一种开关稳压电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种在轻载状态下既调节开关频率，又调节电流峰值，效率高，且不会产生音频噪声的开关稳压电路及方法。该开关稳压电路，包括一储能元件，能够存储能量；一开关，电耦接至所述储能元件，在开关导通时储能元件存储能量，在开关关断时储能元件中存储的能量被传送至负载；一控制电路，电耦接至开关，将流过开关的电流与一电流阈值相比较，当流过开关的电流大于电流阈值时关断所述开关，并根据开关稳压电路的负载大小决定开关的关断时间，当负载增大时减小开关的关断时间，当负载减小时增大开关的关断时间；其中电流阈值在非轻载时恒定不变，在轻载时随负载减小而减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源电路，特别地，涉及。
技术介绍
如今，许多电子设备均需要直流电压供电，而该直流供电电压通常来自 于适配器。适配器从墙上插座获得交流电压，通过一整流桥将该交流电压转 换为一不控直流电压，并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的直 流供电电压。开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即 采用变压器作为储能元件， 一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该 开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副 边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压 即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载 的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致 直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关 电源能补偿负载的变化。当开关电源工作于连续模式(即流过储能元件的电流连续)时，开关电源的输出功率可表示为=|丄(/—2 -2)/7 。当开关电源工作于断续模式(即流过储能元件的电流不连续)时，开关电源的输出功率可表示为4—廳=会〃一2/>7。其中，L为储能元件的电感值(对反激变换器而言，L即为变压器原边励磁电感值)，为流过储能元件的电流的峰值，乙,^为 流过储能元件的电流的谷值，f为开关电源的开关频率，而/7为开关电源的转 换效率。为了控制输出功率，既可以保持开关频率不变而调节电流峰值，也 可以保持电流峰值不变而调节开关频率。若保持开关频率不变而调节电流峰 值，例如传统的峰值电流控制，则在轻载状态下，开关电源的效率会大大降 低。若保持电流峰值不变而调节开关频率，则在轻载状态下，开关频率降低7得过小(小于20Khz)会使开关电源产生音频噪声。
技术实现思路
本专利技术提供一种在轻载状态下效率高且不会产生音频噪声的开关稳压电 路及方法。依据本专利技术提出的一种开关稳压电路，包括 一储能元件，能够存储能 量； 一开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储 能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；以及一 控制电路，电耦接至所述开关，将流过所述开关的电流与一电流阈值相比较， 当流过所述开关的电流大于所述电流阈值时关断所述开关，并根据所述开关 稳压电路的负载大小决定所述开关的关断时间，当负载增大时减小所述开关 的关断时间，当负载减小时增大所述开关的关断时间；其中所述电流阈值在 非轻载时恒定不变，在轻载时随负载减小而减小。如本专利技术的优选实施例所述的开关稳压电路，所述开关稳压电路还包括 一电压反馈电路，采样所述开关稳压电路的输出电压，并产生一与所述开关 稳压电路的输出电压相关的反馈信号； 一电流采样电路，电耦接至所述开关， 采样流过所述开关的电流，并产生一代表流过所述开关的电流的电流采样信 号；其中所述控制电路还包括 一充电电容； 一充电开关； 一充电电流源， 一端电耦接至一参考电压，另一端电耦接至所述充电电容和 充电开关的一端，所述充电电容和充电开关的另一端接地； 一第一比较电路， 电耦接至所述充电电容和电压反馈电路，接收所述充电电容的端电压和所述 反馈信号，并将所述充电电容的端电压与所述反馈信号进行比较； 一阈值调 节电路，电耦接至所述电压反馈电路，并输出一阈值，在非轻载时维持所述 阈值为一第一阈值，在轻载时减小所述阈值； 一第二比较电路，电耦接至所 述电流采样电路和阈值调节电路，接收所述电流采样信号和阈值，并将两者 进行比较； 一逻辑电路，电耦接至所述第一比较电路和第二比较电路，根据 所述第一比较电路和第二比较电路输出的比较结果决定所述开关和充电开关 的导通与关断。依据本专利技术提出的一种开关稳压电路的控制方法，其中所述开关稳压电 路包括一储能元件以及一开关，在开关导通时所述储能元件存储能量，在开 关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载，所述控制方法包括将流过所述开关的电流与一电流阈值相比较，当流过所述开关的电流大于所述电流阈值时关断所述开关；根据所述开关稳压电路的负载大小决定所述开关 的关断时间，当负载增大时减小所述开关的关断时间，当负载减小时增大所 述开关的关断时间；在非轻载时维持所述电流阈值恒定不变，在轻载时使所 述电流阈值随负载减小而减小。如本专利技术的优选实施例所述的开关稳压电路的控制方法，其中所述开关 稳压电路还包括一充电电容， 一充电开关，以及一充电电流源，所述充电电 流源的一端电耦接至一参考电压，另 一端电耦接至所述充电电容和充电开关的一端，所述充电电容和充电开关的另一端接地，所述方法还包括采样所 述开关稳压电路的输出电压，并产生一与所述开关稳压电路的输出电压相关 的反馈信号；采样流过所述开关的电流，并产生一代表流过所述开关的电流 的电流采样信号；将所述充电电容的端电压与所述反馈信号进行比较，将所 述电流采样信号与一阈值进行比较，并根据比较结果决定所述开关和充电开 关的导通与关断。本专利技术在轻载状态下既调节开关频率，又调节电流峰值，防止开关频率 落入音频范围，从而避免了音频噪声的产生，并降低了开关损耗和导通损耗， 提高了效率。 附图说明图1为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的电路图； 图2为根据本专利技术一实施例的图1所示开关稳压电路的波形图； 图3为根据本专利技术另一实施例的开关稳压电路的电路图； 图4为根据本专利技术一实施例的可变阈值产生电路的电路图； 图5为根据本专利技术一实施例的阈值比较电路的电路图； 图6为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的控制方法的流程图。 具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只 用于举例说明，并不用于限制本专利技术。以下均以包括反激变换器的AC/DC(交 流/直流变换)电路为例对本专利技术进行说明，但本领域的技术人员可知，本发 明还可用于任何DC/DC (直流/直流变换)拓扑，如BUCK (降压)电路、 BOOST (升压)电路、BUCK-BOOST (升-降压)电路、FLYBACK (反激)电路以及FORWARD (正激)电路等。图1为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的电路图，包括整流桥101、 输入电容Cin、变压器T1、开关S、 二极管D、输出电容C。ut、控制电路102、 电流采样电路103以及电压采样电路104。整流桥101接收一交流输入电压 Vin，并将其转换成一不控直流电压。输入电容Cin并联至整流桥101的输出 端，输入电容Cin的一端电耦接至变压器Tl原边绕组的一端，另一端接地。 开关S电耦接在变压器Tl原边绕组的另一端和地之间。二极管D的阳极电 耦接至变压器Tl副边绕组的一端，二极管D的阴极电耦接至输出电容C。ut 的一端，输出电容C。ut的另一端电耦接至变压器Tl副边绕组的另一端。输出电容C。ut两端的电压即为开关稳压电路的输出电压V。ut。在一个实施例中，二极管D由同步整流管代替。电流采样电路103电耦接至开关S，采样流过 开关S的电流，并产生一代表该电流的电流采样信号Isense。电流采样电路103 可为电阻采样电路、变压器采样电路、电流放大器采样电路等。电压反馈电 路104电耦接至开关稳压电路的输出端，采样输出电压V。ut，并产生一代表 该电压的反馈信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关稳压电路，包括　一储能元件，能够存储能量；　一开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；以及　一控制电路，电耦接至所述开关，将流过所述开 关的电流与一电流阈值相比较，当流过所述开关的电流大于所述电流阈值时关断所述开关，并根据所述开关稳压电路的负载大小决定所述开关的关断时间，当负载增大时减小所述开关的关断时间，当负载减小时增大所述开关的关断时间；　其中所述电流阈值在非轻载 时恒定不变，在轻载时随负载减小而减小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩，石洋，路环宇，张军明，任远程，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]