开关电路控制方法、控制芯片及开关电路技术

本发明专利技术实施例提供了开关电路控制方法、控制芯片及开关电路。该开关电路控制方法，用于对开关电路进行控制，开关电路至少包括电感和能够控制电感进行励磁的开关管，开关电路至少包括第N工作阶段、第（N+1）工作阶段

【技术实现步骤摘要】
开关电路控制方法、控制芯片及开关电路


[0001]本专利技术涉及开关电路控制领域，尤其涉及开关电路控制方法、控制芯片及开关电路。

技术介绍

[0002]图1展示了传统CRM或DCM工作的单相BOOST PFC控制器及其电路。以该电路为例，在CRM/DCM多模式工作的开关电路中，DCM工作模式下的死区时间Tdcmoff是计算出来的，如果Tdcmoff时间是在谷底数3和谷底数4之间，那么就可能会跳到谷底3开通，若前一个开关周期的谷底为5，那么谷底就会从前一个开关周期的谷底5跳到谷底3，这样不但会因为选择谷底3开通而导致输入电流畸变（平均值电流不准确），还会出现因为谷底开通在不同谷底数而使输入电流因为振荡而产生畸变的问题，从而使iTHD变大；图2说明了这种情况。CRM工作模式下，开关管在第一个谷底开通，而切换到DCM工作时，有可能直接从第一个谷底跳到第三个谷底或更多的谷底开通，有时甚至不从谷底开通，这样会导致电感电流的峰值跳变，例如从I
dcm
‑
pk2
跳变到I
crm
‑
pk3
，如果电流峰值突变很大，容易引起震荡，导致输入电流畸变。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种开关电路控制方法、控制芯片及开关电路。该控制方法可以根据不同工作阶段选择不同的谷底数开通，从而能够实现不同工作阶段之间的切换稳定。
[0004]为解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：一种开关电路控制方法，用于对开关电路进行控制，所述开关电路至少包括电感和能够控制所述电感进行励磁的开关管，所述开关电路至少包括第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段；在第N工作阶段，所述开关管在第N个谷底开通，在第（N+1）工作阶段；所述开关管在第（N+1）个谷底开通
……
在第（N+M）工作阶段，所述开关管在第（N+M）个谷底开通；当满足第一预设条件群时，所述开关电路由第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
依次切换到第（N+M）工作阶段；其中，N和M均为正整数；第一预设条件群表征所述电感的参考电流逐渐减小。
[0005]该控制方法根据是否满足第一预设条件群实现谷底个数逐个增加去控制开关管开通，由于相邻工作阶段的谷底开通的谷底数变化只有一个，所以产生的能量差异很小，也就是电感电流的变化很小，从而保证切换的稳定。
[0006]一种开关电路控制芯片，适用于对开关电路的控制，所述开关电路至少包括电感和能够控制所述电感进行励磁的开关管，所述开关电路至少包括第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段；在第N工作阶段，所述开关管在第N个谷底开通；在第（N+1）工作阶段，所述开关管在第（N+1）个谷底开通
……
在第（N+M）工作阶段，所述开关管在第（N+M）个谷底开通；所述开关电路控制芯片至少包括自适应谷底数产生单元和自适应锁谷底控制单元；所述自适应谷底数产生单元，用于在满足第一预设条件群时，对N进行加1后得到下一
个工作状态的开通谷底数，并用(N+1)更新N，直至得到第（N+M）工作阶段的开通谷底数（N+M），并将各个工作阶段的开通谷底数发送至所述自适应锁谷底控制单元；第一预设条件群表征电感的参考电流逐渐减小；所述自适应锁谷底控制单元，用于根据所述自适应谷底数参数产生单元计算得到的开通谷底数，产生对应的控制所述开关管开通的控制信号；其中，N和M均为正整数。
[0007]该控制芯片能够实现按是否满足第一预设条件群实现谷底个数逐个增加去控制开关管开通，由于相邻工作阶段的谷底开通的谷底数变化只有一个，所以产生的能量差异很小，也就是电感电流的变化很小，从而保证切换的稳定。
[0008]一种开关电路，包括开关单元、输出电压采样单元、输入电压采样单元、电流采样单元、电感电流过零采样单元和上述的开关电路控制芯片；所述输出电压采样单元与所述开关单元输出端电连接，采样输出电压采样信号；所述输入电压采样单元与所述开关单元输入端电连接，采样输入电压采样信号；所述输出电压采样单元和输入电压采样单元还与所述开关电路控制芯片的参考电流产生单元电连接；所述电流采样单元与所述开关单元电连接，采样所述开关单元的电感电流采样信号；所述电感电流过零采样单元与所述开关单元电连接，用于获取所述开关单元的电感的电感电流过零信号；所述电流采样单元与所述开关电路控制芯片的Ton信号控制单元电连接；所述电感电流过零采样单元与所述开关电路控制芯片的自适应锁谷底控制单元电连接；所述开关电路控制芯片至少用于根据所述输出电压采样信号、输入电压采样信号、电感电流采样信号和电感电流过零信号控制所述开关单元工作。
[0009]该开关电路在上述开关电路控制芯片的控制下，能够实现谷底个数逐个增加去开通开关管，由于相邻工作阶段的谷底开通的谷底数变化只有一个，所以产生的能量差异很小，也就是电感电流的变化很小，从而保证电路控制的稳定性。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，但应属于本申请保护范围。
[0011]图1为现有技术中一种boost电路的示意图；图2为图1所述的boost电路的波形示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种控制方法流程图；图4为本专利技术实施例根据图3所示控制方法的波形示意图；图5为本专利技术实施例提供的第一种第一/第二预设条件群的波形示意图；图6为本专利技术实施例提供的第一种第一/第二预设条件群的另一波形示意图；图7为本专利技术实施例提供的第二种第一/第二预设条件群的波形示意图；图8为本专利技术实施例提供的第三种第一/第二预设条件群的波形示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种使用计时方式获取谷底的波形示意图；图10为本专利技术实施例提供的设有最大关断时间的开关管开通控制流程图；图11为本专利技术实施例提供的一种获取最大谷底数的流程示意图；
图12为本专利技术实施例提供的一种开关电路控制芯片的框图；图13为本专利技术实施例提供的另一种开关电路控制芯片的框图；图14为本专利技术实施例提供的一种开关电路的示意图。
具体实施方式
[0012]为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0013]应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。电连接包括直接电连接和间接电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电路控制方法，用于对开关电路进行控制，所述开关电路至少包括电感和能够控制所述电感进行励磁的开关管，其特征在于，所述开关电路至少包括第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段；在所述第N工作阶段，所述开关管在第N个谷底开通；在所述第（N+1）工作阶段，所述开关管在第（N+1）个谷底开通
……
在所述第（N+M）工作阶段，所述开关管在第（N+M）个谷底开通；当满足第一预设条件群时，所述开关电路依次由所述第N工作阶段、所述第（N+1）工作阶段
……
切换到所述第（N+M）工作阶段；其中，N和M均为正整数；所述第一预设条件群表征所述电感的参考电流逐渐减小。2.根据权利要求1所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述电感的峰值参考电流I
dcm
‑
PK
（n）根据公式（1）或（2）计算得到：I
dcm
‑
PK
（n）=2*I
ref
‑
ac
（n）*（T
dcmzcd
（n）+T
dcmoff
（n））/ T
dcmzcd
（n）
…
公式（1）；其中，I
ref
‑
ac
（n）为第n工作阶段的电感电流参考平均值；T
dcmzcd
（n）为第n工作阶段的所述电感励磁和退磁的时间之和；所述T
dcmoff
（n）为第n工作阶段的所述电感退磁后的死区时间；在第n个工作阶段，所述开关管在第n个谷底开通，所述死区时间为（n
‑
1）个谐振周期；当所述电感电流达到所述峰值参考电流I
dcm
‑
PK
（n）时，控制所述开关管关断；其中，n为正整数且N≤n≤（N+M）；I
dcm
‑
PK
（n）=2*I
ref
‑
ac
（n）*（T
dcmzcd
（n
‑
1）+T
dcmoff
（n
‑
1））/ T
dcmzcd
（n
‑
1）
…
公式（2）；其中，I
ref
‑
ac
（n）为第n工作阶段的电感电流参考平均值；T
dcmzcd
（n）为第n工作阶段的所述电感励磁和退磁的时间之和；所述T
dcmoff
（n）为第n工作阶段的所述电感退磁后的死区时间；在第n个工作阶段，所述开关管在第n个谷底开通，所述死区时间为（n
‑
1）个谐振周期；当所述电感电流达到所述峰值参考电流I
dcm
‑
PK
（n）时，控制所述开关管关断；其中，n为正整数且N≤（n
‑
1）≤（N+M）。3.根据权利要求2所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述第一预设条件群包括电感电流的参考瞬时值由第N预设参考值依次降低到第（N+M）预设参考值；所述第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段位于同一个工频周期。4.根据权利要求2所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述第一预设条件群包括电感电流的参考电流峰值由第N预设峰值依次降低到第（N+M）预设峰值；所述第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段位于不同工频周期。5.根据权利要求2所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述第一预设条件群为表征所述电感电流的参考值降低到I
ref_valley
(n~ n+1)；其中，I
ref_valley
(n~ n+1)=I
ref_set
/（A+n
×
step），其中，I
ac_valley
(n~n+1)指的是从第n个谷底切换到第(n+1)个谷底的电流参考阈值；A和step为切换步进调节因子，step为根据效率来确定一组数值，A为常数；I
ref_set
为所述开关电路由CCM工作模式切换到CRM工作模式的模式切换阈值或者为所述开关电路由CRM工作模式切换到DCM工作模式的模式切换阈值。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述谷底由过零检测电路检测到过零信号得到；若随着所述开关管的漏极和源极之间电压的谐振幅值减小，所述过零检测电路无法检测得到过零信号，则通过以下步骤获取谷底：对所述过零检测电路检测到的相邻两个谷底之间的时间进行计时，得到谐振时间；在所述谐振时间基础上增加增量时间，得到第一时长；
每当所述过零检测电路检测到过零信号时，利用计时器cnt_T0计时，若计时期间，所述过零检测电路检测到过零信号，则计时清零；若未检测到过零信号但计时时长达到所述第一时长，则判定该时刻为谷底时刻，并将所述第一时长等效为相邻两个谷底的谐振时长；至少根据所述过零信号和第一时长计算谷底数，直到谷底数到达决定所述开关管开通的谷底数。7.根据权利要求1
‑
5任一项所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述开关电路工作于DCM工作模式；当决定所述开关管开通的谷底未到达、但最大关断时间到达时，控制所述开关管开通。8.根据权利要求1
‑
5任一项所述的开关电路控制方法，其特征在于，还包括步骤：预设谷底配置初始值N
valley_max
；在1个或多个工频半波中，对所述开关电路的开关频率进行侦测；若所述开关频率小于预设限制频率的次数大于预设值N
fsw_th_H
时，则设定下一个工频周期中，最大谷底数配置为（N
valley_max
‑
1），并利用（N
valley_max
‑
1）更新N
valley_max
；若所述开关频率小于预设限制频率的次数小于预设值N
fsw_th_L
时,则设定下一个工频周期中，最大谷底数配置为（N
valley_max
+1），并利用（N
valley_max
+1）更新N
valley_max
；（N+M）小于等于N
valley_max
。9.根据权利要求1所述的开关电路控制方法，其特征在于，当满足第二预设条件群时，所述开关电路依次从第（N+M）工作阶段
……
切换到第N工作阶段；第二预设条件群表征电感的参考电流逐渐增大；所述第二预设条件群包括电感电流的瞬时参考值由第（N+M）预设参考值
……
依次增加到第N预设参考值；所述第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段位于同一个工频周期；或者，所述第二预设条件群包括所述电感电流的参考电流峰值由第（N+M）预设峰值
……
依次增加到第N预设峰值；所述第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段位于不同工频周期；或者，所述第二预设条件群包括所述电感电流的参考值增加到I
ref_valley
(n~n
‑
1)=I
ref_set
/[A+(n
‑
1）
×
Step]，I
ac_valley
(n~n
‑
1)指的是从第n个谷底切换到第（n
‑
1）个谷底的电流参考阈值；其中，I
ac_valley
(n~n
‑
1)指的是从第n个谷底切换到第(n
‑
1)个谷底的电流参考阈值；A和step为切换步进调节因子，step为根据效率来确定一组数值，A为常数；I
ref_set
为所述开关电路由CCM工作模式切换到CM工作模式的模式切换阈值或者为所述开关电路由CRM工作模式切换到DCM工作模式的模式切换阈值。10.一种开关电路控制芯片，适用于对开关电路的控制，所述开关电路至少包括电感和能够控制所述电感进行励磁的开关管，其特征在于，所述开关电路至少包括第N工作阶段、第（N+1）工作阶段
……
第（N+M）工作阶段；在所述第N工作阶段，所述开关管在第N个谷底开通；在所述第（N+1）工作阶段，所述开关管在第（N+1）个谷底开通
……
在所述第（N+M）工作阶段，所述开关管在第（N+M）个谷底开通；所述开关电路控制芯片至少包括自适应谷底数产生单元和自适应锁谷底控制单元；
所述自适应谷底数产生单元，用于在满足第一预设条件群时，对N进行加1后得到下一个工作状态的开通谷底数，并用(N+1)更新N，直至得到第（N+M）工作阶段的开通谷底数（N+M），并将各个工作阶段的开通谷底数发送至所述自适应锁谷底控制单元；第一预设条件群表征电感的参考电流逐渐减小；所述自适应锁谷底控制单元，用于根据所述自适应谷底数参数产生单元计算得到的开通谷底数，产生对应的控制所述开关管开通的控制信号；其中，N和M均为正整数。11.根据权利要求10所述的开关电路控制芯片，其特征在于，还包括整形调节单元，所述整形调节单元用于根据以下公式（1）或（2）计算得到所述电感的峰值参考电流I
dcm
‑
PK
（n），I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林思聪，
申请(专利权)人：梵塔半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：