开关电路控制方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种开关电路控制方法

【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]本申请为申请日为
2023
年6月7日，申请号为
202310668140.5
，专利技术创造名称为“开关电路控制方法
、
控制芯片及开关电路”的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及开关电路控制领域，尤其涉及一种开关电路控制方法
、
控制芯片及开关电路
。

技术介绍

[0003]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

[0004]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
。
[0005]为解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]每个所述工作阶段的开关管开通谷底不同，相邻两个所述工作阶段的谷底数相差
1。
[0009]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，而根据是否满足第二预设条件群实现谷底个数逐个减小去控制开关管开通，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
。
[0010]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；
[0011]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)
；还用于在满足第二预设条件群时，对当前工作状态的开通谷底数进行减1得到下一个工作状态的开通谷底数，直到由第
(N+M)
工作阶段切换到第
N
工作阶段；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；所述第一预设条件群表征电感的参考电流逐渐减小；所述第二预设条件群表征电感的参考电流逐渐增大；
[0012]所述自适应锁谷底控制单元，用于根据所述自适应谷底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
。
[0013]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，而按是否满足第二预设条件群实现谷底个数逐个减小去控制开关管开通，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
。
[0014]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
...

【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；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；每个所述工作阶段的开关管开通谷底不同，相邻两个所述工作阶段的谷底数相差
1。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
。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
。5.
根据权利要求1‑4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
。6.
根据权利要求1‑4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为最大谷底数
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
。7.
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)
；还用于在满足第二预设条件群时，对当前工作状态的开通谷底数进行减1得到下一个工作状态的开通谷底数，直到由第
(N+M)
工作阶段切换到第
N
工作阶段；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；所述第一预设条件群表征电感的参考电流逐渐减小；所述第二预设条件群表征电感的参考电流逐渐增大；所述自适应锁谷底控制单元，用于根据所述自适应谷底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
。8.
根据权利要求7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：