一种准谐振控制的开关电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种准谐振控制的开关电源电路及方法，通过调节电流峰值和开关频率的对应关系，达到防止音频噪声产生的目的。其电路包括：储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；谷底检测电路，检测开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号；模式检测电路，检测开关电源电路是否工作于连续电流模式；以及峰值信号调整电路，在满足非连续电流模式和非谷底导通的条件下，调整峰值信号的值。

A quasi resonant controlled switching circuit and method

The invention discloses a quasi resonant controlled switching power supply circuit and method. By adjusting the corresponding relationship between the peak current and the switching frequency, the purpose of preventing the audio noise is generated. The circuit includes a storage element capable of storing energy; switch electrically coupled to the storage device, the switch is turned on when the storage element stores energy in the switch off when the energy storage element in the stored energy is transmitted to the load; the bottom detection circuit. To detect whether the switch switch voltage below the bottom of the reference signal; pattern detection circuit, detection circuit of switching power supply is operated in continuous current mode; and the peak signal adjusting circuit to meet the non continuous current mode and non bottom conduction conditions, adjusting the peak value of signal.

【技术实现步骤摘要】
一种准谐振控制的开关电路及方法
本专利技术涉及一种开关电源，特别地，涉及开关电源的准谐振控制。
技术介绍
开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。开关电源的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，其中以定频控制最为常用。但定频控制下的开关电源开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化，变频控制则克服了这些缺点。最常用的变频控制为准谐振控制(Quasi-ResonantControl)，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在临界模式下，当流过储能元件的电流Ics下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关两端的谐振电压VDS在其最小电压值时开关被控制信号PG导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关的电流大于一与输出电压相关的反馈信号Vfb时开关被控制信号PG关断，从而达到调节输出电压的目的。然而谷底开通会导致开关电源的输出功率不连续，经过环路调节后，开关频率会在几个开关周期内跳变，从而引起音频噪声。
技术实现思路
本专利技术提供一种准谐振控制的开关电源电路及方法，通过调整峰值电流信号来实现准谐振控制，在检测到非电流连续模式下开关端电压未实现谷底开通时，调整峰值电流信号的值，使其最终达到谷底开通，达到防止音频噪声产生的目的。依据本专利技术提出的一种准谐振控制的开关电源电路，具有开关和储能元件，包括：峰值信号调整电路，输出峰值调整信号，在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，所述峰值信号调整电路调整峰值调整信号的值。在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：脉冲电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收谷底检测信号，所述第二输入端接收模式检测信号，基于谷底检测信号和模式检测信号，所述输出端输出脉冲信号；计数电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至脉冲电路的输出端接收脉冲信号，基于脉冲信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数器的输出端接收计数信号，基于计数信号，所述输出端输出峰值调整信号。在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：计数电路，具有输入端、时钟端、复位端和输出端，所述输入端接收谷底检测信号，所述时钟端接收频率控制信号，所述复位端接收模式检测信号，基于谷底检测信号，频率控制信号和模式检测信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数电路的输出端接收计数信号，基于所述计数信号，所述输出端输出峰值调整信号。在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：阈值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收峰值调整信号，所述第二输入端接收基准信号，基于峰值调整信号和基准信号，所述阈值比较器在输出端输出比较信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至阈值比较器的输出端接收比较信号，所述第二输入端接收谷底检测信号，所述第三输入端接收模式检测信号，基于比较信号、谷底检测信号和模式检测信号，所述逻辑电路在第一输出端输出充电开关控制信号，在第二输出端输出放电开关控制信号；以及充放电电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至逻辑电路的第一输出端接收充电开关控制信号，所述第二输入端耦接至逻辑电路的第二输出端接收放电开关控制信号，基于充电开关控制信号和放电开关控制信号，所述充放电电路在输出端输出峰值调整信号。在上述实施例中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。依据本专利技术提出的一种开关电源电路的控制方法，所述开关电源电路包括储能元件和开关，所述控制方法包括在开关电源电路工作于连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，调整峰值调整信号的值。在一个实施例中，所述控制方法包括：基于频率控制信号导通开关；检测开关电源电路是否处于连续电流模式，若是，则设置峰值调整信号的值为初始值或者保持峰值调整信号的值不变；在开关电源电路处于非连续电流模式下时检测开关电压在开关导通时刻是否处于谷底，若是，则保持峰值调整信号的值不变，否则调整峰值调整信号的值；以及基于电流检测信号和峰值信号的值关断开关；其中，电流检测信号表征流过储能元件的电流，峰值信号包括峰值基准信号和峰值调整信号。在一个实施例中，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率大于预设的第二频率时，峰值基准信号的值保持最大值不变。在一个实施例中，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率在预设的第二频率和第三频率之间时，峰值基准信号的值具有中间值；当频率控制信号的频率大于预设的第三频率时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率到达最大值时，峰值基准信号的值达到最大值。本专利技术采用上述结构的电路和/或上述方法，在非电流连续模式下，逐步地调整峰值信号的值，使开关在开关端电压谷底时刻导通。从而在不影响开关频率的前提下，通过调整电流峰值和开关频率的对应关系，实现了准谐振控制，同时保证开关频率和电流峰值的相对稳定，有效地避免了音频噪声的产生。此外，本专利技术采用的电路和方法可以兼容开关电源电路的电流连续模式。附图说明图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图；图2为根据本专利技术一实施例的准谐振控制开关电源电路的框图；图3示出了根据本专利技术一实施例的开关电源电路的控制方法30；图4为根据本专利技术一实施例的峰值信号调整电路40的电路结构示意图；图5示出了图4所示峰值信号调整电路40的部分波形示意图；图6示出了根据本专利技术一实施例的峰值信号调整电路60的电路结构示意图；图7示出了根据本专利技术一实施例的峰值信号调整电路70的电路结构示意图；图8示出了根据本专利技术一实施例的谷底检测电路80的电路结构示意图；图9示出了根据本专利技术实施例的峰值基准信号Ipk_ref和频率控制信号Fs之间的关系图；图10示出了根据本专利技术实施例的峰值基准信号Ipk_ref和频率控制信号Fs之间的关系图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准谐振控制的开关电源电路，具有开关和储能元件，包括：峰值信号调整电路，输出峰值调整信号，在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，所述峰值信号调整电路调整峰值调整信号的值。

【技术特征摘要】
1.一种准谐振控制的开关电源电路，具有开关和储能元件，包括：峰值信号调整电路，输出峰值调整信号，在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，所述峰值信号调整电路调整峰值调整信号的值。2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：脉冲电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收谷底检测信号，所述第二输入端接收模式检测信号，基于谷底检测信号和模式检测信号，所述输出端输出脉冲信号；计数电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至脉冲电路的输出端接收脉冲信号，基于脉冲信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数器的输出端接收计数信号，基于计数信号，所述输出端输出峰值调整信号；其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。3.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：计数电路，具有输入端、时钟端、复位端和输出端，所述输入端接收谷底检测信号，所述时钟端接收频率控制信号，所述复位端接收模式检测信号，基于谷底检测信号，频率控制信号和模式检测信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数电路的输出端接收计数信号，基于所述计数信号，所述输出端输出峰值调整信号；其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。4.如权利要求2或3任一项所述的开关电源电路，其中所述计数电路包括顺序计数器、倒序计数器或循环计数器。5.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：阈值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收峰值调整信号，所述第二输入端接收基准信号，基于峰值调整信号和基准信号，所述阈值比较器在输出端输出比较信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至阈值比较器的输出端接收比较信号，所述第二输入端接收谷底检测信号，所述第三输入端接收模式检测信号，基于比较信号、谷底检测信号和模式检测信号，所述逻辑电路在第一输出端输出充电开关控制信号，在第二输出端输出放电开关控制信号；以及充放电电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至逻辑电路的第一输出端接收充电开关控制信号，所述第二输入端耦接至逻辑电路的第二输出端接收放电开关控制信号，基于充电开关控制信号和放电开关控制信号，所述充放电电路在输出端输出峰值调整信号；其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。6.如权利要求1所述的开关电源电路，还包括谷底检测电路，包括：谷底比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收开关两端的开关电压，所述第二输入端接收谷底基准信号，基于开关电压和谷底基准信号，所述谷底比较器在输出端输出谷底比较信号；以及D触发器，具有输入端、时钟端和输出端，所述输入端耦接至谷底比较器的输出端接收谷底比较信号，所述时钟端接收频率控制信号，基于谷底比较信号和频率控制信号，所述输出端输出谷底检测信号。7.如权利要求1-3、5-6任一项所述的开关电源电路，还包括：峰值比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值信号，基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯然，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51