[發明專利]一種開關電源控制方法及系統

有效

• 申請號: 201310470197.0
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103633824A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 吳宗憲;陳彥豪;張子敏
• 申請（專利權）人: 吳宗憲;陳彥豪;張子敏
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種開關電源控制方法及系統。

背景技術

目前國際上對開關電源的能耗標準越來越高，例如歐委會公布的《委員會條例（EC）No1275/2008，就家用和辦公用電子電氣設備待機和關機模式電能消耗的生態設計要求，執行歐洲議會與理事會指令2005/32/EC》強制要求在2013年投入歐盟市場的產品，關機模式或待機/重新啟動模式功耗不得超過0.5W，而具有顯示功能的產品待機或重新啟動模式功耗不得超過1W。

對于一個開關電源轉換器來說，在相同電路及組成元件的條件下，開關器件的損耗將直接關系到整個電路的轉換效率，也就是說，降低開關器件的工作損耗就是提高電源轉換器的轉換效率。

一個開關器件的工作時的能量損耗主要包括兩種，即開關損耗和導通損耗。

常用的開關器件包括金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET),絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等柵極控制型功率器件。

一般情況下，高導通電阻的器件往往有較快開關速度，而低導通電阻的器件往往有較慢的開關速度，這是由器件本身的結構和特性決定的。

當一個電源轉換器工作在空載和輕載狀態時，開關器件的工作頻率較低，且工作電流較小。此時對于開關器件來講，開關損耗大于導通損耗，成為主要的能量損耗。此時適合使用一個高導通電阻的器件來工作。

而當電源轉換器工作在重載或滿載狀態時，則剛好相反：開關器件的工作在較高頻率下，且工作電流較大。此時對于開關器件來講，導通損耗大于開關損耗，成為主要的能量損耗。此時則需要使用一個低導通電阻的器件來工作。

所以，如果要通過降低開關器件的能量損耗來提高開關電源轉換器的轉換效率，就必須在電路空載和輕載工作狀態時降低開關器件的開關損耗，而在電路重載或滿載工作狀態時降低開關器件的導通損耗。

在傳統的電流檢測型功率器件的使用中，電流檢測器件只是用來檢測電流，作為電路保護功能的一部分，并沒有真正參與到整個開關過程里。這一使用方式與單獨使用主功率器件的轉換效率是一樣的。

現有方案是將多組同規格的分立器件并聯，同時導通和關斷來實現轉換效率的提高，這種方案對器件特性的一致性要求極高，一旦不匹配，將導致整個電路燒毀;

也有方案是通過將多組不同規格的分立器件并聯，按照負載等級選擇性的導通并聯的器件來實現轉換效率的提高，這種方案比現有方案能得到更高的轉換效率，但對外部驅動電路要求極高，需要多組驅動電路，尤其對輸出及負載的監控更為復雜，要實現正常運作的成本很高;

本發明則將多組不同規格的分立器件并聯，按照負載等級選擇性的導通并聯的器件來實現轉換效率的提高，這種方案比現有方案能得到更高的轉換效率，并且只需單個器件和單個控制電路即可實現上述功能，對電路的輸出和負載的監控也更為簡單和直接，系統響應快，整體成本較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種對電路的輸出和負載的監控更為簡單和直接，系統響應快，整體成本較低的開關電源控制方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種開關電源控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1：控制器輸出控制信號到電流檢測型功率器件中的所有器件；

步驟2：控制器檢測電流檢測型功率器件源級輸出端的負載情況；

步驟3：控制器根據負載情況的變化，控制切換電流檢測型功率器件內的不同器件作為開關器件進行工作。

本發明的有益效果是：本發明所述方法實現了通過單個器件和單個控制器即可實現，按照負載等級選擇性的導通單個器件中的一部分來實現轉換效率的提高，且對電路的輸出和負載的監控更為簡單和直接，系統響應快，整體成本較低。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1：所述電路負載處于空載時，控制器控制導通電阻最大的電流檢測器件作為開關器件進行工作；

步驟3.2：所述電路負載增多時，控制器控制切換導通電阻越來越小的電流檢測器件作為開關器件進行工作；

步驟3.3：所述電路負載處于滿載時，控制器控制主功率器件作為開關器件進行工作。

進一步，所述控制器在負載減小時控制切換導通電阻越來越大的電流檢測器件作為開關器件進行工作。

進一步，所述電路負載處于滿載時，除了主功率器件還包括與主功率器件并聯的一個或多個電流檢測器件作為開關器件進行工作。