[發明專利]開關電源及實現恒定輸出電流的開關電源控制器

有效

• 申請號: 201310209810.3
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103248227A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 姚云龍;吳建興
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及開關電源技術，尤其涉及一種開關電源及實現恒定輸出電流的開關電源控制器。

背景技術

參考圖1，傳統的降壓結構的LED驅動電路中，功率開關M1導通時，導通時間為Ton，輸入電流流經功率開關M1、采樣電阻Rcs、電感L1和輸出負載電容C1，電感L1上的電流增加，電感L1存儲能量，此時，流經輸出負載電容C1、輸出端的電流與流過采樣電阻Rcs的電流相同。當電流達到設定值Vr1/Rcs時，比較器113的輸出信號翻轉，經邏輯和驅動電路112生成相應的觸發信號Reset，使得功率開關M1關斷。關斷時間Toff由關斷時間控制電路111決定，通過外置的電阻R1調節關斷時間Toff。在功率開關M1關斷后，電感L1上的電流經續流二極管D1續流，流經續流二極管D1以及輸出負載電容C1、輸出端，電感L1上的電流減小，電感L1釋放能量到輸出負載電容C1和輸出端。

如圖2，功率開關M1導通時，假設流經輸出負載電容C1、輸出端的平均電值為Iout1；上功率開關M1關斷時，假設流經輸出負載電容C1、輸出端的平均電流值為Iout2，當電路處于電感電流連續模式時，Iout1和Iout2相同。當輸出電壓固定，由于峰值電流固定為Vr1/Rcs，且關斷時間Toff固定，在Toff時間內電感電流下降值就是固定的，從而電流的紋波是確定的，進而可以做到輸出電流固定。

圖1中的開關電源實現了輸出電流控制，電路簡單、成本較低，但是也有缺點。當輸出電壓變化時，關斷時間Toff不變，相同的關斷時間Toff內的電感電流下降值就發生了變化，從而平均輸出電流發生變化，導致輸出電流的負載調整率較差。并且圖1的電路中，由于不可避免的電路延遲，從比較器113的輸出信號翻轉到功率開關M1關斷有一段關斷延遲時間，而在該關斷延遲時間內峰值電流會繼續增加，從而導致輸入電壓變化時，輸出電流也會發生變化，即電路的恒流特性不夠好，恒流控制的精度不足。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種開關電源及實現恒定輸出電流的開關電源控制器，能夠精確控制輸出電流，使得輸出電流不受輸出電壓、輸入電壓等參數的影響。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種實現恒定輸出電流的開關電源控制器，包括：

關斷時間控制電路，用于確定開關電源中功率開關的關斷時間；

比較器，其第一輸入端接收第一基準電壓，其第二輸入端接收外部輸入的采樣電壓；

邏輯和驅動電路，根據所述關斷時間控制電路和比較器的輸出信號產生驅動信號，該驅動信號用于控制所述功率開關的導通和關斷；

環路控制模塊，其輸入端接收所述采樣電壓，其輸出端與所述關斷時間控制電路的輸入端相連，用于調節所述關斷時間以使所述功率開關導通期間所述采樣電壓的平均值與第二基準電壓相等，其中，所述第一基準電壓小于所述第二基準電壓的2倍。

根據本發明的一個實施例，所述環路控制模塊包括：跨導放大器，在所述功率開關導通期間，其輸出電流與所述第二基準電壓和采樣電壓的差值成正比，并且該輸出電流用于向補償電路充放電，在所述功率開關關斷期間，所述跨導放大器的輸出電流停止向所述補償電路充放電，所述補償電路上的電壓用于調節所述關斷時間控制電路產生的關斷時間。

根據本發明的一個實施例，所述跨導放大器的第一輸入端接收所述采樣電壓，所述跨導放大器的第二輸入端接收所述第二基準電壓，所述跨導放大器的輸出端連接第一開關的第一端，所述第一開關的第二端連接所述補償電路和所述關斷時間控制電路的輸入端，所述第一開關的控制端接收所述驅動信號，在所述功率開關導通期間所述第一開關導通，在所述功率開關關斷期間所述第一開關關斷。

根據本發明的一個實施例，所述跨導放大器的第一輸入端連接第二開關的第一端和第三開關的第一端，所述跨導放大器的第二輸入端接收所述第二基準電壓，所述跨導放大器的輸出端連接所述補償電路和所述關斷時間控制電路的輸入端，所述第二開關的第二端接收所述采樣電壓，所述第二開關的控制端接收所述驅動信號，所述第三開關的第二端接收所述第二基準電壓，所述第三開關的控制端接收所述驅動信號的反相信號，在所述功率開關導通期間，所述第二開關導通且所述第三開關關斷，在所述功率開關關斷期間，所述第二開關關斷且所述第三開關導通。

根據本發明的一個實施例，在所述采樣電壓達到所述第一基準電壓時，所述比較器的輸出信號使得所述邏輯和驅動電路產生的驅動信號關斷該功率開關。