[發明專利]自適應恒定導通時間控制的開關電源及控制器和控制方法

有效

• 申請號: 201510424534.1
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105071655B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 約翰·福克;姜劍;龔軍勇
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/08;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

開關電源包括開關電路和控制器。開關電路具有輸入端和輸出端，同時包括開關和電感。開關電路通過控制開關的開關行為，基于輸入端的輸入電壓調節輸出端的輸出電壓。控制器生成開關控制信號以控制開關，當開關電源輸出端的輸出信號滿足預設條件時，開關控制信號從第一狀態跳變到第二狀態，經過一段時間后，開關控制信號從第二狀態跳變到第一狀態。開關的開關頻率和電感的紋波電流都隨輸入電壓的變化而變化。

技術領域

本發明主要涉及電子電路，尤其涉及但不局限于具有恒定導通時間(COT,Constant On Time)控制的開關電源(SMPS,Switching Mode Power Supply)。

技術背景

通過控制至少一個開關的打開和關斷，開關電源廣泛地應用于將輸入電壓轉換成輸出電壓。COT控制方式因其快速的瞬態響應性能而常用于開關電源中。在COT控制的開關電源中，一旦檢測到預設的狀態時，比如說，檢測到表征輸出電壓的反饋信號低于參考信號時，開關就打開。開關處于導通狀態一段固定的導通時間后，開關關斷。

當導通時間固定后，開關電源的輸入電壓和輸出電壓的變化會導致開關頻率的巨大變化。開關頻率的巨大變化會對系統其它部分引入干擾。并且，為了減小開關損耗也需要限制開關頻率。

因此，我們需要一種改進的COT控制的開關電源，該電源至少可以解決前面描述的一個缺點。

發明內容

本發明一實施例提出了一種用于控制開關電源的控制器，開關電源包括開關和電感，開關電源將接收的輸入電壓轉換為輸出電壓，所述控制器包括：輸出調節電路，基于開關電源的輸出信號生成輸出調節信號，其中，當輸出信號滿足預設條件時，輸出調節信號跳變至有效狀態；導通時間控制電路，用于生成導通時間控制信號，其中，導通時間控制信號使得開關的開關頻率和電感的電感紋波電流都隨著輸入電壓的變化而變化；以及邏輯電路，具有第一輸入端以接收輸出調節信號，第二輸入端以接收導通時間控制信號，輸出端以提供控制開關的開關行為的開關控制信號，其中，當輸出調節信號為有效狀態時，開關控制信號從第一狀態跳變到第二狀態；當導通時間控制信號為有效狀態時，開關控制信號從第二狀態跳變到第一狀態。

本發明一實施例提出了一種開關電源，包括：開關電路，具有輸入端和輸出端，開關電路包括開關和電感，開關電路通過控制開關的開關行為基于輸入端的輸入電壓調節輸出端的輸出電壓；以及如前所述的控制器。

本發明一實施例提出了一種采用恒定導通時間控制的控制開關電源的方法，開關電源包括開關和電感，所述方法包括：調節開關的開關頻率以使開關頻率隨輸入電壓的變化而變化；調節電感的電感紋波電流以使電感紋波電流隨輸入電壓的變化而變化；以及同時限制開關頻率和電感紋波電流的變化。

附圖說明

為了更好的理解本發明，將根據以下附圖對本發明的實施例進行描述。這些附圖僅用于示例。附圖通常僅示出實施例中系統或電路的部分特征，并且附圖不一定是按比例繪制的。

圖1給出了根據本發明一實施例的開關電源100。

圖2給出了根據本發明一實施例的對應圖1所示開關電源100的信號的波形圖。

圖3給出了根據本發明一實施例的用于生成導通時間控制信號OT的導通時間控制電路122。

圖4給出了根據本發明一實施例的參考信號產生電路1222。

圖5給出了根據本發明一實施例的基于輸入電壓變化時開關頻率和電感紋波電流的函數圖。

圖6給出了根據現有控制方法中的導通時間控制信號產生電路600。

圖7給出了對應圖6所示電路600的現有控制方法的，基于輸入電壓Vin變化時開關頻率和電感紋波電流的函數圖。

圖8給出了根據本發明一實施例的導通時間控制信號產生電路800。