开关电源开通时间控制方法、装置及开关电源制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种开关电源开通时间控制方法、装置及开关电源，该方法包括：获取开关电源的运行参数，运行参数包括轻载工况及重载工况下的开关管状态参数、电压参数、电流参数、等待持续时间及开关次数；根据电压参数确定轻载开通时间和重载开通时间，轻载开通时间小于重载开通时间；根据电流参数、开关管状态参数及等待持续时间确定是否满足轻载开通条件；若满足轻载开通条件，则控制开关电源的开关单元以轻载开通时间连续开关至少一次。本发明专利技术通过监测轻载工况及重载工况下的运行参数，对开关单元的开通时间进行调整，以使开关单元在轻载工况下连续多次开关，有利于减小轻载工况下的输出纹波，改善输出电压质量。

【技术实现步骤摘要】
开关电源开通时间控制方法、装置及开关电源
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种开关电源开通时间控制方法、装置及开关电源。
技术介绍
开关电源是一种高频化电能转换装置，典型地，开关电源包括DC/DC变换器，DC/DC变换器可采用以下几种电路拓扑结构：降压变换电路、升压变换电路和反激电路，三种电路均可工作于电感断流或者续流模式。目前，DC/DC变换器广泛采用电池供电，为了延长电池使用寿命，需要DC/DC变换器具有更高的转换效率，由于DC/DC变换器大部分时间处于轻载待机的状态，因此，需要提高轻载下的转换效率。为了提高转换效率，当前的DC/DC变换器无论采用哪种控制模式，都需要避免出现负电流。在具有转换效率要求的DC/DC变换器中，通常采用恒定开通时间(Constant-On-Time，COT)模式。以降压DC/DC变换器为例，图1是现有的降压DC/DC变换器的电感电流的波形示意图。如图1所示，在COT模式下，每个开关周期TP主功率管开通一个恒定的时间Ton，辅助功率管在每个开关周期内剩余的时间开启。主功率管的开通时间Ton在输入电压Vi和输出电压Vo一定的条件下是恒定的，不随负载状况变化，即言，在轻载和重载工况下，现有的DC/DC变换器(开关电源)的开通时间是不变的。如图1所示，在每个开关周期TP内，电感电流IL高于负载电流Ild，会导致输出电压Vo产生一定的输出纹波，该输出纹波由电感电流IL和负载电流Ild的差值决定，在重载工况下，DC/DC变换器工作在续流模式，在t1-t2时间段内，电感电流IL高于负载电流Ild，产生正纹波；在t2-t3时间段内，电感电流IL低于负载电流Ild，产生负纹波；在轻载工况下，DC/DC变换器工作在断流模式，电感电流IL在整个开关周期内均高于负载电流Ild，产生正纹波，在相同开通时间内，轻载工况下的输出电压纹波可达到重载工况下的4倍，其存在以下问题：过大的纹波会影响下游电路的正常工作，例如，在负载电路上产生谐波，干扰数字电路的逻辑关系，带来噪音干扰，影响图像、音频质量，影响电子系统的使用性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种开关电源开通时间控制方法，能够有效缩短轻载工况下的开通时间，解决了现有的开关电源开通时间不变导致的输出电压纹波过大的问题，有利于改善电能输出质量。第一方面，本专利技术实施例提供了一种开关电源开通时间控制方法，包括以下步骤：获取所述开关电源的运行参数，所述运行参数包括轻载工况及重载工况下的开关管状态参数、电压参数、电流参数、等待持续时间及开关次数；根据所述电压参数确定轻载开通时间和重载开通时间，所述轻载开通时间小于所述重载开通时间；根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件；若满足轻载开通条件，则控制所述开关电源的开关单元以所述轻载开通时间连续开关至少一次。可选地，所述开关电源开通时间控制方法还包括以下步骤：根据所述电压参数、所述电流参数及所述开关次数确定是否满足重载开通条件；若满足重载开通条件，则控制所述开关电源的开关单元以所述重载开通时间开通。可选地，根据所述电压参数、所述电流参数及所述开关次数确定是否满足重载开通条件，包括以下步骤：获取轻载工况下的第一输出电压、电感电流及主开关管开关次数；若所述第一输出电压低于预设欠压阈值，且主开关管开关期间所述电感电流持续大于零，则判定满足重载开通条件。可选地，根据所述电压参数确定轻载开通时间，包括以下步骤：获取轻载工况下的输出电压最小值；根据所述输出电压最小值对应的主开关管最小开通时间确定所述轻载开通时间。可选地，根据所述电压参数确定重载开通时间，包括以下步骤：获取重载工况下的第二输出电压；根据所述第二输出电压对应的主开关管开通时间确定所述重载开通时间。可选地，根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件，包括以下步骤：判断所述电流参数是否达到预设关断条件；若所述电流参数达到预设关断条件，则控制辅开关管关断；获取主开关管和辅开关管均处于关断状态的等待持续时间；若等待持续时间达到预设等待时间阈值，则判定满足轻载开通条件。可选地，控制所述开关电源的开关单元以所述轻载开通时间连续开关至少一次，包括以下步骤：获取所述开关电源的输出纹波；根据所述输出纹波确定连续开关次数；根据所述连续开关次数对所述开关单元输出至少一个导通控制信号，所述导通控制信号的持续时间等于所述轻载开通时间。可选地，所述开关电源开通时间控制方法还包括以下步骤：获取预设开通控制电流、预设开通截止电压、预设电流变更阈值和预设电压变更阈值；根据所述预设电流变更阈值对所述预设开通控制电流进行至少一次调整，以使开通时间逐步达到所述轻载开通时间；或者，根据所述预设电压变更阈值对所述预设开通截止电压进行至少一次调整，以使开通时间逐步达到所述轻载开通时间。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种开关电源开通时间控制装置，包括：开关单元，用于控制所述开关电源开通或者关断，以使所述开关电源将输入电压变换为输出电压；检测单元，用于获取所述开关电源的运行参数，所述运行参数包括轻载工况及重载工况下的开关管状态参数、电压参数、电流参数、等待持续时间及开关次数；开通时间生成单元，用于根据所述电压参数确定轻载开通时间和重载开通时间，所述轻载开通时间小于所述重载开通时间；负载状态判断单元，用于根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件；开通控制单元，用于在满足轻载开通条件时控制所述开关电源的开关单元以所述轻载开通时间连续开关至少一次。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种开关电源，包括上述开关电源开通时间控制装置。本专利技术实施例提供的开关电源及开通时间控制装置，用于实现开通时间控制方法，该方法通过开关电源在轻载及重载工况下的运行参数确定轻载开通时间和重载开通时间，并根据运行参数判断开关电源是否满足轻载开通条件，并在满足轻载开通条件时，控制开关电源的开关单元以轻载开通时间连续开关至少一次，直至开关管跳出轻载工况，解决了现有的开关电源开通时间不变导致的输出电压纹波过大的问题，有利于缩短轻载工况下的开通时间，降低电感电流的变化幅度，减小轻载工况下的输出纹波，改善电能输出质量。附图说明图1是现有的降压DC/DC变换器的电感电流的波形示意图；图2是相关技术中的一种降压DC/DC变换器的电路原理图；图3是本专利技术实施例一提供的一种开关电源开通时间控制方法的流程图；图4是本专利技术实施例一提供的另一种开关电源开通时间控制方法的流程图；图5是现有技术中一种输出纹波的波形示意图；图6是本专利技术实施例一提供的一种输出纹波的波形示意图；图7是本专利技术实施例二提供的一种开关电源开通时间控制装置的结构示意图；图8是本专利技术实施例三提供的一种开关电源的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源开通时间控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取所述开关电源的运行参数，所述运行参数包括轻载工况及重载工况下的开关管状态参数、电压参数、电流参数、等待持续时间及开关次数；/n根据所述电压参数确定轻载开通时间和重载开通时间，所述轻载开通时间小于所述重载开通时间；/n根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件；/n若满足轻载开通条件，则控制所述开关电源的开关单元以所述轻载开通时间连续开关至少一次。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关电源开通时间控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述开关电源的运行参数，所述运行参数包括轻载工况及重载工况下的开关管状态参数、电压参数、电流参数、等待持续时间及开关次数；
根据所述电压参数确定轻载开通时间和重载开通时间，所述轻载开通时间小于所述重载开通时间；
根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件；
若满足轻载开通条件，则控制所述开关电源的开关单元以所述轻载开通时间连续开关至少一次。


2.根据权利要求1所述的开关电源开通时间控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据所述电压参数、所述电流参数及所述开关次数确定是否满足重载开通条件；
若满足重载开通条件，则控制所述开关电源的开关单元以所述重载开通时间开通。


3.根据权利要求2所述的开关电源开通时间控制方法，其特征在于，根据所述电压参数、所述电流参数及所述开关次数确定是否满足重载开通条件，包括以下步骤：
获取轻载工况下的第一输出电压、电感电流及主开关管开关次数；
若所述第一输出电压低于预设欠压阈值，且主开关管开关期间所述电感电流持续大于零，则判定满足重载开通条件。


4.根据权利要求1所述的开关电源开通时间控制方法，其特征在于，根据所述电压参数确定轻载开通时间，包括以下步骤：
获取轻载工况下的输出电压最小值；
根据所述输出电压最小值对应的主开关管最小开通时间确定所述轻载开通时间。


5.根据权利要求1所述的开关电源开通时间控制方法，其特征在于，根据所述电压参数确定重载开通时间，包括以下步骤：
获取重载工况下的第二输出电压；
根据所述第二输出电压对应的主开关管开通时间确定所述重载开通时间。


6.根据权利要求1所述的开关电源开通时间控制方法，其特征在于，根据所述电流参数、所述开关管状态参数及所述等待持续时间确定是否满足轻载开通条件，包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：李征，
申请(专利权)人：江苏应能微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32