CN107026568A - 控制电路、控制方法及开关电源 - Google Patents

控制电路、控制方法及开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种开关电源的控制电路、方法和开关电源。在所述控制电路、方法和开关电源中，根据输出反馈信号产生斜坡信号，使得所述斜坡信号的幅值跟随所述输出反馈信号的变化，并在所述斜坡信号的值达到峰值时，控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换。使得当所述开关电源的负载发生变化时，所述开关电源的输出信号的值快速的恢复为所期望的稳定值，使得所述开关电源具有较快的响应速度。

Description

控制电路、控制方法及开关电源
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种控制电路、控制方法及开关电源。
背景技术
在开关电源中，为了减小功率器件的负担，提高电源的功率密度，减小输出电压纹波，使开关电源的输出电压具有更高的质量，常将多路功率级电路并联交错的方式来将输入电压转换成输出电压，各功率级电路按序工作。
目前，通过采用根据电感电流采样信号和输出误差补偿信号产生的斜坡信号与一个固定的阈值做比较来产生这种多路功率级电路交错并联的开关电源的控制信号，这种控制方法中，斜坡信号的峰值与谷值均为固定的值，这使得当输出电压跌落或上升时，控制信号不能快速的响应，以控制开关电源的输出快速的回复为期望值。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种开关电源的控制电路、控制方法及开关电源，以实现当负载发生变化时，开关电源的输出电压可以快速的恢复为期望值。
一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括：
产生一斜坡信号，使得所述斜坡信号的幅值跟随所述开关电源的输出反馈信号变化，
当所述斜坡信号达到峰值时，控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，以使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定。
优选地，产生所述斜坡信号的步骤包括：
产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，
产生所述开关电源的电感电流的采样信号，
根据所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号产生所述斜坡信号。
优选地，使所述斜坡信号的峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态。
优选地，根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生斜坡信号包括：
产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
使储能元件的第一端的电压等于所述第一电压，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述输出反馈信号的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述第一电压后再上升。
优选地，使斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，将所述斜坡信号的峰值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由导通状态切换至关断状态。
优选地，根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生斜坡信号包括：
产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
使储能元件的第一端的电压等于所述输出反馈信号，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述第二电压的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述输出反馈信号后再上升。
优选地，所述开关电源包括一路或多路并联的功率级电路，所述开关电源的电感电流为所有所述功率级电路中的电感电流的总电流。
优选地，当所述斜坡信号达到峰值时，使得开关控制信号发生跳变，所述开关控制信号按序分配给各所述功率级电路，以控制各个所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
优选地，使所述主功率管的开关状态在所述斜坡信号达到峰值时发生切换后，经过一恒定时间时再次进行切换。
一种开关电源的控制电路，其特征在于，包括：
斜坡电路，根据所述开关电源的输出反馈信号生成斜坡信号，使得所述斜幅值跟随所述输出反馈信号变化，
判断电路，以判断所述斜坡信号是否达到峰值，并输出开关控制信号，
当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号发生跳变，以控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定。
优选地，所述斜坡电路包括：
误差补偿电路，用于产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，
采样电路，用于产生所述开关电源的电感电流的采样信号，
斜坡生成电路，用于所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号生成所述斜坡信号。
优选地，所述斜坡信号峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态。
优选地，所述斜坡生成电路包括：
充电电流生成电路，用于生成表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
储能元件，所述储能元件的第一端接收所述第一电压，所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
开关电路，连接在所述所述储能元件的第一端与第二端之间，并受所述开关控制信号控制，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述输出反馈信号的值时，所述开关控制信号控制所述开关电路导通，以将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号的值复位为所述第一电压的值后再上升。
优选地，所述斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的峰值值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由导通状态切换至关断状态。
优选地，所述斜坡生成电路包括：
充电电流生成电路，用于生成表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
储能元件，所述储能元件的第一端接收所述输出反馈信号，所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
开关电路，连接在所述所述储能元件的第一端与第二端之间，并受所述开关控制信号控制，
当所述斜坡信号的值达到所述第二电压的值时，所述开关控制信号控制所述开关电路导通，以将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号的值复位为所述输出反馈信号的值后再上升。
优选地，所述开关电源包括一路或多路并联的功率级电路，所述开关电源的电感电流为所有所述功率级电路中的电感电流的总电流。
优选地，所述的控制电路还包括与每一所述功率级电路所对应的驱动信号生成电路，用于根据所述开关控制信号，产生所述主功率管的驱动信号，
当所述驱动信号生成电路接收的所述开关控制信号发生跳变时，所述驱动信号控制对应的所述主功率管的开关状态发生切换。
优选地，所述的控制电路还包括路径管理电路，用于接收所述开关控制信号，并将所述开关控制信号按序传输至各所述驱动信号生成电路，以控制各个所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
优选地，所述驱动信号生成电路包括恒定时间电路和逻辑电路，所述恒定时间电路用于根据所述开关控制信号产生一恒定时间信号，
所述逻辑电路根据所述恒定时间信号产生所述驱动信号，以控对应的所述主功率管的开关状态在所述斜坡信号达到峰值时发生切换后，经过一恒定时间时再次进行切换。
优选地，所述采样电路包括求和电路和信号转换电路，
所述求和电路用于产生所有所述功率级电路中的电感电流的总电流，
所述信号转换电路用于将所述求和电路输出的电流信号转换成电压信号，以作为所述采样信号。
一种开关电源，其特征在于，包括权利要求上述中任意一项所述的控制电路。
由上可见，在依据本发明提供的开关电源的控制电路、方法和相应的开关电源中，当所述开关电源的输出反馈信号上升时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间增加，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比减小，从而使得所述输出反馈信号下降，反之，当所述输出反馈信号下降时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间减小，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比增加，从而使得所述输出反馈信号上升。因此，当所述开关电源的负载发生变化时，如突然由重载切换至轻载或空载状态，或由轻载或空载切换至重载时，可以使得所述输出反馈信号的值的快速的恢复为所述参考信号值，使得所述开关电源具有较快的响应速度。
附图说明
图1为依据本发明实施例一提供的开关电源的电路结构示意图；
图2为依据本发明实施例二提供的开关电源的电路结构示意图；
图3为图1所示的开关电源处于负载加重时的工作波形图；
图4为图1所示的开关电源处于负载减轻时的工作波形图；
图5为图2所示的开关电源处于负载加重时的工作波形图；
图6为图2所示的开关电源处于负载减轻时的工作波形图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。此外需要说明的是，在具体实施方式这一项内容中“所述…”是仅指本发明的中的技术属于或特征。
为了提高开关电源的响应速度，本发明提供了一种开关电源的控制方法，以控制开关电源中的主功率管的开关状态，其中开关电源的主功率管的个数根据开关电源所包含的功率级电路的个数决定，在本发明中，采用所述控制方法去控制所述主功率管的开关状态是指控制开关电源中一个或所有主功率管的开关状态。在本发明中，开关电源的拓扑结构在本发明中不做具体的限定，如其可以为并联交错式开关电源，也可以为常规的升压、降压或降压-升压混合式开关电源。
本发明提供的开关电源的控制方法主要包括：产生一斜坡信号，使得所述斜坡信号的幅值跟随所述开关电源的输出反馈信号变化，如使所述斜坡信号的峰值和谷值中的一个跟随所述开关电源的输出反馈信号变化，另一个为固定值，当所述斜坡信号达到峰值时，控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，以使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定，即当所述输出反馈信号低于参考值时，所述控制方法控制所述开关电源中的主功率管的开关状态进行切换，以增加所述主功率管的驱动信号的占空比，使得所述输出反馈信号增加，当所述输出反馈信号高于参考值时，所述控制方法控制所述开关电源中的主功率管的开关状态进行切换，以减小所述主功率管的驱动信号的占空比，使得所述输出反馈信号减小，从而最终控制所述输出反馈信号维持预先设定的参考值。其中，开关电源的输出反馈信号是指开关电源的输出信号的反馈信号，其可以是开关电源的输出信号的本身，也可以是一个跟随开关电源的输出信号变化的参量。在本发明中，所述的斜坡信号上升的斜率可以为一个固定值，即所述斜坡信号在每次上升的过程中，上升的速率是不变的。
依据本发明提供的所述控制方法中，产生斜坡信号的步骤可以包括：产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，以及产生所述开关电源的电感电流的采样信号，然后根据所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号产生所述斜坡信号。
依据本发明提供的所述控制方法的一种实施方式为：使所述斜坡信号的峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态，并控制所述主功率管的在导通后，持续一恒定时间时由导通状态切换至关断状态。在本实施方式中，使所述斜坡信号的峰值跟随所述输出反馈信号的变化，可以具体为使所述斜坡信号的峰值等于所述输出反馈信号的值，则根据根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生所述斜坡信号的具体实现方式为：产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，使储能元件的第一端的电压等于所述第一电压，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，当所述斜坡信号的值上升至达到所述输出反馈信号的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述第一电压后再上升。为了使所述输出反馈信号发生变化时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间变化更加明显，以便更加明显的体现出本发明提供的控制方法的控制效果，可以是斜坡信号的谷值，即所述第一电压所述第一电压的值大于零且小于所述参考信号的值。
依据本发明提供的所述控制方法的另一种实施方式为：使斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，将所述斜坡信号的峰值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由导通状态切换至关断状态，并控制所述主功率管的在关断后，持续一恒定时间时由关断状态切换至导通状态。在本实施方式中，使所述斜坡信号的峰值跟随所述输出反馈信号的变化，可以具体为使所述斜坡信号的峰值等于所述输出反馈信号的值，则根据根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生斜坡信号的具体步骤包括：产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，使储能元件的第一端的电压等于所述输出反馈信号，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，当所述斜坡信号的值上升至达到所述第二电压的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述输出反馈信号后再上升。
此外，在本发明提供控制方法中，所述开关电源包括一路或多路并联的功率级电路，所述开关电源的电感电流为所有所述功率级电路中的电感电流的总电流。则产生控制各个所述功率级电路中的主功率管的驱动信号的具体步骤为：根据所述斜坡信号与其峰值的大小关系产生一开关控制信号，当所述斜坡信号达到峰值时，使得所述开关控制信号发生跳变，所述开关控制信号按序分配给各所述功率级电路的控制环路，以用于产生所述驱动信号，以控制对应所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
由上可见，在依据本发明提供的开关电源的控制方法中，当所述开关电源的输出反馈信号上升时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间增加，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比减小，从而使得所述输出反馈信号下降，反之，当所述输出反馈信号下降时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间减小，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比增加，从而使得所述输出反馈信号上升。因此，依据所述控制方法，当所述开关电源的负载发生变化时，如突然由重载切换至轻载或空载状态，或由轻载或空载切换至重载时，可以使得所述输出反馈信号的值的快速的恢复为所述参考信号值，使得所述开关电源具有较快的响应速度。
本发明还提供了一种根据上述控制方法实现的开关电源的控制电路以及带该控制电路的开关电源。所述控制电路主要包括斜坡电路和判断电路。所述斜坡电路，根据所述开关电源的输出反馈信号生成斜坡信号，使得所述斜坡信号的幅值跟随所述开关电源的输出反馈信号变化，如使得所述斜坡信号的峰值和谷值中的一个的跟随所述输出反馈信号变化，另一个的值为固定值。所述判断电路，以判断所述斜坡信号是否达到峰值，并输出开关控制信号。其中，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号发生跳变，以控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定。
在依据本发明提供的控制电路中，斜坡电路可以进一步包括误差补偿电路、采样电路和斜坡生成电路。其中，所述误差补偿电路用于产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，所述采样电路用于产生所述开关电源的电感电流的采样信号，所述斜坡生成电路用于所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号生成所述斜坡信号。所述开关电源的电感电流是指流经所述开关电源的功率级电路中的所有电感的电流总和，如在本实施例中，开关电源包括多个并联的功率级电路时，流过各个所述功率级电路中的电感的电流的总和即为所述开关电源的电感电流。
在依据本发明提供的开关电源的控制电路中，当所述斜坡信号峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态，当所述斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的峰值值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态。其中使所述斜坡信号的峰值或谷值跟随所述输出反馈信号变化，可以具体为使所述斜坡斜坡的峰值等于所述输出反馈信号的值。
进一步的，所述控制电路还进一步包括与每一所述功率级电路所对应的驱动信号生成电路，用于根据所述开关控制信号，产生所述主功率管的驱动信号，当所述驱动信号生成电路接收的所述开关控制信号发生跳变时，所述驱动信号控制对应的所述主功率管的开关状态发生切换。其中，更具体的，每一所述驱动信号生成电路包括恒定时间电路和逻辑电路，所述恒定时间电路用于根据所述开关控制信号产生一恒定时间信号，所述逻辑电路根据所述恒定时间信号产生所述驱动信号，以控对应的所述主功率管的开关状态在所述斜坡信号达到峰值时发生切换后，经过一恒定时间时再次进行切换。此外，所述控制电路还包括路径管理电路，用于接收所述开关控制信号，并将所述开关控制信号按序传输至各所述驱动信号生成电路，以控制各个所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
图1为依据本发明实施例一提供的开关电源的电路结构示意图，图2为依据本发明实施例二提供的开关电源的电路结构示意图，在图1与图2中给出了依据本发明的开关电源和控制电路各个电路模块的具体实现方式。图3为图1所示的开关电源处于负载加重时的工作波形图，图4为图1所示的开关电源处于负载减轻时的工作波形图，图5为图2所示的开关电源处于负载加重时的工作波形图，图6为图2所示的开关电源处于负载减轻时的工作波形图。下面结合图1-6进一步详细解释本发明提供的控制电路和开关电源。
如图1所示，依据本发明实施例一提供开关电源的功率级电路主要包括两路交错并联的功率级电路，第一路功率级电路包括第一主功率管M1、第一电感L1、第一整流管M1`，第二路功率级电路包括第二主功率管M2、第二电感L2、第二整流管M2`，所述第一功率级电路与第二功率级电路并联后形成的功率级电路的输入端接收直流电压源U输出的直流输入电压Vin，输出端与由电容Co、电阻Ro、电阻RL构成的输出滤波电路相连，并输出输出电压Vout。输出电压Vout，经过一电阻分压电路后，获得所述反馈信号Vfb。
在实施例一中，所述误差补偿电路包括跨导放大器gm，其同相输入端接收所述参考信号Vref，反向输入端接收所述反馈信号Vfb，输出端与补偿电路相连，并输出所述补偿信号Vc。其中，参考信号Vref可以为直流电压源Ua的输出电压，直流电压源Ua正极与跨导放大器gm的同相端相连，负极与参考地端相连的所述补偿电路可以由串联在跨导放大器gm的输出端和参考地端之间的电容Cc、电阻Rc构成。所述采样电路包括求和电路和信号转换电路。其中，所述求和电路用于产生所有所述功率级电路中的电感电流的总电流，即产生流过第一电感L1的电流IL1与流过第二电感L2的电流IL2的总和ILsum。所述信号转换电路用于将所述开关电源的电感电流ILsum，并将其转换成相应的电压信号，以作为所述采样信号VLsum。
在实施例一中，所述斜坡生成电路具体可包括充电电流生成电路、储能元件和开关电路。所述充电电流生成电路，用于生成表征所述补偿信号Vc和采样信号VLsum之间的差值的充电电流Ic。所述充电电流生成电路可以由差值电路和压控电流源电路构成，所述差值电路用于获得所述补偿信号Vc和采样信号VLsum之间的差值，所述压控电流源用于将该差值转换成充电电流Ic输出。所述储能元件在实施例一中可以为储能电容Cr，其第一端接收所述第一电压V1，充电电流Ic对储能电容Cr的第二端进行充电，储能电容Cr的第二端的电压作为所述斜坡信号Vramp。所述开关电路连接在储能电容Cr的第一端与第二端之间，并受所述开关控制信号控制，所述开关电路可以由连接在连接在储能电容Cr的第一端与第二端之间开关管构成。所述判断电路接收反馈信号Vfb和斜坡信号Vramp，并输出所述开关控制信号fsw，具体的，所述判断电路可以为一个比较器，其同相输入端接收斜坡信号Vramp，反向输入端接收反馈信号Vfb，输出端输出开关控制信号fsw。在本实施例中，以反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的峰值，以第一电压V1作为斜坡信号的谷值，在充电电流Ic对储能电容Cr充电后，斜坡信号Vramp上升，当斜坡信号上升至反馈信号Vfb时，开关控制信号fsw发生跳变，即其由第一状态跳变为第二状态后以瞬间又恢复为第一状态，其中，第一状态在实施例一例中为低电平，第二状态为高电平。在开关控制信号fsw发生跳变瞬间，所述开关电路会导通一下，使得储能电容Cr的第一端与第二端之间出现短路，该瞬间后，开关控制信号fsw跳变后，马上恢复为第一状态，使得所述开关电路导通一瞬间后立马被断开，从而使得以使得所述斜坡信号的值复位为所述第一电压的值后再上升。其中，所述第一电压V1为一个大于0且小于参考信号Vref的电压，其产生方式可以为：在直流电压源的正极与储能电容Cr的第一端之间连接一个电压值为Voffset的直流电流电压源Ub，直流电压源Ub的正极与直流电压源Ua的正极相连，负极与储能电容Cr的第一端相连，则参考信号Vref与电压Voffset的差值即第一电压V1的值。
与第一路所述功率级电路对应的所述驱动信号生成电路用于生成驱动控制信号D1去控制主功率管M1，以及生成驱动控制信号D1`去控制第一整流开关管M1`，该驱动信号生成电路包括逻辑电路1与恒定时间电路1，其中驱动控制信号D1与驱动控制信号D1`相反。与第二路所述功率级电路对应的所述驱动信号生成电路用于生成驱动控制信号D2去控制主功率管M2，以及生成驱动控制信号D2`去控制第二整流开关管M2`，该驱动信号生成电路包括逻辑电路2与恒定时间电路2，其中驱动控制信号D2与驱动控制信号D2`相反。在实施例一中，恒定时间电路1与恒定时间2在实施例一中为恒定导通时间电路，即实施例一中的开关电源的控制方式为恒定导通时间控制方式，其控制过程具体为，所述路径管理电路接收开关控制信号fsw，并按序把开关控制信号分配给各个所述驱动信号生成电路，如当开关控制信号fsw发生第一次跳变时，驱动信号D1控制主功率管M1由关断状态切换至导通状态，且所述路径管理电路将开关控制信号fsw分配给恒定时间电路1，使得开关控制信号fsw开始控制恒定时间电路1产生一恒定导通时间Tc1信号，逻辑电路1接收该恒定导通时间信号Tc1，产生驱动信号D1，使得主功率管M1导通持续一恒定时间后被关断。在开关控制信号fsw发生第二次跳变时，驱动信号D2控制主功率管M2由关断状态切换至导通状态，且所述路径管理电路将开关控制信号fsw分配给恒定时间电路2，使得开关控制信号fsw开始控制恒定时间电路2产生一恒定导通时间Tc2信号，逻辑电路2接收该恒定导通时间信号Tc2，产生驱动信号D2，使得主功率管M2导通持续一恒定时间后被关断。在开关控制信号fsw发生第三次跳变时，所述路径管理电路将开关控制信号fsw分配给恒定时间电路1，然后，在开关控制信号fsw发生第四次跳变时，所述路径管理电路将开关控制信号fsw分配给恒定时间电路2，以此类推。
如图3所示，在图1所示的开关电源中，输出反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的峰值，第一电压V1作为斜坡信号的谷值，当负载处于加重状态时，开关电源的输出电流Io增加，输出电压Vout下跌，使得输出反馈信号Vfb也跟着下跌至参考信号Vref以下，由于对储能电容Cr充电的充电电流Ic在输出反馈信号Vfb下跌之后不会马上发生变化，仍暂时保持为固定值，使得斜坡信号Vramp的上升斜率不会发生变化，则斜坡信号Vramp由谷值上升至峰值的时间会随着输出反馈信号Vfb的减小而减小，使得开关控制信号fsw发生跳变的时间间隔会随着输出反馈信号Vfb的减小而减小，则是的驱动信号D1相邻的两次由无效状态(控制主功率管M1关断的状态)切换至有效状态(控制主功率管M1导通的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的减小而减小，驱动信号D2相邻的两次由无效状态(控制主功率管M2关断的状态)切换至有效状态(控制主功率管M2导通的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的减小而减小，由于主功率管M1与M2均处于恒定导通时间控制，因此驱动信号D1与驱动信号D2的占空比会随着输出反馈信号Vfb的减小而增加，从而使得输出反馈信号Vfb快速的上升，以恢复至所述参考信号Vref的值。
如图4所示，在图1所示的开关电源中，输出反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的峰值，第一电压V1作为斜坡信号的谷值，当负载处于减轻状态时，开关电源的输出电流Io减小，输出电压Vout增加，使得输出反馈信号Vfb也跟着增加至参考信号Vref以上，由于对储能电容Cr充电的充电电流Ic在输出反馈信号Vfb增加之后不会马上发生变化，仍暂时保持为固定值，使得斜坡信号Vramp的上升斜率不会发生变化，则斜坡信号Vramp由谷值上升至峰值的时间会随着输出反馈信号Vfb的增加而增加，使得开关控制信号fsw发生跳变的时间间隔会随着输出反馈信号Vfb的增加而增加，则是的驱动信号D1相邻的两次由无效状态(控制主功率管M1关断的状态)切换至有效状态(控制主功率管M1导通的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的增加而增加，驱动信号D2相邻的两次由无效状态(控制主功率管M2关断的状态)切换至有效状态(控制主功率管M2导通的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的增加而增加，由于主功率管M1与M2均处于恒定导通时间控制，因此驱动信号D1与驱动信号D2的占空比会随着输出反馈信号Vfb的增加而减小，从而使得输出反馈信号Vfb快速的下跌，以恢复至所述参考信号Vref的值。
如图2所示，实施例二中的开关电源与实施例一中的开关电源的不同之处是，实施例二中的开关电源的控制模式为恒定关断时间控制模式，而实施例一中的开关电源的控制模式为恒定导通时间控制模式。且在实施例二中，以输出反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的谷值，以固定值的第二电压V2作为斜坡信号的峰值，实施例二与实施例一不同之处还包括：所述储能电容Cr的第一端接收输出反馈信号Vfb，当所述斜坡信号Vramp的值达到所述第二电压V2的值时，所述开关控制信号fsw控制所述开关电路导通，以将所述储能电容Cr的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号Vramp的值复位为所述输出反馈信号Vfb的值后再上升。此外，作为所述判断电路的比较器的反向输入端接收所述第二电压V2，恒定时间电路1与恒定时间电路2均为恒定关断时间电路。当恒定时间电路1或恒定时间电路2中的一个接收到的开关控制信号fsw发生跳变时，产生一恒定关断时间信号Tc1，使得对应的主功率管由导通状态切换至关断状态，并经过恒定时间后再由关断状态切换至导通状态。在实施例二中，输出反馈信号Vfb可以通过一个电压跟随器传输至储能电容Cr的第一端，以增加电路的稳定性。除上述区别之外，实施例二中的开关电源的其它部分与实施例一中的相同，因此不再累述。
如图5所示，在图2所示的开关电源中，输出反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的谷值，第二电压V2作为斜坡信号的峰值，当负载处于加重状态时，开关电源的输出电流Io增加，输出电压Vout下跌，使得输出反馈信号Vfb也跟着下跌至参考信号Vref以下，由于对储能电容Cr充电的充电电流Ic在输出反馈信号Vfb下跌之后不会马上发生变化，仍暂时保持为固定值，使得斜坡信号Vramp的上升斜率不会发生变化，则斜坡信号Vramp由谷值上升至峰值的时间会随着输出反馈信号Vfb的减小而增加，使得开关控制信号fsw发生跳变的时间间隔会随着输出反馈信号Vfb的减小而增加，则是的驱动信号D1相邻的两次由有效状态(控制主功率管M1导通的状态)切换至无效状态(控制主功率管M1关断的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的减小而增加，驱动信号D2相邻的两次由有效状态(控制主功率管M2导通的状态)切换至无效状态(控制主功率管M2关断的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的减小而增加，由于主功率管M1与M2均处于恒定关断时间控制，因此驱动信号D1与驱动信号D2的占空比会随着输出反馈信号Vfb的减小而增加，从而使得输出反馈信号Vfb快速的上升，以恢复至所述参考信号Vref的值。
如图6所示，在图2所示的开关电源中，输出反馈信号Vfb作为斜坡信号Vramp的谷值，第二电压V2作为斜坡信号的峰值，当负载处于减轻状态时，开关电源的输出电流Io减小，输出电压Vout增加，使得输出反馈信号Vfb也跟着增加至参考信号Vref以上，由于对储能电容Cr充电的充电电流Ic在输出反馈信号Vfb增加之后不会马上发生变化，仍暂时保持为固定值，使得斜坡信号Vramp的上升斜率不会发生变化，则斜坡信号Vramp由谷值上升至峰值的时间会随着输出反馈信号Vfb的增加而减小，使得开关控制信号fsw发生跳变的时间间隔会随着输出反馈信号Vfb的增加而增加，则是的驱动信号D1相邻的两次由有效状态(控制主功率管M1导通的状态)切换至无效状态(控制主功率管M1关断的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的增加而增加，驱动信号D2相邻的两次由有效状态(控制主功率管M2导通的状态)切换至无效状态(控制主功率管M2关断的状态)之间的时间间隔也随输出反馈信号Vfb的增加而增加，由于主功率管M1与M2均处于恒定关断时间控制，因此驱动信号D1与驱动信号D2的占空比会随着输出反馈信号Vfb的增加而减小，从而使得输出反馈信号Vfb快速的下跌，以恢复至所述参考信号Vref的值。
由上可见，在依据本发明提供的开关电源的控制电路和相应的开关电源中，当所述开关电源的输出反馈信号上升时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间增加，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比减小，从而使得所述输出反馈信号下降，反之，当所述输出反馈信号下降时，所述斜坡信号由谷值上升至峰值的时间减小，使得用于控制所述主功率管开关状态的驱动信号的占空比增加，从而使得所述输出反馈信号上升。因此，当所述开关电源的负载发生变化时，如突然由重载切换至轻载或空载状态，或由轻载或空载切换至重载时，可以使得所述输出反馈信号的值的快速的恢复为所述参考信号值，使得所述开关电源具有较快的响应速度。
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。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 (21)

1.一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括：
产生一斜坡信号，使得所述斜坡信号的幅值跟随所述开关电源的输出反馈信号变化，
当所述斜坡信号达到峰值时，控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，以使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生所述斜坡信号的步骤包括：
产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，
产生所述开关电源的电感电流的采样信号，
根据所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号产生所述斜坡信号。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，使所述斜坡信号的峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生斜坡信号包括：
产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
使储能元件的第一端的电压等于所述第一电压，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述输出反馈信号的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述第一电压后再上升。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，使斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，将所述斜坡信号的峰值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述主功率开关管由导通状态切换至关断状态。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，根据所述补偿信号、采样信号和反馈信号产生斜坡信号包括：
产生表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
使储能元件的第一端的电压等于所述输出反馈信号，并用所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，并将所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述第二电压的值时，将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号复位为所述输出反馈信号后再上升。
7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述开关电源包括一路或多路并联的功率级电路，所述开关电源的电感电流为所有所述功率级电路中的电感电流的总电流。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述斜坡信号达到峰值时，使得开关控制信号发生跳变，所述开关控制信号按序分配给各所述功率级电路，以控制各个所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，使所述主功率管的开关状态在所述斜坡信号达到峰值时发生切换后，经过一恒定时间时再次进行切换。
10.一种开关电源的控制电路，其特征在于，包括：
斜坡电路，根据所述开关电源的输出反馈信号生成斜坡信号，使得所述斜幅值跟随所述输出反馈信号变化，
判断电路，以判断所述斜坡信号是否达到峰值，并输出开关控制信号，
当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号发生跳变，以控制所述开关电源的主功率管的开关状态发生切换，使得所述开关电源的输出信号维持基本恒定。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡电路包括：
误差补偿电路，用于产生参考信号与所述输出反馈信号的误差补偿信号，
采样电路，用于产生所述开关电源的电感电流的采样信号，
斜坡生成电路，用于所述补偿信号、采样信号和输出反馈信号生成所述斜坡信号。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡信号峰值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的谷值设置为固定的第一电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由关断状态切换至导通状态。
13.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡生成电路包括：
充电电流生成电路，用于生成表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
储能元件，所述储能元件的第一端接收所述第一电压，所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
开关电路，连接在所述所述储能元件的第一端与第二端之间，并受所述开关控制信号控制，
当所述斜坡信号的值上升至达到所述输出反馈信号的值时，所述开关控制信号控制所述开关电路导通，以将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号的值复位为所述第一电压的值后再上升。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述斜坡信号谷值跟随所述输出反馈信号变化，所述斜坡信号的峰值值设置为固定的第二电压，当所述斜坡信号达到峰值时，所述开关控制信号控制所述主功率开关管由导通状态切换至关断状态。
15.根据权利要求14所述的控制电路，其特征在于，所述斜坡生成电路包括：
充电电流生成电路，用于生成表征所述补偿信号和采样信号之间的差值的充电电流，
储能元件，所述储能元件的第一端接收所述输出反馈信号，所述充电电流对所述储能元件的第二端进行充电，所述储能元件的第二端的电压作为所述斜坡信号，
开关电路，连接在所述所述储能元件的第一端与第二端之间，并受所述开关控制信号控制，
当所述斜坡信号的值达到所述第二电压的值时，所述开关控制信号控制所述开关电路导通，以将所述储能元件的第一端与第二端之间短路，以使得所述斜坡信号的值复位为所述输出反馈信号的值后再上升。
16.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述开关电源包括一路或多路并联的功率级电路，所述开关电源的电感电流为所有所述功率级电路中的电感电流的总电流。
17.根据权利要求16所述的控制电路，其特征在于，还包括与每一所述功率级电路所对应的驱动信号生成电路，用于根据所述开关控制信号，产生所述主功率管的驱动信号，
当所述驱动信号生成电路接收的所述开关控制信号发生跳变时，所述驱动信号控制对应的所述主功率管的开关状态发生切换。
18.根据权利要求17所述的控制电路，其特征在于，还包括路径管理电路，用于接收所述开关控制信号，并将所述开关控制信号按序传输至各所述驱动信号生成电路，以控制各个所述功率级电路中的主功率管的开关状态按序发生切换。
19.根据权利要求18所述的控制电路，其特征在于，所述驱动信号生成电路包括恒定时间电路和逻辑电路，所述恒定时间电路用于根据所述开关控制信号产生一恒定时间信号，
所述逻辑电路根据所述恒定时间信号产生所述驱动信号，以控对应的所述主功率管的开关状态在所述斜坡信号达到峰值时发生切换后，经过一恒定时间时再次进行切换。
20.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述采样电路包括求和电路和信号转换电路，
所述求和电路用于产生所有所述功率级电路中的电感电流的总电流，
所述信号转换电路用于将所述求和电路输出的电流信号转换成电压信号，以作为所述采样信号。
21.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求10-20中任意一项所述的控制电路。
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