开关电源及其控制电路和控制方法技术

本申请公开了一种开关电源的控制电路，包括：频率控制模块，用于产生频率控制信号；开关控制模块，用于根据第二补偿电压、所述频率控制信号、表征电感电流的电流采样信号和预设频率值产生开关控制信号；其中，所述频率控制信号用于控制所述开关控制信号的频率；当所述频率控制信号为有效电平时，所述开关控制信号的频率为第一预设频率；当所述频率控制信号为无效电平时，所述开关控制信号的频率为第二预设频率，其中，所述第一预设频率为第二预设频率的N倍，N为大于1的正整数。本申请可以确保开关电源在一个开关周期内有足够长的时间使电感电流下降，使得电感电流不超过稳态满载下负载电流的110％。电流的110％。电流的110％。

【技术实现步骤摘要】
开关电源及其控制电路和控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种开关电源及其控制电路和控制方法。

技术介绍

[0002]以太网供电(POE，Power over Ethernet)技术是指在现有以太网布线基础架构的基础上，通过网线为网络中终端设备提供直流供电的技术。在以太网供电技术中，网线兼有传输数据信号和直流供电的作用。该技术使终端设备无需依赖外部电源适配器供电，从而可以省去电源适配器、供电线缆和插头，节省布线与硬件成本。
[0003]以太网供电系统包括供电设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受电设备(Powered Device，PD)。PSE设备通过以太网线与PD设备连接，其中，以太网线可以为双绞线。每一条以太网双绞线一般包括四个线对。在采用以太网供电时，PSE设备可以以2个线对为PD设备供电。
[0004]PD设备在经过检测阶段(Detection)被确认为合法后，PSE设备会通过分级(classification)机制，根据PD设备正常工作所需要的最大功率进行分级，并在分级结束后向PD设备供电。
[0005]PD设备在接收到来自供电设备的电压后，通常需要通过PD设备内部的开关电源将电压转换为低压提供给负载。在PD设备内的开关电源在启动过程中由于负载的特殊性可能会出现输出电压过冲，或者输入电流远超过稳态满载下的电流阈值，或者启动过程中负载电流突然增大导致输出电压跌落。

技术实现思路

[0006]鉴于上述内容，本专利技术的目的在于提供一种用于受电设备的开关电源及其控制电路和控制方法，增强开关电源应对负载突变的动态响应能力。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供一种开关电源的控制电路，包括：频率控制模块，用于产生频率控制信号；开关控制模块，用于根据第二补偿电压、所述频率控制信号、表征电感电流的电流采样信号和预设频率值产生开关控制信号；其中，所述频率控制信号用于控制所述开关控制信号的频率；当所述频率控制信号为有效电平时，所述开关控制信号的频率为第一预设频率；当所述频率控制信号为无效电平时，所述开关控制信号的频率为第二预设频率，其中，所述第一预设频率为第二预设频率的N倍，N为大于1的正整数。
[0008]优选地，所述控制电路还包括：补偿电路，用于根据表征输出电压的电压反馈信号和基准电压产生第一补偿电压；电源模块，用于提供下拉电压；下拉模块，与所述电源模块连接，根据所述第一补偿电压、所述下拉电压产生第二补偿电压；其中，所述频率控制模块还用于根据所述第二补偿电压和所述下拉电压产生软启动信号。
[0009]优选地，所述频率控制模块，根据第二补偿电压和软启动信号产生所述频率控制信号。
[0010]优选地，当所述软启动信号和所述补偿电压至少一个满足预设条件时，所述频率控制信号为有效电平，所述开关控制信号的频率恢复至第一预设频率。
[0011]优选地，当所述软启动信号且所述补偿电压均不满足预设条件时，所述频率控制信号为无效电平，所述开关控制信号的频率降至第二预设频率。
[0012]优选地，所述预设条件为所述软启动信号为有效电平以及所述补偿电压大于等于电压阈值。
[0013]优选地，所述频率控制模块根据所述软启动信号、所述第二补偿电压、所述电流采样信号和所述开关控制信号产生所述频率控制信号。
[0014]优选地，当所述软启动信号、所述补偿电压和电流采样信号至少一个满足预设条件时，所述频率控制信号为有效电平，所述开关控制信号的频率恢复至第一预设频率。
[0015]优选地，当所述软启动信号、所述补偿电压和电流采样信号均不满足预设条件时，所述频率控制信号为无效电平，所述开关控制信号的频率降至第二预设频率。
[0016]优选地，所述预设条件为所述软启动信号为有效电平、所述补偿电压大于等于电压阈值以及所述电流采样信号小于电流阈值的时间超过开关控制信号的m个周期时，其中，m为正整数。
[0017]优选地，当所述下拉电压大于所述第二补偿电压和迟滞电压之和时，所述软启动信号为有效电平；当所述下拉电压小于所述第二补偿电压和迟滞电压之和时，所述软启动信号为无效电平。
[0018]优选地，所述电源模块包括：第一电压源，用于提供第一电压；第二电压源，用于提供第二电压，所述第二电压动态变化，所述第一电压大于所述第二电压；开关，其第一端和第二端分别与第一电压源和第二电压源连接，其第三端输出下拉电压；其中，所述开关根据软启动信号将开关的第三端与第一端和第二端中的一个连接，以实现所述下拉模块与第一电压源和第二电压源连接的切换。
[0019]优选地，所述第二补偿电压根据软启动信号以及第一电压、第二电压与第一补偿电压的大小关系动态变化。
[0020]优选地，当所述软启动信号为无效电平时，所述开关切换到第二电压源，所述下拉模块与所述第二电压源连接；当所述软启动信号为有效电平时，所述开关切换到第一电压源，所述下拉模块与所述第一电压源连接。
[0021]优选地，当所述下拉模块连接到第二电压源时，所述第二补偿电压被下拉至第二电压并跟随第二电压动态上升；当所述第二电压大于第一补偿电压时，所述第二补偿电压等于第一补偿电压；当所述下拉模块连接到第一电压源时，所述第二补偿电压等于第一补偿电压。
[0022]优选地，所述电源模块包括：第二电压源，用于提供第二电压，所述第二电压动态变化；其中，所述第二补偿电压跟随第二电压动态上升。
[0023]优选地，所述频率控制模块包括第一比较器、第二比较器、加法器以及或门；其中，所述第一比较器的第一输入端接收第二补偿电压，第二输入端接收电压阈值，输出端输出第一比较信号；加法器的第一输入端和第二输入端分别接收第二补偿电压和迟滞电压，输出端输出第二补偿电压和迟滞电压之和；第二比较器的第一输入端接收下拉电压，第二输入端接收第二补偿电压和迟滞电压之和，输出端输出软启动信号；或门，其输入端分别接收
第一比较信号以及第二比较信号，输出端输出频率控制信号。
[0024]优选地，所述频率控制模块还包括第三比较器和计数器；其中，第三比较器的第一输入端接收电流阈值，第二输入端接收电流采样信号，输出端输出第三比较信号；计数器，用于判断第三比较信号是否在开关控制信号的连续m个周期内一直为无效电平并输出判断结果，m为正整数；所述或门的输入端还接收判断结果。
[0025]优选地，当所述第二补偿电压小于电压阈值时，所述第一比较信号为无效电平；所述第二补偿电压大于等于电压阈值时，所述第一比较信号为有效电平。
[0026]优选地，当所述电流采样信号小于电流阈值时，所述第三比较信号为无效电平；当所述电流采样信号大于等于电流阈值时，所述第三比较信号为有效电平。
[0027]优选地，当所述第三比较信号在开关控制信号的连续m个周期内一直为无效电平，所述判断结果为有效电平；当所述第三比较信号出现有效电平时，所述判断结果为无效电平。
[0028]优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的控制电路，其特征在于，包括：频率控制模块，用于产生频率控制信号；开关控制模块，用于根据第二补偿电压、所述频率控制信号、表征电感电流的电流采样信号和预设频率值产生开关控制信号；其中，所述频率控制信号用于控制所述开关控制信号的频率；当所述频率控制信号为有效电平时，所述开关控制信号的频率为第一预设频率；当所述频率控制信号为无效电平时，所述开关控制信号的频率为第二预设频率，其中，所述第一预设频率为第二预设频率的N倍，N为大于1的正整数。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：补偿电路，用于根据表征输出电压的电压反馈信号和基准电压产生第一补偿电压；电源模块，用于提供下拉电压；下拉模块，与所述电源模块连接，根据所述第一补偿电压、所述下拉电压产生第二补偿电压；其中，所述频率控制模块还用于根据所述第二补偿电压和所述下拉电压产生软启动信号。3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述频率控制模块，根据第二补偿电压和软启动信号产生所述频率控制信号。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述软启动信号和所述补偿电压至少一个满足预设条件时，所述频率控制信号为有效电平，所述开关控制信号的频率恢复至第一预设频率。5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，当所述软启动信号且所述补偿电压均不满足预设条件时，所述频率控制信号为无效电平，所述开关控制信号的频率降至第二预设频率。6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述预设条件为所述软启动信号为有效电平以及所述补偿电压大于等于电压阈值。7.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述频率控制模块根据所述软启动信号、所述第二补偿电压、所述电流采样信号和所述开关控制信号产生所述频率控制信号。8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，当所述软启动信号、所述补偿电压和电流采样信号至少一个满足预设条件时，所述频率控制信号为有效电平，所述开关控制信号的频率恢复至第一预设频率。9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，当所述软启动信号、所述补偿电压和电流采样信号均不满足预设条件时，所述频率控制信号为无效电平，所述开关控制信号的频率降至第二预设频率。10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述预设条件为所述软启动信号为有效电平、所述补偿电压大于等于电压阈值以及所述电流采样信号小于电流阈值的时间超过开关控制信号的m个周期时，其中，m为正整数。11.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，当所述下拉电压大于所述第二补偿电压和迟滞电压之和时，所述软启动信号为有效电平；
当所述下拉电压小于所述第二补偿电压和迟滞电压之和时，所述软启动信号为无效电平。12.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：第一电压源，用于提供第一电压；第二电压源，用于提供第二电压，所述第二电压动态变化，所述第一电压大于所述第二电压；开关，其第一端和第二端分别与第一电压源和第二电压源连接，其第三端输出下拉电压；其中，所述开关根据软启动信号将开关的第三端与第一端和第二端中的一个连接，以实现所述下拉模块与第一电压源和第二电压源连接的切换。13.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述第二补偿电压根据软启动信号以及第一电压、第二电压与第一补偿电压的大小关系动态变化。14.根据权利要求13所述的控制电路，其特征在于，当所述软启动信号为无效电平时，所述开关切换到第二电压源，所述下拉模块与所述第二电压源连接；当所述软启动信号为有效电平时，所述开关切换到第一电压源，所述下拉模块与所述第一电压源连接。15.根据权利要求14所述的控制电路，其特征在于，当所述下拉模块连接到第二电压源时，所述第二补偿电压被下拉至第二电压并跟随第二电压动态上升；当所述第二电压大于第一补偿电压时，所述第二补偿电压等于第一补偿电压；当所述下拉模块连接到第一电压源时，所述第二补偿电压等于第一补偿电压。16.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电源模块包括：第二电压源，用于提供第二电压，所述第二电压动态变化；其中，所述第二补偿电压跟随第二电压动态上升。17.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述频率控制模块包括第一比较器、第二比较器、加法器以及或门；其中，所述第一比较器的第一输入端接收第二补偿电压，第二输入端接收电压阈值，输出端输出第一比较信号；加法器的第一输入端和第二输入端分别接收第二补偿电压和迟滞电压，输出端输出第二补偿电压和迟滞电压之和；第二比较器的第一输入端接收下拉电压，第二输入端接收第二补偿电压和迟滞电压之和，输出端输出软启动信号；或门，其输入端分别接收第一比较信号以及第二比较信号，输出端输出频率控制信号。18.根据权利要求17所述的控制电路，其特征在于，所述频率控制模块还包括第三比较器和计数器；其中，第三比较器的第一输入端接收电流阈值，第二输入端接收电流采样信号，输出端输出第三比较信号；计数器，用于判断第三比较信号是否在开关控制信号的连续m个周期内一直为无效电平并输出判断结果，m为正整数；所述或门的输入端还接收判断结果。

【专利技术属性】
技术研发人员：江陶然，王军，夏原野，宁志华，史超，廖贻远，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：