CN110971107A - 开关电路的控制方法、控制电路及开关电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路，所述开关电路包括电感或变压器，对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。本发明系统稳定，并且对输出电压的响应速度快。

Description

开关电路的控制方法、控制电路及开关电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路。
背景技术
在开关电源中，尤其是带功率因数校正的交流输入的开关电源中，由于输入经过整流，因此系统存在二次工频纹波。因此在交流输入的开关电源的补偿电路中，补偿的速度都是低于半个工频周期。虽然系统可以达到稳定，但是响应比较慢。当交流输入的开关电源工作于断续导通模式时，在现有技术中，根据补偿电压进行降频，补偿电压变化缓慢，从而系统轻载的调节过程很长，调节过程中输出电压波动大，响应时间长。由于补偿电压的速度低于半个工频周期，因此，工作在断续模式下，降频的响应速度也是低于半个工频周期。因此如何在交流输入的开关电源中实现系统稳定，并且加快对输出电压的响应速度，是交流输入的开关电源中的控制难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路，用以解决现有技术中系统响应缓慢的问题。
本发明提供一种开关电路的控制方法，开关电路包括电感或变压器，对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
作为可选，所述第一时间和所述输出反馈电压与第二参考电压之差成比例。
作为可选，当所述输出反馈电压高于第二阈值电压，下拉所述补偿电压；或/和当所述输出反馈电压低于第三阈值电压，上拉所述补偿电压。
本发明的另一个方案是，提供一种开关电路的控制电路，所述开关电路包括电感或变压器，所述控制电路对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述控制电路检测到所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，所述控制电路控制主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
作为可选，所述第一时间和所述输出反馈电压与第二参考电压之差成比例。
作为可选，所述控制电路还包括第一运放和开关信号产生电路，
所述第一运放对输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，输出所述补偿电压；所述补偿电压经过所述开关信号产生电路产生开关信号，所述开关信号控制主开关管的导通和关断；
所述开关信号产生电路还接收所述输出反馈电压，当所述电感或变压器的电流下降到零，经过第一时间后，所述开关信号产生电路产生主开关管导通信号。
作为可选，所述开关信号产生电路包括第二运放、计时电路和触发器；
所述第二运放接收所述输出反馈电压，产生所述输出反馈电压与第二参考电压之差，所述计时电路接收所述第二运放的输出电压，并且从电感或变压器电流为零开始计时，当计时到第一时间时，所述计时电路的输出跳变；所述触发器接收所述计时电路的输出，当计时电路输出发生跳变时，开关信号从无效变为有效，表征主开关管从关断到导通。
作为可选，所述控制电路还包括第一比较器和下拉电路，所述第一比较器比较所述输出反馈电压和第二阈值电压，当所述输出反馈电压高于第二阈值电压，所述下拉电路下拉所述补偿电压；或/和所述控制电路还包括第二比较器和上拉电路，所述第二比较器比较所述输出反馈电压和第三阈值电压，当所述输出反馈电压低于第三阈值电压，所述上拉电路上拉所述补偿电压。
作为可选，所述开关电路采用恒导通时间控制，所述开关信号产生电路包括导通时间产生电路，所述导通时间产生电路接收所述补偿电压，根据所述补偿电压产生开关管导通时间，所述触发器根据所述开关管导通时间，控制开关信号从有效变为无效的时刻。
作为可选，所述开关电路为BUCK降压电路或BUCK-BOOST升降压电路或FLYBACK反激电路或BOOST升压电路。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种开关电路。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：系统稳定，并且对输出电压的响应速度快。
附图说明
图1为采用本发明一实施例的控制电路的反激电路的实现框图；
图2为本发明一实施例的控制电路的实现框图；
图3为本发明一实施例的开关信号产生电路的实现框图；
图4为本发明另一实施例的控制电路的实现框图。
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。
本发明提供一种开关电路的控制电路，所述开关电路包括电感或变压器，所述控制电路对开关电路的输出反馈电压FB和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压COMP，所述补偿电压COMP控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述控制电路检测到所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，所述控制电路控制主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
请参考图1所示，为采用本发明一实施例的控制电路的反激电路的实现框图。输出反馈电压FB表征输出电压，图1是通过辅助绕组输出电压VAUX经过分压电阻来得到输出反馈电压FB。获得输出反馈电压FB的实现方式不限于图1的方式，也可以直接采样输出电压，或者输出电压经过电阻分压得到输出反馈电压FB。当第一阈值为零的时候，则开关电路工作于断续导通模式DCM，第一时间为电感或者变压器电流为零的时间；当第一阈值大于零的时候，则开关电路工作于连续导通模式。
输出反馈电压FB直接控制第一时间，加快了系统对于输出电压变化的响应，优化了系统瞬态响应特性。当开关电路为交流输入、尤其是带有功率因数校正PFC的交流输入，补偿电压变化慢，补偿电压的变化低于二次工频，而通过输出反馈电压来直接控制第一时间，大大优化系统的瞬态响应。本发明不限于交流输入，可以应用于直流输入的系统中。
需要说明的是，图1是该控制电路用于反激电路中，本发明不限于此，可以用于其他开关电路中，比如BUCK电路、BOOST电路、BUCK-BOOST升降压电路等。
在一个实施例中，第一时间和输出反馈电压FB与第二参考电压之差成比例。当开关电路为BOOST电路时，通过分压电阻采样输出电压，得到输出反馈电压，在整个开关周期中，输出反馈电压FB都表征输出电压；当开关电路为反激电路时，如图1所示，通过分压电阻采样辅助绕组电压，则只有在二极管或者同步整流管导通时，输出反馈电压FB才表征输出电压，因此需要在二极管或者同步整流管导通时检测输出反馈电压FB。
在一个实施例中，请参考图2所示，所述控制电路还包括第一运放110和开关信号产生电路120，所述第一运放110对输出反馈电压FB和第一参考电压进行运算放大，输出所述补偿电压COMP；所述补偿电压COMP经过所述开关信号产生电路120产生开关信号，所述开关信号控制主开关管的导通和关断；所述开关信号产生电路还接收所述输出反馈电压FB，当所述电感或变压器的电流下降第一阈值，经过第一时间后，所述开关信号产生电路产生主开关管导通信号。当第一阈值是零时，则工作在断续导通模式。
在一个实施例中，请参考图3所示，所述开关信号产生电路120包括第二运放121、计时电路122和触发器123；所述第二运放接收所述输出反馈电压FB，产生所述输出反馈电压与第二参考电压之差，所述计时电路接收所述第二运放的输出电压，当第一阈值为零时，计时电路从电感或变压器电流为零开始计时，当计时到第一时间时，所述计时电路的输出跳变；所述触发器123接收所述计时电路的输出，当计时电路输出发生跳变时，开关信号从无效变为有效，表征主开关管从关断到导通。
在一个实施例中，请参考图4所示，所述控制电路还包括第一比较器130和下拉电路140，所述第一比较器130比较所述输出反馈电压FB和第二阈值电压，当所述输出反馈电压FB高于第二阈值电压，所述下拉电路140下拉所述补偿电压；或/和所述控制电路还包括第二比较器150和上拉电路160，所述第二比较器150比较所述输出反馈电压FB和第三阈值电压，当所述输出反馈电压FB低于第三阈值电压，所述上拉电路160上拉所述补偿电压。由于本发明是通过输出反馈电压FB来控制第一时间，因此，当输出反馈电压FB高于第二阈值电压，下拉补偿电压COMP时，加快了系统的响应速度，同时不会造成系统的不稳定，
在一个实施例中，请参考图3所示，所述开关电路采用恒导通时间控制，所述开关信号产生电路包括导通时间产生电路124，所述导通时间产生电路接收所述补偿电压COMP，根据所述补偿电压产生开关管导通时间，所述触发器根据所述开关管导通时间，控制开关信号从有效变为无效的时刻。本发明不限于恒导通时间控制，也可以采用其他控制方式，如峰值电流控制。
本发明还公开了一种开关电路的控制方法，开关电路包括电感或变压器，对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
在一个实施例中，所述第一时间和所述输出反馈电压与第二参考电压之差成比例。
在一个实施例中，当所述输出反馈电压高于第二阈值电压，下拉所述补偿电压；或/和当所述输出反馈电压低于第三阈值电压，上拉所述补偿电压。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种开关电路，采用上述控制方法或者包括上述控制电路。
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 (11)

1.一种开关电路的控制方法，所述开关电路包括电感或变压器，其特征在于：
对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
2.根据权利要求1所述的开关电路的控制方法，其特征在于：所述第一时间和所述输出反馈电压与第二参考电压之差成比例。
3.根据权利要求1或2所述的开关电路的控制方法，其特征在于：当所述输出反馈电压高于第二阈值电压，下拉所述补偿电压；或/和当所述输出反馈电压低于第三阈值电压，上拉所述补偿电压。
4.一种开关电路的控制电路，所述开关电路包括电感或变压器，其特征在于：
所述控制电路对开关电路的输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，得到补偿电压，所述补偿电压控制开关电路的主开关管的导通时间，当所述控制电路检测到所述电感或变压器的电流下降到第一阈值，经过第一时间后，所述控制电路控制主开关管从关断到导通，所述输出反馈电压控制所述第一时间。
5.根据权利要求4所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述第一时间和所述输出反馈电压与第二参考电压之差成比例。
6.根据权利要求5所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括第一运放和开关信号产生电路，
所述第一运放对输出反馈电压和第一参考电压进行运算放大，输出所述补偿电压；所述补偿电压经过所述开关信号产生电路产生开关信号，所述开关信号控制主开关管的导通和关断；
所述开关信号产生电路还接收所述输出反馈电压，当所述电感或变压器的电流下降到零，经过第一时间后，所述开关信号产生电路产生主开关管导通信号。
7.根据权利要求6所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述开关信号产生电路包括第二运放、计时电路和触发器；
所述第二运放接收所述输出反馈电压，产生所述输出反馈电压与第二参考电压之差，所述计时电路接收所述第二运放的输出电压，并且从电感或变压器电流为零开始计时，当计时到第一时间时，所述计时电路的输出跳变；所述触发器接收所述计时电路的输出，当计时电路输出发生跳变时，开关信号从无效变为有效，表征主开关管从关断到导通。
8.根据权利要求4所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括第一比较器和下拉电路，所述第一比较器比较所述输出反馈电压和第二阈值电压，当所述输出反馈电压高于第二阈值电压，所述下拉电路下拉所述补偿电压；或/和所述控制电路还包括第二比较器和上拉电路，所述第二比较器比较所述输出反馈电压和第三阈值电压，当所述输出反馈电压低于第三阈值电压，所述上拉电路上拉所述补偿电压。
9.根据权利要求7所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述开关电路采用恒导通时间控制，所述开关信号产生电路包括导通时间产生电路，所述导通时间产生电路接收所述补偿电压，根据所述补偿电压产生开关管导通时间，所述触发器根据所述开关管导通时间，控制开关信号从有效变为无效的时刻。
10.根据权利要求4所述的开关电路的控制电路，其特征在于：所述开关电路为BUCK降压电路或BUCK-BOOST升降压电路或FLYBACK反激电路或BOOST升压电路。
11.一种开关电路，其特征在于：包括如权利要求4～10任意一项所述控制电路，或采用权利要求1～3任意一项所述控制方法。
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