交错式开关电源及其控制电路与控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交错式开关电源的控制电路及方法，兼容连续和非连续电流模式。在非连续电流模式下，保证两路电压调整电路交错运行的同时，达到两路开关管均谷底导通的目的。该控制电路包括：移相控制模块，在第一开关管导通的半个周期后，输出第二导通信号以导通第二开关管；峰值比较电路，将代表流过第二开关管电流的电流检测信号和峰值信号相比较，输出第二关断信号以控制第二开关管的关断，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；以及峰值调整电路，输出该峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的电压大于波谷基准信号时调整峰值调整信号的值。

【技术实现步骤摘要】
交错式开关电源及其控制电路与控制方法
本专利技术涉及一种交错式开关电源，特别地，涉及交错式开关电源的交错控制和准谐振控制。
技术介绍
因具有可减小功率器件负担、降低输出电流和输出电压的纹波、加倍开关电源输出功率的优点，交错式开关电源得到了广泛的应用。现有的交错式开关电源的错相控制通常采用定频的方式来实现，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，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在电流临界或断续模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关管两端的谐振电压在其最小电压值时开关被导通(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时开关被关断，从而达到调节输出电压的目的。然而，如果将准谐振控制方式运用于交错式开关电源中，由于其工作频率是变化的，很难做到两路电压调整电路之间的交错运行和谷底导通同时满足。现实中两路电压调整电路常常略有差别，失配使得两路开关管的导通时间会有重叠，造成电流质量下降。因此，现在有需求优化交错式开关电源的交错控制和准谐振控制。
技术实现思路
本专利技术提供一种交错式开关电源，兼容连续和非连续电流模式，其中在非连续电流模式下，第一路电压调整电路谷底导通，交错导通第二路电压调整电路的第二开关管。在检测到第二开关管的导通不是谷底导通时，通过调整峰值调整信号的值，使第二路电压调整电路的第二开关管也达到谷底开通。不仅保证了开关频率和电流阈值的相对稳定，而且有效地避免了音频噪声的产生。依据本专利技术提出的一种的用于交错式开关电源的控制电路，该开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管和第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制电路包括：第一路控制电路，耦接至第一开关管，输出控制第一开关管的第一控制信号；第二路控制电路，耦接至第二开关管，输出控制第二开关管的第二控制信号，其中第二路控制电路包括：移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出控制第二开关管导通的第二导通信号；峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的电流检测信号，基于峰值信号和电流检测信号，峰值比较电路输出控制第二开关管关断的第二关断信号，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；波谷检测电路，在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；以及峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。依据本专利技术提出的一种的用于交错式开关电源，包括交错并联运行的第一开关管和第二开关管；第一变压器，具有第一原边绕组和第一辅助绕组，其中第一原边绕组耦接至第一开关管；第二变压器，具有第二原边绕组和第二辅助绕组，其中第二原边绕组耦接至第二开关管；第一路控制电路，耦接至第一辅助绕组以接收来自第一变压器的第一反射电压，输出控制第一开关管的第一控制信号，其中在非连续电流模式下且第一开关管的关断期间内第一反射电压达到其最小电压时，第一开关管导通；以及第二路控制电路，输出控制第二开关管的第二控制信号，所述第二路控制电路包括：移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出第二导通信号以导通第二开关管；峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的第二电流检测信号，将第二电流检测信号和峰值信号相比较，输出第二关断信号以控制第二开关管的关断，其中该峰值信号包括第二电流阈值信号与峰值调整信号；波谷检测电路，耦接至第二辅助绕组以接收来自第二变压器的第二反射电压，在第二开关管的关断期间检测第二反射电压是否低于反射基准信号，并输出波谷脉冲信号；以及峰值信产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和第二电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二反射电压高于反射基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。依据本专利技术一实施例的一种用于交错并联式开关电源的控制方法，该交错式开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管与第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制方法包括：基于第一控制信号控制第一开关管的导通与关断；在第一开关管开始导通的半个周期后，导通第二开关管；检测流过第二开关管的电流，产生第二电流检测信号；当第二电流检测信号增大到峰值信号时，关断第二开关管，其中峰值信号包括第二电流阈值信号和峰值调整信号；以及其中在非连续电流模式下，且在第二开关管导通时刻第二开关管两端的电压大于波谷基准信号时，调节峰值调整信号的值。附图说明图1为准谐振控制电压调整电路的波形图；图2为根据本专利技术一实施例的交错式开关电源10的电路原理图；图3为根据本专利技术一实施例的图2所示开关电源10的工作波形图；图4为根据本专利技术一实施例的峰值信号产生电路205的电路框图；图5为根据本专利技术一实施例的波谷检测电路204A与峰值信号产生电路205A的电路原理图；图6为根据本专利技术一实施例的图5所示电路的工作波形图；图7为根据本专利技术一实施例的目标波谷发生器211B的电路原理图；图8为根据本专利技术一实施例的交错式开关电源的控制方法50的流程图；图9为根据本专利技术一实施例的图8所示的控制方法502的流程图。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。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2为根据本专利技术一实施例的交错式开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于交错式开关电源的控制电路，该开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管和第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制电路包括：/n第一路控制电路，耦接至第一开关管，输出控制第一开关管的第一控制信号；/n第二路控制电路，耦接至第二开关管，输出控制第二开关管的第二控制信号，其中第二路控制电路包括：/n移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出控制第二开关管导通的第二导通信号；/n峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的电流检测信号，基于峰值信号和电流检测信号，峰值比较电路输出控制第二开关管关断的第二关断信号，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；/n波谷检测电路，在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；以及/n峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于交错式开关电源的控制电路，该开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管和第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制电路包括：
第一路控制电路，耦接至第一开关管，输出控制第一开关管的第一控制信号；
第二路控制电路，耦接至第二开关管，输出控制第二开关管的第二控制信号，其中第二路控制电路包括：
移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出控制第二开关管导通的第二导通信号；
峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的电流检测信号，基于峰值信号和电流检测信号，峰值比较电路输出控制第二开关管关断的第二关断信号，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；
波谷检测电路，在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；以及
峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。


2.如权利要求1所述的控制电路，其中峰值信号产生电路包括：
波谷计数模块，耦接至波谷检测电路的输出端以接收波谷脉冲信号，计数并输出即时谷值；
目标波谷数发生器，基于即时谷值和上一周期的目标波谷数，输出当前周期的目标波谷数；以及
触发电路，接收第二导通信号和波谷脉冲信号，在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压低于波谷基准信号时，触发电路输出有效的触发信号；
峰值调整模块，基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果，在触发信号有效时调整峰值调整信号的值，并在输出端输出该峰值信号。


3.如权利要求2所述的控制电路，其中
当即时谷值大于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块减小峰值调整信号的值；以及
当即时谷值小于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块增大峰值调整信号的值。


4.如权利要求2所述的控制电路，其中峰值调整模块包括：
数字比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收当前周期的目标波谷数，基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果，数字比较电路输出数字比较信号；
D触发器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至数字比较电路的输出端以接收数字比较信号，时钟端耦接至触发电路的输出端以接收触发信号；
数模转换电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至D触发器的输出端，基于D触发器的输出，数模转换电路在输出端输出峰值调整信号；以及
求和电路，将峰值调整信号与电流阈值信号相叠加，在输出端输出峰值信号。


5.如权利要求2所述的控制电路，其中目标波谷数发生器包括：
选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收即时谷值加1，基于即时谷值与上一周期目标波谷数的比较结果，选择器选择将即时谷值或即时谷值加1作为输出的数值；以及
寄存器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至选择器的输出端，时钟端接收第二关断信号，在输出端提供当前周期的目标波谷数。


6.如权利要求2所述的控制电路，其中目标波谷数发生器包括：
第一选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收即时个谷值加1，基于即时谷值与上一周期目标波谷数的比较结果，第一选择器选择将即时谷值或即时谷值加1作为输出的数值；
第二选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一选择器的输出端，第二输入端接收即时谷值，基于峰值调整信号是否达到最大值，第二选择器选择将第一选择器的输出或即时谷值作为输出的数值；
第三选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第二选择器的输出端，第二输入端接收即时谷值加1，基于峰值调整信号是否达到最小值，第三选择器选择将第二选择器的输出或即时谷值加1作为输出的数值；以及
第三寄存器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至第三选择器的输出端，时钟端耦接至第二关断信号，在输出端输出当前周期的目标波谷数。


7.如权利要求1所述的控制电路，其中波谷检测电路包括：
谷底比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第二开关管两端的开关电压，第二输入端接收波谷基准信号，基于第二开关管两端的开关电压和波谷基准信号，谷底比较器在输出端输出波谷比较信号；
非门，其输入端耦接至谷底比较器的输出端；
RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至谷底比较器的输出端以接收波谷比较信号，复位端接收第二控制信号；
与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至非门的输出端，第二输入端耦接至RS触发器的输出端；以及
单脉冲电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至与门的输出端，输出端输出波谷脉冲信号。


8.如权利要求1所述的控制电路，其中第一路控制电路采用多模式控制，包括：
误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表交错式开关电源输出信号的反馈信号，第二输入端接收参考信号，误差放大电路基于反馈信号和参考信号之差，产生补偿信号；
调制信号产生电路，产生调制信号；以及
第一比较电路，接收第一电流阈值信号和表征流过第一开关管电流的第一电流检测信号，基于第一电流阈值信号和第一电流检测信号，输出第一关断信号以控制第一开关管的关断；
第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第二输入端耦接至调制信号产生电路以接收调制信号，第一比较电路将补偿信号和调制信号进行比较，在输出端产生频率调制信号；以及
其中在连续电流模式下，基于频率调制信号控制第一开关管导通，在非连续电流模式下，在第一开关管的关断期间内第一开关管两端的电压达到其最小电压时，导通第一开关管。


9.一种交错式开关电源，包括：
交错并联运行的第一开关管和第二开关管；
第一变压器，具有第一原边绕组和第一辅助绕组，其中第一原边绕组耦接至第一开关管；
第二变压器，具有第二原边绕组和第二辅助绕组，其中第二原边绕组耦接至第二开关管；
第一路控制电路，耦接至第一辅助绕组以接收来自第一变压器的第一反射电压，输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：范子林，李广卓，王斯然，
申请(专利权)人：杭州茂力半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33