一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源技术

本申请公开了一种开关电源的混合控制方案，通过构建的电感电流与上限值比较，控制主功率开关管的导通时间，然后通过采样的电感电流与下限值比较，系统整体上实现I2即上下限值的控制。本技术方案由于主功率开关管的导通时间根据重构电流的方式控制，而主功率管的关断时刻通过峰值控制模式，可以满足在较小的导通时间情况下接近恒定导通时间模式，并且通过I2控制方案，负载的瞬态变化可以通过反馈环路快速调整主功率开关管的导通时间，从而优化动态响应，系统整体性能佳。系统整体性能佳。系统整体性能佳。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源


[0001]本专利技术涉及电力电子
，更具体地说，涉及一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源。

技术介绍

[0002]在当前开关电源的电路控制中，通过控制开关电源中主功率开关管的导通、关断来控制输出电压。开关电源电路包括BUCK（降压）电路、BOOST（升压）电路等电路结构。例如，图1为一种BUCK（降压）拓扑的开关电源的电路结构示意图，如图1所示，所述BUCK电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和电感L，其中，第一开关管Q1为主功率MOS管，第二开关管Q2为续流二极管，Vin为BUCK电路的输入电压，Vout为BUCK电路的输出电压，通过采样电感电流VI，将采样的信号与电感电流的上下限值信号进行比较以产生驱动信号，驱动信号对第一开关管Q1和/或第二开关管Q2进行开通/关断控制，以调整输出电压为期望的电压值。
[0003]在上述的控制方案中，误差补偿信号Vc根据输出电压信息的输出电压反馈信号FB和基准电压信号Vref1获得，上下限值根据误差补偿信号Vc获得，并且上限值和下限值相差固定的值，如差值为
△
Vc，这种方案在
△
Vc为比较小的情况下，系统容易受到干扰，控制环路不稳定。
[0004]因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源，用以解决现有技术存在的开关电源系统容易受到干扰，控制环路不稳定的技术问题。
[0006]依据本申请的一种开关电源的混合控制电路，所述开关电源包括连接的主功率开关管和电感，限值产生电路，基于第一补偿信号获得电感电流的上限值和下限值，所述第一补偿信号为根据所述开关电源的输出电压反馈信号和基准电压信号获得；电流构建电路，基于所述开关电源的拓扑结构构建与所述开关电源的输入电压或输出电压或输入电压和输入电压运算后成比例的电流构建信号，所述电流构建信号的斜率随着所述开关电源的工作频率可调；比较电路，基于所述开关电源的电感电流信息获得电流采样信号，根据所述电流采样信号和所述电感电流的下限值的比较以控制所述主功率开关管的开通，根据所述电流构建信号和所述电感电流的上限值的比较以控制所述主功率开关管的关断。
[0007]优选地，所述电流构建信号的斜率随着所述开关电源的工作频率成反比调节。
[0008]优选地，当开关电源的工作频率高时，调节电流构建信号的斜率降低，当开关电源的工作频率低时，调节电流构建信号的斜率增大。
[0009]优选地，所述电流构建电路包括采样保持电路和斜坡电流构建电路，所述采样保持电路采样在所述主功率开关管导通之前时刻的电感电流，获得第一采样信号，所述斜坡电流构建电路在所述主功率开关管的导通时间段构建斜坡电流信号，所述电流构建信号基
于所述第一采样信号和所述斜坡电流信号获得。
[0010]优选地，所述电感电流的上限值和下限值相差预设的差值，所述电感电流的下限值为根据所述第一补偿信号限定，所述电感电流的上限值为根据所述第一补偿信号和所述预设的差值之和限定。
[0011]优选地，所述预设的差值为根据经验设定的电压值或者是根据所述第一补偿信号的变化范围设定的电压值。
[0012]优选地，当所述预设的差值为根据所述第一补偿信号的变化范围设定的电压值时，设置所述预设的差值与所述第一补偿信号的变化范围成线性比例关系。
[0013]优选地，所述斜坡电流构建电路包括电流源、充电电容与所述充电电容并联的第一开关，所述第一开关的开关状态与所述主功率开关管的开关状态相反，所述电流源用于给所述充电电容充电，所述充电电容的两端电压信号为表征所述斜坡电流信号的第一斜坡电压信号，所述电流源的电流大小与所述开关电源的输入电压和/或输出电压成比例关系，并且所述电流源的大小与所述开关电源的工作频率成反比变化。
[0014]优选地，所述斜坡电流构建电路包括电流源、充电电容与所述充电电容并联的第一开关，所述第一开关的开关状态与所述主功率开关管的开关状态相反，所述电流源用于给所述充电电容充电，所述充电电容的两端电压信号为表征所述斜坡电流信号的第一斜坡电压信号，所述电流源的电流大小与所述开关电源的输入电压和/或输出电压成比例关系，并且所述充电电容的大小与所述开关电源的工作频率成正比变化。
[0015]优选地，所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器接收所述电流采样信号和所述电感电流的下限值，以产生第一比较结果控制所述主功率开关管的开通，所述第二比较器接收所述电流构建信号和所述电感电流的上限值，以产生第二比较结果控制所述主功率开关管的关断。
[0016]第二方面，依据本申请的一种开关电源的混合控制方法，所述开关电源包括连接的主功率开关管和电感，包括步骤：基于所述开关电源的输出电压反馈信号和基准电压信号获得第一补偿信号，根据所述第一补偿信号限定电感电流的下限值，根据所述第一补偿信号和预设的差值之和限定所述电感电流的上限值，基于所述开关电源的拓扑结构构建与所述开关电源的输入电压或输出电压或输入电压和输入电压运算后成比例的电流构建信号，所述电流构建信号的斜率随着所述开关电源的工作频率可调；基于所述开关电源的电感电流信息获得电流采样信号，根据所述电流采样信号和所述电感电流的下限值的比较以控制所述主功率开关管的开通，根据所述电流构建信号和所述电感电流的上限值的比较以控制所述主功率开关管的关断。
[0017]优选地，其特征在于当开关电源的工作频率高时，调节电流构建信号的斜率降低，当开关电源的工作频率低时，调节电流构建信号的斜率增大。
[0018]优选地，所述预设的差值为根据经验设定的电压值或者是根据所述第一补偿信号的变化范围设定的电压值。
[0019]第三方面，依据本申请的一种开关电源，包括上述的混合控制电路，还包括功率级电路以及逻辑和驱动电路，所述功率级电路包括连接的主功率开关管和电感；所述逻辑和驱动电路接收所述比较电路输出的比较信号，以根据比较信号输出开关信号控制所述主功率开关管的通断。
[0020]采用本专利技术的开关电源的混合控制方案，通过构建的电感电流与上限值比较，控制主功率开关管的导通时间，然后通过采样的电感电流与下限值比较，系统整体上实现I2控制即上下限值的控制。本技术方案由于主功率开关管的导通时间根据重构电流的方式控制，而主功率管的关断时刻通过峰值控制模式，可以满足在较小的导通时间情况下接近恒定导通时间模式，并且通过I2控制策略负载的瞬态变化可以通过反馈环路快速调整主功率开关管的导通时间，从而优化动态响应，系统整体性能佳。
附图说明
[0021]图1为现有技术的开关电源的电路系统的电路图；图2为依据本专利技术的包括开关电源的控制电路的电路图；图3为依据本专利技术的图2中的电流构建电路的具体电路图；图4为依据本专利技术的图3中的斜坡电流构建电路的具体电路图；图5为依据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的混合控制电路，所述开关电源包括连接的主功率开关管和电感，其特征在于，限值产生电路，基于第一补偿信号获得电感电流的上限值和下限值，所述第一补偿信号为根据所述开关电源的输出电压反馈信号和基准电压信号获得；电流构建电路，基于所述开关电源的拓扑结构构建与所述开关电源的输入电压或输出电压或输入电压和输入电压运算后成比例的电流构建信号，所述电流构建信号的斜率随着所述开关电源的工作频率可调；比较电路，基于所述开关电源的电感电流信息获得电流采样信号，根据所述电流采样信号和所述电感电流的下限值的比较以控制所述主功率开关管的开通，根据所述电流构建信号和所述电感电流的上限值的比较以控制所述主功率开关管的关断。2.根据权利要求1所述的混合控制电路，其特征在于，所述电流构建信号的斜率随着所述开关电源的工作频率成反比调节。3.根据权利要求2所述的混合控制电路，其特征在于，当开关电源的工作频率高时，调节电流构建信号的斜率降低，当开关电源的工作频率低时，调节电流构建信号的斜率增大。4.根据权利要求2或3所述的混合控制电路，其特征在于，所述电流构建电路包括采样保持电路和斜坡电流构建电路，所述采样保持电路采样在所述主功率开关管导通之前时刻的电感电流，获得第一采样信号，所述斜坡电流构建电路在所述主功率开关管的导通时间段构建斜坡电流信号，所述电流构建信号基于所述第一采样信号和所述斜坡电流信号获得。5.根据权利要求1所述的混合控制电路，其特征在于，所述电感电流的上限值和下限值相差预设的差值，所述电感电流的下限值为根据所述第一补偿信号限定，所述电感电流的上限值为根据所述第一补偿信号和所述预设的差值之和限定。6.根据权利要求5所述的混合控制电路，其特征在于，所述预设的差值为根据经验设定的电压值或者是根据所述第一补偿信号的变化范围设定的电压值。7.根据权利要求6所述的混合控制电路，其特征在于，当所述预设的差值为根据所述第一补偿信号的变化范围设定的电压值时，设置所述预设的差值与所述第一补偿信号的变化范围成线性比例关系。8.根据权利要求4所述的混合控制电路，其特征在于，所述斜坡电流构建电路包括电流源、充电电容与所述充电电容并联的第一开关，所述第一开关的开关状态与所述主功率开关管的开关状态相反，所述电流源用于给所述充电电容充电，所述充电电容的两端电压信号为表征所述斜坡电流信号的第一斜坡电压信号，所述电流源的电流大小与所述开关电源的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄必亮，
申请(专利权)人：杰华特微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：