CN108418407B - 一种供电控制电路和方法及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电控制电路和方法及开关电源，供电控制电路包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端；当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关。本发明改善了电感峰值电流的稳定性。

Description

一种供电控制电路和方法及开关电源
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种供电控制电路和方法及开关电源。
背景技术
实际应用中，需要对功率级电路的驱动控制电路进行供电。现有技术利用输入电压通过开关管在电感电流上升中的一端时间内，对所述驱动控制电路的储能元件进行充电。当驱动控制电路控制端的电压小于设定阈值时，开通开关管，给储能元件充电；当驱动控制电路控制端的电压大于设定阈值时，关断开关管，不再进行充电。
但上述的控制方法中，由于相邻两个开关周期驱动控制电路控制端电压值相差很小，故经常存在几个周期中驱动控制电路控制端的电压均大于设定阈值的情况，故该几个开关周期内，开关管均不开通，从而每个开关周期中功率级电路的主开关开通时间差异较大，从而使得电感峰值电流不稳定，在对电流要求比较高的场合这种控制方法则不适用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种改善电感峰值电流稳定性的供电控制电路和方法及开关电源，用于解决现有技术存在的电感电流的最大值不稳定的技术问题。
本发明提供了一种供电控制电路，其特征在于：包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端；
当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；
所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关。
可选的，所述供电控制电路还包括包括第一二极管，所述第一二极管与所述第一开关串联形成串联电路，所述串联电路的一端连接驱动控制电路的供电端，另一端连接所述主开关管的第一端。
可选的，在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关导通，所述主开关管关断。
可选的，所述驱动控制电路包括时间调节电路，所述时间调节电路连接所述第一开关的控制端。
可选的，所述第一开关的导通时间受所述驱动控制电路供电端电压的控制，当所述驱动控制电路供电端的电压大于第一阈值时，所述时间调节电路缩短所述第一开关的导通时间，当所述驱动控制电路供电端的电压小于第一阈值时，所述时间调节电路延长所述第一开关的导通时间。
本发明还提供了一种供电控制方法，所述供电控制电路包括包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端，其特征在于：当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；
所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关。
可选的，在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关导通，所述主开关管关断。
可选的，所述第一开关的导通时间受所述驱动控制电路供电端电压的控制，当所述驱动控制电路供电端的电压大于第一阈值时，所述时间调节电路缩短所述第一开关的导通时间，当所述驱动控制电路供电端的电压小于第一阈值时，所述时间调节电路延长所述第一开关的导通时间。
本发明还提出了一种开关电源，包括以上任意一项所述的供电控制电路和功率级电路，所述功率级电路为buck、boost、flyback中的任意一种。
采用本发明，与现有技术相比，具有以下优点：本发明提供了一种供电控制电路和方法，在功率级电路电感电流的上升过程中取一端时间，在该段时间内，输入电压给供电控制电路中的第一电容充电，第一电容给驱动控制电路供电，并且在每个开关周期中，都对第一电容进行充电；时间调节电路根据驱动控制电路供电端的电压对第一电容的充电时间进行调节。本发明中，在每个开关周期内，都对第一电容进行充电，从而改善了电感峰值电流的稳定性。
附图说明
图1为本发明供电控制电路的实施例的部分结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明所述的供电控制电路，是利用输入端电压通过供电控制电路给第一电容充电，第一电容对驱动控制电路进行供电。所述供电控制电路包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端；
当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；
所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关。
在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关导通，所述主功率管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电。
实际中一般取第一时间为起点为功率级电路中电感电流开始上升的时刻的一段时间(下文简称为电感电流开始上升后的一段时间)，因为电感电流刚开始上升时的电流较小，之后的时间中电流过大，对于供电控制电路中器件的要求较大。故之后的描述均只说明供电控制电路在功率级电路中电感电流刚开始上升后的一段时间对驱动控制电路进行供电的情况，但任意的在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间均在本发明的保护范围内。
供电控制电路的实施例有很多，图1给出了一种实施例。如图所示，所述功率级电路为buck电路，包括开关管Q0，二极管D0，电感L0，所述开关管Q0的漏极连接输入电压的高电位端，所述开关管Q0的栅极连接所述驱动控制电路的控制端，所述开关管Q0的源极连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述输入电压的低电位端，所述电感L0的一端连接所述开关管Q0和二极管D0的公共端，所述电感L0的另一端连接所述电阻R0的一端，所述电阻R0的另一端连接所述输入电压的低电位端，所述电容C0和电阻R0并联。
所述供电控制电路包括开关管Q1、二极管D1、第一电容C1和驱动控制电路，开关管Q1连接和二极管D1串联组成串联电路，所述串联电路的一端连接所述驱动控制电路的供电端VCC，另一端连接功率级电路中开关管Q0的漏极，所述开关管Q1的栅极连接驱动控制电路的控制端。当开关管Q1导通时，开关管Q0关断，电源输入电压Vin、负载R0、电感L0、开关管Q1、二极管D1和第一电容C1形成回路，电源输入电压Vin经供电控制电路给第一电容C1充电。所述供电控制电路的第一电容C1对所述驱动控制电路供电。所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关。所述第一开关的导通时间可以恒定也可以为变化的。
在功率级电路电感L0电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关Q1导通，所述主功率管Q0关断，输入电压通过功率级电路中的电感L0对所述供电控制电路的第一电容C1充电，功率级电路不工作；而后，功率级电路中的主功率管Q0导通，所述第一开关Q1关断，输入电压不再对第一电容充电，所述功率级电路开始工作。整个过程中所述供电控制电路的第一电容C1对所述驱动控制电路供电。
此外。所述的开关管Q1的导通时间可以调节。在所述驱动控制电路中加入时间调节电路，所述时间调节电路连接所述开关管Q1的控制端。所述开关管Q1的导通时间受所述驱动控制电路供电端电压的控制，当所述驱动控制电路供电端的电压大于第一阈值时，所述时间调节电路缩短所述开关管Q1的导通时间，当所述驱动控制电路供电端的电压小于第一阈值时，所述时间调节电路延长所述开关管Q1的导通时间。
本发明中给出的实施例，其中的功率级电路为buck电路，事实上，本发明也可以应用于boost、flyback电路中。
其具体的控制步骤如下：
1)设定第一开关导通时间为第一时间；
2)控制电路判定需要导通时(即电感电流开始上升时)，先导通第一开关；
3)检测控制电路供电端的电压，根据控制电路供电端的电压，调节所述第一时间，得到第二时间。
4)第二时间后，导通所述主功率管，关断所述第一开关。
5)重复2)-3)步骤。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
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 (6)

1.一种供电控制电路，其特征在于：包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端；
当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；
所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关；
所述驱动控制电路包括时间调节电路，所述时间调节电路连接所述第一开关的控制端；所述第一开关的导通时间受所述驱动控制电路供电端电压的控制，当所述驱动控制电路供电端的电压大于第一阈值时，所述时间调节电路缩短所述第一开关的导通时间，当所述驱动控制电路供电端的电压小于第一阈值时，所述时间调节电路延长所述第一开关的导通时间。
2.根据权利要求1所述的供电控制电路，其特征在于：所述供电控制电路还包括第一二极管，所述第一二极管与所述第一开关串联形成串联电路，所述串联电路的一端连接驱动控制电路的供电端，另一端连接所述主开关管的第一端。
3.根据权利要求1或2所述的供电控制电路，其特征在于：在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关导通，所述主开关管关断。
4.一种供电控制方法，供电控制电路包括第一开关、第一电容和驱动控制电路，所述第一开关的第一端连接功率级电路中主开关管的第一端，所述第一开关的第二端连接到所述驱动控制电路的供电端，所述第一开关的控制端连接所述驱动控制电路的控制端，所述第一电容的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电容的另一端连接所述功率级电路中主开关管的第二端，其特征在于：当第一开关导通时，主开关管关断，输入电压通过功率级电路中的电感和所述第一开关对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电；
所述驱动控制电路控制使得在每个开关周期内，均会导通第一开关；
时间调节电路连接所述第一开关的控制端；所述第一开关的导通时间受所述驱动控制电路供电端电压的控制，当所述驱动控制电路供电端的电压大于第一阈值时，所述时间调节电路缩短所述第一开关的导通时间，当所述驱动控制电路供电端的电压小于第一阈值时，所述时间调节电路延长所述第一开关的导通时间。
5.根据权利要求4所述的供电控制方法，其特征在于：在功率级电路电感电流上升过程中的一段时间内，所述第一开关导通，所述主开关管关断。
6.一种开关电源，包括权利要求1-3任意一项所述的供电控制电路和功率级电路，所述功率级电路为buck、boost、flyback中的任意一种。
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