开关电源及其控制电路与控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关电源及其控制电路和方法，该开关电源包括功率开关和与功率开关耦接的储能元件，其中在功率开关的关断期间，储能元件的绕组电压发生振荡以提供具有至少一个波谷的振荡信号。决定功率开关谷底导通的目标锁定波谷数具有上限值，其中上限值存储在上限寄存器中。控制电路包括第一比较电路、第二比较电路以及上限更新电路。第一比较电路将代表振荡信号的电压检测信号同第一阈值电压相比较，产生第一方波信号。第二比较电路将电压检测信号同第二阈值电压相比较，产生第二方波信号，其中第二阈值电压小于第一阈值电压。上限更新电路基于第一方波信号、第二方波信号以及当前存储的上限值，决定是否更新上限值。决定是否更新上限值。决定是否更新上限值。

【技术实现步骤摘要】
开关电源及其控制电路与控制方法


[0001]本专利技术涉及一种开关电源，特别地，涉及准谐振控制的开关电源及其控制电路与控制方法。

技术介绍

[0002]准谐振反激变换器广泛应用于低功耗的应用场合。准谐振控制中，反激变换器工作在临界模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和功率开关的寄生电容开始谐振，当功率开关两端的谐振电压在其最小电压值时功率开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。
[0003]图1为准谐振反激变换器的工作波形图。如图1所示，准谐振控制中，当输出负载变轻时，反激变换器会降低开关频率，逐周期增大位于初级侧功率开关导通的波谷数来提高转换效率。显然地，随着波谷数的增大，功率开关两端电压VDS的振荡幅度会衰减。为了充分利用功率开关关断期间的振荡电压，将波谷数的上限值设置得尽可能大，例如图1所示的7。然而，在轻负载时，VDS振荡幅度衰减大，检测电路不能准确的检测到波谷，这会引起系统工作不稳定。因此，波谷数的上限值应该设置为多少，即最多要锁定多少波谷数后才能将功率开关导通，成为本专利技术想要解决的问题。目前采用固定的波谷上限值的方法显然不是一个好的解决方案，它很难适用于各种不同的工况。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种开关电源及其控制电路和控制方法，提供目标锁定波谷数的同时具有自适应的上限值。
[0005]依据本专利技术提出一种开关电源的控制电路，该开关电源包括功率开关和与该功率开关耦接的储能元件，其中在功率开关的关断期间，储能元件的绕组电压发生振荡以提供具有至少一个波谷的振荡信号，该控制电路包括：目标波谷数产生电路，提供决定功率开关谷底导通的目标锁定波谷数，该目标锁定波谷数具有下限值和上限值，其中上限值存储在上限寄存器中；第一比较电路，在功率开关的关断期间将代表所述振荡信号的电压检测信号同第一阈值电压相比较，产生第一方波信号；第二比较电路，在功率开关的关断期间将所述电压检测信号同第二阈值电压相比较，产生第二方波信号，其中第二阈值电压小于第一阈值电压；以及上限更新电路，基于第一方波信号、第二方波信号以及当前存储的上限值，决定是否更新所述上限值。
[0006]依据本专利技术还提出一种开关电源，包括储能元件、与储能元件相耦接的功率开关，以及如前所述的控制电路。
[0007]依据本专利技术又提出一种开关电源的控制方法，该开关电源具有储能元件和耦接至储能元件的功率开关，其中在功率开关的关断期间，储能元件的绕组电压发生振荡以提供具有至少一个波谷的振荡信号，所述控制方法包括：提供功率开关谷底导通的目标锁定波谷数，该目标锁定波谷数具有上限值，其中上限值存储在上限寄存器中；在功率开关的关断
期间，将代表振荡信号的电压检测信号与第一阈值电压相比较，产生第一方波信号；在功率开关的关断期间，将电压检测信号与第二阈值电压相比较，产生第二方波信号，其中第二阈值电压小于第一阈值电压；以及基于第一方波信号、第二方波信号以及当前存储的上限值，决定是否更新上限值。
[0008]根据本专利技术的实施例，自适应地决定是否更新上限值，不仅可以充分利用功率开关关断期间的振荡信号，而且可以兼顾极阻尼振荡下开关电源的转换效率，使开关电源灵活地适用于各种不同的工况。
附图说明
[0009]图1为准谐振反激变换器的工作波形图。
[0010]图2为根据本专利技术一实施例的开关电源100的电路原理图；
[0011]图3为根据本专利技术一实施例的用于开关电源100的控制电路的电路图；
[0012]图4为根据本专利技术一实施例的开关电源100的工作波形图；
[0013]图5为根据本专利技术又一实施例的开关电源100的工作波形图；
[0014]图6为根据本专利技术再一实施例的开关电源100的工作波形图；
[0015]图7为根据本专利技术一实施例的开关电源控制方法500的流程图；
[0016]图8为根据本专利技术一实施例的图7所示的更新方法504A的流程图。
具体实施方式
[0017]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。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0018]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0019]图2为根据本专利技术一实施例的开关电源100的电路原理图。如图2所示，开关电源100包括变压器T、耦接至变压器T原边绕组的功率开关M1、耦接至副边绕组的二极管D0、输出电容器Co以及控制电路。控制电路耦接至功率开关M1，为功率开关M1提供控制信号DRV。随着功率开关M1的导通和关断，变压器T存储和输出能量，将输入电压Vin转化为输出电压Vo提供给负载。功率开关M1可以采用任何适当类型的开关，例如MOS晶体管、氮化镓等。
[0020]如图2所示，控制电路包括目标波谷数产生电路101、第一比较电路102、第二比较
电路103、上限更新电路104、导通控制电路105、关断控制电路106以及逻辑电路107。
[0021]根据本专利技术的实施例，开关电源100还包括耦接至变压器的绕组电压采样单元、开关电压采样单元、输出电压反馈单元、电流采样单元等(以上未示出)，用于例如对辅助绕组两端的电压VAUX、功率开关M1两端的电压VDS、流过功率开关M1的电流进行采样、对输出电压进行反馈等，这些单元可以采用现有技术中已知的单元来实现，为避免影响本专利技术的清楚描述，在此省略对这些已知单元及其功能的具体描述。
[0022]在图2所示的实施例中，目标波谷数产生电路101用于提供决定功率开关M1谷底导通的目标锁定波谷数Valley_lock。目标锁定波谷数Valley_lock具有下限值和上限值Valley_Max。一般地，下限值为0。其中当目标锁定波谷数Valley_lock等于下限值0时，开关电源100工作在电流连续模式。当目标锁定波谷数Valley_lock大于下限值0时，开关电源100工作在电流断续模式。上限值Valle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，该开关电源包括功率开关和与该功率开关耦接的储能元件，其中在功率开关的关断期间，储能元件的绕组电压发生振荡以提供具有至少一个波谷的振荡信号，该控制电路包括：目标波谷数产生电路，提供决定功率开关谷底导通的目标锁定波谷数，该目标锁定波谷数具有下限值和上限值，其中上限值存储在上限寄存器中；第一比较电路，在功率开关的关断期间将代表所述振荡信号的电压检测信号同第一阈值电压相比较，产生第一方波信号；第二比较电路，在功率开关的关断期间将所述电压检测信号同第二阈值电压相比较，产生第二方波信号，其中第二阈值电压小于第一阈值电压；以及上限更新电路，基于第一方波信号、第二方波信号以及当前存储的上限值，决定是否更新所述上限值。2.如权利要求1所述的控制电路，其中上限更新电路包括：第一下降沿触发电路，在第一方波信号的每一个下降沿产生一个脉冲信号，以提供第一脉冲信号；第二下降沿触发电路，在第二方波信号的每一个下降沿产生一个脉冲信号，以提供第二脉冲信号；第一判断电路，将第二脉冲信号的脉冲个数同第一脉冲信号的脉冲个数相比较，产生第一判断信号，其中如果第二脉冲信号的脉冲个数大于第一脉冲信号的脉冲个数，第一判断信号有效；以及第二判断电路，将第二脉冲信号的脉冲个数同上限值相比较，基于比较结果和第一判断信号提供更新指示信号，并在更新指示信号有效时更新存储在上限寄存器中的上限值。3.如权利要求2所述的控制电路，其中：如果第一判断信号有效且第二脉冲信号的脉冲个数大于当前存储的上限值，更新当前存储的上限值为第二脉冲信号的脉冲个数；以及如果第一判断信号有效且第二脉冲信号的脉冲个数小于当前存储的上限值，更新当前存储的上限值为第二脉冲信号的脉冲个数。4.如权利要求3所述的控制电路，其中目标波谷数产生电路包括：迟滞反馈电路，接收与开关电源输出信号有关的输出反馈信号，产生迟滞反馈信号；第三比较电路，将输出反馈信号与斜坡信号相比较，产生第一比较信号；第四比较电路，将迟滞反馈信号与斜坡信号相比较，产生第二比较信号；以及波谷决定电路，基于第一比较信号、第二比较信号、表示振荡信号波谷的波谷冲信号以及当前锁定波谷数，决定功率开关下次导通的目标锁定波谷数。5.如权利要求4所述的控制电路，进一步包括导通控制电路，提供导通控制信号以控制功率开关的导通，其中：如果第二脉冲信号的脉冲个数未达到上限值，功率开关在与目标锁定波谷数相对应的波谷处导通；如果第一比较信号的下降沿来临后，第二脉冲信号的脉冲个数达到上限值，功率开关在与上限值相对应的波谷处导通；以及如果第二脉冲信号的脉冲个数达到上限值之后，第一比较信号的下降沿才来临，功率
开关在第一比较信号的下降沿来临时导通。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪峰，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：