CN106411138A - 一种动态调整电路、系统、方法及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整电路、系统、方法及开关电源，该动态调整电路还包括负载反馈电压初值给定模块，用于当开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；恒压控制模块，用于依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制开关电源的输出电压，其中，功率开关用于控制开关电源的能量传递。本发明通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能。

Description

一种动态调整电路、系统、方法及开关电源

技术领域

本发明涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种动态调整电路、系统、方法及开关电源。

背景技术

随着电子设备(例如手机)充电器的快速发展，用户对于充电器的性能的要求也越来越高。充电器的线端电压(也即被充电端，例如手机端)的稳定性是衡量充电器的性能的一个重要指标。

如图1和图2所示，其中，图1为现有技术中的一种充电器的电路原理图，图2为图1提供的充电器中的恒压控制模块的电路原理图。首先需要说明的是，G8为决定整个充电器的输出的DC工作点，负载反馈电压Vload是负载监控模块输出的一个代表负载轻重的信号，空载时，Vload＝0，随着负载的增加，Vload线性上升，负载增加到OCP(over currentprotection，过流保护点)时，Vload达到最大值；现有技术中，当充电器正常空载工作时，Vload＝0，切动态时，也即负载由空载瞬间切换到满载时，动态调整电路通过脉冲检测到线端电压Vout偏低后，由于负载监控模块不能实时响应(监控脉冲的周期一般是毫秒级的，而功率开关的开关周期一般是微秒级的)，这时Vload通常会没那么快反应过来，因此负载监控模块输出的Vload仍然会维持等于零的状态，导致了DC工作点偏低，从而进一步导致恒压控制模块会算出包含有断续时间(Toff)的脉冲，从而使得线端电压Vout继续往下掉，动态性能差。

因此，如何提供一种提高充电器的输出动态性能的动态调整电路、系统、方法及开关电源是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态调整电路，通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能；本发明的另一目的是提供一种包括上述动态调整电路的开关电源及充电控制系统；本发明的另一目的是提供一种充电控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种动态调整电路，用于开关电源，该动态调整电路包括负载监控模块以及基准电压给定模块，该动态调整电路还包括：

负载反馈电压初值给定模块，用于当所述开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

恒压控制模块，用于依据所述负载反馈电压初值以及所述基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制所述开关电源的输出电压，其中，所述功率开关用于控制所述开关电源的能量传递。

优选地，所述负载反馈电压初值具体为所述负载反馈电压的最大值的30％。

优选地，所述恒压控制模块具体包括：

第一端分别与所述负载反馈电压初值给定模块以及所述负载监控模块连接、第二端分别与第二电阻的第二端、第三电阻的第一端以及运算放大器的反相输入端连接的第一电阻；

第一端与所述基准电压给定模块连接的所述第二电阻，其中，所述第一电阻和所述第二电阻的公共端在稳态时的电压为所述开关电源的DC工作点；

正相输入端分别与第一反馈电阻的第一端和第二反馈电阻的第一端连接的所述运算放大器，其中，所述第一反馈电阻的第二端与所述变压器的辅助边线圈的同名端连接，所述第二反馈电阻的第二端接地；

输入端分别与所述运算放大器的输出端以及所述第三电阻的第二端连接、输出端与电压采样模块的输入端连接的电压驱动器；

输出端与比较器的反相输入端连接的所述电压采样模块；

同相输入端与断续时间计算电压连接、用于生成控制开关导通和关断的控制脉冲的断续时间的所述比较器。

优选地，所述电压采样模块具体包括：

第一端作为所述电压采样模块的输入端、第二端与采样电容的第一端连接的采样开关；

第二端接地的所述采样电容。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关电源，包括如上述任一项所述的动态调整电路。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种充电控制系统，包括如上述所述的开关电源。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种充电控制方法，用于包括动态调整电路的开关电源，该动态调整电路包括负载监控模块以及基准电压给定模块，该方法包括：

负载反馈电压初值给定模块在当所述开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

恒压控制模块依据所述负载反馈电压初值以及所述基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制所述开关电源的输出电压，其中，所述功率开关用于控制所述开关电源的能量传递。

本发明提供了一种动态调整电路，包括当该动态调整电路检测到充电器的输出电压小于预设值时，负载反馈电压初值给定模块立即输出一个负载反馈电压初值至恒压控制模块，恒压控制模块再依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，从而实现通过该控制脉冲控制充电器的输出电压，可见，本发明通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能。

本发明还提供了一种充电控制系统、方法及开关电源，有益效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种充电器的电路原理图；

图2为图1提供的充电器中的恒压控制模块的电路原理图；

图3为本发明提供的一种动态调整电路的结构示意图；

图4为本发明提供的另一种动态调整电路的结构示意图；

图5为本发明提供的采用本发明提供的动态调整电路后线端电压与现有技术中的线端电压的比较图；

图6为本发明提供的一种充电控制方法的过程的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种动态调整电路，通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能；本发明的另一核心是提供一种包括上述动态调整电路的开关电源及充电控制系统；本发明的另一核心是提供一种充电控制方法。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图3，图3为本发明提供的一种动态调整电路的结构示意图，该动态调整电路用于开关电源，该动态调整电路包括负载监控模块2以及基准电压给定模块1，该动态调整电路还包括：

负载反馈电压初值给定模块3，用于当开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

可以理解的是，当充电器正常空载工作时，负载监控模块2输出至恒压控制模块4的负载反馈电压Vload＝0，切动态时，也即负载由空载瞬间切换到满载时，动态调整电路通过脉冲检测到线端电压Vout偏低后，此时理论上来说Vload应该迅速增大，提高DC工作点，但实际上是Vload通常会没那么快反应过来。为了解决这个问题，当充电器的输出电压小于预设值时，负载反馈电压初值给定模块3会立即输出一个负载反馈电压初值至恒压控制模块4，从而提高DC工作点。

另外，虽然从理论上来说负载反馈电压初值越大，充电器的动态性能越好，但考虑到突然间增加过大的负载反馈电压初值也会对其他电路产生副作用，因此，这里作为优选地，可以将负载反馈电压初值设置为负载反馈电压的最大值的30％，当然，具体还可以为其他数值，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

恒压控制模块4，用于依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块1输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制开关电源的输出电压，其中，功率开关用于控制开关电源的能量传递。

可以理解的是，恒压控制模块4在接收到负载反馈电压初值Vload_初值以及基准电压给定模块1输出的基准电压Vref后计算断续时间，由于负载反馈电压初值给定模块3瞬间给出的负载反馈电压初值Vload_初值，使得断续时间减少甚至为零，从而使得充电器的输出电压Vout增大，也即输出快速上升，优化了动态性能。具体地，基准电压Vref为一个固定的参考电压。

本发明提供了一种动态调整电路，包括当该动态调整电路检测到充电器的输出电压小于预设值时，负载反馈电压初值给定模块立即输出一个负载反馈电压初值至恒压控制模块，恒压控制模块再依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，从而实现通过该控制脉冲控制充电器的输出电压，可见，本发明通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能。

实施例二

请参照图4，图4为本发明提供的另一种动态调整电路的结构示意图，该动态调整电路在实施例一提供的动态调整电路的基础上：

作为优选地，负载反馈电压初值具体为负载反馈电压的最大值的30％。

当然，这里的负载反馈电压初值还可以为其他数值，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

另外，切动态时，负载由空载瞬间切换到满载，动态调整电路通过脉冲检测到输出偏低后，立即给Vload置一个负载反馈电压初值，这时就会把G8电压抬高，相当于抬高了这种情况下的DC工作点，动态调整电路就会算出非常小或者没有断续时间(根据负载反馈电压初值来定)的脉冲，此时输出就会快速上升，从而优化了动态性能。

具体地，恒压控制模块4具体包括：

第一端分别与负载反馈电压初值给定模块3以及负载监控模块2连接、第二端分别与第二电阻42的第二端、第三电阻44的第一端以及运算放大器43的反相输入端连接的第一电阻41；

第一端与基准电压给定模块1连接的第二电阻42，其中，第一电阻41和第二电阻42的公共端在稳态时的电压为开关电源的DC工作点；

可以理解的是，这里的DC工作点也即图4中的G8，决定了整个充电控制系统的输出。

正相输入端分别与第一反馈电阻的第一端和第二反馈电阻的第一端连接的运算放大器43，其中，第一反馈电阻的第二端与变压器的辅助边线圈的同名端连接，第二反馈电阻的第二端接地；

具体地，这里的第一反馈电阻的第一端和第二反馈电阻的第一端连接的公共端即对应图4中的反馈端FB。

输入端分别与运算放大器43的输出端以及第三电阻44的第二端连接、输出端与电压采样模块46的输入端连接的电压驱动器45；

具体地，这里的电压驱动器45起增强电流能力的作用。

输出端与比较器47的反相输入端连接的电压采样模块46；

同相输入端与断续时间计算电压连接、用于生成控制开关导通和关断的控制脉冲的断续时间的比较器47。

具体地，这里的断续时间计算电压即对应图4中的G12。另外，Vload增大时，DC工作点G8增大，Vop减小，采样电压G11减小，比较器47输出增大，最终断续时间生成模块计算得到的断续时间减小甚至为零。

作为优选地，电压采样模块46具体包括：

第一端作为电压采样模块46的输入端、第二端与采样电容的第一端连接的采样开关；

第二端接地的采样电容。

具体地，请参照图5，图5为本发明提供的采用本发明提供的动态调整电路后线端电压与现有技术中的线端电压的比较图。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关电源，包括如上述任一项的动态调整电路。

对于该开关电源中的动态调整电路的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种充电控制系统，包括如上述的开关电源。

对于该充电控制系统中的动态调整电路的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种充电控制方法，请参照图6，图6为本发明提供的一种充电控制方法的过程的流程图，该方法包括：

步骤S101：负载反馈电压初值给定模块在当开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

步骤S102：恒压控制模块依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制开关电源的输出电压，其中，功率开关用于控制开关电源的能量传递。

本发明公开了一种充电控制方法，包括负载反馈电压初值给定模块在当开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；恒压控制模块依据负载反馈电压初值以及基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制开关电源的输出电压，其中，功率开关用于控制开关电源的能量传递，可见，本发明通过给负载反馈电压置一个初值，提高了该充电器的DC工作点，从而使得恒压控制模块输出的控制脉冲的断续时间减小甚至为零，使得充电器的输出电压能够快速提升，提高了动态性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的芯片相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种动态调整电路，用于开关电源，该动态调整电路包括负载监控模块以及基准电压给定模块，其特征在于，该动态调整电路还包括：

负载反馈电压初值给定模块，用于当所述开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

恒压控制模块，用于依据所述负载反馈电压初值以及所述基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制所述开关电源的输出电压，其中，所述功率开关用于控制所述开关电源的能量传递。

2.如权利要求1所述的动态调整电路，其特征在于，所述负载反馈电压初值具体为所述负载反馈电压的最大值的30％。

3.如权利要求1所述的动态调整电路，其特征在于，所述恒压控制模块具体包括：

第一端分别与所述负载反馈电压初值给定模块以及所述负载监控模块连接、第二端分别与第二电阻的第二端、第三电阻的第一端以及运算放大器的反相输入端连接的第一电阻；

第一端与所述基准电压给定模块连接的所述第二电阻，其中，所述第一电阻和所述第二电阻的公共端在稳态时的电压为所述开关电源的DC工作点；

正相输入端分别与第一反馈电阻的第一端和第二反馈电阻的第一端连接的所述运算放大器，其中，所述第一反馈电阻的第二端与所述变压器的辅助边线圈的同名端连接，所述第二反馈电阻的第二端接地；

输入端分别与所述运算放大器的输出端以及所述第三电阻的第二端连接、输出端与电压采样模块的输入端连接的电压驱动器；

输出端与比较器的反相输入端连接的所述电压采样模块；

同相输入端与断续时间计算电压连接、用于生成控制开关导通和关断的控制脉冲的断续时间的所述比较器。

4.如权利要求3所述的动态调整电路，其特征在于，所述电压采样模块具体包括：

第一端作为所述电压采样模块的输入端、第二端与采样电容的第一端连接的采样开关；

第二端接地的所述采样电容。

5.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的动态调整电路。

6.一种充电控制系统，其特征在于，包括如权利要求5所述的开关电源。

7.一种充电控制方法，用于包括动态调整电路的开关电源，该动态调整电路包括负载监控模块以及基准电压给定模块，其特征在于，该方法包括：

负载反馈电压初值给定模块在当所述开关电源的输出电压小于预设值时，输出一个负载反馈电压初值；

恒压控制模块依据所述负载反馈电压初值以及所述基准电压给定模块输出的基准电压计算用于控制功率开关导通和关断的控制脉冲的断续时间，进而控制所述开关电源的输出电压，其中，所述功率开关用于控制所述开关电源的能量传递。