[發明專利]一種開關穩壓電路及其控制方法

有效

• 申請號: 200910058121.0
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101552560A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 李恩;石洋;路環宇;張軍明;任遠程
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;G05F1/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;徐 宏

技術領域

本發明涉及一種電源電路，特別地，涉及一種開關穩壓電路及其控制方法。

背景技術

如今，許多電子設備均需要直流電壓供電，而該直流供電電壓通常來自于適配器。適配器從墻上插座獲得交流電壓，通過一整流橋將該交流電壓轉換為一不控直流電壓，并通過一開關電源將該不控直流電壓轉換為所需的直流供電電壓。

開關電源通常采用變壓器或電感作為儲能元件。例如在反激變換器中即采用變壓器作為儲能元件，一開關電耦接至變壓器的原邊，控制電路控制該開關的導通與關斷，使能量交替地在變壓器中被存儲或被傳遞到變壓器的副邊。變壓器的副邊經過濾波器在輸出電容兩端產生一輸出電壓，該輸出電壓即為反激變換器的直流輸出電壓。直流輸出電壓的增大與減小與傳遞到負載的功率大小相反，負載增大會導致直流輸出電壓減小，而負載減小則會導致直流輸出電壓增大。通常情況下，直流輸出電壓被反饋至控制電路以使開關電源能補償負載的變化。

當開關電源工作于連續模式(即流過儲能元件的電流連續)時，開關電源的輸出功率可表示為當開關電源工作于斷續模式(即流過儲能元件的電流不連續)時，開關電源的輸出功率可表示為其中，L為儲能元件的電感值(對反激變換器而言，L即為變壓器原邊勵磁電感值)，I_peak為流過儲能元件的電流的峰值，I_valley為流過儲能元件的電流的谷值，f為開關電源的開關頻率，而η為開關電源的轉換效率。為了控制輸出功率，既可以保持開關頻率不變而調節電流峰值，也可以保持電流峰值不變而調節開關頻率。若保持開關頻率不變而調節電流峰值，例如傳統的峰值電流控制，則在輕載狀態下，開關電源的效率會大大降低。若保持電流峰值不變而調節開關頻率，則在輕載狀態下，開關頻率降低得過小(小于20Khz)會使開關電源產生音頻噪聲。

發明內容

本發明提供一種在輕載狀態下效率高且不會產生音頻噪聲的開關穩壓電路及方法。

依據本發明提出的一種開關穩壓電路，包括：一儲能元件，能夠存儲能量；一開關，電耦接至所述儲能元件，在所述開關導通時所述儲能元件存儲能量，在所述開關關斷時所述儲能元件中存儲的能量被傳送至負載；以及一控制電路，電耦接至所述開關，將流過所述開關的電流與一電流閾值相比較，當流過所述開關的電流大于所述電流閾值時關斷所述開關，并根據所述開關穩壓電路的負載大小決定所述開關的關斷時間，在輕載狀態下，當負載增大時減小所述開關的關斷時間并增大所述開關的開關頻率，當負載減小時增大所述開關的關斷時間并減小所述開關的開關頻率；其中所述電流閾值在非輕載時恒定不變，在輕載時隨負載減小而減小。

如本發明的優選實施例所述的開關穩壓電路，所述開關穩壓電路還包括：一電壓反饋電路，采樣所述開關穩壓電路的輸出電壓，并產生一與所述開關穩壓電路的輸出電壓相關的反饋信號；一電流采樣電路，電耦接至所述開關，采樣流過所述開關的電流，并產生一代表流過所述開關的電流的電流采樣信號；其中所述控制電路還包括：一充電電容；一充電開關；一充電電流源，一端電耦接至一參考電壓，另一端電耦接至所述充電電容和充電開關的一端，所述充電電容和充電開關的另一端接地；一第一比較電路，電耦接至所述充電電容和電壓反饋電路，接收所述充電電容的端電壓和所述反饋信號，并將所述充電電容的端電壓與所述反饋信號進行比較；一閾值調節電路，電耦接至所述電壓反饋電路，并輸出一閾值，在非輕載時維持所述閾值為一第一閾值，在輕載時減小所述閾值；一第二比較電路，電耦接至所述電流采樣電路和閾值調節電路，接收所述電流采樣信號和閾值，并將兩者進行比較；一邏輯電路，電耦接至所述第一比較電路和第二比較電路，根據所述第一比較電路和第二比較電路輸出的比較結果決定所述開關和充電開關的導通與關斷。

依據本發明提出的一種開關穩壓電路的控制方法，其中所述開關穩壓電路包括一儲能元件以及一開關，在開關導通時所述儲能元件存儲能量，在開關關斷時所述儲能元件中存儲的能量被傳送至負載，所述控制方法包括：將流過所述開關的電流與一電流閾值相比較，當流過所述開關的電流大于所述電流閾值時關斷所述開關；根據所述開關穩壓電路的負載大小決定所述開關的關斷時間，在輕載狀態下，當負載增大時減小所述開關的關斷時間并增大所述開關的開關頻率，當負載減小時增大所述開關的關斷時間并減小所述開關的開關頻率；在非輕載時維持所述電流閾值恒定不變，在輕載時使所述電流閾值隨負載減小而減小。