CN103795259A - 开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源 - Google Patents

开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子领域,公开了一种开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源。方法包括:根据采样电压信号生成驱动电流信号,使驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形,采样电压信号包含作为开关电源功率开关的三极管的集电极电流信息,当脉冲宽度调制信号为第一电平时,向所述三极管的基极输入所述驱动电流信号,所述三极管处于饱和导通状态;在所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时的任一预设时段,释放所述三极管的基极的电荷,所述三极管处于截止状态。应用该技术方案有利于提高三极管的开关速度。

Description

开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源
技术领域
本发明涉及电子领域,尤其涉及一种开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源。
背景技术
开关电源是通过脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,简称PWM)信号,控制功率开关管的导通以及关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。
由于其饱和压降低的优点,三极管被广泛应用于开关电源电路作为开关电源的功率开关管。
图1为在现有技术开关电源中采用三极管Q3作为功率开关管的电路原理示意图,参见图1所示:
当PWM信号V1为高电平时,开关Q2关断,开关Q1导通,向三极管Q3基极输入驱动电流,三极管Q3饱和导通,在三极管Q3导通后,形成稳定回路:V2-Q1-R3-Q3,三极管Q3的基极电流维持为一个较高的电流值,以保证三极管Q3保持饱和导通的稳定工作状态。在上述过程中,在三极管Q3的基极积累了较多的电荷。
当PWM信号V1变为低电平时,开关Q1关断,开关Q2导通,三极管Q3基极的电荷通过C1、Q2形成的放电回路放电,直到放电到一定程度,三极管Q3内基极与发射极电压差Ube等于小于截止电压,三极管Q3关断。
通过以上实现对三极管Q3的导通以及关断的控制。
但是,本发明人在进行本发明的研究过程中发现,现有技术存在以下缺陷:
采用现有技术,由于在三极管Q3处于导通状态的过程中,三极管Q3基极积累了较多的电荷,因此其放电速度较慢,导致其关断速度较慢。
发明内容
本发明实施例目的在于:提供一种开关控制方法及控制电路以及带该控制电路的开关电源,应用该技术方案有利于提高三极管的开关速度。
第一方面,本发明实施例提供的一种适用于开关电源的开关控制方法,包括:
根据采样电压信号生成驱动电流信号,
所述驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形,所述采样电压信号包含作为所述开关电源功率开关的三极管的集电极电流信息,所述三极管的集电极与所述开关电源中的感性元件电连接;
当脉冲宽度调制信号为第一电平时,向所述三极管的基极输入所述驱动电流信号,所述三极管处于饱和导通状态;
在所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时的任一预设时段,释放所述三极管的基极的电荷,所述三极管处于截止状态。
结合第一方面,在第一种实现方式下,在步骤:根据采样电压信号生成驱动电流信号之前,还包括:
根据所述脉冲宽度调制信号的第一跳变沿触发,生成单脉冲信号,所述第一跳变沿由所述第二电平跳变为所述第一电平;
叠加所述单脉冲信号以及所述采样电压信号,生成叠加电压信号
根据采样电压信号生成驱动电流信号,具体是:
根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号。
结合第一方面,在第一种实现方式下,根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号,包括:
向运算放大电路分别输入所述叠加电压信号、反馈电压信号,所述反馈电压信号与第一电流信号成预设的比例;
所述运算放大电路输出所述第一电流信号,所述第一电流信号的波形跟随所述叠加电压信号的波形;
根据所述第一电流信号生成所述驱动电流信号。
结合第一方面,在第一种实现方式下,根据所述第一电流信号生成所述驱动电流信号,包括:
向电流镜电路的输入端输入所述第一电流信号,
所述电流镜电路输出所述驱动电流信号。
结合第一方面,在第一种实现方式下,在步骤:释放所述三极管的基极的电荷之前,还包括:
采样获取所述采样电压信号的峰值电压。
第二方面,本发明实施例提供的一种适用于开关电源的开关控制电路,包括:
驱动信号生成电路,用于根据输入的采样电压信号生成驱动电流信号,所述驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形,所述采样电压信号包含作为所述开关电源功率开关的三极管的集电极电流信息,所述三极管的集电极与所述开关电源中的感性元件电连接;
第一开关电路,连接在所述驱动信号生成电路与所述三极管的基极之间,
第二开关电路,与所述三极管的基极电连接,
当脉冲宽度调制信号为所述第一电平时,所述第一开关电路处于导通状态,所述三极管处于饱和导通状态,所述第二开关电路处于关断状态;
当所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时,所述第一开关电路处于关断状态,
在所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时的任一预设时间段,所述第二开关电路处于导通状态,所述基极的电荷通过所述第二开关电路形成的放电电路被释放,所述三极管处于截止状态。
结合第二方面,在第一种实现方式下,还包括:
单脉冲发生电路,用于根据所述脉冲宽度调制信号的第一跳变沿的触发,生成一单脉冲信号,所述第一跳变沿由所述第二电平跳变为所述第一电平;
叠加电路,输入端分别与所述单脉冲发生电路、电压采样电路电连接,输出端与所述驱动信号生成电路的输入端电连接,用于生成叠加电压信号,
所述驱动信号生成电路具体用于根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号。
结合第二方面,在第一种实现方式下,所述驱动信号生成电路包括:
运算放大电路,第一输入端输入所述叠加电压信号,第二输入端与输出端电路连接,输入与所述运算放大电路输出电流成预设的比例的反馈电压信号,输出端与所述第一开关电路电路连接。
结合第二方面,在第一种实现方式下,所述驱动信号生成电路还包括:
电流镜电路,连接在所述运算放大电路与所述第一开关电路之间。
结合第二方面,在第一种实现方式下,还包括:
第一延时电路,用于对所述脉冲宽度调制信号进行第一延时,输出第一延时信号;
峰值采样电路,与所述第一延时电路、电压采样电路分别电连接,当所述第一延时信号为有效状态时,所述峰值采样电路处于工作状态,用于采样获取所述采样电压信号的峰值电压;
第二延时电路,用于对所述第一延时信号进行第二延时,输出第二延时信号;
或非门电路,第一输入端、第二输入端分别输入所述脉冲宽度调制信号、第二延时信号,输出端与所述第二开关电路的控制端连接,输出第二开关控制信号,
当所述第二开关控制信号为所述第一电平时,所述第二开关电路处于导通状态。
第三方面,本发明实施例提供的一种开关电源,包括上述之任一所述的控制电路。
由上可见,应用本实施例技术方案,由于本实施例用于驱动三极管导通的驱动电流信号跟随三极管的集电极电流的波形,避免了输入至三极管基极的电流的浪费,从而避免在三极管基极电流过剩而造成基极电荷积累过多而导致三极管放电时间过长关断速度慢的问题,即应用本实施例技术方案有利于提高三极管的关断速度,提高三极管的开关响应速度。
附图说明
图1为现有技术开关电源中采用三极管作为功率开关管的电路原理示意图;
图2为本实施例1提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图;
图3为本实施例2提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图;
图4为本实施例3提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图;
图5为本实施例4提供的一种适用于开关电源的开关控制电路的结构示意图;
图6为本实施例1-5提供的一种适用于开关电源的开关控制电路的结构示意图;
图7为本实施例1-5提供的一种适用于开关电源的开关控制电路的一电路原理示意图;
图8为本实施例1-5提供的一种适用于开关电源的开关控制电路的另一电路原理示意图;
图9为本实施例1-5提供的开关控制电路工作时各信号的波形对照示意图;
图10将实施例4-5所示的控制电路应用于开关电源时的电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1:
图2为本实施例提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图。参见图2所示,其主要包括以下步骤:
步骤201:根据采样电压信号,生成驱动电流信号。
在本实施例中采用三极管Q1作为开关电源的功率开关,三极管Q1的集电极与开关电源中的感性元件(如电感L)连接,则流过三极管Q1的集电极电流Ic等于开关电源中的电感电流IL。具体连接关系可以但不限于参见图10所示。
作为本实施例的示意,可以在三极管Q1的发射极上采样获取三极管Q1的发射极电压作为本实施例的采样电压信号Vcs,具体参见图6-8所示。根据6-8中所示的电路图可知,该采样电压信号Vcs包含:三极管Q1的集电极电流(记为Ic)信息。
在本实施例中,使根据采样电压信号Vcs生成驱动电流信号(记为Ib)的波形跟随采样电压信号Vcs的波形,具体的波形图参见图9所示。
步骤202:当PWM信号为第一电平时,执行步骤203,否则执行步骤204。
在本实施例中所述的第一电平、第二电平分别为相对的高低电平。
为了描述方便起见,作为本实施例的示意,以下以第一电平为高电平,第二电平为低电平为例,对本实施例进行说明,但实际并不限于此。
步骤203:向三极管的基极输入驱动电流信号。
向三极管Q1的基极输入该驱动电流信号Ib,在该驱动电流信号Ib的驱动下三极管Q1饱和导通,在三极管Q1导通后,三极管Q1保持在饱和导通的稳定状态,直到PWM信号变为第二电平(譬如图9所示意:直到PWM信号的电平为低电平时为止)。
步骤204:在PWM信号为第二电平时的任意时段,释放三极管基极的电荷,三极管处于截止状态。
将PWM信号为第二电平时的时间段记为时间段T2,在本实施例中具体是,使:在时间段T2内的子时间段T3内,连接在三极管Q1的基极的开关电路处于导通状态,从而使积累在三极管Q1的基极的电荷通过该开关电路形成的放电电路被释放,当放电到一定程度,使三极管Q1内基极与发射极电压差Ube等于小于截止电压时,三极管Q1处于截止状态。作为本实施例的示意,子时间段T3可以为时间段T2的全部,也可以为时间段T2的部分。
作为本实施例的示意,参见图9所示,可以但不限于在PWM信号的第二跳变沿(由第一电平跳变为第二电平的第二跳变沿时刻),或者在PWM信号的电平为第二电平时的任一时刻,导通连接在三极管Q1的基极的开关电路,使三极管Q1的基极的电荷被释放。
由上可见,由于本实施例用于驱动三极管Q1导通的驱动电流信号Ib跟随三极管Q1的集电极电流Ic的波形,避免了输入至三极管Q1基极的电流的浪费,从而避免在三极管Q1基极电流过剩而造成基极电荷积累过多而导致三极管Q1放电时间过长关断速度慢的问题,即应用本实施例技术方案有利于提高三极管Q1的关断速度,提高三极管Q1的开关响应速度。
实施例2:
图3为本实施例2提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图,参见图3所示,本实施例流程主要包括以下步骤:
步骤301:根据PWM信号,生成单脉冲信号。
作为本实施例的示意,具体可以根据PWM信号的第一跳变沿的触发,生成一单脉冲信号(记为Vm),该单脉冲信号Vm的周期与PWM信号的周期一致。
其中,PWM信号的第一跳变沿为:由第二电平跳变为第一电平的跳变沿。
譬如图9所示,当第二电平为低电平,第一电平为高电平时,该第一跳变沿为PWM信号的上升沿。
当第二电平为高电平,第一电平为低电平时,该第一跳变沿为PWM信号的下降沿。
作为本实施例的示意,参见图6-8所示,可以向单脉冲发生电路601,输入PWM信号,在PWM信号的第一跳变沿触发下生成该单脉冲信号Vm。
步骤302:叠加单脉冲信号以及采样电压信号,生成叠加电压信号。
作为本实施例的示意,参见图6-8所示,叠加电路602具体为一加法器,在叠加电路602的输入端分别输入单脉冲信号Vm、采样电压信号Vcs,输出叠加电压信号(记为Vf)。
在本实施例中,该叠加电压信号Vf中包含上述的单脉冲信号Vm以及采样电压信号Vcs信息,使叠加电压信号Vf中在PWM信号的第一跳变沿处具有一大的脉冲,且跟随采样电压信号Vcs的波形。
步骤303:根据叠加电压信号生成驱动电流信号。
在本步骤中,使驱动电流信号Ib的波形跟随叠加电压信号Vf、Vcs的波形,即在刚开始阶段具有一较大的脉冲电流,保证三极管饱和导通,之后跟随采样电压信号Vcs的波形变化,不产生过多电荷积累。其波形变化可以但不限于参见图9所示意。
作为本实施例的示意,可以但不限于参见图6所示通过运算放大电路603实现本步骤,进一步的详细分析参见实施例5中描述。
步骤304:当PWM信号为第一电平时,执行步骤305,否则执行步骤306。
步骤305:向三极管的基极输入驱动电流信号。
由于驱动电流信号Ib跟随叠加电压信号Vf的波形,故该驱动电流信号Ib在PWM信号第一跳变沿(譬如图9所示的上升沿)处具有一较大的脉冲电流信号,且跟随采样电压信号Vcs的变化。
作为本实施例的示意,譬如图9所示意,当PWM信号为高电平时,向三极管Q1的基极输入驱动电流信号Ib,由于在PWM信号的第一跳变沿(譬如图9上升沿t3时刻)处,驱动电流信号Ib为一较大电流的脉冲电流,在该脉冲电流的触发下,三极管Q1迅速饱和导通,在三极管Q1导通后,三极管Q1保持在稳定的饱和导通状态,直到PWM信号变为第二电平(譬如图9所示:直到PWM信号的电平为低电平时为止)。
步骤306:在PWM信号为第二电平时的任意时段,释放三极管基极的电荷,三极管处于截止状态。
本步骤的原理以及分析详细参见实施例1中步骤204的记载,在此不作赘述。
由上可见,应用本实施例技术方案除了具有实施例1所述的有益效果外,还进一步由于本实施例的驱动电流信号Ib在PWM信号的第一跳变沿处具有较大电流的脉冲电流信号,三极管Q1在该较大电流的脉冲电流驱动下迅速处于饱和导通状态,故应用本实施例技术方案有利于进一步提高三极管Q1的导通速度。
实施例3:
图4为本实施例提供的一种适用于开关电源的开关控制方法流程示意图。参见图4所示,本实施例与实施例2所不同之处主要在于:
在步骤306之前还进一步包括:
步骤401:采样获取采样电压信号的峰值电压。
当PWM信号为第一电平时,三极管Q1发射极的电流Ie为三极管Q1的基极电流Ib以及三极管Q1的集电极电流Ic的叠加,此时在三极管Q1发射极处进行电压采样获取的电压采样信号Vcs除了包含集电极电流Ic的信息外,还包含基极电流Ib的信息,不能准确表征集电极电流Ic即不能准确表征开关电源的电感电流IL的信息。
而当PWM信号为第二电平时,此时输入至三极管Q1基极的驱动电流信号Ib为零,三极管Q1的发射极电流Ie与集电极电流Ic相等,此时,在三极管Q1发射极进行电压采样获取的电压采样信号Vcs仅包含集电极电流Ic的信息,电压采样信号Vcs能够用于实际表征集电极电流Ic,即电压采样信号Vcs能够用于表征开关电源的电感电流IL。
为此,在本实施例中,当PWM信号为第二电平时,还进一步对采样电压信号Vcs进行峰值电压Vcs进行采样,获取其峰值电压(记为Vcsp),该峰值电压Vcsp表征了集电极电流Ic即开关电源的电感电流IL的峰值,将该峰值电压Vcsp输入至开关电源的控制电路,以供控制电路根据该峰值电压Vcsp调节当前开关电源的输出电流或输出电压,从而实现对开关电源的输出进行的精确控制,具体控制技术方案可以但不限于参见现有技术。
在步骤401后,执行步骤306,使三极管Q1的基极电荷被释放,三极管Q1处于截止状态。
作为本实施例的示意,可以在采样峰值电压后的预定时间(譬如采样死区时间)后,启动步骤306,以确保在峰值采样完成后才执行步骤306,确保峰值采样的准确性。
实施例4:
图5为本实施例提供的一种适用于开关电源的开关控制电路的原理示意图。参见图5所示,该电路主要包括:驱动信号生成电路502、第一开关电路503以及第二开关电路504。其连接关系以及工作原理如下:
驱动信号生成电路502接入采样电压信号Vcs,根据采样电压信号Vcs生成驱动电流信号Ib,使驱动电流信号Ib的波形跟随采样电压信号Vcs的波形;
作为本实施例的示意,可以参见图6-8所示,可以在三极管Q1的发射极处连接采样电阻Rcs,将采样电阻Rcs上的电压作为采样电压信号Vcs输入至驱动信号生成电路502。第一开关电路503,连接在驱动信号生成电路502与三极管Q1的基极之间,控制端输入PWM信号;第二开关电路504与三极管Q1的基极连接,譬如参见图6-8所示,第二开关电路504连接在三极管Q1的基极与参考地之间。
当PWM信号为第一电平(譬如图9所示,其为高电平)时:第二开关电路504处于关断状态;第一开关电路503处于导通状态,驱动电流信号Ib通过第一开关电路503输入至三极管Q1的基极,三极管Q1在该驱动电流信号Ib的驱动下导通,然后保持饱和导通状态;
当PWM信号为第二电平(譬如图9所示,其为低电平)时,第一开关电路503处于关断状态,在PWM信号为第二电平时的任意时段,第二开关电路504处于导通状态,三极管Q1的基极的电荷通过第二开关电路504形成的放电电路放电,当放电到一定程度使三极管Q1内基极与发射极电压差Ube等于小于截止电压时,三极管Q1处于截止状态。
作为本实施例的示意,参见图6-8所示,可以但不限于采用开关管Q3作为第一开关电路503,采用开关管Q4作为第二开关电路504。
作为本实施例的示意,参见图7所示,开关管Q4可以在PWM信号的下降沿处导通,此时,三极管Q1的基极通过开关管Q4与参考地连接,三极管Q1基极的电荷被释放。
作为本实施例的另一示意,参见图6、8所示,开关管Q4受延迟于PWM信号的控制信号BOT控制,在PWM信号的下降后一段时间后(图9中的t5)导通,此时,三极管Q1的基极通过开关管Q4与参考地连接,三极管Q1基极的电荷被释放。
进一步的工作原理以及有益效果参见实施例1中的描述,在此不做赘述。
实施例5:
参见图6、7、8所示,作为本实施例的示意,本实施例开关控制电路还可以但不限于进一步包括:单脉冲发生电路601以及叠加电路602。
其中,单脉冲发生电路601的输入端输入PWM信号,在PWM信号的第一跳变沿(由第二电平跳变为第一电平)的触发下生成一单脉冲信号Vm,使输出的单脉冲信号Vm在该第一跳变沿时刻具有一较高的脉冲。
叠加电路602的输入端分别与单脉冲发生电路601、三极管Q1的发射极电连接,输出端与驱动信号生成电路502的输入端连接,叠加电路602叠加单脉冲信号Vm以及采样电压信号Vcs生成叠加电压信号Vf,使叠加电压信号Vf中在PWM信号的上升沿具有一大的脉冲波形,且跟随采样电压信号Vcs的波形。此时,使驱动信号生成电路502具体根据叠加电压信号Vf生成驱动电流信号Ib,该驱动电流信号Ib的波形跟随该叠加电压信号Vf的波形。在本实施例中,由于驱动电流信号Ib在PWM信号的第一跳变沿处具有较大电流的脉冲电流,能够使三极管Q1在收到该驱动信号时,在该较大电流的脉冲电流驱动下迅速处于饱和导通状态,进一步提高三极管Q1的导通速度。
作为本实施例的示意,参见图6所示,本实施例的驱动信号生成电路502可以包括:运算放大电路603以及电流镜电路604。其中,运算放大电路603包括运算放大器A1以及开关管Q2,开关管Q2的栅极与运算放大器A1的输出端连接,漏极与电流镜电路604的输入端连接,在开关管Q2的源极与参考地之间还连接有一采样电阻R0,在源极上得到反馈电压信号Vs,其中Vs=R0×I1。开关管Q2的源极与运算放大器A1的第二输入端(图6中以反向输入端“-”端为例)电连接,向第二输入端输入反馈电压信号Vs,向运算放大器A1的第一输入端(图6中以正向输入端“+”端为例)输入叠加电压信号Vf。在运算放大电路603的输出端输出跟随叠加电压信号Vf的波形的第一电流信号I1。电流镜电路604对第一电流信号I1进行镜像,在电流镜电路604的输出端输出与第一电流信号I1成预设比例的第二电流信号I2,其中I2=n×I1,其中n为电流镜电路604中的第二晶体管Q5与第一晶体管Q6的面积比值,向第一开关电路503输入该第二电流信号I2,当所述第一开关电路导通时,该第二电流信号I2作为输入至三极管Q1基极的驱动电流信号Ib。应用该技术方案,有利于通过对电流镜电路604的调整而实现对驱动电流信号Ib的灵活调整。
作为本实施例的另一示意,参见图8所示,本实施的驱动信号生成电路可以由运算放大电路803实现。其中,运算放大电路803包括运算放大器A1以及开关管Q2以及由电压电流转换电路801、采样电阻R2、采样电阻R3构成的电压反馈电路。开关管Q2的源极与开关管Q3连接,向开关管Q3输入该驱动电流信号Ib,开关管Q2的栅极与运算放大器A1的输出端连接,漏极连接有一采样电阻R2,采样电阻R2的两端与电压电流转换电路801连接,电压电流转换电路801用于将采样电阻R2两端的电压转换为电流信号输出,电流信号流过采样电阻R3,在采样电阻R3上得到一反馈电压信号Vs,其中Vs=I1×R2×R3×k,从而有I1=Vs/(R2×R3×k),其中k为电压电流转换电路801的转换系数。将反馈电压信号Vs输入至运算放大器A1的第二输入端(图8中以反向输入端“-”端为例),在运算放大器A1的第一输入端(图8中以正向输入端“+”端为例)输入叠加电压信号Vf,根据运算放大器的“虚短”原理,运算放大器A1的第二输入端的反馈电压信号Vs跟随第一输入端的叠加电压信号Vf,因此有第一电流I1跟随所述叠加电压信号Vf,将该第一电流信号I1作为驱动三极管Q1的驱动电流信号Ib。
作为本实施例的示意,参见图7、8、9所示,本实施的控制电路还可以但不限于进一步包括:第一延时电路605、第二延时电路606、或非门电路607以及峰值采样电路608。
其中,在第一延时电路605的输入端输入PWM信号,第一延时电路605对PWM信号进行第一延时,输出第一延时信号,记为PWMD1信号。
第二延时电路606的输入端与第一延时电路605电连接,用于对第一延时信号进行第二延时,输出第二延时信号,记为PWMD2信号。
峰值采样电路608与第一延时电路605、三极管Q1的发射极分别电连接,当第一延时信号PWMD1为第二电平(譬如图9所示t4时刻)时,峰值采样电路608处于工作状态采样获取采样电压信号Vcs的峰值电压Vcsp,将该峰值电压Vcsp输入至开关电源的控制电路。进一步的描述参见实施例2中步骤401的描述。
或非门电路607的输入端分别输入PWM信号、PWMD2信号,输出端与第二开关电路504的控制端连接,或非门电路607对PWM信号PWMD1、第二延时信号PWMD2进行与运算取反后输出用于控制第二开关电路504的第二开关控制信号(记为BOT信号)。在本实施例中,当BOT信号为第一电平(譬如图9所示t5时刻)时,第二开关电路504处于导通状态,三极管Q1的基极电荷通过第二开关电路504形成的放电电路释放。
具体的PWM信号、PWMD1信号、PWMD2信号波形示意,参见图9所示。
作为本实施例的示意,参见图9所示,本实施例中以PWM信号的上升沿作为触发驱动电流信号Ib单脉冲的第一跳变沿为例,对工作流程进行进一步的示意:
在t1时刻,输入至三极管Q1基极的驱动电流信号Ib具有一较高电流的脉冲,三极管迅速饱和导通,在t2时刻,驱动电流信号Ib跟随Vcs的变化逐步变大;
在t3时刻,PWM信号由高电平跳变为低电平,第一开关电路503由导通变为关断状态,三极管基极电流变为零,此时三极管Q1的发射极电流与集电极电流相等,在发射处获得的采样电压信号Vcs仅包含集电极电流Ic的信息;
在t4时刻,PWMD1信号由高电平跳变为低电平,此时Vcs可用于表征集电极电流Ic,可以对第一延时进行设定,使在t4时刻刚好集电极电流Ic到达峰值,在t4时刻对Vcs进行峰值取样;
在t5时刻,PWMD2信号由高电平跳变为低电平,此时得到的BOT信号由低电平跳变为高电平,在高电平BOT信号的驱动下,第二开关电路504导通,三极管Q1基极的电荷被释放,三极管Q1处于截止状态。作为本实施例的示意,可以使t4-t5的时间段等于或者略大于峰值采样电路608的采样死区时间,确保在峰值采样完成后才导通第二开关电路504释放三极管Q1基极的电荷,确保峰值采样的成功执行。
图10为将实施例4、5所示的控制电路应用于开关电源时的电路原理示意图,其中的控制电路可以但不限于为图5-9中的任一。
以上所述的实施方式,并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种适用于开关电源的开关控制方法,其特征是,包括:
根据采样电压信号生成驱动电流信号,
所述驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形,所述采样电压信号包含作为所述开关电源功率开关的三极管的集电极电流信息,所述三极管的集电极与所述开关电源中的感性元件电连接;
当脉冲宽度调制信号为第一电平时,向所述三极管的基极输入所述驱动电流信号,所述三极管处于饱和导通状态;
在所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时的任一预设时段,释放所述三极管的基极的电荷,所述三极管处于截止状态。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征是,
在步骤:根据采样电压信号生成驱动电流信号之前,还包括:
根据所述脉冲宽度调制信号的第一跳变沿触发,生成单脉冲信号,所述第一跳变沿由所述第二电平跳变为所述第一电平;
叠加所述单脉冲信号以及所述采样电压信号,生成叠加电压信号;
根据采样电压信号生成驱动电流信号,具体是:
根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征是,
根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号,包括:
向运算放大电路分别输入所述叠加电压信号、反馈电压信号,所述反馈电压信号与第一电流信号成预设的比例;
所述运算放大电路输出所述第一电流信号,所述第一电流信号的波形跟随所述叠加电压信号的波形;
根据所述第一电流信号生成所述驱动电流信号。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征是,
根据所述第一电流信号生成所述驱动电流信号,包括:
向电流镜电路的输入端输入所述第一电流信号,
所述电流镜电路输出所述驱动电流信号。
5.根据权利要求1至4之任一所述的控制方法,其特征是,
在步骤:释放所述三极管的基极的电荷之前,还包括:
采样获取所述采样电压信号的峰值电压。
6.一种适用于开关电源的开关控制电路,其特征是,包括:
驱动信号生成电路,用于根据输入的采样电压信号生成驱动电流信号,所述驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形,所述采样电压信号包含作为所述开关电源功率开关的三极管的集电极电流信息,所述三极管的集电极与所述开关电源中的感性元件电连接;
第一开关电路,连接在所述驱动信号生成电路与所述三极管的基极之间,
第二开关电路,与所述三极管的基极电连接,
当脉冲宽度调制信号为第一电平时,所述第一开关电路处于导通状态,所述三极管处于饱和导通状态,所述第二开关电路处于关断状态;
当所述脉冲宽度调制信号为第二电平时,所述第一开关电路处于关断状态,
在所述脉冲宽度调制信号为所述第二电平时的任一预设时间段,所述第二开关电路处于导通状态,所述基极的电荷通过所述第二开关电路形成的放电电路释放,所述三极管处于截止状态。
7.根据权利要求6所述的控制电路,其特征是,还包括:
单脉冲发生电路,用于根据所述脉冲宽度调制信号的第一跳变沿的触发,生成一单脉冲信号,所述第一跳变沿由所述第二电平跳变为所述第一电平;
叠加电路,输入端分别与所述单脉冲发生电路、电压采样电路电连接,输出端与所述驱动信号生成电路的输入端电连接,用于生成叠加电压信号,
所述驱动信号生成电路具体用于根据所述叠加电压信号生成所述驱动电流信号。
8.根据权利要求7所述的控制电路,其特征是,
所述驱动信号生成电路包括:
运算放大电路,第一输入端输入所述叠加电压信号,第二输入端与输出端电路连接,输入与所述运算放大电路输出电流成预设的比例的反馈电压信号,输出端与所述第一开关电路电路连接。
9.根据权利要求8所述的控制电路,其特征是,
所述驱动信号生成电路还包括:
电流镜电路,连接在所述运算放大电路与所述第一开关电路之间。
10.根据权利要求6至9之任一所述的控制电路,其特征是,还包括:
第一延时电路,用于对所述脉冲宽度调制信号进行第一延时,输出第一延时信号;
峰值采样电路,与所述第一延时电路、电压采样电路分别电连接,当所述第一延时信号为有效状态时,所述峰值采样电路处于工作状态,用于采样获取所述采样电压信号的峰值电压;
第二延时电路,用于对所述第一延时信号进行第二延时,输出第二延时信号;
或非门电路,第一输入端、第二输入端分别输入所述脉冲宽度调制信号、第二延时信号,输出端与所述第二开关电路的控制端连接,输出第二开关控制信号,
当所述第二开关控制信号为第一电平时,所述第二开关电路处于导通状态。
11.一种开关电源,其特征是,包括权利要求6至10之任一所述的控制电路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113079331A (zh) * 2021-03-31 2021-07-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间相机tdiccd复位驱动电路
CN114598136A (zh) * 2022-03-09 2022-06-07 小米汽车科技有限公司 开关控制电路及其控制方法、开关电路、电动车辆
CN114744858A (zh) * 2022-04-11 2022-07-12 北京伽略电子股份有限公司 一种双极型功率管的驱动电路以及开关电源

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103546021B (zh) * 2013-10-31 2016-04-13 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电流反馈方法及电流反馈电路及驱动电路及开关电源
TWI661209B (zh) * 2018-06-26 2019-06-01 東元電機股份有限公司 電力電子元件之電壓響應測試方法
TWI671988B (zh) 2018-07-10 2019-09-11 群光電能科技股份有限公司 電源轉換裝置及其控制方法
CN112953262B (zh) * 2019-12-10 2022-06-28 产晶积体电路股份有限公司 动态调节电源控制器
CN114237079B (zh) * 2021-09-30 2024-04-30 宁波三星智能电气有限公司 一种可利用串口关断电源的电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080049473A1 (en) * 2006-07-28 2008-02-28 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Control circuit of DC-DC converter and control method thereof
CN102957304A (zh) * 2011-08-29 2013-03-06 比亚迪股份有限公司 一种三极管的驱动电路及其驱动方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432694B2 (en) 2006-09-27 2008-10-07 Agere Systems Inc. Systems and methods for sensed current-mode feedback in switching regulators
GB2449063A (en) * 2007-04-27 2008-11-12 Cambridge Semiconductor Ltd A saturation control loop for a BJT or IGBT in a switching power supply
US8289732B2 (en) * 2008-12-23 2012-10-16 Iwatt Inc. Controller for switching power converter driving BJT based on primary side adaptive digital control
CN102695339B (zh) 2012-05-22 2014-06-25 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种高效率、高功率因数的led驱动电路
JP6122257B2 (ja) * 2012-07-04 2017-04-26 ローム株式会社 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
CN102904435B (zh) 2012-10-15 2015-04-08 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种改进的补偿电路以及应用其的开关电源
CN102969889B (zh) 2012-11-05 2015-08-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种自供电的源极驱动电路及应用其的开关电源
CN103023320B (zh) 2012-11-23 2014-09-03 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种高效率的双向直流变换器及其控制方法
CN103152912B (zh) 2013-01-29 2015-01-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种改进的高效率led驱动电路和驱动方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080049473A1 (en) * 2006-07-28 2008-02-28 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Control circuit of DC-DC converter and control method thereof
CN102957304A (zh) * 2011-08-29 2013-03-06 比亚迪股份有限公司 一种三极管的驱动电路及其驱动方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113079331A (zh) * 2021-03-31 2021-07-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间相机tdiccd复位驱动电路
CN114598136A (zh) * 2022-03-09 2022-06-07 小米汽车科技有限公司 开关控制电路及其控制方法、开关电路、电动车辆
CN114744858A (zh) * 2022-04-11 2022-07-12 北京伽略电子股份有限公司 一种双极型功率管的驱动电路以及开关电源

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