一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及开关电源制造技术

本发明专利技术公开了一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）包括：恒压环路（310）、恒流环路（320）、限流阈值选择器（330）、第一比较器（340）、锁存器（350）和驱动单元（360），恒压环路（310）与锁存器（350）连接，恒流环路（320）与限流阈值选择器（330）连接，限流阈值选择器（330）与恒压环路（310）输出端连接，第一比较器（340）能够与电压采样点（341）连接，第一比较器（340）与限流阈值选择器（330）连接，第一比较器（340）与锁存器（350）连接，锁存器（350）与驱动单元（360）连接。本发明专利技术还公开了一种开关电源。本发明专利技术提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路提高了开关电源的转换效率、工作频率及功率密度。

【技术实现步骤摘要】
一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及开关电源
本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及包括该连续和非连续模式恒压恒流控制电路的开关电源。
技术介绍
在开关电源
，反激式开关电源因其应用结构简单及成本较低而被广泛应用。反激式开关电源主要采用源边反馈控制技术或副边反馈控制技术，其中，副变反馈控制技术通常需要利用光耦器件和精密稳压器TL431来隔离采样次级侧输出电压信号以进行环路调制，而源边反馈控制技术无需这些器件，因此应用简单，成本更低，广泛应用在中小功率开关电源领域。源边反馈控制技术是通过次级线圈和辅助线圈的耦合关系，在变压器退磁过程中，将次级线圈上的电压信息传递到辅助线圈上，开关电源控制器在变压器退磁阶段采样辅助线圈上的电压，从而实现输出电压信号从次级侧到初级侧的隔离传递，因此，源边反馈要求退磁波形尽量完整。目前市场上源边反馈控制技术基本采用非连续工作模式。如图1和图2所示，其中图1为现有技术中的源边反馈反激式开关电源控制系统结构示意图。由图1可以看出，该开关电源包括的开关电源控制单元120通常包括恒压环路、恒流环路、峰值电流比较器、开关锁存器及驱动电路等，其中恒压环路和恒流环路共同触发功率管的导通，而功率管的关断由峰值电流比较器来触发，功率管导通和关断触发信号经过锁存器及驱动器后，驱动功率管的导通和关断，从而控制能量从初级到次级的传递。开关电源的系统控制则是通过响应输出信号的变化来实现的，而输出信号的传递则是通过隔离辅助线圈实现。输出信号在每个开关周期内的退磁过程中被采样，退磁过程结束后，才能根据采样值进行下一次开关动作。目前常见的开关电源是工作在断续工作模式(即DCM模式)，即在一次触发功率管导通之前，变压器退磁结束，初级线圈的电流恢复到零。这种工作模式的环路控制过程及恒压恒流计算相对比较简单。图2所示为现有技术中的反激式开关电源通过图1中所示的控制系统进行恒流控制的开关周期示意图。由图2可以看出，该开关电源在一个开关周期内包括三个时间段，分别是变压器励磁时间TON、退磁时间TDemag及死区时间TDEAD，当死区时间TDEAD为零时，开关电源工作在临界DCM模式(QR模式)。在这种控制过程中，变压器在每次开关周期内都能退磁结束，当输出电压恒定时，退磁时间TDemag也将固定，此时输出恒流值取决于开关周期TS和初级峰值电流大小。因此死区时间为零时是系统的最大工作频率，表示为：由上述公式可知，当输入电压比较低时，励磁时间将增加，而励磁时间增加将导致开关电源工作频率降低，由于开关电源的最大工作频率取决于最低输入电压下的工作频率。为了提高工作频率，现有技术中通常会采用电感量来减小退磁时间，这样一方面会影响转换效率，另一方面会影响空载下采样准确性，从而导致系统不稳定。因此，如何在不影响系统稳定性的前提下提高开关电源的频率及功率密度成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及包括该连续和非连续模式恒压恒流控制电路的开关电源，以解决现有技术中的问题。作为本专利技术的第一个方面，提供一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300包括：恒压环路310、恒流环路320、限流阈值选择器330、第一比较器340、锁存器350和驱动单元360，所述恒压环路310的输入端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输入端，所述恒压环路310的输出端与所述锁存器350的第一输入端连接，所述恒流环路320的输入端与高电平连接，所述恒流环路320的输出端与所述限流阈值选择器330的第一输入端连接，所述限流阈值选择器330的第二输入端与所述恒压环路310的输出端连接，所述第一比较器340的第一输入端能够与电压采样点341连接，所述第一比较器340的第二输入端与所述限流阈值选择器330的输出端连接，所述第一比较器340的输出端与所述锁存器350的第二输入端连接，所述锁存器350的输出端与所述驱动单元360的输入端连接，所述驱动单元360的输出端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路300的输出端，当所述锁存器350第一输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出导通触发信号，当所述锁存器350的第二输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元360能够输出关断触发信号。优选地，所述恒压环路310包括：采样单元451、误差放大器452、锯齿波发生器456、线缆压降补偿单元457、第二比较器458、第一与门460、第三比较器472和工作模式控制单元476，所述采样单元451的输入端为所述恒压环路310的输入端，所述采样单元451的输出端与所述误差放大器452的反相输入端连接，所述误差放大器452的同相输入端用于输入第一基准电压信号453，所述误差放大器452的输出端通过所述线缆压降补偿单元457连接到所述采样单元451的输入端，所述误差放大器452的输出端还与所述第二比较器458的第一输入端连接，所述第二比较器458的第二输入端与所述锯齿波发生器456的输出端连接，所述第二比较器458的输出端与所述第一与门460的第一输入端连接，所述第一与门460的第二输入端与所述工作模式控制单元476的输出端连接，所述第一与门460的输出端为所述恒压环路310的输出端，所述第三比较器472的第一输入端与所述采样单元451的输入端连接，所述第三比较器472的第二输入端用于输入第二基准电压信号471，所述第三比较器472的输出端与所述工作模式控制单元476的第一输入端连接，所述工作模式控制单元476的第二输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输入端与所述驱动单元360的输出端连接，所述锯齿波发生器456的输出端能够输出锯齿波信号，所述误差放大器452的输出端能够输出误差放大信号，所述锯齿波信号和所述误差放大信号通过所述第二比较器458后能够得到比较信号，所述比较信号与所述工作模式控制单元476的输出端输出的使能信号通过所述第一与门460能够得到所述导通触发信号。优选地，所述工作模式控制单元476包括：第一偏置电流源501、第二偏置电流源544、第一开关502、第二开关503、第三开关507、第四开关508、第一电容505、第二电容506、第三电容541、加法器510、第四比较器520、第五比较器540、D触发器530和第二与门560，所述第一偏置电流源501的输入端与高电平连接，所述第一偏置电流源501的输出端与所述第一开关502的一端连接，所述第一开关502的另一端通过所述第二开关503与低电平连接，所述第四开关508的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第四开关508的另一端与所述加法器510的第一输入端连接，所述第一电容505的一端与所述第一开关502的另一端连接，所述第一电容505的另一端与所述低电平连接，所述第二电容506的一端与所述第四开关508的另一端连接，所述第二电容506的另一端与所述低电平连接，所述第四比较器520的第一输入端与所述第四开关508的一端连接，所述第四比较器520的第二输入端与所述加法器510的输出端连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）包括：恒压环路（310）、恒流环路（320）、限流阈值选择器（330）、第一比较器（340）、锁存器（350）和驱动单元（360），所述恒压环路（310）的输入端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）的输入端，所述恒压环路（310）的输出端与所述锁存器（350）的第一输入端连接，所述恒流环路（320）的输入端与高电平连接，所述恒流环路（320）的输出端与所述限流阈值选择器（330）的第一输入端连接，所述限流阈值选择器（330）的第二输入端与所述恒压环路（310）的输出端连接，所述第一比较器（340）的第一输入端能够与电压采样点（341）连接，所述第一比较器（340）的第二输入端与所述限流阈值选择器（330）的输出端连接，所述第一比较器（340）的输出端与所述锁存器（350）的第二输入端连接，所述锁存器（350）的输出端与所述驱动单元（360）的输入端连接，所述驱动单元（360）的输出端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）的输出端，当所述锁存器（350）的第一输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元（360）能够输出导通触发信号，当所述锁存器（350）的第二输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元（360）能够输出关断触发信号。...

【技术特征摘要】
1.一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）包括：恒压环路（310）、恒流环路（320）、限流阈值选择器（330）、第一比较器（340）、锁存器（350）和驱动单元（360），所述恒压环路（310）的输入端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）的输入端，所述恒压环路（310）的输出端与所述锁存器（350）的第一输入端连接，所述恒流环路（320）的输入端与高电平连接，所述恒流环路（320）的输出端与所述限流阈值选择器（330）的第一输入端连接，所述限流阈值选择器（330）的第二输入端与所述恒压环路（310）的输出端连接，所述第一比较器（340）的第一输入端能够与电压采样点（341）连接，所述第一比较器（340）的第二输入端与所述限流阈值选择器（330）的输出端连接，所述第一比较器（340）的输出端与所述锁存器（350）的第二输入端连接，所述锁存器（350）的输出端与所述驱动单元（360）的输入端连接，所述驱动单元（360）的输出端为所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）的输出端，当所述锁存器（350）的第一输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元（360）能够输出导通触发信号，当所述锁存器（350）的第二输入端接收到有效电平信号时，所述驱动单元（360）能够输出关断触发信号。2.根据权利要求1所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述恒压环路（310）包括：采样单元（451）、误差放大器（452）、锯齿波发生器（456）、线缆压降补偿单元（457）、第二比较器（458）、第一与门（460）、第三比较器（472）和工作模式控制单元（476），所述采样单元（451）的输入端为所述恒压环路（310）的输入端，所述采样单元（451）的输出端与所述误差放大器（452）的反相输入端连接，所述误差放大器（452）的同相输入端用于输入第一基准电压信号（453），所述误差放大器（452）的输出端通过所述线缆压降补偿单元（457）连接到所述采样单元（451）的输入端，所述误差放大器（452）的输出端还与所述第二比较器（458）的第一输入端连接，所述第二比较器（458）的第二输入端与所述锯齿波发生器（456）的输出端连接，所述第二比较器（458）的输出端与所述第一与门（460）的第一输入端连接，所述第一与门（460）的第二输入端与所述工作模式控制单元（476）的输出端连接，所述第一与门（460）的输出端为所述恒压环路（310）的输出端，所述第三比较器（472）的第一输入端与所述采样单元（451）的输入端连接，所述第三比较器（472）的第二输入端用于输入第二基准电压信号（471），所述第三比较器（472）的输出端与所述工作模式控制单元（476）的第一输入端连接，所述工作模式控制单元（476）的第二输入端与所述驱动单元（360）的输出端连接，所述锯齿波发生器（456）的输入端与所述驱动单元（360）的输出端连接，所述锯齿波发生器（456）的输出端能够输出锯齿波信号，所述误差放大器（452）的输出端能够输出误差放大信号，所述锯齿波信号和所述误差放大信号通过所述第二比较器（458）后能够得到比较信号，所述比较信号与所述工作模式控制单元（476）的输出端输出的使能信号通过所述第一与门（460）能够得到所述导通触发信号。3.根据权利要求2所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述工作模式控制单元（476）包括：第一偏置电流源（501）、第二偏置电流源（544）、第一开关（502）、第二开关（503）、第三开关（507）、第四开关（508）、第一电容（505）、第二电容（506）、第三电容（541）、加法器（510）、第四比较器（520）、第五比较器（540）、D触发器（530）和第二与门（560），所述第一偏置电流源（501）的输入端与高电平连接，所述第一偏置电流源（501）的输出端与所述第一开关（502）的一端连接，所述第一开关（502）的另一端通过所述第二开关（503）与低电平连接，所述第四开关（508）的一端与所述第一开关（502）的另一端连接，所述第四开关（508）的另一端与所述加法器（510）的第一输入端连接，所述第一电容（505）的一端与所述第一开关（502）的另一端连接，所述第一电容（505）的另一端与所述低电平连接，所述第二电容（506）的一端与所述第四开关（508）的另一端连接，所述第二电容（506）的另一端与所述低电平连接，所述第四比较器（520）的第一输入端与所述第四开关（508）的一端连接，所述第四比较器（520）的第二输入端与所述加法器（510）的输出端连接，所述第四比较器（520）的输出端与所述D触发器（530）的D输入端连接，所述D触发器（530）的Q输出端与所述加法器（510）的第二输入端连接，所述第二偏置电流源（544）的输入端与所述高电平连接，所述第二偏置电流源（544）的输出端与所述第三开关（507）的一端连接，所述第三开关（507）的另一端与所述低电平连接，所述第三电容（541）的一端与所述第三开关（507）的一端连接，所述第三电容（541）的另一端与所述低电平连接，所述第五比较器（540）的第一输入端与所述第三电容（541）的一端连接，所述第五比较器（540）的第二输入端用于输入第三基准电压信号（542），所述第五比较器（540）的输出端与所述D触发器（530）的Clk输入端连接，所述第二与门（560）的第一输入端与所述第四比较器（520）的输出端连接，所述第二与门（560）的第二输入端与所述第五比较器（540）的输出端连接，所述第二与门（560）的输出端为所述工作模式控制单元（476）的输出端，用于输出所述使能信号。4.根据权利要求3所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述第一偏置电流源（501）的偏置电流和所述第二偏置电流源（544）的偏置电流相同。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其特征在于，所述恒流环路（320）包括：第三偏置电流源（710）、第四偏置电流源（716）、第五偏置电流源（730）、压控电流源（736）、第五开关（712）、第六开关（714）、第七...

【专利技术属性】
技术研发人员：励晔，朱勤为，闵波，黄飞明，
申请(专利权)人：无锡硅动力微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32