專利名稱：一種開關(guān)電源及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在輕載狀態(tài)下能進(jìn)入burst-mode (間歇模式)的開關(guān)電源，尤其涉及該 開關(guān)電源的間歇模式控制電路。
技術(shù)背景今天，越來越多的電子產(chǎn)品利用開關(guān)電源供電，這源于開關(guān)電源本身所具有的良好特性 。開關(guān)電源的工作頻率一般在幾十千赫茲以上，利用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通、關(guān)閉來傳遞能量， 因此具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，開關(guān)電源可以采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以應(yīng)用廣泛的flyback (反激式 )拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，對開關(guān)電源原理做一描述?？傮w上，其可以分為以下功能模塊能量輸入 單元、能量耦合單元、能量輸出單元、反饋單元及開關(guān)控制單元。交流電壓通過能量輸入單 元，經(jīng)整流濾波作用得到較為平滑的直流電壓，開關(guān)控制單元根據(jù)反饋單元的反饋信號控制 開關(guān)的導(dǎo)通、截止，將該直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻信號，再經(jīng)變壓器耦合，最終得到一穩(wěn)定的直 流電壓輸出。除了正常工作情況，電子產(chǎn)品還會工作在輕載或待機(jī)狀態(tài)(統(tǒng)稱為輕載狀態(tài))。在輕載 狀態(tài)，負(fù)載需要電源提供的功率很小，如果控制單元仍以原頻率驅(qū)動開關(guān)管，由于頻率很高 ，相應(yīng)的開關(guān)管開關(guān)損耗變得顯著起來，劣化了轉(zhuǎn)換效率。為此，可以采用降頻的方式。單 純從效率角度出發(fā)，輕載狀態(tài)要求開關(guān)頻率低于20KHZ，頻率落入音頻范圍，這又會引起噪 聲問題。針對該問題，更為普遍的做法是采用間歇模式。所謂間歇模式，即控制開關(guān)在一段時間 內(nèi)(設(shè)時長為Mon)被高頻脈沖信號驅(qū)動，在相鄰的另一段時間(設(shè)時長為Moff)內(nèi)保持為 截止?fàn)顟B(tài)，這兩種狀態(tài)循環(huán)交替。這樣，等效開關(guān)頻率降低，可以有效地改善效率。但現(xiàn)有 技術(shù)中，所述時長Mon和Mof f根據(jù)負(fù)載的功率需求情況自動調(diào)節(jié)，這就造成了Mon和Mof f的不 確定(即對高頻脈沖信號進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制信號頻率不確定)，這種不確定性同樣會引入噪聲 問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是開關(guān)電源在輕載或待機(jī)狀態(tài)下，現(xiàn)有技術(shù)中間歇模式存在的因調(diào)制信號的頻率根據(jù)負(fù)載的功率需求情況自動調(diào)節(jié)導(dǎo)致調(diào)制信號頻率不確定，進(jìn)而可能 引起噪聲的問題。為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。依據(jù)本發(fā)明思想提出的開關(guān)電源及其控制電路，當(dāng)開關(guān)電源進(jìn)入輕載狀態(tài)，控制電路控 制開關(guān)電源工作于間歇模式。所述開關(guān)電源工作于間歇模式期間，控制所述開關(guān)導(dǎo)通與截止 的高頻脈沖信號、調(diào)制高頻脈沖信號的低頻調(diào)制信號兩者的頻率被調(diào)節(jié)為設(shè)定值，通過調(diào)節(jié) 低頻調(diào)制信號的占空比實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源輸出的閉環(huán)控制。當(dāng)開關(guān)電源工作于非輕載狀態(tài)，控制電路工作于PWM控制方式、準(zhǔn)諧振控制方式、 off-time控制方式中的任一種。對應(yīng)off-time控制方式，當(dāng)開關(guān)電源工作于非輕載狀態(tài)，開 關(guān)頻率隨著負(fù)載的變輕而降低；當(dāng)開關(guān)電源從非輕載狀態(tài)進(jìn)入輕載狀態(tài)，開關(guān)頻率連續(xù)不突 變。本發(fā)明的開關(guān)電源包括控制電路，該控制電路包括反饋回路，該反饋回路根據(jù)負(fù)載狀態(tài)輸出反饋信號給控制電路，控制電路比較反饋信號 與設(shè)定的反映輕載的閾值信號；根據(jù)上述比較結(jié)果，控制電路切換開關(guān)電源工作于間歇模式 或非輕載狀態(tài)下的正常工作模式；高頻脈沖信號發(fā)生器，接收所述反饋信號和電流檢測信號，輸出高頻脈沖信號；間歇模式發(fā)生器，接收所述反饋信號，輸出控制信號給高頻脈沖信號發(fā)生器，控制其輸 出脈沖信號的頻率；間歇模式發(fā)生器還輸出低頻調(diào)制信號；開關(guān)電流檢測模塊，檢測流過所述開關(guān)的電流，輸出電流檢測信號；調(diào)制電路，接收所述高頻脈沖信號和低頻調(diào)制信號，輸出開關(guān)控制信號，以控制所述開 關(guān)電源的開關(guān)。所述低頻調(diào)制信號頻率小于需要排除的頻率范圍的下限，所述高頻脈沖信號頻率大于需 要排除的頻率范圍的上限。該需要排除的頻率范圍包括音頻范圍。本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種開關(guān)電源的控制方法，當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載為輕載狀態(tài)時，所述 開關(guān)電源工作于間歇模式。當(dāng)開關(guān)電源工作于間歇模式時，其控制方法還包括以下步驟設(shè)定控制所述開關(guān)電源中開關(guān)導(dǎo)通與截止的高頻脈沖信號頻率；設(shè)定調(diào)制所述高頻脈沖信號的低頻調(diào)制信號頻率；通過調(diào)節(jié)低頻調(diào)制信號的占空比實(shí)現(xiàn)對所述開關(guān)電源輸出的閉環(huán)控制。 判斷負(fù)載為輕載狀態(tài)的方法是，比較來自于開關(guān)電源輸出的反饋信號和設(shè)定的反映輕載的閾值信號，根據(jù)比較結(jié)果，判定負(fù)載為所述輕載狀態(tài)。通過采用根據(jù)本發(fā)明思想所提出的技術(shù)方案，在開關(guān)電源在其負(fù)載處于輕載狀態(tài)時而工 作于間歇模式的情況下，可以使高頻脈沖信號頻率、低頻調(diào)制信號頻率保持在設(shè)定的范圍， 從而避開音頻范圍，減少噪聲，較好地解決所述技術(shù)問題。另外，本發(fā)明還具有電路結(jié)構(gòu)簡 單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明思想的一個基于反激拓?fù)涞木唧w實(shí)施例。 圖2為根據(jù)本發(fā)明思想的一種開關(guān)電源的控制方法流程圖。 圖3為根據(jù)圖2所示方法流程圖的一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。 圖4為對應(yīng)圖3所示結(jié)構(gòu)框圖的具體示意圖。圖5為對應(yīng)圖4所示實(shí)施例的各個物理量的工作波形圖。其中圖5A對應(yīng)非輕載工作情況， 圖5B對應(yīng)輕載工作情況。圖6為對應(yīng)圖4所示實(shí)施例開關(guān)電源輕載期間開關(guān)驅(qū)動信號的示意圖。圖7為根據(jù)圖2所示方法流程圖的另一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
圖l為根據(jù)本發(fā)明思想的一個具體實(shí)施例，該實(shí)施例基于反激拓?fù)?。該發(fā)明同樣可以應(yīng) 用于其他開關(guān)電源拓?fù)?，本?shí)施例以反激拓?fù)渥鳛檎f明，只是為了闡述的方便。在該實(shí)施例中，電壓輸入信號Vin經(jīng)過調(diào)整，對負(fù)載提供能量。如圖1所示，首先，電壓 輸入信號Vin被耦接到能量傳輸單元變壓器Tl，開關(guān)S1在控制信號101作用下，周期性地導(dǎo)通 和關(guān)閉，使變壓器T1原邊的能量被耦合到副邊，再經(jīng)過二極管D1的整流和電容C1的濾波，最 終得到一恒值信號Uo，該恒值信號可以為電壓信號Vo，也可以為電流信號Io。在本發(fā)明的一 個具體實(shí)施例中，該信號為一電壓信號Vo。控制電路105的輸入信號一路來自開關(guān)電流檢測 信號102，有多種電流檢測手段可以應(yīng)用，如通過檢測電流Isi在一電阻上的壓降；另一路來 自待調(diào)節(jié)信號Uo采樣后并經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)103處理后的反饋信號104，控制電路105響應(yīng)于所述反 饋信號104，控制開關(guān)S1的導(dǎo)通和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對待調(diào)節(jié)量Uo的閉環(huán)調(diào)節(jié)?？刂齐娐?05可以為 集成電路，也可以由分立器件構(gòu)成，或者是兩者的組合。反饋信號104可以是反應(yīng)負(fù)載狀態(tài) 的任何電信號，如可以為電壓信號，也可以為電流信號，或是電壓信號和電流信號的組合( 如功率信號)。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，開關(guān)S1為M0SFET，待調(diào)節(jié)量Uo為電壓信號Vo ，反饋信號104為電壓信號。開關(guān)電源的控制方式，包含定頻方式和變頻方式，前者如普通PWM控制方式，后者如off-time控制方式和準(zhǔn)諧振控制方式。在普通PWM控制方式中，通過控制開關(guān)導(dǎo)通時長對輸 出進(jìn)行調(diào)節(jié)；在off-time控制方式中，通過控制開關(guān)關(guān)閉時長對輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)；在準(zhǔn)諧振控 制方式中，通過控制開關(guān)導(dǎo)通時長對輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)開關(guān)管兩端壓降達(dá)到最小值時，開關(guān) 導(dǎo)通。圖2為根據(jù)本發(fā)明思想的方法流程圖，模塊202檢測開關(guān)電源的輸出功率，模塊203根據(jù) 檢測到的輸出功率確定一反饋信號。在控制電路105采用普通PWM控制方式或準(zhǔn)諧振控制方式 的具體實(shí)施方式
中，該反饋信號的大小與開關(guān)導(dǎo)通時長相關(guān)；在控制電路105采用off-time 控制方式的具體實(shí)施方式
中，該反饋信號的大小與開關(guān)頻率大小相關(guān)。模塊204將模塊203 確定的反饋信號與一輕載閾值信號進(jìn)行比較。相對應(yīng)地，在控制電路105采用普通PWM控制方 式或準(zhǔn)諧振控制方式的具體實(shí)施方式
中，該輕載閾值信號的大小與開關(guān)導(dǎo)通時長相關(guān)。在該 發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，該輕載閾值信號被設(shè)置為對應(yīng)于滿載開關(guān)導(dǎo)通時長的25%;在控 制電路105采用off-time控制方式的具體實(shí)施方式
中，該輕載閾值信號的大小與開關(guān)頻率大 小相關(guān)。在該發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，該輕載閾值信號被設(shè)置為對應(yīng)于滿載開關(guān)頻率的 20%。當(dāng)反饋信號代表的輸出功率大于輕載閾值信號代表的輕載閾值功率，開關(guān)電源為非輕 載狀態(tài)，進(jìn)入模塊205，控制電路工作于正常工作模式，如所述普通PWM方式、準(zhǔn)諧振控制方 式、off-time控制方式；反之，開關(guān)電源為輕載狀態(tài)，進(jìn)入模塊206，控制電路工作于間歇 模式。圖3為根據(jù)圖2所示方法流程圖的一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，該實(shí)施例基于flyback ( 反激)拓?fù)?，off-time控制方式。對應(yīng)圖2中的模塊205，即非輕載狀態(tài)，間歇模式發(fā)生器 302不起作用，高頻脈沖信號發(fā)生器303在反饋信號104和開關(guān)電流檢測模塊301輸出電流檢測 信號102的作用下控制開關(guān)S1，開關(guān)電源工作于off-time方式。對應(yīng)圖2中的模塊206，即輕 載狀態(tài)，間歇模式發(fā)生器302起作用，其一方面輸出信號305對高頻脈沖信號發(fā)生器303的輸 出信號307的頻率進(jìn)行控制，另一方面低頻調(diào)制信號306通過與門308對高頻脈沖信號發(fā)生器 303的輸出信號307進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的信號經(jīng)驅(qū)動電路309作用后產(chǎn)生信號310控制開關(guān)S1。 在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，通過檢測電阻R1上的電壓實(shí)現(xiàn)對電流Isi的檢測。圖4是圖3所示結(jié)構(gòu)框圖的具體示意圖。高頻脈沖信號發(fā)生器303包含高頻脈沖信號頻率 控制電路401，電路選擇模塊402，第三比較器403， RS觸發(fā)器404。高頻脈沖信號頻率控制電 路401用于設(shè)定高頻脈沖信號發(fā)生器303輸出信號307的頻率，頻率設(shè)定可以通過調(diào)整電容C2 電容值和/或電流源I2來實(shí)現(xiàn)。電路選擇模塊402比較輸入信號的大小，選擇其中大的信號或 小的信號作為被選擇的輸出信號。對應(yīng)非輕載狀態(tài)，電路選擇模塊402選擇反饋網(wǎng)絡(luò)103輸出的反饋信號104為第三比較器403反相端的輸入；對應(yīng)輕載狀態(tài)，電路選擇模塊402選擇間歇 模式發(fā)生器302輸出信號305作為第三比較器403反相端的輸入。RS觸發(fā)器404的S端接第三比 較器403的輸出，R端接開關(guān)電流檢測模塊301的輸出電流檢測信號102，輸出信號307送入與 門308，經(jīng)間歇模式發(fā)生器302的輸出信號306調(diào)制后，控制開關(guān)S1。 RS觸發(fā)器404的輸出信號 307同時送入Tpulsel模塊，產(chǎn)生控制電容C2放電的脈沖信號。間歇模式發(fā)生器302包含低頻調(diào)制信號頻率控制模塊410，輕載閾值設(shè)定模塊411，第一 減法器412，第二減法器413，第一比較器414和第二比較器415。低頻調(diào)制信號頻率控制模塊 410用于設(shè)定間歇模式發(fā)生器302輸出低頻調(diào)制信號306的頻率，頻率改變可以通過調(diào)整電壓 源V3電壓值、電容C3電容值、電阻R3阻值中的一個或多個來實(shí)現(xiàn)。輕載閾值設(shè)定模塊411用 于設(shè)定開關(guān)電源何時進(jìn)入輕載狀態(tài)，其輸出與比較器415反相端相連并作為減法器413的輸入 。在該發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，輕載閾值對應(yīng)負(fù)載滿載功率的20%。第一減法器412對反饋 信號104進(jìn)行邏輯處理后輸入第一比較器414的同相端，設(shè)反饋信號104大小為Vfb， Vref為一 預(yù)設(shè)信號，邏輯功能為Vsubl4ref-Vfb， Vsubl為第一減法器412輸出信號421的大小。第二 減法器413對負(fù)載閾值設(shè)定模塊411輸出進(jìn)行邏輯處理后輸出給電路選擇模塊402，邏輯功能 為Vsub24ref-Vth， Vth為負(fù)載閾值設(shè)定模塊411輸出信號422的值，第二減法器413輸出信號 305的大小為Vsub2。第一比較器414的同相端接第一減法器412的輸出，反相端接低頻調(diào)制信 號頻率控制模塊410的輸出，輸出低頻調(diào)制信號306送入與門308，對高頻脈沖信號發(fā)生器303 的輸出信號307進(jìn)行調(diào)制。第二比較器415的同相端接低頻調(diào)制信號頻率控制模塊410的輸出 ，反相端與負(fù)載閾值設(shè)定模塊411相連，輸出信號420送入Tpulse2模塊，產(chǎn)生控制電容C3放 電的脈沖信號。在比較器415同相端得到一鋸齒波信號，該鋸齒波信號頻率與低頻調(diào)制信號 306的頻率相同。下面結(jié)合波形圖5，對圖4所示實(shí)施例的具體工作原理進(jìn)行說明。圖5A對應(yīng)非輕載工作情 況，圖5B對應(yīng)輕載工作情況。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，反饋信號104的值Vfb隨著負(fù)載的變輕而變大，當(dāng)Vfb小 于第二減法器413輸出信號305的值Vsub2，開關(guān)電源工作于非輕載狀態(tài)，電路選擇模塊402選 擇反饋信號104作為第三比較器403反相端的輸入。在圖5A中，Vc2為電容C2兩端的電壓波形 ，Vw為電阻Rl兩端的電壓波形，Vs為觸發(fā)器404 S端的信號，VR為所述觸發(fā)器R端的信號， Vn為高頻脈沖信號發(fā)生器303輸出信號307的波形。在非輕載狀態(tài)，開關(guān)驅(qū)動信號310的波形 與Vn波形相同。以一個高頻脈沖信號周期(TsO到Ts2)為例進(jìn)行說明。在TsO時刻，電容C2 兩端電壓上升到Vfb，第三比較器403輸出高電平，其一方面使觸發(fā)器404置位，輸出高電平，開關(guān)S1導(dǎo)通，開關(guān)電流I^逐漸增大，電壓Vw相應(yīng)上升。另一方面觸發(fā)Tpulsel模塊產(chǎn)生一 寬度為Tp 1的脈沖信號，該脈沖信號使得電容C2上的電壓在脈沖時間內(nèi)被完全放電。在Tp 1時 長后，電容C2再次被電流源I2充電直到下一個周期開始(Ts2時刻)。在TsO到Tsl時間段， 電壓Viu持續(xù)升高，當(dāng)達(dá)到Vsense之預(yù)設(shè)電壓值Vimax，比較器416輸出高電平，觸發(fā)器404被 復(fù)位，輸出低電平，開關(guān)S1關(guān)閉，電壓Vw降為O， 一直保持到下一個周期開始。在Ts2時刻 ，電容C2電壓Vc2再次上升到Vfb。之后，各個物理量重復(fù)TsO到Ts2之間的波形。Vc2波形周期為Ts，亦即Vn周期為Ts，其包含兩部分時間，Tpl和Tchrs-n。在本實(shí)施 例中，Tpl為一固定時長，Tchrs-n由電容C2、電流源I2、反饋信號104的大小決定。設(shè)電容 C2的電容值為Cs，電流源I2的電流大小為Is，其表達(dá)式為反饋信號104大小的變化，或通過調(diào)整電容C2的電容值、電流源I2的電流值中的一個或 全部即可調(diào)節(jié)Tchrs-n的大小，進(jìn)而改變周期Ts，亦即調(diào)節(jié)開關(guān)驅(qū)動信號310的頻率。另一方 面，在整個非輕載情況下，隨著負(fù)載變輕，反饋信號104變大，Tchrs-n變大，Ts變大，開 關(guān)驅(qū)動信號頻率相應(yīng)降低。當(dāng)Vfb小于Vsub2， g卩Vfb〈Vref—Vth，等效于Vref—Vfb〉 Vth，即第一比較器414輸出恒 為高電平。在非輕載狀態(tài)，間歇模式發(fā)生器302不對高頻脈沖信號發(fā)生器303的輸出信號307 起調(diào)制作用。當(dāng)Vfb大于Vsub2，開關(guān)電源工作于輕載狀態(tài)，電路選擇模塊402選擇Vsub2作為第三比較 器403反相端的輸入。在圖5B中，Vc3為電容C3的電壓波形。以TmO到Tm2—個調(diào)制周期為例 ，在TmO時刻，Vc3上升到Vth，第二比較器415輸出高電平，經(jīng)Tpulse2產(chǎn)生一寬度為Tp2的 脈沖信號，該脈沖信號使電容C3兩端電壓被放電。脈沖信號作用后，電容C3兩端電壓又被充 電直到Tm2時刻。Vb為第一比較器414的輸出，亦即間歇模式發(fā)生器302的輸出信號306的波 形。在Tm2時刻之后，各個物理量重復(fù)TmO到Tm2之間的波形。Vc3波形周期為Tm，亦即低頻調(diào)制信號306的周期為Tm，該周期包含兩部分時間，Tp2 和Tchrm。在本實(shí)施例中，Tp2為一固定時長，Tchrm由電壓源V3、電容C3、電阻R3、輕載閾 值設(shè)定模塊輸出信號422的大小決定。設(shè)電壓源V3的電壓值為Vm，電容C3的電容值為Cm，電 阻R3的阻值為Rm，其表達(dá)式為1<formula>formula see original document page 13</formula>通過調(diào)整Vth、電壓源V3的電壓、電容C3的電容值、電阻R3的電阻值中的一個或多個即 可調(diào)節(jié)Tchrm，進(jìn)而改變低頻調(diào)制信號306的頻率。在整個輕載工作期間，電路選擇模塊402均選擇信號305作為比較器反相端的輸入，高頻脈沖信號發(fā)生器303輸出信號307的頻率不受負(fù)載變化的影響。輕載期間， 一個高頻脈沖信號周期也包含兩部分時間，Tpl和Tchrs-b， Tchrs-b為輕載期間一個周期內(nèi)電容C2的充電時長，其表達(dá)式為<formula>formula see original document page 13</formula>通過調(diào)整信號305的大小、電容C2的電容值、電流源I2的電流值中的一個或多個即可調(diào) 節(jié)Tchrs-b的大小，進(jìn)而改變高頻脈沖信號周期。對應(yīng)非輕載狀態(tài)，Vfb〈 Vref—Vth，對應(yīng)輕載狀態(tài)，Vfb〉Vref—Vth，故存在一個兩個 狀態(tài)切換的臨界點(diǎn)，滿足Vfb4ref—Vth。在該臨界點(diǎn)，滿足Tchrs-『Tchrs-b，即兩個狀態(tài) 切換時，高頻脈沖信號發(fā)生器303輸出信號307的頻率不會發(fā)生突變。圖6為輕載期間開關(guān)驅(qū)動信號的示意圖。Vn為高頻脈沖信號發(fā)生器303輸出信號307的波 形，周期為Ts。 Vb為間歇模式發(fā)生器302輸出低頻調(diào)制信號306的波形，周期為Tm。 Vg為Vn經(jīng) Vb調(diào)制后生成的開關(guān)驅(qū)動信號310的波形。 一方面，在一個調(diào)制周期Tm內(nèi)，Vg比Vn包含的周 期為Ts的脈沖個數(shù)少，可以有效地減小輕載時的開關(guān)損耗；另一方面，通過合理地選擇相關(guān) 參數(shù)，可以將輕載時的Ts和Tm設(shè)定在特定范圍內(nèi)，以滿足降噪的要求。進(jìn)入輕載狀態(tài)后，如果負(fù)載進(jìn)一步降低，則反饋信號104的值Vfb將變大，第一減法器 412輸出信號421的值Vsubl變小。由圖5B及圖6可知，Vsubl變小引起低頻調(diào)制信號306的占空 比降低，在一個調(diào)制周期Tm內(nèi)，開關(guān)驅(qū)動信號310包含的高頻脈沖個數(shù)減少，以降低對負(fù)載 的能量供給，實(shí)現(xiàn)對輸出的閉環(huán)調(diào)節(jié)。圖7為根據(jù)圖2所示方法流程圖的另一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。該實(shí)施例基于PWM控制 方式或準(zhǔn)諧振控制方式。對應(yīng)PWM控制方式，觸發(fā)器置位電路701為時鐘信號發(fā)生器；對應(yīng)準(zhǔn) 諧振控制方式，觸發(fā)器置位電路701為谷底檢測模塊。觸發(fā)器置位電路701輸出信號702到觸 發(fā)器404的置位端，電路選擇模塊402從反饋信號104和間歇模式發(fā)生器302輸出信號305中選擇一信號，作為比較器416反相端的輸入信號704，比較器416輸出電流檢測信號703到觸發(fā)器 404的復(fù)位端。開關(guān)S1的導(dǎo)通時長由比較器416反相端的信號大小決定。開關(guān)S1關(guān)閉后，對于 PWM控制方式，所述時鐘信號發(fā)生器每隔一個時鐘周期使觸發(fā)器404置位；對于準(zhǔn)諧振控制方 式，當(dāng)谷底檢測模塊檢測到開關(guān)管S1漏源電壓為一最小值時，使觸發(fā)器404置位。所述時鐘 信號發(fā)生器和谷底檢測模塊對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是公知常識，在此不再做具體的細(xì) 節(jié)描述。對應(yīng)圖2中的模塊205，即非輕載狀態(tài)，間歇模式發(fā)生器302不起作用，電路選擇模 塊402輸出反饋信號104，開關(guān)電流檢測模塊301根據(jù)反饋信號104的大小調(diào)節(jié)開關(guān)S1的導(dǎo)通時 長，開關(guān)電源工作于PWM方式或準(zhǔn)諧振方式。在基于本發(fā)明思想的一個具體實(shí)施例中，反饋 信號104的大小隨著負(fù)載的變輕而減小。對應(yīng)圖2中的模塊206，即輕載狀態(tài)，間歇模式發(fā)生 器302起作用，其一方面使電路選擇模塊402輸出信號305，控制開關(guān)導(dǎo)通時長為一對應(yīng)的確 定值，另一方面輸出信號306通過與門308對觸發(fā)器404的輸出信號307進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的信 號經(jīng)驅(qū)動電路309作用后產(chǎn)生信號310控制開關(guān)S1 。需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng) 用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可 作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書為準(zhǔn)。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征 和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述， 均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。S卩，除非特別敘述，每個特征只是一 系列等效或類似特征中的一個例子而已。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征 或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.開關(guān)電源，包含控制該電源中開關(guān)的控制電路，其特征在于，所述控制電路包括反饋回路，該反饋回路根據(jù)負(fù)載狀態(tài)輸出反饋信號給控制電路，控制電路比較反饋信號與設(shè)定的反映輕載的閾值信號；根據(jù)上述比較結(jié)果，控制電路切換開關(guān)電源工作于間歇模式或非輕載狀態(tài)下的正常工作模式。
2.如權(quán)利要求l所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源工作于 間歇模式期間，控制所述開關(guān)導(dǎo)通與截止的高頻脈沖信號、調(diào)制高頻脈沖信號的低頻調(diào)制信 號兩者的頻率被調(diào)節(jié)為設(shè)定值，通過調(diào)節(jié)低頻調(diào)制信號的占空比實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源輸出的閉環(huán) 控制。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述控制電路還包括 高頻脈沖信號發(fā)生器，接收所述反饋信號和電流檢測信號，輸出高頻脈沖信號； 間歇模式發(fā)生器，接收所述反饋信號，輸出控制信號給高頻脈沖信號發(fā)生器，控制其輸出脈沖信號的頻率；間歇模式發(fā)生器還輸出低頻調(diào)制信號；開關(guān)電流檢測模塊，檢測流過所述開關(guān)的電流，輸出電流檢測信號；調(diào)制電路，接收所述高頻脈沖信號和低頻調(diào)制信號，輸出開關(guān)控制信號，以控制所述開關(guān)電源的開關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述正常工作模式為 PWM控制方式。
5.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述正常工作模式為 準(zhǔn)諧振控制方式。
6.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述正常工作模式為 off-time控制方式。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源，其特征在于 當(dāng)開關(guān)電源工作于非輕載狀態(tài)，開關(guān)頻率隨著負(fù)載的變輕而降低；當(dāng)開關(guān)電源從非輕載狀態(tài)進(jìn)入輕載狀態(tài)，開關(guān)頻率連續(xù)不突變。
8.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述低頻調(diào)制信號， 其頻率小于需要排除的頻率范圍的下限。
9.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述高頻脈沖信號， 其頻率大于需要排除的頻率范圍的上限。
10.如權(quán)利要求8所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述需要排除的頻 率范圍下限小于或等于音頻的下限。
11.如權(quán)利要求9所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述需要排除的頻 率范圍上限大于或等于音頻的上限。
12.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述間歇模式發(fā)生 器包括以下模塊低頻調(diào)制信號頻率控制模塊，其輸出與第一比較器反相端及第二比較器同相端相連接； 負(fù)載輕載閾值設(shè)定模塊，其輸出與第二減法器輸入端及第二比較器反相端相耦合； 第一減法器，輸入接反饋信號，輸出與第一比較器同相端相耦合；第二減法器，輸入接負(fù)載輕載閾值設(shè)定模塊輸出，輸出所述控制信號與控制電路的高 頻脈沖信號發(fā)生器相耦合；第一比較器，同相端接第一減法器輸出，反相端接所述低頻調(diào)制信號頻率控制模塊輸 出，輸出調(diào)制信號；第二比較器，反相端接所述負(fù)載輕載閾值設(shè)定模塊輸出，同相端接所述低頻調(diào)制信號 頻率控制模塊輸出，輸出端耦合低頻調(diào)制信號頻率控制模塊。
13.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述控制電路根據(jù) 接收的反饋信號與設(shè)定的反映輕載的閾值信號的比較結(jié)果，認(rèn)為負(fù)載為輕載時，間歇模式發(fā) 生器輸出控制信號和調(diào)制信號控制高頻脈沖信號發(fā)生器和調(diào)制電路，從而控制所述開關(guān)；認(rèn) 為負(fù)載為非輕載時，間歇模式發(fā)生器不起作用，高頻脈沖信號發(fā)生器在反饋信號和電流檢測 信號的作用下控制所述開關(guān)。
14.如權(quán)利要求12所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述高頻脈沖信號發(fā)生器包括高頻脈沖信號頻率控制電路；第三比較器，同相端接收所述高頻脈沖信號頻率控制電路的輸出信號，輸出置位信號電路選擇模塊，接收所述反饋信號和來自于間歇模式發(fā)生器的控制信號，輸出選擇信 號給第三比較器的反相端；觸發(fā)器，置位端接收所述置位信號，復(fù)位端接收所述電流檢測信號，輸出端輸出高頻 脈沖信號。
15 如權(quán)利要求12所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述高頻脈沖信號發(fā)生器包括觸發(fā)器置位電路，輸出置位信號；觸發(fā)器，置位端接收所述置位信號，復(fù)位端接收所述電流檢測信號，輸出端輸出高頻 脈沖信號；電路選擇模塊，接收反饋信號和來自于間歇模式發(fā)生器的控制信號，輸出信號給開關(guān) 電流檢測模塊。
16 如權(quán)利要求15所述的開關(guān)電源，其特征在于，對應(yīng)于正常工作模 式為P麗控制方式的控制電路，其觸發(fā)器置位電路為時鐘信號發(fā)生器。
17 如權(quán)利要求15所述的開關(guān)電源，其特征在于，對應(yīng)于正常工作模 式為準(zhǔn)諧振控制方式的控制電路，其觸發(fā)器置位電路為谷底檢測模塊。
18 如權(quán)利要求15所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述控制電路根據(jù) 接收的反饋信號與設(shè)定的反映輕載的閾值信號的比較結(jié)果，認(rèn)為負(fù)載為輕載時，間歇模式發(fā) 生器輸出的控制信號通過電路選擇模塊作為所述選擇信號，以控制所述開關(guān)的導(dǎo)通時長為對 應(yīng)的確定值；認(rèn)為負(fù)載為非輕載時，間歇模式發(fā)生器不起作用，電路選擇模塊傳遞輸出反饋 信號給開關(guān)電流檢測模塊，開關(guān)電流檢測模塊根據(jù)反饋信號和反映開關(guān)電流的信號控制開關(guān)
19 一種開關(guān)電源的控制方法，其特征在于當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載為輕載 狀態(tài)時，所述開關(guān)電源工作于間歇模式。
20 如權(quán)利要求19所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于當(dāng)開關(guān)電 源工作于間歇模式時，該方法還包括以下步驟設(shè)定控制所述開關(guān)電源中開關(guān)導(dǎo)通與截止的高頻脈沖信號頻率； 設(shè)定調(diào)制所述高頻脈沖信號的低頻調(diào)制信號頻率；通過調(diào)節(jié)低頻調(diào)制信號的占空比實(shí)現(xiàn)對所述開關(guān)電源輸出的閉環(huán)控制。
21 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，比較來 自于開關(guān)電源輸出的反饋信號和設(shè)定的反映輕載的閾值信號，根據(jù)比較結(jié)果，判定負(fù)載為所 述輕載狀態(tài)。
22 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，當(dāng)開關(guān) 電源的負(fù)載為非輕載狀態(tài)時，所述開關(guān)電源工作于PWM控制方式。
23 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，當(dāng)開關(guān) 電源的負(fù)載為非輕載狀態(tài)時，所述開關(guān)電源工作于準(zhǔn)諧振控制方式。
24 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，當(dāng)開關(guān) 電源的負(fù)載為非輕載狀態(tài)時，所述開關(guān)電源工作于off-time控制方式。
25 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，所述高 頻脈沖信號頻率大于需要排除的頻率范圍的上限。
26 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，所述低 頻調(diào)制信號頻率小于需要排除的頻率范圍的下限。
27 如權(quán)利要求25或26所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，所 述需要排除的頻率范圍包括音頻范圍。
28 如權(quán)利要求21所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，根據(jù)所 述閾值信號，控制所述低頻調(diào)制信號的頻率，根據(jù)所述反饋信號，控制所述低頻調(diào)制信號的 占空比；根據(jù)所述閾值信號或反饋信號，控制高頻脈沖信號的頻率。
29 如權(quán)利要求28所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，所述對 低頻調(diào)制信號的頻率和占空比的控制通過如下方法實(shí)現(xiàn)設(shè)置低頻調(diào)制信號頻率控制模塊，通過將所述低頻調(diào)制信號頻率控制模塊的輸出與閾 值信號比較得到一鋸齒波信號；所述鋸齒波信號通過第一比較器與基于反饋信號的信號進(jìn)行比較，該比較器輸出端輸 出頻率和占空比受到控制的低頻調(diào)制信號。
30 如權(quán)利要求28所述的開關(guān)電源的控制方法，其特征在于，所述控 制高頻脈沖信號的頻率通過如下方法實(shí)現(xiàn)設(shè)置包含電容充放電電路的高頻脈沖信號頻率控制電路，所述高頻脈沖信號頻率 控制電路輸出的信號通過第三比較器與基于閾值信號或反饋信號的信號進(jìn)行比較，該比較器 的輸出信號耦接入RS觸發(fā)器的置位端，RS觸發(fā)器的輸出端控制所述電容的充放電，從而控制RS觸發(fā)器的輸出端輸出的高頻脈沖信號的頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源的控制方法及裝置。當(dāng)開關(guān)電源工作在輕載狀態(tài)下，一高頻脈沖信號被一低頻調(diào)制信號調(diào)制后生成一開關(guān)驅(qū)動信號，使得在調(diào)制信號周期內(nèi)，開關(guān)或者被一組連續(xù)的高頻脈沖信號驅(qū)動，或者保持為關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源輸出的閉環(huán)調(diào)節(jié)。
文檔編號H02M3/335GK101667782SQ20091030643
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者任遠(yuǎn)程, 張軍明, 洋 石 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司