一种开关电源的控制方法及电路技术

本发明专利技术为解决目前的开关电源控制方式需要使用误差放大器进行环路增益和相位补偿，会引起芯片功耗增加，成本增高，补偿电容也会占用芯片面积的问题，提供一种开关电源的控制方法及电路，控制方法包括将反馈电压Vfb分别与三个锯齿波比较，产生相应的三个比较电压，设置可变电流源的充电电流与固定电流源的充电电流相同，根据第二比较电压和第三比较电压的比较结果，控制可变电流源的充电电流，由第一比较电压、可变电流源的充电电流，共同控制第一计时单元和第二计时单元产生驱动信号，并通过该驱动信号控制开关电源的输出电压；控制电路能够通过多个模块实现上述控制方法。路能够通过多个模块实现上述控制方法。路能够通过多个模块实现上述控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源的控制方法及电路


[0001]本专利技术涉及一种开关电源的控制方法及电路。

技术介绍

[0002]现有开关电源的控制方式，是根据占空比调节时频率是否改变，可以分为脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)，其中，PFM又包括恒定关断时间(CFT)、恒定导通时间(COT)、导通和关断时间均改变的调制方式，另外，根据反馈信号还可以分为电压模和电流模。无论采用上述哪一种控制方式，都需要使用误差放大器(EA)进行环路增益和相位补偿，误差放大器中的补偿电容需要占用芯片面积，同时，EA会引起芯片功耗增加，使成本增高。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决目前开关电源的控制方式都需要使用误差放大器进行环路增益和相位补偿，误差放大器会引起芯片功耗增加，使成本增高，误差放大器中的补偿电容也会占用芯片面积的技术问题，提供了一种开关电源的控制方法及电路。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种开关电源的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0006]S1，将开关电源的反馈电压Vfb分别与第一锯齿波、第二锯齿波和第三锯齿波比较，产生相应的第一比较电压、第二比较电压U1和第三比较电压U2；
[0007]其中，所述第一锯齿波的幅值大于0且小于V1，V1大于2倍基准电压Vref，所述第一比较电压为方波电压；
[0008]所述第二锯齿波的幅值大于0且小于Vref；
[0009]所述第三锯齿波的幅值大于Vref且小于2倍Vref；
[0010]S2，设置可变电流源的充电电流与固定电流源的充电电流相同；比较第二比较电压U1和第三比较电压U2，若U1＞U2，则增大可变电流源的充电电流，直至U1＜U2，停止增大可变电流源的充电电流，若U1＜U2，则减小可变电流源的充电电流，直至U1＞U2，停止减小可变电流源的充电电流，若U1＝U2，则保持可变电流源的充电电流不变；
[0011]其中，所述固定电流源为时间周期固定的第一计时单元的充电电流源；所述可变电流源为时间周期可变的第二计时单元的充电电流源；
[0012]S3，由第一比较电压、可变电流源的充电电流，共同控制第一计时单元和第二计时单元产生驱动信号，并通过该驱动信号控制开关电源的输出电压Vout。
[0013]进一步地，所述可变电流源和所述固定电流源具体是，通过第一比较电压的上升沿控制可变电流源充电时间的起始，以及固定电流源充电的起始时间。
[0014]进一步地，所述可变电流源和所述固定电流源具体是，通过可变电流源的充电电位与比较电平Vx的比较结果，控制可变电流源充电的结束时间，通过固定电流源的充电电位与比较电平Vx的比较结果，控制固定电流源充电的结束时间。
[0015]本专利技术还提供了一种开关电源的控制电路，用于实现上述开关电源的控制方法，
其特殊之处在于，包括第一电压模块、第二电压模块、第三电压模块、分析控制模块和占空比调节模块；
[0016]所述第一电压模块，用于比较第一锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第一比较电压，所述第一比较电压为方波电压，所述第一锯齿波的幅值大于0且小于V1，V1大于2倍基准电压Vref；
[0017]所述第二电压模块，用于比较第二锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第二比较电压；所述第二锯齿波的幅值大于0且小于Vref；
[0018]所述第三电压模块，用于比较第三锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第三比较电压；所述第三锯齿波的幅值大于Vref且小于2倍Vref；
[0019]所述分析控制模块，用于比较第二比较电压和第三比较电压，并根据比较结果控制占空比调节模块的工作状态；
[0020]所述占空比调节模块包括相连的可变电流源和固定电流源，所述固定电流源为时间周期固定的第一计时单元的充电电流源，所述可变电流源为时间周期可变的第二计时单元的充电电流源，所述占空比调节模块用于根据分析控制模块中第二比较电压和第三比较电压的比较结果，控制可变电流源的充电电流，并通过第一比较电压、可变电流源的充电电流共同控制第一计时单元和第二计时单元产生驱动信号，并通过该驱动信号控制开关电源的输出电压Vout。
[0021]进一步地，所述第一计时单元包括D触发器Q2，电容C4、电压比较器comp4、开关S1、开关S2和固定电流源；
[0022]开关S1与开关S2串联在固定电流源与地之间，电容C4与开关S2并联；电压比较器comp4的同相输入端连接于开关S1和开关S2相连的一端，反相输入端用于输入比较电平Vx，输出端与D触发器Q2的复位端相连，同时控制开关S2的开合；所述D触发器Q2的信号输出端用于控制开关S1的开合，并用于输出控制开关电源输出电压Vout的驱动信号；
[0023]所述第二计时单元包括D触发器Q1，电容C3、电压比较器comp5、开关S3、开关S4、与门电路和可变电流源；
[0024]开关S3与开关S4串联在可变电流源与地之间，电容C3与开关S4并联，电压比较器comp5的同相输入端连接于开关S3和开关S4相连的一端，反相输入端用于输入预设的比较电平，输出端与D触发器Q1的复位端相连，同时控制开关S4的开合；所述D触发器Q1的时钟控制端与第一电压模块的输出端相连，信号输出端和第一电压模块的输出端分别连接与门电路的两个输入端，与门电路的输出端用于控制开关S3的开合；
[0025]所述D触发器Q2的时钟控制端与D触发器Q1的信号输出端相连。
[0026]进一步地，所述第一电压模块包括第一锯齿波产生器和电压比较器comp1；所述电压比较器comp1的同相输入端与第一锯齿波产生器的输出端相连，反相输入端连接开关电源的反馈电压Vfb，电压比较器comp1的输出端与第二计时单元中D触发器Q1的时钟控制端相连。
[0027]所述第二电压模块包括第二锯齿波产生器、电压比较器comp2和第一滤波单元，所述电压比较器comp2的同相输入端与第二锯齿波产生器的输出端相连，反相输入端连接开关电源的反馈电压Vfb，第一滤波单元输入侧与电压比较器comp2的输出端相连，输出侧与分析控制模块相连；
[0028]所述第三电压模块包括第三锯齿波产生器、电压比较器comp3和第二滤波单元，所述电压比较器comp3的同相输入端连接开关电源的反馈电压Vfb，反相输入端与第三锯齿波产生器相连，第二滤波单元输入侧与电压比较器comp3的输出端相连，输出侧与分析控制模块相连。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1.本专利技术提出的开关电源的控制方法，通过第二比较电压和第三比较电压的比较结果，经简单的比较计算，可根据比较计算结果控制第二计时单元的充电电流，即可完成控制，控制方法成本低，不需要补偿电容的参与，避免了补偿电容占用芯片的面积，同时，降低了芯片功耗。
[0031]2.本专利技术提出的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将开关电源的反馈电压Vfb分别与第一锯齿波、第二锯齿波和第三锯齿波比较，产生相应的第一比较电压、第二比较电压U1和第三比较电压U2；其中，所述第一锯齿波的幅值大于0且小于V1，V1大于2倍基准电压Vref，所述第一比较电压为方波电压；所述第二锯齿波的幅值大于0且小于Vref；所述第三锯齿波的幅值大于Vref且小于2倍Vref；S2，设置可变电流源的充电电流与固定电流源的充电电流相同；比较第二比较电压U1和第三比较电压U2，若U1＞U2，则增大可变电流源的充电电流，直至U1＜U2，停止增大可变电流源的充电电流，若U1＜U2，则减小可变电流源的充电电流，直至U1＞U2，停止减小可变电流源的充电电流，若U1＝U2，则保持可变电流源的充电电流不变；其中，所述固定电流源为时间周期固定的第一计时单元(501)的充电电流源；所述可变电流源为时间周期可变的第二计时单元(502)的充电电流源；S3，由第一比较电压、可变电流源的充电电流，共同控制第一计时单元(501)和第二计时单元(502)产生驱动信号，并通过该驱动信号控制开关电源的输出电压Vout。2.如权利要求1所述一种开关电源的控制方法，其特征在于：所述可变电流源和所述固定电流源具体是，通过第一比较电压的上升沿控制可变电流源充电时间的起始，以及固定电流源充电的起始时间。3.如权利要求1所述一种开关电源的控制方法，其特征在于：所述可变电流源和所述固定电流源具体是，通过可变电流源的充电电位与比较电平Vx的比较结果，控制可变电流源充电的结束时间；通过固定电流源的充电电位与比较电平Vx的比较结果，控制固定电流源充电的结束时间。4.一种开关电源的控制电路，用于实现权利要求1至3任一所述开关电源的控制方法，其特征在于：包括第一电压模块(1)、第二电压模块(2)、第三电压模块(3)、分析控制模块(4)和占空比调节模块(5)；所述第一电压模块(1)，用于比较第一锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第一比较电压，所述第一比较电压为方波电压，所述第一锯齿波的幅值大于0且小于V1，V1大于2倍基准电压Vref；所述第二电压模块(2)，用于比较第二锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第二比较电压；所述第二锯齿波的幅值大于0且小于Vref；所述第三电压模块(3)，用于比较第三锯齿波和开关电源的反馈电压Vfb，并根据比较结果产生第三比较电压；所述第三锯齿波的幅值大于Vref且小于2倍Vref；所述分析控制模块(4)，用于比较第二比较电压和第三比较电压，并根据比较结果控制占空比调节模块(5)的工作状态；所述占空比调节模块(5)包括相连的可变电流源和固定电流源，所述固定电流源为时间周期固定的第一计时单元(501)的充电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何世宝，夏勤，
申请(专利权)人：陕西亚成微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：