恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路。该控制电路包括：导通时间控制电路，产生控制第一开关管导通时间的导通时间控制信号；比较电路，耦接至开关电路，基于参考信号和代表开关电路输出电压的信号产生比较信号；逻辑电路，耦接至导通时间控制电路和比较电路，基于导通时间控制信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中第一开关管；在开关电路的开关频率接近音频范围时，开关电源进入睡眠模式，导通时间控制电路减小导通时间控制信号，增大开关电路的开关频率。在开关电路的开关频率接近音频范围时，开关电源进入睡眠模式，开关管的导通时间被减小以增大开关电路的开关频率，从而避免音频噪声的产生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路
本技术的实施例涉及电子电路，尤其涉及恒定导通时间控制的开关电源及其 控制电路。
技术介绍
恒定导通时间(COT, constant on-time)控制由于其优越的负载瞬态响应、简单的 内部结构和平滑的工作模式切换，在电源领域得到了很好的应用。在传统的COT控制开关 电源中，开关管在开关电源的输出电压小于参考信号时被导通，而在导通时间到达预设时 间时被关断。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。 在轻载场合，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。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供安静、高效的恒定导通时间控制开关电源及 其控制电路。根据本技术实施例的一种用于恒定导通时间控制开关电源的控制电路，该开 关电源包括具有第一开关管的开关电路，开关电路通过第一开关管的导通与关断将输入电 压转换为输出电压以驱动负载，其特征在于，该控制电路包括导通时间控制电路，产生控 制第一开关管导通时间的导通时间控制信号；比较电路，耦接至开关电路，基于参考信号和 代表开关电路输出电压的反馈信号产生比较信号；以及逻辑电路，耦接至导通时间控制电 路和比较电路，基于导通时间控制信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中第一 开关管的导通与关断；其中在开关电路的开关频率接近音频范围时，开关电源进入睡眠模 式，导通时间控制电路减小导通时间控制信号以增大开关电路的开关频率。在一个实施例中，导通时间控制电路包括正常导通时间控制电路，产生正常导通 时间控制信号；睡眠模式导通时间控制电路，产生睡眠模式导通时间控制信号；模式控制 电路，产生模式标识信号；选择电路，接收正常导通时间控制信号、睡眠模式导通时间控制 信号和模式标识信号，选择电路基于模式标识信号，将正常导通时间控制信号或睡眠模式 导通时间控制信号作为导通时间控制信号提供至逻辑电路。在一个实施例中，在睡眠模式下，导通时间控制电路调节导通时间控制信号，使得 开关频率约等于预设睡眠频率，其中该预设睡眠频率大于20KHz。在一个实施例中，在睡眠模式下，若开关频率大于最大睡眠频率，则开关电源离开 睡眠模式而回到正常工作状态。在一个实施例中，开关电路还包括第二开关管以及与负载并联的输出电容器，逻 辑电路在检测到开关频率小于预设频率时，导通第二开关管以对输出电容器进行放电，直 至反馈信号小于参考信号，其中该预设频率大于20KHz。在一个实施例中，若开关频率在预设时长内持续小于预设频率，则开关电源进入 睡眠模式，选择电路基于模式标识信号，将睡眠模式导通时间控制信号作为导通时间控制 信号提供至逻辑电路。在一个实施例中，在睡眠模式下，睡眠模式导通时间控制电路进行如下操作使睡 眠模式导通时间控制信号等于正常导通时间控制信号；逐步减小睡眠模式导通时间控制信 号，直至开关频率大于高睡眠阈值频率；以及逐步增大睡眠模式导通时间控制信号，直至开 关频率小于低睡眠阈值频率；其中在开关频率被调节至小于低睡眠阈值频率后，逻辑电路 将第二开关管屏蔽，使第二开关管在开关频率小于预设频率时不再被导通。在一个实施例中，低睡眠阈值频率与预设频率相等。在一个实施例中，在第二开关管被屏蔽后，若开关频率变化至预设频率范围外，则 开关电源离开睡眠模式而回到正常工作状态，选择电路基于模式标识信号，将正常导通时 间控制信号作为导通时间控制信号提供至逻辑电路。在一个实施例中，正常导通时间控制信号为恒定值，亦或为与输入电压和/或输 出电压相关的可变值。根据本技术实施例的一种恒定导通时间控制开关电源，包括如前所述的控制 电路。根据本技术的实施例，在开关频率接近音频范围时减小导通时间控制信号， 可以减小第一开关管的导通时间并增大开关频率，从而有效避免音频噪声的产生。此外，第 一开关管导通时间的减小可以降低第一开关管上的导通损耗，提高开关电源的工作效率。附图说明图1为根据本技术一实施例的开关电源100的框图；图2为根据本技术一实施例的开关电源200的电路原理图；图3为根据本技术一实施例的图2所示开关电源200的工作流程图；图4为根据本技术一实施例的图2所示开关电源200在睡眠模式下的工作流 程图；图5为根据本技术一实施例的图2所示开关电源200在正常工作状态下的工 作波形图；图6和图7为根据本技术一实施例的图2所示开关电源200在睡眠模式下的 工作波形图。具体实施方式下面将详细描述本技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于 举例说明，并不用于限制本技术。在以下描述中，为了提供对本技术的透彻理解， 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 节来实行本技术。在其他实例中，为了避免混淆本技术，未具体描述公知的电路、 材料或方法。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。根据本技术的实施例，采用恒定导通时间控制的开关电源在其开关频率接近 音频范围时进入睡眠模式，减小开关管的导通时间以增大开关频率。通过这种方法，可以有 效避免音频噪声的产生。此外，导通时间的减小还可以降低开关管的导通损耗，从而提高开 关电源的工作效率。图1为根据本技术一实施例的开关电源100的框图。开关电源100包括导通 时间控制电路101、逻辑电路102、开关电路103、比较电路104和反馈电路105。导通时间控 制电路101、逻辑电路102和比较电路104可以被集成在同一集成电路(例如控制IC)中， 该集成电路可为数字集成电路、模拟集成电路或数模结合的集成电路。开关电路103包括 第一开关管，通过第一开关管的导通与关断将输入电压VIN转换为输出电压V0UT。开关电 路103可采用任何直流/直流或交流/直流变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压 变换器，以及正激、反激变换器等等。开关电路103中的开关管可以为任何可控半导体开关 器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。反馈 电路105耦接至开关电路103的输出端以接收输出电压V0UT，并产生代表输出电压VOUT的 反馈信号VFB。在一些实施例中，反馈电路105可被省略。导通时间控制电路101产生控制第一开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于恒定导通时间控制开关电源的控制电路，该开关电源包括具有第一开关管的开关电路，开关电路通过第一开关管的导通与关断将输入电压转换为输出电压以驱动负载，其特征在于，该控制电路包括：?导通时间控制电路，产生控制第一开关管导通时间的导通时间控制信号；?比较电路，耦接至开关电路，基于参考信号和代表开关电路输出电压的反馈信号产生比较信号；以及?逻辑电路，耦接至导通时间控制电路和比较电路，基于导通时间控制信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中第一开关管的导通与关断；其中?在开关电路的开关频率接近音频范围时，开关电源进入睡眠模式，导通时间控制电路减小导通时间控制信号以增大开关电路的开关频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼节，吴小康，欧阳茜，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：实用新型
国别省市：