一种开关电源电路、开关电源芯片以及电子设备制造技术

本公开涉及一种开关电源电路、开关电源芯片以及电子设备，包括：电源转换电路、电流检测器、频率控制器、斜波振荡器以及第一比较器；电流检测器用于检测电源转换电路上的电流，将该电流转换为反映其大小的第一电压信号并输出至频率控制器，频率控制器根据第一电压信号输出频率控制信号至斜波振荡器，斜波振荡器根据频率控制信号输出频率与其对应的第二电压信号至第一比较器，第二电压信号的频率即为整体电路工作频率，最后第一比较器比较与其连接的电源转换电路的输出端的输出电压和第二电压信号大小输出控制信号至开关控制器，以使开关控制器根据控制信号在频率振荡器输出频率下工作，调制功率管开、断的占空比，实现电压转换。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源电路、开关电源芯片以及电子设备
本公开实施例涉及电路
，更具体地，涉及一种开关电源电路、开关电源芯片以及电子设备。
技术介绍
开关电源芯片是一种通过对输入电压进行脉冲宽度或频率调制，实现稳定的输出电压目的的电源芯片。开关电源芯片具有较高的转换效率(即：输出功率/输入功率)，因此得到了广泛应用。PWM(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)是开关电源芯片常用的一种脉冲调制方式。对于传统PWM型开关电源芯片而言，在负载为轻载(负载率通常30％以下)的情况下，由于传统PWM型开关电源芯片工作频率无法随负载变化进行自动调节，传统PWM型开关电源芯片的转换效率大大降低，由此使得传统PWM型开关电源芯片适用产品的范围受到了较大限制。
技术实现思路
本公开实施例的一个目的是提供一种开关电源的新的技术方案。根据本公开的第一方面，提供了一种开关电源电路，包括：电源转换电路，电源转换电路连接在开关电源电路的输入端与开关电源电路的输出端之间，电源转换电路包括开关控制器；电流检测器，电流检测器用于检测电源转换电路的输出电流，输出反映输出电流大小的第一电压信号；频率控制器，频率控制器与电流检测器的输出端电连接，用于接收第一电压信号，并根据第一电压信号和对应的电压阈值生成频率控制信号；斜波振荡器，斜波振荡器与频率控制器电连接，用于接收频率控制器输出的频率控制信号，并根据频率控制信号输出第二电压信号；以及，第一比较器，第一比较器的第一输入端与斜波振荡器电连接，用于接收第二电压信号，第一比较器的第二输入端与电源转换电路的输出端连接，用于接收电源转换电路的输出电压，输出频率为与斜波振荡器输出的第二电压信号频率相同的控制信号，第一比较器的输出端与开关控制器连接，以使得开关控制器根据第一比较器输出的控制信号在斜波振荡器输出第二电压信号的频率下调整电源转换电路的导通、或关断占空比。可选地，频率控制器，包括：至少一个第二比较器；控制信号包括：第一控制信号和第二控制信号；第二比较器用于：接收电流检测器输出的第一电压信号；在第一电压信号大于第二比较器对应的电压阈值的情况下，输出第一结果信号；在第一电压信号小于或等于第二比较器对应的电压阈值的情况下，输出第二结果信号。可选地，至少一个第二比较器包括多个第二比较器；斜波振荡器包括：电容器、多个第二比较器对应的多个电流源、以及连接多个电流源和多个第二比较器的电流源控制器；其中，多个电流源并联，电容器的一端连接并联的多个电流源；多个电流源用于：向电容器充电，以使电容器输出第二电压信号；电流源控制器用于：在接收到第二比较器输出的第一结果信号的情况下，打开第二比较器对应的电流源以使其输出电流；在接收到第二比较器输出的第二结果信号的情况下，关闭第二比较器对应的电流源；第一比较器用于：在第二电压信号大于电源转换电路的输出电压的情况下，向开关控制器发送第一控制信号，以便开关控制器根据第一控制信号导通电源转换电路；在第二电压信号小于电源转换电路的输出电压的情况下，向开关控制器发送第二控制信号，以便开关控制器根据第二控制信号关断电源转换电路。可选地，至少一个第二比较器包括多个第二比较器；沿着多个第二比较器排列的一个方向，多个第二比较器对应的电压阈值依次减小。可选地，开关电源电路，还包括：片外反馈电阻网络，用于向频率控制器提供第一电压信号对应的电压阈值。可选地，频率控制器包括N个第二比较器，片外反馈电阻网络包括串联的N+1个电阻；沿着多个第二比较器排列的一个方向，第M个第二比较器与反馈阻抗网络器中N-M个串联的电阻并联；其中，N为自然数且N＞1，M为自然数且M＞0。可选地，开关电源电路，还包括：带隙基准器，与片外反馈电阻网络电连接，用于向片外反馈电阻网络提供恒定电压。可选地，电流检测器，包括：电流检测管，与输出功率管电连接，用于对输出功率管上的电流进行检测；电压跟随器，与电流检测管和输出功率管电连接，用于控制电流检测管与电压跟随器的第一连接端输出的电压等于输出功率管与电压跟随器的第二连接端输出的电压；检测电阻，与电流检测管电连接，用于将电流检测管输出的电流转换为电压；低通滤波器，与检测电阻电连接，用于将交流电压等比例转换为直流或者近似直流的电压，将该电压作为第一电压信号输出。可选地，电流检测器，包括：电流跟随器，与电流检测管、检测电阻和低通滤波器电连接，用于向检测电阻输出与电流检测管上的电流等比例大小的电流，以便于检测电阻将电流检测管上的电流转化为电压。根据本公开的第二方面，提供了一种开关电源芯片，包括外壳及上述任一种开关电源电路，外壳设置有输入引脚和输出引脚，开关电源电路封装在外壳中，开关电源电路的输入端与输入引脚对应连接，开关电源电路的输出端与输出引脚对应连接。根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括上述任一种开关电源电路或者上述开关电源芯片。本公开实施例的一个有益效果在于，能够提供一种应用于PWM型开关电源芯片的开关电源电路，该开关电源电路包括用于对输入电压进行脉冲调制，实现稳定的输出电压目的电源转换电路。基于本公开实施例中开关电源电路的设计，能够根据不同负载来调整电源转换电路的工作频率，从而克服了PWM型开关电源芯片由于工作频率无法随负载变化进行自动调节导致其转换效率将大大降低的问题，有效拓宽了PWM型开关电源芯片适用产品的范围，为工业生产和使用带来诸多便利。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开实施例的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开实施例的原理。图1是根据本公开一个实施例的开关电源电路的电路结构示意图；图2是根据本公开一个实施例的开关电源电路中电流检测器和频率控制器的电路结构示意图；图3是根据本公开一个实施例的斜波振荡器的功能结构框图；图4是根据本公开一个实施例的开关电源芯片的功能结构框图；图5a是根据本公开一个实施例的电子设备的功能结构框图；图5b是根据本公开一个实施例的电子设备的方框原理图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源电路，包括：/n电源转换电路，所述电源转换电路连接在所述开关电源电路的输入端与所述开关电源电路的输出端之间，所述电源转换电路包括开关控制器；/n电流检测器，所述电流检测器用于检测所述电源转换电路的输出电流，输出反映所述输出电流大小的第一电压信号；/n频率控制器，所述频率控制器与所述电流检测器的输出端电连接，用于接收所述第一电压信号，并根据所述第一电压信号和对应的电压阈值生成频率控制信号；/n斜波振荡器，所述斜波振荡器与所述频率控制器电连接，用于接收所述频率控制器输出的所述频率控制信号，并根据所述频率控制信号输出第二电压信号；以及，/n第一比较器，所述第一比较器的第一输入端与所述斜波振荡器电连接，用于接收所述第二电压信号，所述第一比较器的第二输入端与所述电源转换电路的输出端连接，用于接收所述电源转换电路的输出电压，输出频率为与所述斜波振荡器输出的第二电压信号频率相同的控制信号，所述第一比较器的输出端与所述开关控制器连接，以使得所述开关控制器根据所述第一比较器输出的控制信号在所述斜波振荡器输出所述第二电压信号的频率下调整所述电源转换电路的导通、或关断占空比。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关电源电路，包括：
电源转换电路，所述电源转换电路连接在所述开关电源电路的输入端与所述开关电源电路的输出端之间，所述电源转换电路包括开关控制器；
电流检测器，所述电流检测器用于检测所述电源转换电路的输出电流，输出反映所述输出电流大小的第一电压信号；
频率控制器，所述频率控制器与所述电流检测器的输出端电连接，用于接收所述第一电压信号，并根据所述第一电压信号和对应的电压阈值生成频率控制信号；
斜波振荡器，所述斜波振荡器与所述频率控制器电连接，用于接收所述频率控制器输出的所述频率控制信号，并根据所述频率控制信号输出第二电压信号；以及，
第一比较器，所述第一比较器的第一输入端与所述斜波振荡器电连接，用于接收所述第二电压信号，所述第一比较器的第二输入端与所述电源转换电路的输出端连接，用于接收所述电源转换电路的输出电压，输出频率为与所述斜波振荡器输出的第二电压信号频率相同的控制信号，所述第一比较器的输出端与所述开关控制器连接，以使得所述开关控制器根据所述第一比较器输出的控制信号在所述斜波振荡器输出所述第二电压信号的频率下调整所述电源转换电路的导通、或关断占空比。


2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中，
所述频率控制器包括：至少一个第二比较器；所述控制信号包括：第一控制信号和第二控制信号；
所述第二比较器用于：接收所述电流检测器输出的第一电压信号；在所述第一电压信号大于所述第二比较器对应的电压阈值的情况下，输出所述第一结果信号；在所述第一电压信号小于或等于所述第二比较器对应的电压阈值的情况下，输出第二结果信号。


3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其中，所述至少一个第二比较器包括多个第二比较器；所述斜波振荡器包括：电容器、所述多个第二比较器对应的多个电流源、以及连接所述多个电流源和所述多个第二比较器的电流源控制器；其中，所述多个电流源并联，所述电容器的一端连接并联的所述多个电流源；
所述多个电流源用于：向所述电容器充电，以使所述电容器输出所述第二电压信号；
所述电流源控制器用于：在接收到所述第二比较器输出的第一结果信号的情况下，打开所述第二比较器对应的电流源以使其输出电流；在接收到所述第二比较器输出的第二结果信号的情况下，关闭所述第二比较器对应的电流源；
所述第一比较器用于：在所述第二电压信号大于所述电源转换电路的输出电压的情况下，向所述开关控制器发送第一控制信号，以便所述开关控制器根据所述第一控制信号导通所述电源转换电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶熔铸，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37