[發明專利]一種用于控制功率開關的控制電路及方法

有效

• 申請號: 201911381728.2
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN112564459B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 俞秀峰;張波;金偉祥
• 申請（專利權）人: 深圳市必易微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/44
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發明提出了一種用于控制功率開關的控制電路及方法，其控制電路包括比較電路和信號疊加電路。其中，比較電路用于比較表征流過功率開關的電流的電流采樣信號和電流閾值信號，當電流采樣信號大于電流閾值信號時，控制電路關斷功率開關。信號疊加電路用于將一疊加信號疊加至電流采樣信號或電流閾值信號，疊加信號以第一頻率周期性變化，且疊加信號的波形的包絡線以第二頻率周期性變化。本發明的控制方法包括：將一疊加信號疊加至電流采樣信號或電流閾值信號；比較電流采樣信號和電流閾值信號，當電流采樣信號大于電流閾值信號時，控制關斷功率開關。本發明通過實現峰值電流抖動，從而有效優化EMI性能，提升開關電源電路系統的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明屬于電源變換技術領域，涉及開關電源技術，尤其涉及一種用于控制功率開關的控制電路及方法。

背景技術

電磁干擾(簡稱EMI)問題廣泛存在于電子電器產品中，如何有效優化EMI性能也成為提升產品質量的重要環節。在開關電源中，一般會在整流電路的前端耦接EMI濾波器以優化電路系統的EMI性能。而對于定頻的PWM控制系統，為了優化系統EMI性能，通常可以采用直接加抖頻的方式，但是對于準諧振模式(簡稱QR)的控制方案，電路系統工作頻率由峰值電流決定，系統要優化EMI，只能通過增加峰值電流抖動的方式。

由于受系統環路反饋的影響，峰值電流抖動的作用可能被環路衰減，導致真實系統無法滿足實際的EMI優化需求。這里的衰減取決于系統環路的響應速度和峰值電流抖動信號的頻率，如果峰值電流抖動信號的頻率較低，環路響應速度能跟得上，那么峰值電流抖動的效果會被環路調節而衰減，使峰值電流抖動效果不佳。如圖1和圖2所示，抖動周期設為15ms，而系統環路響應速度遠大于抖動頻率，原本預期控制的峰值電流抖動幅度為5％，實際得到的峰值電流抖動幅度可能不到1％。因此，采用低頻峰值電流抖動的方式帶給頻率抖動的效果不佳，實際的電路系統EMI優化程度有限。

為了提高峰值電流抖動的效果，只能采用高頻的抖動方式。如圖3所示，峰值電流抖動周期200us，這與開關頻率為同一頻率等級，系統響應速度有限，峰值電流抖動的幅度無法被環路衰減，實際的峰值電流抖動效果和控制的期望值接近。但是這個抖動存在另外一個問題，就是開關頻率和抖動頻率接近，在一個抖動周期內，擁有的開關個數較少，圖4中的假開關周期為20us，系統在一個抖動周期內只有10個開關周期，且其中真正的峰值分檔只有5檔，使得頻率的發散度不足，EMI優化的程度仍有限。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種有效優化開關電源電路系統EMI性能的方案。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于控制功率開關的控制電路及方法，可以應用到開關電源技術領域，實現峰值電流抖動，抖動幅值的分布更為發散，從而有效優化EMI性能，提升開關電源電路系統的穩定性和可靠性。

為了解決上述技術問題，本發明采用了下述技術方案：

一種用于控制功率開關的控制電路，其包括：

比較電路，用于比較表征流過所述功率開關的電流的電流采樣信號和電流閾值信號，當所述電流采樣信號大于電流閾值信號時，所述控制電路關斷功率開關；以及

信號疊加電路，用于將一疊加信號疊加至所述電流采樣信號或電流閾值信號，所述疊加信號以第一頻率周期性變化，且疊加信號的波形的包絡線以第二頻率周期性變化，所述第二頻率小于第一頻率。

在本發明的一實施方式中，所述控制電路還包括：疊加信號產生電路，其輸出端耦接所述信號疊加電路。疊加信號產生電路用于根據第一控制信號和第二控制信號產生所述疊加信號，所述第一控制信號的頻率對應于第一頻率，所述第二控制信號的頻率對應于第二頻率。

在本發明的一實施方式中，所述第一控制信號的頻率等于第一頻率，所述第二控制信號的頻率等于第二頻率。

在本發明的一實施方式中，所述第一控制信號為高頻信號，第二控制信號為低頻信號，所述第一頻率小于所述功率開關的開關頻率。