CN106411122A - 一种开关电源及其控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了开关电源及其控制电路和控制方法。所述控制电路包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间调节所述时钟信号的周期。该控制电路利用时钟信号的周期的动态控制补偿导通时间的变化，从而实现宽输入和输出电压范围和提高系统稳定性。

Description

一种开关电源及其控制电路和控制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及开关电源及其控制电路和控制方法。

背景技术

开关电源是采用开关信号控制开关管的导通和关断，通过对储能元件的充电和放电维持稳定输出的电源电路。在开关电源中，控制电路产生开关信号，以控制开关管的导通和关断。开关管的导通时间占整个开关周期的比值称为占空比。开关电源的输入电压、输出电压和占空比之间存在着特定的关系。因此，在输入电压波动时，可以通过占空比的反馈调节获得稳定的输出电压。

由于控制电路中的运算放大器、比较器和驱动模块等需要一下的时间来检测和动作，因此，开关信号的关断时间应该大于最小关断时间。此外，如果开关信号的导通时间小于最小导通时间，在系统中可能出现跳周期的现象。也即，在某些开关周期中，开关信号未能从无效状态切换至有效状态，从而在整个开关周期中都未能驱动开关管导通。开关电源的电压调节范围受到最小导通时间和最小关断时间的限制。

因此，期望进一步实现宽输入和输出电压范围以及提高系统稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供开关电源及其控制电路和控制方法，其中控制电路根据导通时间调节时钟信号的周期。

根据本发明的第一方面，提供一种用于开关电源的控制电路，包括：时钟模块，用于产生时钟信号；以及驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值。

优选地，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期，所述第一阈值大于等于最小导通时间。

优选地，在所述关断时间小于第三阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期，所述第三阈值大于等于最小关断时间。

优选地，所述时钟模块包括：第一电容，在所述第一电容的两端产生第一控制电压；电流源，与所述第一电容串联连接，用于向所述第一电容提供第一电流；开关，与所述第一电容并联连接，用于控制所述第一电容的充电和放电过程；比较器，用于将所述第一控制电压与参考电压相比较，从而产生边沿触发信号；脉冲信号产生模块，用于根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号；以及时间检测模块，用于根据所述开关信号的所述导通时间产生调节信号，其中，所述调节信号用于改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。

优选地，所述电流源根据所述调节信号改变电流值，从而改变所述第一电容的充电时间。在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值减小，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值增加，从而减少所述第一电容的充电时间。

优选地，所述时钟模块还包括：电压源，用于提供所述参考电压，并且根据所述调节信号调节电压值。所述电压源根据所述调节信号改变所述参考电压，从而改变所述第一电容的充电时间。在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压升高，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压减小，从而减少所述第一电容的充电时间。

优选地，所述时间检测模块包括：导通时间检测模块，用于检测所述开关信号的导通时间；关断时间检测模块，用于检测所述开关信号的关断时间；以及调节信号生成模块，用于根据所述导通时间检测模块或关断时间检测模块的其中一个输出，生成所述调节信号。

优选地，所述导通时间检测模块和所述关断时间检测模块分别包括脉冲宽度测量电路，所述导通时间检测模块和所述关断时间检测模块分别接收所述开关信号。

根据本发明的第二方面，提供一种开关电源的控制方法，包括：产生时钟信号；以及根据所述时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，其中，根据所述开关信号的导通时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值。

优选地，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟信号的周期增大，所述第一阈值大于等于最小导通时间。

优选地，在所述导通时间小于第三阈值时，所述时钟信号的周期增大，所述第三阈值大于等于最小关断时间。

优选地，根据所述时钟信号产生开关信号包括：对第一电容进行周期性充电和放电，以产生第一控制电压；过将第一控制电压与参考电压相比较，以产生边沿触发信号；以及根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号。

优选地，还包括：根据所述开关信号的所述导通时间产生调节信号；以及根据所述调节信号改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。

优选地，采用电流源对第一电容进行充电，根据所述调节信号改变所述电流源的电流值，从而改变所述第一电容的充电时间。在增大所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值减小，从而延长所述第一电容的充电时间，在减小所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值增加，从而减少所述第一电容的充电时间。

优选地，采用电压源产生所述参考电压，根据所述调节信号改变所述参考电压，从而改变所述第一电容的充电时间。在增大所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压升高，从而延长所述第一电容的充电时间，在减小所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压减小，从而减少所述第一电容的充电时间。

根据本发明的第三方面，提供一种开关电源，包括：主电路；以及上述的控制电路，其中，所述主电路包括开关管，所述控制电路控制所述开关管的导通和关断。

优选地，所述主电路为升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激型拓扑中的任一种。

根据本发明实施例的开关电源控制电路，利用时钟信号的周期的动态控制补偿开关信号的导通时间的变化，从而实现宽输入和输出电压范围和提高系统稳定性。

在优选的实施例中，如果导通时间小于第一阈值，则时钟信号的周期延长，第一阈值大于等于系统的最小导通时间。根据开关信号的导通时间动态调节时钟信号的周期，使得所述导通时间始终大于最小导通时间，从而开关电源可以避免跳周期的发生，在控制电路的控制下产生稳定的直流输出电压。

在优选的实施例中，如果关断时间小于第二阈值，则时钟信号的周期延长，第二阈值大于等于系统的最小关断时间。根据开关信号的关断时间动态调节时钟信号的周期，使得开关信号的导通时间的变化范围可以增大，从而开关信号的最大占空比也将相应增大，该开关电源可以实现宽输入和输出电压范围。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出BUCK型开关电源的示意性框图。

图2示出BOOST型开关电源的示意性框图。

图3示出在图1和2所示开关电源中采用的现有控制电路的示意性框图。

图4示出图3所示控制电路的工作波形图。

图5示出根据本发明第一实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。

图6示出根据本发明第二实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。

图7示出图5和6所示控制电路中采用的时间检测模块的示意性框图。

图8示出图5和6所示控制电路的工作波形图。

图9示出根据本发明第三实施例的开关电源控制方法的流程图。

图10示出根据本发明第四实施例的开关电源控制方法的流程图。

图11示出根据本发明第五实施例的开关电源控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图1示出升压型(BUCK)开关电源的示意性框图。如图1所示，开关电源100具有接收直流输入电压Vin的输入端和用于提供直流输出电压Vout的输出端。开关电源100的主电路包括电容Cin和Cout、开关管M1、二极管D1和电感L1。开关电源100的控制电路110为开关管M1提供开关信号Vg。

在开关电源100的主电路中，电容Cin连接在输入端和地之间，用于对直流输入电压Vin进行滤波。电容Cout连接在输出端和地之间，用于提供直流输出电压Vout。开关管M1和二极管D1串联连接在输入端和地之间。开关管M1具有第一端、第二端和控制端。开关管M1的控制端接收开关信号Vg，并且在导通状态下电流从第一端流至第二端。二极管D1的阳极接地，阴极连接至开关管M1的第二端。电感L1连接在开关管M1与二极管D1的中间节点和输出端之间。

开关管M1例如是选自金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管的一种。例如，开关管M1为N型MOSFET，第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。

开关电源100的控制电路110分别连接输至主电路的输入端和输出端以及开关管M1的控制端。如下文所述，控制电路110包括比较器和脉冲产生模块等电路模块。控制电路110采用输入端提供的直流输入电压Vin和输出端提供的直流输出电压Vout，产生供电电压和/或参考电压，以提供给内部电路模块使用。此外，直流输入电压Vin和直流输出电压Vout进一步提供反馈信号，控制电路110根据反馈信号产生开关信号，从而控制开关管M1在每个开关周期中的导通时间和关断时间，即调节占空比，使得直流输出电压大致恒定。

在开关管M1的导通期间，开关管M1与二极管D1的中间节点的电压大致等于直流输入电压Vin，二极管D1反向截止。直流输入电压Vin经由开关管M1给电感L1充电，电感电流IL流经电感L1且线性增加。同时，直流输入电压Vin对电容Cout充电，在电容Cout的两端产生直流输出电压Vout。

在开关管M1的关断期间，由于电感L1的电流保持特性，电感电流IL继续流经电感L1，电感电流IL线性减小。电感L1两端的极性改变，使得二极管D1正向导通。电容Cout放电，从而维持直流输出电压Vout。

在BUCK型开关电源中，直流输出电压Vout与直流输入电压Vin和开关信号Vg的占空比D相关，即满足Vout＝Vin*D的关系。

图2示出升压型(BOOST)开关电源的示意性框图。如图2所示，开关电源200具有接收直流输入电压Vin的输入端和用于提供直流输出电压Vout的输出端。开关电源200的主电路包括电容Cin和Cout、开关管M1、二极管D1和电感L1。开关电源200的控制电路210为开关管M1提供开关信号Vg。

在开关电源200的主电路中，电容Cin连接在输入端和地之间，用于对直流输入电压Vin进行滤波。电容Cout连接在输出端和地之间，用于提供直流输出电压Vout。电感L1和开关管M1串联连接在输入端和地之间。开关管M1具有第一端、第二端和控制端。开关管M1的控制端接收开关信号Vg，并且在导通状态下电流从第一端流至第二端。二极管D1的阳极连接在电感L1与开关管M1的中间节点，二极管D1的阴极连接至输出端。

开关电源200的控制电路210分别连接输至主电路的输入端和输出端以及开关管M1的控制端。如下文所述，控制电路210包括比较器和脉冲产生模块等电路模块。控制电路210采用输入端提供的直流输入电压Vin和输出端提供的直流输出电压Vout，产生供电电压和/或参考电压，以提供给内部电路模块使用。此外，直流输入电压Vin和直流输出电压Vout进一步提供反馈信号，控制电路210根据反馈信号产生开关信号，从而控制开关管M1在每个开关周期中的导通时间和关断时间，即调节占空比，使得直流输出电压大致恒定。

在开关管M1的导通期间，电感L1与开关管M1的中间节点经由开关管M1接地，二极管D1反向截止。直流输入电压Vin给电感L1充电，电感电流IL流经电感L1且线性增加。二极管D1防止电容Cout经由开关管M1放电，从而维持电容Cout两端的直流输出电压Vout。

在开关管M1的关断期间，由于电感L1的电流保持特性，电感电流IL继续流经电感L1，电感电流IL线性减小。电感L1两端的极性改变，使得二极管D1正向导通。电感电流IL给电容Cout充电，在电容Cout的两端产生直流输出电压Vout。此时，电容Cout两端的直流输出电压Vout高于直流输入电压Vin。

在BOOST型开关电源中，直流输出电压Vout与直流输入电压Vin和开关信号Vg的占空比D相关，即满足Vout＝Vin/D的关系。

图3示出在图1和2所示开关电源中采用的现有控制电路的示意性框图。如图3所示，控制电路110包括时钟模块120和驱动模块130。时钟模块120用于产生时钟信号CLK，驱动模块130接受时钟信号CLK，并输出开关信号Vg，所述开关信号Vg的周期由所述时钟信号CLK决定。

时钟模块120包括电流源Is、开关K10、电容C10、比较器U10和脉冲信号产生模块121。电流源Is与电容C10串联连接在供电端和地之间，二者的中间节点产生第一控制电压Vc。比较器U10的同相输入端和反相输入端分别接收第一控制电压Vc和参考电压Vref，输出端连接至脉冲信号产生模块121，从而向后者提供边沿触发信号。开关K10与电容C10并联连接。

在定频开关电源电路中，电容C10的充放电产生预定周期的第一控制电压Vc。脉冲信号发生模块121根据第一控制电压Vc产生时钟信号CLK。该时钟信号CLK不仅用于决定开关信号Vg的周期，而且，在时钟模块120内部提供至开关K10，用于控制开关K10的导通和关断。

图4示出图3所示控制电路的工作波形图。以下将结合图3和4进一步说明控制电路的工作原理。

在时间段t0至t1，时钟信号CLK为高电平，开关K10导通，电容C10经由开关K10放电直至为零。电容C10两端的电压为第一控制电压Vc。在该时间段中，第一控制电压Vc为零电压。

在时间段t1至t2，时钟信号CLK从高电平转变为低电平，开关K10关断，电流源Is对电容C10充电。随着电容C10的充电进行，第一控制电压Vc逐渐升高。第一控制电压Vc大于等于参考电压Vref，比较器U10的输出信号从低电平转变为高电平。脉冲信号产生模块121接收比较器U10的输出信号。在检测到输出信号的上升沿时，时钟信号CLK从低电平转变为高电平。

在时钟模块120的工作状态下，上述开关K10的导通和关断交替进行，电容C10重复上述的放电和充电过程，从而产生预定周期T的时钟信号CLK，用于实现定频开关控制。

进一步地，驱动模块130接受时钟信号CLK，在时钟信号CLK的下降沿，驱动模块130所输出的开关信号Vg从低电平转变为高电平，并且持续预定导通时间Ton之后，从高电平重新转变为低电平。

在上述的定频开关控制中，控制电路110在时钟信号CLK的下降沿触发开关信号Vg的上升沿，从而开始导通时间Ton。然而，这仅仅是根据现有技术的开关电源的实例，而非限制。在替代的实施例中，控制电路110在时钟信号CLK的上升沿触发开关信号Vg的上升沿，从而开始导通时间Ton。

在上述的定频开关控制中，时钟信号CLK的周期T等于放电时间与充电时间之和。开关信号Vg的开关周期T等于时钟信号CLK的周期T。控制电路110中的比较器U10、脉冲产生模块121和驱动模块130等需要一定的时间来检测和动作，开关信号Vg的关断时间Toff应该大于最小关断时间Toff_min。例如，最小关断时间Toff_min等于上述的放电时间。相应地，开关信号Vg的最大关断时间Ton_max例如等于上述的充电时间。开关信号Vg的最大占空比Dmax＝Ton_max/T，从而受到最大导通时间Ton_max的限制，也即受到最小关断时间Toff_min的限制。

另一方面，如果开关信号的导通时间小于最小导通时间Ton_min，在系统中可能出现跳周期的现象。也即，在某些开关周期中，开关信号未能从低电平转变至高电平，从而在整个开关周期中都未能驱动开关管导通，系统出现不稳定的情况。开关信号Vg的最小占空比Dmin＝Ton_min/T，从而受到最小导通时间Ton_min的限制。

因此，开关电源的电压调节范围受到最小导通时间Ton_min和最小关断时间Toff_min的限制。在开关信号Vg的导通时间小于最小导通时间时，开关电源的系统出现不稳定的情况。

图5示出根据本发明第一实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。如图5所示，控制电路210包括时钟模块220和驱动模块230。时钟模块220用于产生时钟信号CLK，驱动模块230接受时钟信号CLK，并输出开关信号Vg。该控制电路210例如可以用于图1所示的BUCK型开关电源或图2所示的BOOST型开关电源中。所述开关电源例如工作于连续导通模式(CCM)。

时钟模块220包括电流源Is、开关K10、电容C10、比较器U10、脉冲信号产生模块221。电流源Is与电容C10串联连接在供电端和地之间，二者的中间节点产生第一控制电压Vc。比较器U10的同相输入端和反相输入端分别接收第一控制电压Vc和参考电压Vref，输出端连接至脉冲信号产生模块221，从而向后者提供边沿触发信号。开关K10与电容C10并联连接。

在定频开关电源电路中，电容C10的充放电产生预定周期的第一控制电压Vc。脉冲信号发生模块221根据第一控制电压Vc产生时钟信号CLK。该时钟信号CLK不仅用于决定开关信号Vg的周期，而且，在时钟模块220内部提供至开关K10，用于控制开关K10的导通或关断。

与图3所示的现有技术的开关电源中的控制电路110不同，根据本发明第一实施例的开关电源的控制电路220还包括时间检测模块222，用于根据开关信号Vg检测开关管M1的导通时间Ton和/或关断时间Toff，从而产生调节信号Vd。进一步地，电流源Is是根据调节信号Vd改变电流值的受控电流源。因而，控制电路220根据导通时间Ton和/或关断时间Toff改变电容C10的充电时间，从而调节开关信号Vg的开关周期T。

图6示出根据本发明第二实施例的开关电源中采用的控制电路的示意性框图。如图6所示，控制电路310包括时钟模块320和驱动模块330。时钟模块320用于产生时钟信号CLK，驱动模块330接受时钟信号CLK，且输出开关信号Vg。该控制电路310例如可以用于图1所示的BUCK型开关电源或图2所示的BOOST型开关电源中。所述开关电源例如工作于连续导通模式(CCM)。

时钟模块320包括电流源Is、开关K10、电容C10、比较器U10、脉冲信号产生模块321。电流源Is与电容C10串联连接在供电端和地之间，二者的中间节点产生第一控制电压Vc。比较器U10的同相输入端和反相输入端分别接收第一控制电压Vc和参考电压Vref，输出端连接至脉冲信号产生模块321，从而向后者提供边沿触发信号。开关K10与电容C10并联连接。

在定频开关电源电路中，电容C10的充放电产生预定周期的第一控制电压Vc。脉冲信号发生模块321根据第一控制电压Vc产生时钟信号CLK。该时钟信号CLK不仅用于决定开关信号Vg的周期，而且，在时钟模块320内部提供至开关K10，用于控制开关K10的导通或关断。

与图3所示的现有技术的开关电源中的控制电路110不同，根据本发明第一实施例的开关电源的控制电路320还包括时间检测模块322和受控压源Vs。时间检测模块322用于根据开关信号Vg检测开关管M1的导通时间Ton和/或关断时间Toff，从而产生调节信号Vd。受控压源Vs根据调节信号Vd改变电压值，用于产生参考电压Vref。因而，控制电路320根据导通时间Ton和/或关断时间Toff改变电容C10的充电时间，从而调节开关信号Vg的开关周期T。

图7示出图5和6所示控制电路中采用的时间检测模块的示意性框图，图8示出图5和6所示控制电路的工作波形图。以下将结合图7和8进一步说明控制电路的工作原理。

如图7所示，时间检测模块222包括导通时间检测模块2221、关断时间检测模块2222和调节信号生成模块2223。

导通时间检测模块2221和关断时间检测模块2222例如分别包括脉冲宽度测量电路，二者分别接收开关信号Vg。在替代的实施例中，导通时间检测模块2221和关断时间检测模块2222具有相同的电路结构，并且分别接收开关信号Vg及其反相信号。

导通时间检测模块2221在开关周期中测量高电平的持续时间段以获得导通时间Ton。关断时间检测模块2222在开关周期中测量低电平的持续时间段以获得关断时间Toff。

调节信号生成模块2223例如包括比较器，用于将导通时间Ton与第一阈值Tth1(例如，第一阈值Tth1大于等于上述的最小导通时间Ton_min)进行比较，以及将关断时间Toff与第二阈值Tth2(例如，第二阈值Tth2大于等于上述的最小关断时间Toff_min)进行比较，所述比较器的输出信号作为调节信号Vd。

在一个实施例中，在开关电源的工作期间，时间检测模块222例如检测导通时间Ton。

如果导通时间Ton大于等于第一阈值Tth1，则受控电流源Is的电流值大致恒定，使得开关信号Vg的开关周期T大致恒定。

如果导通时间Ton小于第一阈值Tth1，调节信号Vd减小电流源Is的电流值，从而延长电容C10的充电时间。开关信号Vg的开关周期T由于充电时间的延长而增大。

在上述导通时间Ton小于第一阈值Tth1的情形下，开关周期T的增大可以补偿导通时间Ton的变化。因此，导通时间Ton重新大于等于第一阈值Tth1。开关电源可以避免跳周期的发生，从而在控制电路210的控制下产生稳定的直流输出电压Vout。

在替代的实施例中，在开关电源的工作期间，时间检测模块222例如检测导通时间Ton和关断时间Toff。

如果导通时间Ton大于等于第一阈值Tth1且关断时间Toff大于等于第二阈值Tth2，则受控电流源Is的电流值大致恒定，使得开关信号Vg的开关周期T大致恒定。

如果导通时间Ton小于第一阈值Tth1或关断时间Toff小于第二阈值Tth2，调节信号Vd减小电流源Is的电流值，从而延长电容C10的充电时间。开关信号Vg的开关周期T由于充电时间的延长而增大。

在上述导通时间Ton小于第一阈值Tth1的情形下，开关周期T的增大可以补偿导通时间Ton的变化。因此，导通时间Ton重新大于等于第一阈值Tth1。因此，开关电源可以避免跳周期的发生，从而在控制电路210的控制下产生稳定的直流输出电压Vout。

在上述关断时间Toff小于第二阈值Tth2的情形下，开关周期T的增大可以增大导通时间Ton的变化范围。开关信号Vg的最大占空比也将相应增大，从而开关电源可以实现宽输入和输出电压范围。

在上述的实施例中，描述了控制电路根据开关信号的导通时间和/或关断时间来改变受控电流源Is的电流值，从而调节时钟信号的周期。在替代的实施例中，控制电路根据开关信号的导通时间和/或关断时间来改变参考电压Vref，从而调节时钟信号的周期。例如，在图6所示的电路中，通过提高参考电压Vref，可以增大时钟信号的周期。反之，通过降低参考电压Vref，可以减小时钟信号的周期。

图9示出根据本发明第三实施例的开关电源控制方法的流程图。在该实施例中，在开关电源上电工作之后，采用图5所示的控制电路实现该控制方法。然而，本发明不限于此。在替代的实施例中，可以采用图6所示的控制电路实现类似的控制方法。

在步骤S101中，检测开关信号的导通时间Ton。

在步骤S102中，判断开关信号的导通时间Ton是否小于第一阈值Tth1，其中，第一阈值Tth1对应于于等于系统的最小导通时间。如果是，则执行步骤S105，如果否，则执行步骤S104。

在步骤S104中，将电源流Is的电流值设置为预定值。第一电容C10的充电时间大致恒定，使得时钟信号的周期大致恒定。该控制电路进行定频开关控制。

在步骤S105中，判断电流源的电流值是否已经达到最小值。如果是，则放弃电流源Is的调节，返回执行步骤S101。如果否，则执行步骤S106。电流源的最小电流值决定时钟信号的周期最大值。

在步骤S106中，将电流源Is的电流值减小，从而延长第一电容C10的充电时间，使得时钟信号的周期延长。该控制电路进行定频开关控制。然后，返回执行步骤S101。

该控制方法根据开关信号的导通时间动态调节时钟信号的周期，使得所述导通时间始终大于最小导通时间，从而开关电源可以避免跳周期的发生，在控制电路的控制下产生稳定的直流输出电压。

图10示出根据本发明第四实施例的开关电源控制方法的流程图。在该实施例中，在开关电源上电工作之后，采用图5所示的控制电路实现该控制方法。然而，本发明不限于此。在替代的实施例中，可以采用图6所示的控制电路实现类似的控制方法。

根据该实施例的开关电源控制方法的步骤S201、S202、S205和S206与图9所示控制方法的步骤S101、S102、S105和S106分别相同。以下仅描述二者的不同之处。

在步骤S202中，判断开关信号的导通时间Ton是否小于第一阈值Tth1，其中，第一阈值Tth1大于等于系统的最小导通时间。如果是，则执行步骤S205，如果否，则执行步骤S207。

在步骤S207中，判断电流源Is的电流值是否已经达到最大值。如果是，则返回执行步骤S201，如果否，则执行步骤S208。电流源的最大电流值决定时钟信号的周期最小值。

在步骤S208中，将电源流Is的电流值增大。第一电容C10的充电时间减小，使得时钟信号的周期减小。然后，返回执行步骤S201。

该控制方法根据开关信号的导通时间动态调节时钟信号的周期，使得所述导通时间始终大于最小导通时间，从而开关电源可以避免跳周期的发生，在控制电路的控制下产生稳定的直流输出电压。在导通时间大于最小导通时间的前提下，该控制电路进一步提高开关信号的频率，从而可以提高系统效率以及避免音频噪声的产生。

图11示出根据本发明第五实施例的开关电源控制方法的流程图。在该实施例中，在开关电源上电工作之后，采用图5所示的控制电路实现该控制方法。然而，本发明不限于此。在替代的实施例中，可以采用图6所示的控制电路实现类似的控制方法。

根据该实施例的开关电源控制方法的步骤S301、S302、S307和S308与图9所示控制方法的步骤S101、S102、S105和S106分别相同。以下仅描述二者的不同之处。

在步骤S302中，判断开关信号的导通时间Ton是否小于第一阈值Tth1，其中，第一阈值Tth1大于等于系统的最小导通时间。如果是，则执行步骤S307，如果否，则执行步骤S303。

在步骤S303中，检测开关信号的关断时间Toff。

在步骤S304中，判断开关信号的关断时间Toff是否小于第二值Tth2，其中，第二阈值Tth2大于等于系统的最小关断时间。如果是，则执行步骤S307，如果否，则执行步骤S305。

在步骤S305中，判断电流源Is的电流值是否已经达到最大值。如果是，则返回执行步骤S301，如果否，则执行步骤S306。电流源的最大电流值决定时钟信号的周期最小值。

在步骤S306中，将电源流Is的电流值增大。第一电容C10的充电时间减小，使得时钟信号的周期减小。然后，返回执行步骤S301。

该控制方法根据开关信号的导通时间动态调节时钟信号的周期，使得所述导通时间始终大于最小导通时间，从而开关电源可以避免跳周期的发生，在控制电路的控制下产生稳定的直流输出电压。进一步地，在导通时间大于最大导通时间时，进一步改变最大导通时间，从而增大开关信号的导通时间的变化范围。开关信号的最大占空比也将相应增大，在控制电路的控制下实现宽输入和输出电压范围。更进一步地，在导通时间大于最小导通时间且小于最大导通时间的前提下，该控制电路进一步提高开关信号的频率，从而可以提高系统效率以及避免音频噪声的产生。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种用于开关电源的控制电路，包括：

时钟模块，用于产生时钟信号；以及

驱动模块，用于根据时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，

其中，所述时钟模块根据所述开关信号的导通时间或关断时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期。

3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其中，在所述关断时间小于第二阈值时，所述时钟模块增大所述时钟信号的周期。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述时钟模块包括：

第一电容，在所述第一电容的两端产生第一控制电压；

电流源，与所述第一电容串联连接，用于向所述第一电容提供第一电流；

开关，与所述第一电容并联连接，用于控制所述第一电容的充电和放电过程；

比较器，用于将所述第一控制电压与参考电压相比较，从而产生边沿触发信号；

脉冲信号产生模块，用于根据所述边沿触发信号产生所述时钟信号；以及

时间检测模块，用于根据所述开关信号的所述导通时间或关断时间产生调节信号，

其中，所述调节信号用于改变所述第一电容的充电时间，从而调节所述时钟信号的周期。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述电流源根据所述调节信号改变电流值，从而改变所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值减小，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述电流源的电流值增加，从而减少所述第一电容的充电时间。

6.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述时钟模块还包括电压源，用于提供所述参考电压，并且根据所述调节信号调节电压值，所述电压源根据所述调节信号改变所述参考电压，从而改变所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块增大所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压升高，从而延长所述第一电容的充电时间，在所述时钟模块减小所述时钟信号的周期的情形下，所述参考电压减小，从而减少所述第一电容的充电时间。

7.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述时间检测模块包括：

导通时间检测模块，用于检测所述开关信号的导通时间；

关断时间检测模块，用于检测所述开关信号的关断时间；以及

调节信号生成模块，用于根据所述导通时间检测模块或关断时间检测模块的其中一个输出，生成所述调节信号。

8.一种开关电源的控制方法，包括：

产生时钟信号；以及

根据所述时钟信号产生开关信号，以控制开关管的导通和关断，

其中，根据所述开关信号的导通时间或关断时间调节所述时钟信号的周期，使导通时间不低于第一阈值或关断时间不低于第二阈值。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，在所述导通时间小于第一阈值时，所述时钟信号的周期增大。

10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中，在所述关断时间小于第二阈值时，所述时钟信号的周期增大。

11.一种开关电源，包括：

主电路；以及

根据权利要求1-7中任一项所述的控制电路，

其中，所述主电路包括开关管，所述控制电路控制所述开关管的导通和关断。

12.根据权利要求11所述的开关电源，其中，所述主电路为升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激型拓扑中的任一种。