CN103997194A - 一种buck电路中开关管的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种BUCK电路中开关管的驱动方法，包括带PFC功能的BUCK电路，所述BUCK电路中的开关管与驱动其开关的控制芯片连接，当BUCK电路的输入电压瞬时值的绝对值比输出电压高，则控制芯片驱动功率管进行正常频率开关，当在BUCK电路的输入电压接近输出电压或者比输出电压低的时候，则控制芯片驱动功率管进行低频开关。本发明的有益效果：可以检测到输入电压，并且降低了芯片功耗。

Description

一种BUCK电路中开关管的驱动方法
技术领域
本发明涉及一种BUCK电路中开关管的驱动方法。 
背景技术
LED驱动电路如图1所示，虚线框中的电路为BUCK（降压）电路，该电路要求正常工作时，输入电压比输出电压高。该电路带输入电流功率因数校正（PFC）功能，因此输入电容C1比较小，输入电压可能会到比较低的电压。一般，输入为电网正弦波形状电压，当输入电压瞬时值的绝对值比输出电压高，则芯片驱动开关管，进行正常频率开关，输入向输出传递能量。开关频率一般为40-150kHz。当输入电压比输出电压低的时候，则BUCK电路的输入不能再向输出传递能量。此时开关管管最好处于关断的状态。但是，由于芯片没有输入输出电压差的检测，只有在开关管导通的时候，通过ISP电压能够得到输入输出电压差。如果开关管一直关断，则芯片不知道什么时候输入输出电压差建立，则不知道什么时候开始正常开关。如果开关管一直导通，可以检测到输入输出电压差值，但是芯片功耗会过大，VCC电压可能维持不住，或者如果要维持足够的VCC电压，需要比较大的VCC电容。
发明内容
本发明提供了一种可以检测到输入电压、降低功耗的BUCK 电路中开关管的驱动方法。
本发明采用的技术方案是：
一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，包括带PFC功能的BUCK 电路，所述BUCK 电路中的开关管与驱动其开关的控制芯片连接，当BUCK 电路的输入电压瞬时值的绝对值比输出电压高，则控制芯片驱动功率管进行正常频率开关，其特征在于：当在BUCK 电路的输入电压接近输出电压或者比输出电压低的时候，则控制芯片驱动功率管进行低频开关。
进一步，当BUCK 电路工作于恒导通时间控制方式下时，开关管控制的具体步骤如下：在开关管导通时，控制芯片的ISP电压低于设定值ISP_L，控制芯片则驱动开关管一直导通，直到导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
或者，当BUCK 电路工作于恒导通时间控制方式下时，开关管控制的具体步骤如下：在开关管导通时，控制芯片的ISP电压一直低于ISP_L，开关管导通时间仍旧为TON，导通时间到TON后，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
或者，当BUCK 电路工作于峰值电流控制模式下时，开关管控制的具体步骤如下：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
或者，当BUCK 电路工作于峰值电流控制模式下时，开关管控制的具体步骤如下：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，且在开关管导通时，控制芯片的ISP电压一直低于ISP_L，则控制芯片驱动开关管关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
本发明的BUCK 电路对于PFC的实现，一般有恒导通时间和峰值电流控制这两种方法，在这两种控制方法下，分别有不同的方式来实现在输入电压接近输出电压的时候，进行低频开关。在恒导通时间控制时，控制芯片会采样输出电流，和控制芯片内部设置的电流比较，来调节开关管导通时间。该导通时间在一个工频周期里都基本维持不变。在恒导通时间控制方式下，可以用以下两种方法实现输入电压在接近输出电压时，进行低频开关。方式一：在开关管导通时，ISP电压低于设定值ISP_L，则开关管一直导通，直到导通时间到最大导通时间TON_MAX，则开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该关断时间比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。方式二：在开关管导通时，ISP电压一直低于ISP_L，开关管导通时间仍旧为TON，导通时间到TON后，开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该关断时间比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
另外一种实现PFC的方式为峰值电流控制模式，在该模式下，控制芯片会采样输出电流，和控制芯片内部设置的电流比较来调节指令电流的大小。开关管导通时，当电感电流大于指令电流时，则开关管关断。在峰值电流模式下，可以用以下两种方式实现输入电压在接近输出电压时，进行低频开关。方式一：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，则开关管关断，关断时间为TOFF_MAX；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间。开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。方式二：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，且在开关管导通时，ISP电压一直低于ISP_L，则开关管关断时间为TOFF_MAX；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间。开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
本发明的有益效果：可以检测到输入电压，并且降低了芯片功耗。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
图2是本发明在恒导通时间控制方式下的方式一的控制流程图。
图3是本发明在恒导通时间控制方式下的方式二的控制流程图。
图4是本发明在峰值电流控制模式下的方式一的控制流程图。
图5是本发明在峰值电流控制模式下的方式二的控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例一
参照图1、图2，一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，包括带PFC功能的BUCK 电路1，所述BUCK 电路1中的开关管M1与驱动其开关的控制芯片2连接，当BUCK 电路1的输入电压瞬时值的绝对值比输出电压高，则控制芯片2驱动功率管M1进行正常频率开关，当在BUCK 电路1的输入电压接近输出电压或者比输出电压低的时候，则控制芯片2驱动功率管M1进行低频开关。
当BUCK 电路1工作在恒导通时间控制方式下时，控制芯片会采样输出电流，和控制芯片内部设置的电流比较，来调节开关管M1导通时间。该导通时间在一个工频周期里都基本维持不变，导通时间的变化速度是低于工频的。开关管M1控制的具体步骤如下：在开关管M1导通时，控制芯片2的ISP电压低于设定值ISP_L，控制芯片2则驱动开关管M1一直导通，直到导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片2则驱动开关管M1关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片2驱动开关管M1关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管M1经过关断时间之后，控制芯片2驱动开关管M1再次导通。 
实施例二
参照图3，本实施例与实施例一的不同之处在于：当BUCK 电路1工作于恒导通时间控制方式下时，开关管M1控制的具体步骤如下：在开关管M1导通时，控制芯片2的ISP电压一直低于ISP_L，开关管M1导通时间仍旧为TON，导通时间到TON后，控制芯片2则驱动开关管M1关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片2驱动开关管M1关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管M1经过关断时间之后，控制芯片2驱动开关管M1再次导通。其余结构和功能与实施例一相同。
实施例三
参照图4，本实施例与实施例一的不同之处在于：当BUCK 电路1工作于峰值电流控制模式下时，开关管M1控制的具体步骤如下：如果开关管M1导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片2则驱动开关管M1关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片2驱动开关管M1关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管M1经过关断时间之后，控制芯片2驱动开关管M1再次导通。其余结构和功能与实施例一相同。
实施例四
参照图5，本实施例与实施例三的不同之处在于：当BUCK 电路1工作于峰值电流控制模式下时，开关管M1控制的具体步骤如下：如果开关管M1导通时间到最大导通时间TON_MAX，且在开关管M1导通时，控制芯片2的ISP电压一直低于ISP_L，则控制芯片2驱动开关管M1关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片2驱动开关管M1关断时间为正常工作时的关断时间。正常工作时的关断时间一般为几us到十几us，而TOFF_MAX一般为几十us。开关管M1经过关断时间之后，控制芯片2驱动开关管M1再次导通。其余结构和功能与实施例三相同。

Claims (5)

1.一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，包括带PFC功能的BUCK 电路，所述BUCK 电路中的开关管与驱动其开关的控制芯片连接，当BUCK 电路的输入电压瞬时值的绝对值比输出电压高，则控制芯片驱动功率管进行正常频率开关，其特征在于：当在BUCK 电路的输入电压接近输出电压或者比输出电压低的时候，则控制芯片驱动功率管进行低频开关。
2.根据权利要求1所述的一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，其特征在于：当BUCK 电路工作于恒导通时间控制方式下时，开关管控制的具体步骤如下：在开关管导通时，控制芯片的ISP电压低于设定值ISP_L，控制芯片则驱动开关管一直导通，直到导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
3. 根据权利要求1所述的一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，其特征在于：当BUCK 电路工作于恒导通时间控制方式下时，开关管控制的具体步骤如下：在开关管导通时，控制芯片的ISP电压一直低于ISP_L，开关管导通时间仍旧为TON，导通时间到TON后，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
4.根据权利要求1所述的一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，其特征在于：当BUCK 电路工作于峰值电流控制模式下时，开关管控制的具体步骤如下：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，控制芯片则驱动开关管关断，关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
5.根据权利要求1所述的一种BUCK 电路中开关管的驱动方法，其特征在于：当BUCK 电路工作于峰值电流控制模式下时，开关管控制的具体步骤如下：如果开关管导通时间到最大导通时间TON_MAX，且在开关管导通时，控制芯片的ISP电压一直低于ISP_L，则控制芯片驱动开关管关断时间为TOFF_MAX，该TOFF_MAX比正常工作时的关断时间长很多；否则控制芯片驱动开关管关断时间为正常工作时的关断时间；开关管经过关断时间之后，控制芯片驱动开关管再次导通。
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