CN111446853B - 恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法，恒压控制电路包括开关电路、输出电路、采样电路及开关控制电路。输出电路耦接开关电路，输出电路用于提供输出电压。采样电路的第一端分别耦接输出电路的第一端和开关电路，采样电路的第二端耦接输出电路的第二端，采样电路用于对表征输出电压的采样电压进行采样。开关控制电路分别耦接采样电路和开关电路，开关控制电路用于根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。本发明提出的恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法，可有效简化恒压电路，降低成本，同时有益于检测出电路异常情况，保护系统各器件不受损坏。

Description

恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种恒压电路，尤其涉及一种恒压控制电路及恒压控制方法。

背景技术

典型的ACDC BUCK恒压电路采样反馈总体而言即通过分压电阻采样输出电容两端电压。而就功率管位置区分出来的High-Side BUCK和Low-Side BUCK，因主控芯片参考地的原因，其输出电压采样方式有明显不同：与传统的Low-Side BUCK直接采样输出电容两端电压不同，High-side BUCK则是基于采样功率电感两端电压来实现闭环恒压的，其中电感两端电压仅在上管MOS关闭、电感续流阶段才能有效反映输出电压。

图1为现有一种实施方式中恒压电路分压采样电路的电路示意图；请参阅图1，在现有的一种实施方案中，通过两个分压电阻采样，两个电阻串联，一个电阻连接电感的第一端，另一电阻连接电感的第二端。

图2为现有另一种实施方式中恒压电路分压采样电路的电路示意图；请参阅图2，在现有的另一种实施方案中，需要设置采样电阻、反馈电容及反馈二极管。

目前主流的浮地BUCK恒压方案均采用采样功率电感两端电压或者反馈电容整流滤波方式来实现输出恒压功能，其中就实现恒压的几个关键信息点表述如下：

(1)系统实现恒压的方式主要依靠功率电感去磁能量反馈，直接(功率电感去磁期间电阻采样)或者间接(功率电感去磁能量累积后通过反馈电容采样)读取主电感上的电压信号，用于表征输出电压高低(电感电压＝输出电容电压+续流二极管电压＝反馈电容电压+反馈二极管电压)，进而实现恒压控制目的。

(2)系统实现中的电感电流监测和电感电压监测分开，需采样电阻(或者Sensefet)来控制回路励磁/去磁电流的大小，需要FB分压电阻或者反馈二极管+反馈电容来检测电感电压高低。

(3)基于第(2)点，IC内部通过调频+调幅控制的方式实现功率输出调节，以满足输出恒压的要求。

上述方案存在如下几个明显的缺点：

(1)外围器件较多：一般需要一个采样电阻及两个FB分压电阻，或者一个采样电阻、一个反馈二极管及一个反馈电容。常规来看，通过Sensefet省去一个采样电阻的方式也可以实现电流采样，但其MOSFET需要定制，并不具有通用性和设计灵活性；即外围成本并未做到极致最低。

(2)续流二极管悬空情况，无法有效进行保护(尤其是技术方案一)：续流二极管悬空情况下，IC无法通过CS电阻或者电感分压得知系统异常，持续性的电感激磁而无法形成有效的去磁回路，将导致电感电流累积增加，从而极易导致IC或者MOS的风险(甚至会导致严重的炸机风险)。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的恒压电路，以便克服现有恒压电路存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法，可有效简化恒压电路，降低成本，同时有益于检测出异常情况，保护系统各器件不受损坏。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

本发明公开了一种恒压控制电路，其包括：

开关电路，用于接收输入电压；

输出电路，耦接开关电路，用于提供输出电压；

采样电路，其第一端分别耦接输出电路的第一端和开关电路，其第二端耦接输出电路的第二端，用于对表征输出电压的采样电压进行采样；采样电路包括采样电阻，采样电阻的第一端分别耦接输出电路的第一端和开关电路；采样电路通过采样电阻的第二端获得采样信号；以及

开关控制电路，分别耦接采样电路和开关电路，用于根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。

在本发明的一实施例中，输出电路包括电感、输出电容和二极管，电感的第一端耦接采样电路的第二端，电感的第二端耦接输出电容的第一端，输出电容的第二端耦接二极管的正极，二极管的负极耦接采样电路的第一端。

在本发明的一实施例中，输出电路包括电感、输出电容和二极管，电感的第一端耦接采样电路的第一端，电感的第二端耦接输出电容的第一端，输出电容的第二端耦接二极管的正极，二极管的负极耦接采样电路的第二端。

在本发明的一实施例中，输出电路包括电感、输出电容和二极管，电感的第一端耦接采样电路的第一端，电感的第二端耦接二极管的正极，二极管的负极耦接输出电容的第一端，输出电容的第二端耦接采样电路的第二端。

在本发明的一实施例中，输出电路包括电感、输出电容和二极管，电感的第一端耦接采样电路的第二端，电感的第二端耦接二极管的正极，二极管的负极耦接输出电容的第一端，输出电容的第二端耦接采样电路的第一端。

在本发明的一实施例中，开关控制电路在恒压控制电路上电后获取恒压控制电路的系统感量进而得到恒压稳态下的第一消磁时间以获得第一参考信号。

在本发明的一实施例中，开关控制电路包括：

系统感量检测模块，用以检测计算获得所述恒压控制电路的系统感量；

第一参考信号获取模块，耦接所述系统感量检测模块，用以根据所述系统感量获得第一参考信号；以及

负载功率调节模块，耦接所述第一参考信号获取模块，用以根据所述采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以调节输出电路输出的负载功率。

在本发明的一实施例中，当所述恒压控制电路处于断续导通模式或临界导通模式时，所述第一参考信号对应于第一消磁时间；和/或当所述恒压控制电路处于连续导通模式时，所述第一参考信号对应于第一参考电压，所述第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，其中，n为正数。

在本发明的一实施例中，负载功率调节模块包括如下单元的至少一个：

第一负载功率调节单元，其工作于临界导通模式，用以在所述采样信号小于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k1’倍；所述第一负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k2倍；所述采样信号为消磁时间信号；

第二负载功率调节单元，其工作于断续导通模式，用以在所述采样信号小于第一消磁时间的k0倍时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述第二负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k0倍时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间k0倍；所述采样信号为消磁时间信号；其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，所述第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间；

第三负载功率调节单元，其工作于连续导通模式，用以在所述采样信号大于第一参考电压时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述第三负载功率调节单元还用以在所述采样信号小于第一参考电压时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述采样信号为采样电压，所述采样电压为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。

在本发明的一实施例中，第三负载功率调节单元还包括过载检测单元，所述过载检测单元用以在M个开关周期内的设定时间点处采样电阻压降均大于设定参考信号，则触发过载保护。

本发明公开了一种恒压电路，其包括如上任一所述的恒压控制电路。本发明公开了一种恒压控制方法，其包括步骤：

检测计算获得所述恒压控制电路的系统感量；

根据所述系统感量获得第一参考信号；以及

根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。

在本发明的一实施例中，当所述恒压控制电路处于断续导通模式或临界导通模式时，所述第一参考信号对应于第一消磁时间；和/或当所述恒压控制电路处于连续导通模式时，所述第一参考信号对应于第一参考电压，所述第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，其中，n为正数。

在本发明的一实施例中，根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出的步骤包括如下步骤的至少一个：

第一负载功率调节步骤，其工作于临界导通模式，在所述采样信号小于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k1’倍；所述第一负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k2倍；所述采样信号为消磁时间信号；

第二负载功率调节步骤，其工作于断续导通模式，在所述采样信号小于第一消磁时间的k0倍时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述第二负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k0倍时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述采样信号为消磁时间信号；其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，所述第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间；

第三负载功率调节步骤，其工作于连续导通模式，在所述采样信号大于第一参考电压时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述第三负载功率调节单元还用以在所述采样信号小于第一参考电压时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述采样信号为采样电压，所述采样电压为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。

本发明的有益效果在于：本发明提出的恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法，可有效简化恒压电路，降低成本，同时有益于检测出异常情况，保护系统各器件不受损坏。

在本发明的一使用场景下，省去了两个FB反馈电阻或者一个反馈电容及一个反馈二极管；从外围成本上省去了不少物料成本和加工成本。同时，由于电感去磁电流受采样电阻负压可监测，一旦出现续流二极管悬空无法去磁情况，将在单个周期内被IC检测到并及时响应停止开关Switch，从而有效保护了系统各器件不受损坏。

附图说明

图1为现有一种实施方式中恒压电路分压采样电路的电路示意图。

图2为现有另一种实施方式中恒压电路分压采样电路的电路示意图。

图3为本发明一实施例中恒压控制电路的电路示意图。

图4为本发明另一实施例中恒压控制电路的电路示意图。

图5为本发明另一实施例中恒压控制电路的电路示意图。

图6为本发明另一实施例中恒压控制电路的电路示意图。

图7为本发明另一实施例中恒压控制电路的电路示意图。

图8为本发明一实施例中BCM状态负载调制的信号时序图。

图9为本发明一实施例中DCM状态负载调制的信号时序图。

图10为本发明一实施例中CCM状态负载调制的信号时序图。

图11为本发明一实施例中开关控制电路的组成示意图。

图12为本发明一实施例中恒压控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。

如图3所示，在本发明一实施例中，恒压控制电路包括开关电路10、输出电路20、采样电路30和开关控制电路40。开关电路10用于接收输入电压，开关电路10可包括功率开关管。输出电路20耦接开关电路10的输出端，输出电路20用于提供输出电压从而为负载供电。采样电路30的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端，采样电路30的第二端耦接输出电路20的第二端，采样电路30用于对表征输出电压的采样电压进行采样。采样电路30可包括采样电阻301，采样电阻301的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端。采样电路30通过采样电阻的第二端获得采样信号。开关控制电路40分别耦接采样电路30的输出端和开关电路10的控制端。开关控制电路40用于根据采样信号和第一参考信号控制开关电路10的导通状态以实现恒压输出。当负载增加后，输出电压将降低，通过控制开关电路10的导通状态从而使输出电压抬升至原输出电压大小以保持恒压输出。当负载减轻后，输出电压将抬升，通过控制开关电路10的导通状态从而使输出电压降低至原输出电压大小以保持恒压输出。

在本发明的一实施例中，开关控制电路在恒压控制电路上电后获取恒压控制电路的系统感量进而得到恒压稳态下的第一消磁时间以获得第一参考信号。开关控制电路根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。

在本发明的一实施例中，如图11所示，开关控制电路包括系统感量检测模块1、第一参考信号获取模块2和负载功率调节模块3。系统感量检测模块1用以检测计算获得恒压控制电路的系统感量。第一参考信号获取模块2的输入端耦接系统感量检测模块1的输出端，第一参考信号获取模块2用以根据系统感量获得第一参考信号。负载功率调节模块3耦接第一参考信号获取模块2，负载功率调节模块3用以根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以调节输出电路输出的负载功率。

在本发明的一具体实施例中，系统感量检测模块根据在恒压控制电路(IC芯片)上电后设定的输入电压下开出的第1个脉冲Pulse以计算系统感量：

L＝VL*Ton/Ipk＝Vin1*N/(Vcs1/Rcs) (1)

其中，L为系统感量；Ton为电感的励磁时间，Ipk为电感峰值电流；Vin1为在输出电压为零的情况下的电压，即为电感两端电压VL；Vcs1为IC芯片内部设定值或能检测得到的值；N为时间，受IC芯片内部控制；Rcs为外置参数，可为外接电阻。

在本发明的一具体实施例中，第一参考信号获取模块包括稳态去磁时间计算模块，在IC芯片获得关于系统感量的计算结果后，功率开关开始正常工作。IC芯片内部通过计算得到设定恒压下临界导通模式BCM工作的第一消磁时间Tdem_bcm。第一消磁时间可以为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最大消磁时间，第一消磁时间也可以为介于最小消磁时间和最大消磁时间的值。此处的最小消磁时间指的是临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间。本实施例选取第一消磁时间为最大消磁时间，计算如下：

VL_dem＝Vout+Vfreewheeling+Vcs2 (2)

Tdem_bcm＝L*Iocp/VL＝Vin1*N/(Vcs1/Rcs)*Vcs2/Rcs/VL＝Vin1*N*Vcs2/Vcs1/VL_dem (3)

其中，VL_dem为电感去磁电压，为已知数据或IC芯片能获取的数据；Vout为输出电压；Vfreewheeling为消磁使用的续流二极管电压；Vcs2为采样电阻压降，代表稳态调制的CS峰值电压，该值将受IC芯片控制调节大小以实现负载功率平衡；Iocp为电感峰值电流；Vin1为在输出电压为零的情况下的电压，即为电感两端电压VL；Vcs1为IC芯片内部设定值或能检测得到的值；N为时间，受IC芯片内部控制；Rcs为外置参数，可为外接电阻。

由以上可知，第一消磁时间Tdem_bcm可通过IC芯片内部各项已知参数计算得到，且第一消磁时间Tdem_bcm可作为恒压稳态时的参考信号。本实施例仅作为开关控制电路获取系统感量进而得到恒压稳态下的第一消磁时间的一种实施方式，并不用以限定本发明。

在本发明的一实施例中，当恒压控制电路处于断续导通模式时，第一参考信号对应于第一消磁时间。当恒压控制电路处于临界导通模式时，第一参考信号对应于第一消磁时间。第一参考信号可以等于第一消磁时间，第一参考信号也可以与第一消磁时间呈比例关系。当恒压控制电路处于连续导通模式时，第一参考信号对应于第一参考电压，第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，即流过采样电阻的电感峰值电流在采样电阻上形成电压降，其中，n为正数。

如图4所示，本发明一实施例给出了一种恒压控制电路，恒压控制电路包括开关电路10、输出电路20、采样电路30和开关控制电路40。开关电路10包括功率开关管Q。输出电路20包括电感L、输出电容C和二极管D。电感L的第一端耦接采样电路30的第二端，电感L的第二端耦接输出电容C的第一端，输出电容C的第二端耦接二极管D的正极，二极管D的负极耦接采样电路30的第一端。输出电容C的两端可耦接负载，输出电容C可对外供电。采样电路30包括采样电阻R，采样电阻R的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端。采样电路30通过采样电阻R的第二端获得采样信号。开关控制电路40根据采样信号和第一参考信号控制功率开关管Q的导通状态以实现恒压输出。

如图5所示，本发明一实施例给出了一种恒压控制电路，恒压控制电路包括开关电路10、输出电路20、采样电路30和开关控制电路40。开关电路10包括功率开关管Q。输出电路20包括电感L、输出电容C和二极管D。电感L的第一端耦接采样电路30的第一端，电感L的第二端耦接输出电容C的第一端，输出电容C的第二端耦接二极管的正极，二极管D的负极耦接采样电路30的第二端。采样电路30包括采样电阻R，采样电阻R的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端。采样电路30通过采样电阻R的第二端获得采样信号。开关控制电路40根据采样信号和第一参考信号控制功率开关管Q的导通状态以实现恒压输出。

如图6所示，本发明一实施例给出了一种恒压控制电路，恒压控制电路包括开关电路10、输出电路20、采样电路30和开关控制电路40。开关电路10包括功率开关管Q。输出电路20包括电感L、输出电容C和二极管D。电感L的第一端耦接采样电路30的第一端，电感L的第二端耦接二极管D的正极，二极管D的负极耦接输出电容C的第一端，输出电容C的第二端耦接采样电路30的第二端。采样电路30包括采样电阻R，采样电阻R的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端。采样电路30通过采样电阻R的第二端获得采样信号。开关控制电路40根据采样信号和第一参考信号控制功率开关管Q的导通状态以实现恒压输出。

如图7所示，本发明一实施例给出了一种恒压控制电路，恒压控制电路包括开关电路10、输出电路20、采样电路30和开关控制电路40。开关电路10包括功率开关管Q。输出电路20包括电感L、输出电容C和二极管D。电感L的第一端耦接采样电路30的第二端，电感L的第二端耦接二极管D的正极，二极管D的负极耦接输出电容C的第一端，输出电容C的第二端耦接采样电路30的第一端。采样电路30包括采样电阻R，采样电阻R的第一端分别耦接输出电路20的第一端和开关电路10的输出端。采样电路30通过采样电阻R的第二端获得采样信号。开关控制电路40根据采样信号和第一参考信号控制功率开关管Q的导通状态以实现恒压输出。

在本发明的一实施例中，恒压控制电路根据不同的负载使恒压电路在临界导通模式BCM、断续导通模式DCM和连续导通模式CCM之间进行切换工作。

在本发明的一实施例中，开关控制电路包括系统感量检测模块、第一参考信号获取模块和负载功率调节模块。负载功率调节模块可包括第一负载功率调节单元、第二负载功率调节单元和第三负载功率调节单元中的至少一个。其中，第一负载功率调节单元工作于临界导通模式；第二负载功率调节单元工作于断续导通模式；第三负载功率调节单元工作于连续导通模式。

如图8所示，为本发明一实施例的临界导通模式BCM下负载调制的信号时序图。在临界导通模式BCM下的负载调制过程中，采样信号为消磁时间信号Tdem。当负载减轻时，输出电压将抬升，采样信号Tdem将小于第一消磁时间Tdem_bcm的k1倍，第一负载功率调节单元用以在控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至采样信号Tdem等于第一消磁时间Tdem_bcm的k1’倍。当Tdem＝k1’*Tdem_bcm，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io降低至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的降低。当负载加重时，输出电压将降低，当采样信号Tdem大于第一消磁时间Tdem_bcm的k1倍时，第一负载调节单元用以在控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至采样信号Tdem等于第一消磁时间Tdem_bcm的k2倍。当Tdem＝k2*Tdem_bcm，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io升高至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的升高。其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间，第一消磁时间为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最大消磁时间。

如图9所示，为本发明一实施例的断续导通模式DCM的负载调制的信号时序图。在断续导通模式DCM下的负载调制过程中，采样信号为消磁时间信号Tdem。当负载减轻时，输出电压Vo将抬升，采样信号Tdem小于第一消磁时间的k0倍，第二负载功率调节单元用以降低开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一消磁时间的k0倍。当Tdem＝k0*Tdem_bcm，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io降低至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的降低。在断续导通模式DCM下，当负载加重时，采样信号Tdem将大于第一消磁时间的k0倍，第二负载调节单元用以提升开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一消磁时间的k0倍。当Tdem＝k0*Tdem_bcm，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io升高至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的升高。其中，0<k0<1，第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间。

如图10所示，为本发明一实施例的连续导通模式CCM的负载调制的信号时序图。在连续导通模式CCM下的负载调制过程中，采样信号为采样电压，采样电压可以为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。如图10所示，可选取最小消磁时间(k0*Tdem_bcm)的2/3倍处所对应的电压Vcs2作为第一参考电压，Vcs2＝1/3*Vcs_pk。在连续导通模式CCM下，当负载加重时，开关周期内的2/3*k0*Tdem_bcm处所对应的电压(即采样电压)将大于1/3*Vcs_pk，即采样信号将大于第一参考电压Vcs2，第三负载调节单元用以提升开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一参考电压。当采样信号等于第一参考电压时，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io升高至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的升高。当负载减轻时，采样信号将小于第一参考电压，第三负载功率调节单元用以降低开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一参考电压。当采样信号等于第一参考电压时，输出电压Vo恢复至恒压值，输出电流Io降低至与当前负载相匹配的电流大小，恒压电路的输出功率根据当前负载进行适应性的降低。

在本发明的一实施例中，第三负载功率调节单元还包括过载检测单元，过载检测单元用以在M个开关周期内的设定时间点处采样电阻压降均大于设定参考电压，则触发过载保护。

本发明一实施例给出了一种恒压电路，恒压电路包括如上任一所述的恒压控制电路。

如图12所示，本发明一实施例给出了一种恒压控制方法，其包括步骤：

步骤S1：检测计算获得恒压控制电路的系统感量；

步骤S2：根据系统感量获得第一参考信号；以及

步骤S3：根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。

在本发明的一实施例中，当恒压控制电路处于断续导通模式或临界导通模式时，第一参考信号对应于第一消磁时间；和/或当所述恒压控制电路处于连续导通模式时，第一参考信号对应于第一参考电压，第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，其中，n为正数。

在本发明的一实施例中，根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出的步骤包括如下步骤的至少一个：

第一负载功率调节步骤，其工作于临界导通模式，在采样信号小于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至采样信号等于第一消磁时间的k1’倍；第一负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至采样信号等于第一消磁时间的k2倍；采样信号为消磁时间信号；

第二负载功率调节步骤，其工作于断续导通模式，在采样信号小于第一消磁时间的k0倍时降低开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一消磁时间的k0倍；第二负载调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k0倍时提升开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一消磁时间的k0倍；采样信号为消磁时间信号；其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间；

第三负载功率调节步骤，其工作于连续导通模式，在采样信号大于第一参考电压时提升开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一参考电压；第三负载功率调节单元还用以在采样信号小于第一参考电压时降低开关电路的开关频率，直至采样信号等于第一参考电压；采样信号为采样电压，采样电压为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。

综上所述，本发明提出的恒压电路、恒压控制电路及恒压控制方法，可有效简化恒压电路，降低成本，同时有益于检测出异常情况，保护系统各器件不受损坏。

在本发明的一使用场景下，省去了两个FB反馈电阻或者一个反馈电容及一个反馈二极管；从外围成本上省去了不少物料成本和加工成本。同时，由于电感去磁电流受采样电阻负压可监测，一旦出现续流二极管悬空无法去磁情况，将在单个周期内被IC检测到并及时响应停止开关，从而有效保护了系统各器件不受损坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (13)

1.一种恒压控制电路，其特征在于，所述恒压控制电路包括：

开关电路，用于接收输入电压；

输出电路，耦接所述开关电路，用于提供输出电压；

采样电路，其第一端分别耦接所述输出电路的第一端和开关电路，其第二端耦接所述输出电路的第二端，用于对表征输出电压的采样电压进行采样；所述采样电路包括采样电阻，所述采样电阻的第一端分别耦接输出电路的第一端和开关电路；所述采样电路通过采样电阻的第二端获得采样信号；以及

开关控制电路，分别耦接所述采样电路和开关电路，用于根据所述采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出；所述开关控制电路在恒压控制电路上电后获取恒压控制电路的系统感量进而得到恒压稳态下的第一消磁时间以获得第一参考信号。

2.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，所述输出电路包括电感、输出电容和二极管，所述电感的第一端耦接采样电路的第二端，所述电感的第二端耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端耦接二极管的正极，所述二极管的负极耦接采样电路的第一端。

3.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，所述输出电路包括电感、输出电容和二极管，所述电感的第一端耦接采样电路的第一端，所述电感的第二端耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端耦接二极管的正极，所述二极管的负极耦接采样电路的第二端。

4.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，所述输出电路包括电感、输出电容和二极管，所述电感的第一端耦接采样电路的第一端，所述电感的第二端耦接二极管的正极，所述二极管的负极耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端耦接采样电路的第二端。

5.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，所述输出电路包括电感、输出电容和二极管，所述电感的第一端耦接采样电路的第二端，所述电感的第二端耦接二极管的正极，所述二极管的负极耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端耦接采样电路的第一端。

6.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，所述开关控制电路包括：

系统感量检测模块，用以检测计算获得所述恒压控制电路的系统感量；

第一参考信号获取模块，耦接所述系统感量检测模块，用以根据所述系统感量获得第一参考信号；以及

负载功率调节模块，耦接所述第一参考信号获取模块，用以根据所述采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以调节输出电路输出的负载功率。

7.根据权利要求1所述的恒压控制电路，其特征在于，当所述恒压控制电路处于断续导通模式或临界导通模式时，所述第一参考信号对应于第一消磁时间；和/或当所述恒压控制电路处于连续导通模式时，所述第一参考信号对应于第一参考电压，所述第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，其中，n为正数。

8.根据权利要求6所述的恒压控制电路，其特征在于，所述负载功率调节模块包括如下单元的至少一个：

第一负载功率调节单元，其工作于临界导通模式，用以在所述采样信号小于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k1’倍；所述第一负载功率调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k2倍；所述采样信号为消磁时间信号；

第二负载功率调节单元，其工作于断续导通模式，用以在所述采样信号小于第一消磁时间的k0倍时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述第二负载功率调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k0倍时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间k0倍；所述采样信号为消磁时间信号；其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，所述第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间；

第三负载功率调节单元，其工作于连续导通模式，用以在所述采样信号大于第一参考电压时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述第三负载功率调节单元还用以在所述采样信号小于第一参考电压时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述采样信号为采样电压，所述采样电压为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。

9.根据权利要求8所述的恒压控制电路，其特征在于，所述第三负载功率调节单元还包括过载检测单元，所述过载检测单元用以在M个开关周期内的设定时间点处采样电阻压降均大于设定参考信号，则触发过载保护。

10.一种恒压电路，其特征在于，所述恒压电路包括权利要求1至9任一所述的恒压控制电路。

11.一种用于权利要求1-9任一所述恒压控制电路的恒压控制方法，其特征在于，所述恒压控制方法包括：

检测计算获得所述恒压控制电路的系统感量；

根据所述系统感量获得第一参考信号；以及

根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出。

12.根据权利要求11所述的恒压控制方法，其特征在于，当所述恒压控制电路处于断续导通模式或临界导通模式时，所述第一参考信号对应于第一消磁时间；和/或当所述恒压控制电路处于连续导通模式时，所述第一参考信号对应于第一参考电压，所述第一参考电压为连续导通模式下电感峰值电流所对应的采样电阻的电压降的1/n倍，其中，n为正数。

13.根据权利要求11所述的恒压控制方法，其特征在于，所述根据采样信号和第一参考信号控制开关电路的导通状态以实现恒压输出的步骤包括如下步骤的至少一个：

第一负载功率调节步骤，其工作于临界导通模式，在所述采样信号小于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以降低采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k1’倍；所述第一负载功率调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k1倍时控制开关电路的导通状态以提升采样电阻压降，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k2倍；所述采样信号为消磁时间信号；

第二负载功率调节步骤，其工作于断续导通模式，在所述采样信号小于第一消磁时间的k0倍时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述第二负载功率调节单元还用以在采样信号大于第一消磁时间的k0倍时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一消磁时间的k0倍；所述采样信号为消磁时间信号；其中，0<k0≤k1’<k1<k2≤1，所述第一消磁时间的k0倍为临界导通模式下恒压稳态时系统感量所对应的最小消磁时间；

第三负载功率调节步骤，其工作于连续导通模式，在所述采样信号大于第一参考电压时提升开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述第三负载功率调节单元还用以在所述采样信号小于第一参考电压时降低开关电路的开关频率，直至所述采样信号等于第一参考电压；所述采样信号为采样电压，所述采样电压为第一消磁时间的(n-1)/n倍时刻所获得的采样电阻压降。