从而开关信号的最大占空比也将相应增大，该开关电源可以实现宽输入和输出电压范围。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出BUCK型开关电源的示意性框图。图2示出BOOST型开关电源的示意性框图。图3示出在图1和2所示开关电源中采用的现有控制电路的示意性框图。图4示出图3所示控制电路的工作波形图。图5示出根据本技术第一实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。图6示出根据本技术第二实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。图7示出图5和6所示控制电路中采用的时间检测模块的示意性框图。图8示出图5和6所示控制电路的工作波形图。图9示出根据本技术第三实施例的开关电源控制方法的流程图。图10示出根据本技术第四实施例的开关电源控制方法的流程图。图11示出根据本技术第五实施例的开关电源控制方法的流程图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本技术。图1示出升压型(BUCK)开关电源的示意性框图。如图1所示，开关电源100具有接收直流输入电压Vin的输入端和用于提供直流输出电压Vout的输出端。开关电源100的主电路包括电容Cin和Cout、开关管M1、二极管D1和电感L1。开关电源100的控制电路110为开关管M1提供开关信号Vg。在开关电源100的主电路中，电容Cin连接在输入端和地之间，用于对直流输入电压Vin进行滤波。电容Cout连接在输出端和地之间，用于提供直流输出电压Vout。开关管M1和二极管D1串联连接在输入端和地之间。开关管M1具有第一端、第二端和控制端。开关管M1的控制端接收开关信号Vg，并且在导通状态下电流从第一端流至第二端。二极管D1的阳极接地，阴极连接至开关管M1的第二端。电感L1连接在开关管M1与二极管D1的中间节点和输出端之间。开关管M1例如是选自金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管的一种。例如，开关管M1为N型MOSFET，第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。开关电源100的控制电路110分别连接输至主电路的输入端和输出端以及开关管M1的控制端。如下文所述，控制电路110包括比较器和脉冲产生模块等电路模块。控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关电源的控制电路，包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间或关断时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值；所述时钟模块包括：第一电容，在所述第一电容的两端产生第一控制电压；电流源，与所述第一电容串联连接，用于向所述第一电容提供第一电流；开关，与所述第一电容并联连接，用于控制所述第一电容的充电和放电过程；比较器，用于将所述第一控制电压与参考电压相比较，从而产生边沿触发信号；脉冲信号产生模块，用于根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号；以及时间检测模块，用于根据所述开关信号的所述导通时间或关断时间产生调节信号，其中，所述调节信号用于改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。

【技术特征摘要】
1.一种用于开关电源的控制电路，包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间或关断时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值；所述时钟模块包括：第一电容，在所述第一电容的两端产生第一控制电压；电流源，与所述第一电容串联连接，用于向所述第一电容提供第一电流；开关，与所述第一电容并联连接，用于控制所述第一电容的充电和放电过程；比较器，用于将所述第一控制电压与参考电压相比较，从而产生边沿触发信号；脉冲信号产生模块，用于根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号；以及时间检测模块，用于根据所述开关信号的所述导通时间或关断时间产生调节信号，其中，所述调节信号用于改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期。3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其中，在所述关断时间小于第二阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期。4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述电流源根据所述调节信号改变电流值，从而改变所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块增大所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小鹏，黄必亮，任远程，周逊伟，
申请(专利权)人：杰华特微电子杭州有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33