限流峰值调整电路、限流单元、控制电路及功率变换器制造技术

提出了一种限流峰值调整电路、限流单元及包含该限流峰值调整电路的控制电路和功率变换器。根据本公开各实施例的限流峰值调整电路用于为功率变换器提供限流阈值以限定允许流过其主开关的最大电流。该限流峰值调整电路在所述功率变换器的输出电压恒定模式使该限流阈值在开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程随开关切换频率的减小而减小。从而可以控制功率变换器在进入例如休眠状态时，功耗进一步降低，以满足在线下电源应用中对于低功耗的要求。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及开关型功率变换器及其限流峰值调整电路。
技术介绍
反激式功率变换器是在工业电子设备及消费电子设备中常用的功率变换器类型之一。反激式功率变换器可以采用原边反馈控制技术以降低成本。在线下电源应用中，为了尽量减少休眠状态的功耗，通常需要将反激式功率变换器的开关切换频率降低至100HZ以下。然而对于很多线下的低功耗应用，仅降低开关切换频率还是不能满足休眠状态的低功耗及低噪要求。因而还需要减小允许流过反激式功率变换器的原边侧(初级侧)的功率开关的最大电流。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种限流峰值调整电路、限流单元及包含该限流峰值调整电路的控制电路和功率变换器。在本公开的一个方面，提出了一种用于调节允许流过功率变换器的主开关的开关电流的峰值最大值的限流峰值调整电路。该限流峰值调整电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其第一输入端用于接收表征所述功率变换器的开关切换频率的频率表征信号，其第二输入端用于接收表征第一设定频率的第一参考信号，其第三输入端用于接收表征第二设定频率的第二参考信号，该限流峰值调整电路被构建以基于该频率表征信号、该第一参考信号和该第二参考信号在其输出端提供限流阈值，该限流阈值表征了所述开关电流的峰值最大值。该限流峰值调整电路还被构建以在所述功率变换器的输出电压恒定模式使该限流阈值受所述开关切换频率调制，在该开关切换频率等于第一设定频率时将该限流阈值设定在限流阈值最大值，在该
开关切换频率大于第一设定频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最大值，在该开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程中使该限流阈值随开关切换频率的减小而减小，在该开关切换频率降至等于第二设定频率时使该限流阈值减小至限流阈值最小值，并在该开关切换频率小于第二设定频率且大于允许的最小开关切换频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最小值。在本公开的另一方面，提出了一种用于功率变换器的限流单元。该限流单元包括限流比较器和限流峰值调整电路。该限流比较器用于分别接收表征流过该功率变换器的主开关的开关电流的电流采样信号和表征所述开关电流的峰值最大值的限流阈值，并将该电流采样信号与该限流阈值比较以提供关断控制信号，当该电流采样信号达到该限流阈值时，该关断控制信号触发所述主开关关断。该限流峰值调整电路用于接收表征所述功率变换器的开关切换频率的频率表征信号，并基于该频率表征信号在所述功率变换器的输出电压恒定模式调节所述限流阈值，以使该限流阈值在开关切换频率大于等于第一设定频率时被设定并保持在限流阈值最大值、在开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程中随开关切换频率的减小而减小并从所述限流阈值最大值减小至限流阈值最小值、在开关切换频率小于等于该第二设定频率并且大于允许的最小开关切换频率时被设定并保持在该限流阈值最小值。在本公开的又一方面提出了一种用于功率变换器的控制电路。该控制电路包括所述限流单元和恒压控制单元。该恒压控制单元用于接收表征所述功率变换器的输出电压的反馈信号和表征该输出电压的期望值的参考信号，将该反馈信号与该参考信号进行运算以提供表征该反馈信号与该参考信号之差值的差值放大信号，并将该差值放大信号与锯齿波信号比较以输出恒压导通控制信号，若该锯齿波信号达到所述差值放大信号，则该恒压导通控制信号触发功率变换器的主开关导通；该恒压控制单元还用于接收所述关断控制信号，以控制所述主开关的关断。在本公开的再一方面提出了一种功率变换器，包括所述限流峰值调整电路。利用上述方案，可以控制功率变换器在进入例如休眠状态时，降低开关
切换频率的同时还使允许流过其主开关的最大电流随开关切换频率降低而减小，从而进一步降低功耗，以满足在线下电源应用中对于低功耗的要求。附图说明下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。图1示出了根据本公开一个实施例的功率变换器100的电路架构示意图；图2示出了根据本公开一个实施例的可以用于功率变换器100的控制电路103的电路架构示意图；图3示出了根据本公开一个实施例的功率变换器100的限流阈值VCS_LIM随开关切换频率fs变化的波形示意图；图4示出了根据本公开一个实施例的可用作图2中示意的限流峰值调整电路2022的一种更详细的电路架构示意图。具体实施方式下面将详细说明本公开的一些实施例。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本公开的实施例提供更好的理解。本
的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本公开的实施例也可以被实现。在本公开的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本公开的一个实施例中。因而，在本公开的说明书中，若采用了诸如“根据本公开的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本公开的不同实施例”、“根据本公开另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本公开说明书的一个或者多个实施
例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。另外，在本公开的说明书及权利要求中，“耦接”一词意指通过电气或者非电气的方式实现直接或者间接的连接。“一个”并不用于特指单个，而是可以包括复数形式。“在……中”可以包括“在……中”和“在……上”的含义。除非特别明确指出，“或”可以包括“或”、“和”及“或/和”的含义，并不用于特指只能选择几个并列特征中的一个，而是意指可以选择其中的一个或几个或其中某几个特征的组合。除非特别明确指出，“基于”一词不具有排它性，而是意指除了基于明确描述的特征之外，还可以基于其它未明确描述的特征。“电路”意指至少将一个或者多个有源或无源的元件耦接在一起以提供特定功能的结构。“信号”至少可以指包括电流、电压、电荷、温度、数据、压力或者其它类型的信号。若“晶体管”的实施例可以包括“场效应晶体管”或者“双极结型晶体管”，则“栅极/栅区”、“源极/源区”、“漏极/漏区”分别可以包括“基极/基区”、“发射极/发射区”、“集电极/集电区”，反之亦然。本领域的技术人员应该理解，以上罗列的对本公开中描述用语的解释仅仅是示例性的，并不用于对各用语进行绝对的限定。图1示出了根据本公开一个实施例的功率变换器100的电路架构示意图。该功率变换器100可以包括：输入端IN，用于接收输入电压Vin；输出端OUT，用于提供输出电压Vo，以为负载105供电；开关单元，至少包括一主开关，例如图1中示意的主开关101，该开关单元被配置为基于驱动信号DRV进行导通和关断切换，以将输入电压Vin转换为合适的输出电压Vo；以及控制电路103，至少具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限流峰值调整电路，用于调节允许流过功率变换器的主开关的开关电流的峰值最大值，其中该限流峰值调整电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其第一输入端用于接收表征所述功率变换器的开关切换频率的频率表征信号，其第二输入端用于接收表征第一设定频率的第一参考信号，其第三输入端用于接收表征第二设定频率的第二参考信号，该限流峰值调整电路被构建以基于该频率表征信号、该第一参考信号和该第二参考信号在其输出端提供限流阈值，该限流阈值表征了所述开关电流的峰值最大值；其中该限流峰值调整电路还被构建以在所述功率变换器的输出电压恒定模式使该限流阈值受所述开关切换频率调制，在该开关切换频率等于第一设定频率时将该限流阈值设定在限流阈值最大值，在该开关切换频率大于第一设定频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最大值，在该开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程中使该限流阈值随开关切换频率的减小而减小，在该开关切换频率降至等于第二设定频率时使该限流阈值减小至限流阈值最小值，并在该开关切换频率小于第二设定频率且大于允许的最小开关切换频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最小值。

【技术特征摘要】
1.一种限流峰值调整电路，用于调节允许流过功率变换器的主开关的开关电流的峰值最大值，其中该限流峰值调整电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其第一输入端用于接收表征所述功率变换器的开关切换频率的频率表征信号，其第二输入端用于接收表征第一设定频率的第一参考信号，其第三输入端用于接收表征第二设定频率的第二参考信号，该限流峰值调整电路被构建以基于该频率表征信号、该第一参考信号和该第二参考信号在其输出端提供限流阈值，该限流阈值表征了所述开关电流的峰值最大值；其中该限流峰值调整电路还被构建以在所述功率变换器的输出电压恒定模式使该限流阈值受所述开关切换频率调制，在该开关切换频率等于第一设定频率时将该限流阈值设定在限流阈值最大值，在该开关切换频率大于第一设定频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最大值，在该开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程中使该限流阈值随开关切换频率的减小而减小，在该开关切换频率降至等于第二设定频率时使该限流阈值减小至限流阈值最小值，并在该开关切换频率小于第二设定频率且大于允许的最小开关切换频率时将该限流阈值保持在该限流阈值最小值。2.根据权利要求1的限流峰值调整电路，包括：第一电流设定电路，用于分别接收所述频率表征信号、所述第一参考信号和所述第二参考信号，并基于该频率表征信号、该第一参考信号和该第二参考信号产生第一电流，使该第一电流在该频率表征信号大于等于该第二参考信号时为零、在该频率表征信号大于等于该第一参考信号并且小于该第二参考信号时与该第二参考信号和该频率表征信号的差值成第一比例、并在该频率表征信号小于等于该第一参考信号时与该第二参考信号和该第一参考信号的差值成所述第一比例；第二电流设定电路，用于接收所述第二参考信号，并基于该第二参考信号产生第二电流，使该第二电流与该第二参考信号成第二比例；和电流叠加及转换电路，用于接收所述第一电流和所述第二电流，将所述第一电流和所述第二电流叠加产生叠加电流，并将该叠加电流以第三比例转
\t换为所述限流阈值。3.根据权利要求2的限流峰值调整电路，其中，所述限流阈值最大值设定为所述第二参考信号与所述第一参考信号之差值的第一倍数倍加所述第二参考信号的第二倍数倍，其中该第一倍数为所述第一比例和所述第三比例之积，该第二倍数为所述第二比例和所述第三比例之积；所述限流阈值最小值设定为所述第二参考信号的第二倍数倍；在所述开关切换频率从第一设定频率降低至第二设定频率的过程中，所述限流阈值为所述第二参考信号与所述频率表征信号之差值的第一倍数倍加所述第二参考信号的第二倍数倍。4.根据权利要求2的限流峰值调整电路，其中，所述第一电流设定电路包括：第一运算放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端用于接收所述第一参考信号；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端用于提供所述第一电流，其第二端耦接至第一运算放大器的第二输入端，其控制端耦接至第一运算放大器的输出端；第一阻性器件，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一晶体管的第二端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第一阻性器件的第二端，其第二端耦接至参考地；以及第二运算放大器，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其第一输入端用于接收所述频率表征信号，其第二输入端用于接收所述第二参考信号，其第三输入端耦接至第二晶体管的第二端，其输出端则耦接至第二晶体管的控制端。5.根据权利要求4的限流峰值调整电路，其中所述第一比例设定为所述第一阻性器件的阻值的倒数。6.根据权利要求2的限流峰值调整电路，其中，所述第二电流设定电路包括：第三运算放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端用于接收所述第二参考信号；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端则用于提供所述第二电流，其第二端耦接至第三运算放大器的第二输入端，其控制端耦接至第三运算放大器的输出端；以及第二阻性器件，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第三晶体管的第二端，其第二端耦接至参考地。7.根据权利要求6的限流峰值调整电路，其中所述第二比例设定为所述第二阻性器件的阻值的倒数。8.根据权利要求2的限流峰值调整电路，其中所述电流叠加及转换电路包括第三阻性器件，该第三阻性器件的第一端接收所述第一电流和所述第二电流以将所述第一电流和所述第二电流叠加，该第三阻性器件的第一端同时被引出以提供所述限流阈值，该第三阻性器件的第二端耦接至参考地。9.根据权利要求8的限流峰值调整电路，其中所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉礼，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51