一种开关电源控制电路及系统，以及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种开关电源控制电路，用于驱动开关电源中的第一开关将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括:导通时间控制单元，所述导通时间控制单元接收第一信号和第二信号，所述第一信号表征所述第一开关的开关频率，所述第二信号表征流经所述第一开关的电流，以产生指示第一开关关断时刻的信号；当所述流经第一开关的电流峰值小于一预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述第一开关的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率基本恒定在一目标频率值。从而有效避免音频噪声的产生，能够在负载变化时稳定输出电压并保持较高的效率，保证开关电源的安全工作。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源控制电路及系统，以及控制方法
本专利技术主要涉及电子电路领域，尤其涉及一种用于开关电源的控制电路、控制方法以及控制系统。
技术介绍
在开关电源领域，目前比较常用的控制方式主要是电压控制模式、电流控制模式和固定导通时间控制模式(constantontime,简称COT)，其中COT控制具有优越的负载瞬态响应和简单的控制电路构成，被广泛使用。传统的COT控制方法中，在开关电源的输出电压小于参考信号时开关管被导通，而在导通时间到达预设值时开关管被关断。对于传统的COT控制开关电源而言，其开关频率会随着负载的减小而逐渐减小。在负载减轻时，开关频率可能被减小至落入音频范围(例如200Hz-20kHz)，从而引起音频噪声。另一方面，在输入电压增大时，固定导通时间会导致流经开关管的电流值增大，有发生过流的风险。为了避免音频噪声的产生，并维持较好的工作效率和安全性能，需要提出新的控制电路和控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于开关电源的控制电路、控制方法以及控制系统，以避免负载发生变化时，在开关电源工作过程中产生人耳可听见的音频噪声，并减少开关电源的开关损耗，限制流经开关管的峰值电流，提升开关电源的性能。根据本专利技术实施例的一种开关电源控制电路，用于驱动开关电源中的第一开关将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述开关电源控制电路包括:导通时间控制单元，所述导通时间控制单元接收第一信号和第二信号，所述第一信号表征所述第一开关的开关频率，所述第二信号表征流经所述第一开关的电流，以产生指示第一开关关断时刻的信号；其中，当所述流经第一开关的电流峰值小于一预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述第一开关的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率恒定在一目标频率值。在一个实施例中，当所述流经第一开关的电流峰值达到所述预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述电流峰值达到所述预设电流值的时刻确定所述第一开关的关断时刻。在一个实施例中，所述导通时间控制单元包括自适应导通时间生成单元，接收所述第一信号和一基准频率信号，并根据所述基准频率信号和所述第一信号的差值，生成一自适应导通时间信号在一个实施例中，所述控制电路还包括关断时间控制单元，所述关断时间控制单元接收表征所述输出电压的第三信号，并将所述第三信号与一基准电压信号进行比较，产生指示第一开关开通时刻的信号。在一个实施例中，当所述开关频率高于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻延后一个单位时间；当所述开关频率低于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻提前一个单位时间。根据本专利技术实施例的一种开关电源控制系统，所述开关电源控制系统包括开关元件、续流元件和储能元件，用于将一输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述控制系统还包括:导通时间控制单元，所述导通时间控制单元接收第一信号和第二信号，所述第一信号表征所述开关元件的开关频率，所述第二信号表征流经所述开关元件或所述储能元件的电流，以产生指示所述开关元件的关断时刻的信号；其中，当流经所述开关元件或所述储能元件的电流峰值小于一预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述开关元件的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率恒定在一目标频率值。在一个实施例中，所述开关电源为隔离型开关电源，包括原边电路和副边电路，所述原边电路和所述副边电路分别连接不同的接地端，所述开关元件和所述导通时间控制单元均电性连接于所述原边电路，所述续流元件连接于所述副边电路。在一个实施例中，所述导通时间控制单元还包括自适应导通时间生成单元、限流单元和第二逻辑电路，所述开关电源为隔离型开关电源，包括原边电路和副边电路，所述原边电路和所述副边电路分别连接不同的接地端，所述开关元件、所述限流单元和所述第二逻辑电路均电性连接于所述原边电路，所述自适应导通时间控制电路电性连接于所述副边电路。根据本专利技术实施例的一种用于开关电源的控制方法，用于驱动开关电源中的第一开关将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述控制方法包括:检测所述第一开关的开关频率和流经所述第一开关的电流；当所述流经第一开关的电流峰值小于一预设电流值时，控制所述第一开关进入锁频模式；在锁频模式中，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述第一开关的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率恒定在一目标频率值。在一个实施例中，当所述流经第一开关的电流峰值达到所述预设电流值时，根据所述电流峰值达到所述预设电流值的时刻确定所述第一开关的关断时刻。在一个实施例中，根据一基准频率信号和所述第一信号的差值，生成一自适应导通时间信号，所述基准频率信号对应于所述目标频率值。在一个实施例中，所述控制方法还包括：接收所述第二信号和所述预设电流值，当所述流经第一开关的电流峰值达到所述预设电流值时，生成一个限流信号；若所述自适应导通时间信号先于所述限流信号产生，则根据所述自适应导通时间信号确定所述第一开关的关断时刻。根据本专利技术的实施例，在负载较重的工作状态，采用变频控制模式，开关频率随着负载减轻而降低，开关的导通时间由检测的流经开关元件/储能元件的电流值决定，当开关频率降低至音频范围时进入锁频工作模式，通过自适应地调节开关导通的时间，将开关频率固定在高于音频范围的预设值，从而有效避免音频噪声的产生。在锁频工作模式中，通过调节开关导通的时间可以适应不同的输出负载，保持开关频率基本恒定和流经开关的电流不超过限定值。若负载继续减轻至轻载状态，达到最小导通时间限制，再回到变频控制模式，进一步降低开关损耗，提高效率。此时虽然开关频率有可能进入音频范围，但由于在轻载状态下，开关电源系统中能量较低，可以避免产生人耳可察觉的噪声，保证用户体验。从而在全负载范围内有效避免音频噪声的产生，同时保持较高的效率、保证开关电源的安全工作。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的控制电路结构示意图；图2为根据本专利技术另一实施例的控制电路结构示意图；图3为根据本专利技术又一实施例的控制电路结构示意图；图4为根据本专利技术一实施例的自适应导通时间生成单元结构示意图；图5为根据本专利技术一实施例的自适应导通时间生成单元电路结构示意图；图6为根据本专利技术另一实施例的自适应导通时间生成单元电路结构示意图；图7为根据本专利技术一实施例的控制系统结构示意图；图8为根据本专利技术一实施例的主要波形示意图；图9为根据本专利技术一实施例的控制方法流程图；图10为根据本专利技术一实施例的流经开关的电流值和对应的开关频率之示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种过压保护电路及方法、以及开关电源作进一步详细说明。根据下面说明书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。另外需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源控制电路，用于驱动开关电源中的第一开关将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述开关电源控制电路包括:/n导通时间控制单元，所述导通时间控制单元接收第一信号和第二信号，所述第一信号表征所述第一开关的开关频率，所述第二信号表征流经所述第一开关的电流，以产生指示第一开关关断时刻的信号；其中，/n当所述流经第一开关的电流峰值小于一预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述第一开关的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率恒定在一目标频率值。/n

【技术特征摘要】
20201231 CN 20201162542871.一种开关电源控制电路，用于驱动开关电源中的第一开关将输入电压转换为输出电压，其特征在于，所述开关电源控制电路包括:
导通时间控制单元，所述导通时间控制单元接收第一信号和第二信号，所述第一信号表征所述第一开关的开关频率，所述第二信号表征流经所述第一开关的电流，以产生指示第一开关关断时刻的信号；其中，
当所述流经第一开关的电流峰值小于一预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述第一信号确定所述第一开关的关断时刻，以维持所述第一开关的开关频率恒定在一目标频率值。


2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，当所述流经第一开关的电流峰值达到所述预设电流值时，由所述导通时间控制单元根据所述电流峰值达到所述预设电流值的时刻确定所述第一开关的关断时刻。


3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间控制单元包括自适应导通时间生成单元，接收所述第一信号和一基准频率信号，并根据所述基准频率信号和所述第一信号的差值，生成一自适应导通时间信号，所述自适应导通时间信号代表所述目标频率值所对应的第一开关的关断时刻。


4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述基准频率信号对应于所述目标频率值。


5.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述开关频率高于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻延后一个单位时间；当所述开关频率低于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻提前一个单位时间。


6.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当所述开关频率高于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻延后，延后的时间与所述目标频率值和所述开关频率的差值正相关；当所述开关频率低于所述目标频率值，所述自适应导通时间控制单元控制所述第一开关的关断时刻提前，提前的时间与所述目标频率值和所述开关频率的差值正相关。


7.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间控制单元还包括：
限流单元，所述限流单元接收所述第二信号和所述预设电流值，当所述流经第一开关的电流峰值达到所述预设电流值时，所述限流单元生成一个限流信号；
第二逻辑电路，接收所述限流信号和所述自适应导通时间信号，并根据所述限流信号和所述自适应导通时间信号中先到达所述第二逻辑电路的一个信号确定所述第一开关的关断时刻。


8.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述自适应导通时间生成单元包括：
频率误差信号生成单元，接收所述第一信号和一基准频率信号，以生成表征所述基准频率信号和所述第一信号的差值的频率误差信号；
导通时间调整量生成单元，接收所述频率误差信号，并根据所述频率误差信号生成表征导通时间在本周期需要调整的值的导通时间调整量；
计时器电路，根据所述导通时间调整量，生成所述自适应导通时间信号。


9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，当所述频率误差信号表明所述开关频率高于所述目标频率值，所述导通时间调整量使得所述计时器电路将所述第一开关的关断时刻延后；当所述频率误差信号表明所述开关频率低于所述目标频率值，所述导通时间调整量使得所述计时器电路将所述第一开关的关断时刻提前；所述导通时间调整量根据所述频率误差信号而生成。


10.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括关断时间控制单元，所述关断时间控制单元接收表征所述输出电压的第三信号，并将所述第三信号与一基准电压信号进行比较，产生指示第一开关开通时刻的信号。


11.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一逻辑电路，所述第一逻辑电路接收指示第一开关关断时刻的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳梅，陈一辉，缪海峰，李岳辉，郜小茹，朱臻，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31