一种准谐振模式的开关电源控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种准谐振模式的开关电源控制电 路及控制方法。
【背景技术】
[0002] 反激式开关电源广泛应用于小功率的直流/直流电源变换领域，当反激式开关电 源工作于准谐振模式时，由于功率开关管在漏极电压到达谷底位置时开通，所以具有较高 的转换效率和较低的EMI干扰，因此该控制模式得到了广泛的应用。但是准谐振模式有一 个明显的问题就是在特定的负载下容易出现跳谷底现象，也就是功率开关管在两个相邻的 谷底轮流导通，当这个谷底交替导通的频率处于听觉频率范围之内时，就会产生明显的音 频噪声。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提出了一种准谐振模式的开关电源控制电路及控制方法，通过 采样表征输出电流信息的输出电流反馈信号来进行准谐振模式的谷底锁定，并通过设置迟 滞区间以防止输出电流反馈信号接近谷底切换阈值电压时发生跳谷底的现象。
[0004] 依据本发明的一种准谐振模式的开关电源控制电路，所述开关电源包括整流桥、 由原边绕组Np和副边绕组Ns构成的变压器、功率开关管和续流管，所述控制电路包括输出 电流米样电路和谷底锁定电路，
[0005] 所述输出电流采样电路采样流过所述功率开关管的电流信号，以获得表征所述开 关电源的输出电流信息的输出电流反馈信号；
[0006] 所述谷底锁定电路接收所述输出电流反馈信号和多个谷底切换阈值电压，当所述 输出电流反馈信号增大或减小至多个谷底切换阈值电压的其中一个阈值电压时，则所述谷 底锁定电路将当前锁定的谷底切换至对应的另一谷底。
[0007] 优选的，相邻的两个谷底向不同方向切换时的切换阈值电压不相同，并且两个切 换阈值电压之间设置迟滞区间。
[0008] 进一步的，所述输出电流采样电路包括峰值采样及保持电路、斩波电路和滤波电 路，
[0009] 所述峰值采样及保持电路采样所述功率开关管的电流信号，以获得峰值采样电压 信号；
[0010] 所述斩波电路包括第一开关管和第二开关管，所述斩波电路接收所述峰值采样电 压信号，经斩波处理后获得斩波信号，其中，所述第一开关管由一计时信号控制其开关状 态，所述第二开关管由一与所述计时信号逻辑相反的信号控制其开关状态；
[0011] 所述滤波电路接收所述斩波信号，经滤波处理以获得所述输出电流反馈信号。
[0012] 进一步的，在所述反激式变换器的副边绕组的放电时间内，所述计时信号保持高 电平有效状态，在所述反激式变换器的副边绕组放电结束后所述计时信号保持低电平无效 状态。
[0013] 进一步的，所述谷底锁定电路包括多个迟滞比较器和逻辑电路，
[0014] 所述多个迟滞比较器的第一输入端分别接入多个参考电压信号，第二输入端均接 收所述输出电流反馈信号，输出端输出比较信号，多个迟滞比较器输出多个比较信号；
[0015] 所述逻辑电路接收所述多个比较信号，并根据所述比较信号的高低电平状态以选 择合适的谷底。
[0016] 优选的，所述多个谷底切换阈值电压通过多个参考电压信号和所述迟滞比较器的 迟滞电压获得。
[0017] 依据本发明的一种准谐振模式的开关电源控制方法，所述开关电源包括整流桥、 由原边绕组和副边绕组构成的变压器、功率开关管和续流管，包括以下步骤：
[0018] 采样流过所述功率开关管的电流信号，以获得表征所述开关电源的输出电流信息 的输出电流反馈信号；
[0019] 接收所述输出电流反馈信号和多个谷底切换阈值电压，当所述输出电流反馈信号 增大或减小至多个谷底切换阈值电压的其中一个阈值电压时，则将当前锁定的谷底切换至 对应的另一谷底。
[0020] 优选的，相邻的两个谷底向不同方向切换时的切换阈值电压不相同，并且两个切 换阈值电压之间设置迟滞区间。
[0021] 进一步的，分别将多个参考电压信号与所述输出电流反馈信号进行比较，以输出 多个比较信号；
[0022] 接收所述多个比较信号，并根据所述多个比较信号的高低电平状态以确定合适的 谷底。
[0023] 优选的，所述多个谷底切换阈值电压通过所述多个参考电压信号和所述迟滞比较 器的迟滞电压获得。
[0024] 通过上述的准谐振模式的开关电源控制电路及控制方法，通过输出电流采样电路 来获得表征输出电流信息的输出电流反馈信号，然后通过将所述输出电流反馈信号与谷底 切换的阈值电压进行比较，当所述输出电流反馈信号达到某一谷底的阈值电压时，则控制 电路将当前的谷底切换至另一合适的谷底。同时，本发明还通过设置迟滞区间以防止输出 电流反馈信号接近谷底的切换阈值电压时发生跳谷底的现象。本发明的开关电源控制电路 及控制方法，对准谐振模式中的谷底的锁定具有很好的稳定性，不受输入直流电压波动的 影响。当负载恒定或者负载在小范围波动时，都能稳定的锁住某个谷底。本发明能够保证 反激式开关电源在最优的谷底导通，系统效率高，同时也解决了在特定的负载时跳谷底而 导致的噪音问题。
【附图说明】
[0025] 图1所示为依据本发明的准谐振模式的开关电源控制电路的原理图；
[0026] 图2所示为依据本发明的准谐振模式的工作波形图；
[0027] 图3所示为依据本发明的谷底锁定电路的一种实现方式；
[0028] 图4所示为谷底锁定电路的工作原理图；
[0029] 图5所示为准谐振模式的开关电源的谷底示意图；
[0030] 图6所示为依据本发明的谷底切换的工作波形图。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于 这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方 案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细 节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0032] 参考图1所示为依据本发明的准谐振模式的开关电源控制电路的原理图，所述开 关电源以反激式开关电源为例，所述反激式开关电源包括整流桥、由原边绕组Np和副边绕 组Ns构成的变压器、续流管和功率开关管Q1，所述整流桥接收外部输入电压信号整流后获 得一直流输入电压，本领域技术人员可知，所述反激式开关电源还包括控制功率开关管Q1 的控制电路（未不出），所述控制电路根据输出电压的反馈信号控制功率开关管的开关动 作以使得开关电源输出稳定的输出信号。
[0033] 根据反激式开关电源的电路图和工作原理，当系统工作在准谐振模式（QR)时，其 工作波形图如图2所示，其中，IP为原边绕组电流、ID为副边的整流管电流、vdraini压表征 功率开关管Q1的漏极电压，Tdls为变压器中储存能量的释放时间。对于反激式开关电源来 说，当副边放电结束后，由于功率开关管的寄生电容与电路中的电阻发生谐振，功率开关管 的源极电压发生震荡，波形如图2所示，因此，当功率开关管再次导通时，选择在谐振波的 谷底导通会大大降低开关损耗，如图2中功率开关管在源极电压的第二个谷底导通。但由 于负载会存在变化，例如负载从重载变为轻载时，需要调节导通时的谷底，以调整功率开关 管的工作频率，从而有效的提高效率。
[0034] 现有技术中，技术人员通过输出电压的反馈信号来锁定导通时的谷底，即是工作 于那个谷底，取决于输出电压的反馈信号，一般而言，负载越重，反馈信号的