CN111478583B - 开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法，用于控制开关电源变换器的功率级电路，所述开关电源控制电路包括外部磁场直接检测单元、限流阈值单元、工作频率单元、脉宽单元以及逻辑单元；所述外部磁场直接检测单元包括霍尔器件及霍尔检测组件。本发明中的开关电源控制电路在芯片级就可直接检测外部磁场强度并适时调整开关电源系统的工作模式，不再需要依靠检测控制电路内部的其他信号来作出判断，不仅保证了检测结果的精确性，极大地减少了开关电源外部磁场检测部分的分立元件数量、降低开关电源系统整体的制造成本。

Description

开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制电路及应用该电路的控制方法，具体而言，涉及一种开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法，属于开关电源技术领域。

背景技术

作为各种电性器件和电气设备中的重要部件之一，开关电源凭借其自身所具备的较小的体积、较快的瞬态响应、较低的损耗等优势，被广泛地应用于现有技术的各个领域内。但是针对于智能电表这个应用方向而言，开关电源的使用会面临一个特殊的问题。即，当电表外部受到强磁场干扰时，电表内部的开关电源装置或模块的正常工作会受到影响，从而导致电表无法准确地计量电量，进而滋生窃电现象、影响国家经济建设和社会稳定。

针对这一问题，业内也陆续出现了一些相应的技术解决方案，方案主要包括在电表外部增加磁场屏蔽外壳，或在设计制造时采用特殊材料和特殊工艺对开关电源中的电感或变压器进行制作等。在实际的应用后，技术人员发现，上述这些技术解决方案虽然能够在一定程度上减弱磁场对开关电源的干扰，但同时也极大地增加了电表的体积以及开关电源的整体制造成本。

随着技术的不断更新迭代，为了更好地解决上述技术问题，目前业内也出现了一些具备抗磁干扰能力的开关电源。例如，中国专利106655823 A就提出了一种抗磁干扰的开关电源及其控制电路和控制方法。在该控制电路中，磁场检测单元通过检测误差放大信号COMP值的大小以及电流检测信号CS的斜率Rcs的大小来判断电源是否受到外部磁场的影响。当判断结果为受到外部磁场干扰时，会将开关电源的工作频率增加到N倍。可以说，该方案可以有效地提升开关电源在磁场下的带载能力、减弱磁场对开关电源的干扰。

但需要明确的是，该控制电路在对磁场的检测方式以及倍频等方面仍然存在着一些显著的不足。具体而言，首先，在该方案中，外部磁场强度大小与误差放大信号COMP值之间没有直接的对应关系，判断结果的准确性存在疑问。其次，不同的开关电源其输入电压及磁性元件的感量也千差万别，这也就导致电流检测信号CS的斜率Rcs在同一个外部磁场强度下会呈现不同的值，在这样的前提下，若控制电路只是根据开关电源输出电压以及电流斜率的变化来间接判断外部磁场的影响，那么在一些对外部磁场强度比较敏感的应用场景下会存在误检测或检测精度不高的问题。再次，当控制电路检测到外部磁场影响时、直接将频率突变到原频率的N倍，这样的调节方式无疑这会影响开关电源整体的稳定性，严重时甚至会导致开关电源无法正常工作。

综上所述，无论哪种现有技术都存在着诸多需要解决和完善之处。因此，如何依据现有的研究基础，提出一种全新的、具备自适应性的、能够克服上述缺陷的开关电源技术，也就成为了目前行业内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法，具体如下。

一种开关电源控制电路，用于控制开关电源变换器的功率级电路，所述开关电源控制电路包括外部磁场直接检测单元、限流阈值单元、工作频率单元、脉宽单元以及逻辑单元；

所述外部磁场直接检测单元，用于直接检测外部磁场强度并生成相应的逻辑信号来控制所述工作频率单元所输出的开关频率以及调节所述限流阈值单元中限流阈值的大小；

所述限流阈值单元，用于接收所述外部磁场直接检测单元的输出信号并限制流过所述功率级电路内磁性元件的最大电流；

所述工作频率单元，受所述外部磁场直接检测单元及经所述反馈回路处理后的反馈信号的控制，用于生成相应的频率信号来控制所述功率级电路内功率开关管的通断；

所述脉宽单元，用于接收经所述反馈回路处理后的反馈信号及电流采样端的采样信号，控制所述功率级电路内功率开关管通断的占空比；

所述逻辑单元，用于接收来自所述限流阈值单元、工作频率单元以及脉宽单元的输出信号，经过逻辑处理后生成相应的驱动信号来控制所述功率级电路内功率开关管的通断；

所述外部磁场直接检测单元包括霍尔器件及霍尔检测组件；

所述霍尔器件，用于直接检测外部磁场的强度并转换为内部电压信号；

所述霍尔检测组件，用于接收所述霍尔器件生成的内部电压信号，经放大和比较后生成相应的逻辑信号。

优选地，所述功率级电路内至少包含有磁性元件、输出单元、功率开关管、采样电阻，所述开关电源变换器内包含有反馈回路；

所述功率开关管与所述采样电阻电性连接、二者间的连接位置为所述开关电源控制电路的电流采样端；

所述反馈回路分别与所述工作频率单元及所述脉宽单元电性连接。

优选地，所述外部磁场直接检测单元的输入端与外部磁场磁性连接，所述外部磁场直接检测单元的输出端分别与所述限流阈值单元的第一输入端以及所述工作频率单元的第一输入端电性连接；

所述限流阈值单元的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元的输出端电性连接，所述限流阈值单元的第二输入端与所述电流采样端电性连接，所述限流阈值单元的输出端与所述逻辑单元的第一输入端电性连接；

所述工作频率单元的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元的输出端电性连接，所述工作频率单元的第二输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述工作频率单元的输出端与所述逻辑单元的第二输入端电性连接；

所述脉宽单元的第一输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述脉宽单元的第二输入端与所述电流采样端电性连接，所述脉宽单元的输出端与所述逻辑单元的第三输入端电性连接；

所述逻辑单元的第一输入端与所述限流阈值单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的第二输入端与所述工作频率单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的第三输入端与脉宽单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的输出端与所述功率开关管电性连接。

优选地，所述霍尔器件为芯片级霍尔器件、集成于开关电源芯片内，所述霍尔器件整体由一个或多个工艺器件组合而成。

优选地，所述霍尔器件外部形状呈中心对称且带有四个连接端口，其中，第一端口与第二端口沿所述霍尔器件的对角线方向设置、第三端口与第四端口沿所述霍尔器件的对角线方向设置。

优选地，所述霍尔检测组件包括第一电流源、第一放大器以及第一比较器；

所述第一电流源的输出与所述霍尔器件的第一端口电性连接，所述霍尔器件的第二端口与地电位电性连接；

所述第一放大器的第一输入端与所述霍尔器件的第三端口电性连接，所述第一放大器的第二输入端与所述霍尔器件的第四端口电性连接，所述第一放大器的第一输出端与所述第一比较器的第一输入端电性连接，所述第一放大器的第二输出端与所述第一比较器的第二输入端电性连接；

所述第一比较器的第一输入端与所述第一放大器的第一输出端电性连接，所述第一比较器的第二输入端与所述第一放大器的第二输出端电性连接，所述第一比较器的输出端作为所述外部磁场直接检测单元的输出端、分别与所述限流阈值单元的第一输入端以及所述工作频率单元的第一输入端电性连接。

优选地，所述限流阈值单元包括过流阈值选择器以及OCP比较器；

所述过流阈值选择器的第一输入端作为所述限流阈值单元的第一输入端、与所述第一比较器的输出端电性连接，所述过流阈值选择器的第二输入端与第一阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的第三输入端与第二阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的输出端与所述OCP比较器的第一输入端电性连接；

所述OCP比较器的第一输入端与所述过流阈值选择器的输出端电性连接，所述OCP比较器的第二输入端作为所述限流阈值单元的第二输入端、与所述电流采样端电性连接，所述OCP比较器的输出端作为所述限流阈值单元的输出端、与所述逻辑单元的第一输入端电性连接。

优选地，所述工作频率单元包括第二比较器、第三比较器、RS触发器、第二电流源、第三电流源、第一开关、第二开关、第一电容、第三开关、压控电流源以及减法器；

所述第二比较器的第一输入端与第三阈值电压电性连接，所述第二比较器的第二输入端与所述第一电容的一端电性连接，所述第二比较器的输出端与所述RS触发器的第一输入端电性连接；

所述第三比较器的第一输入端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第三比较器的第二输入端与第四阈值电压电性连接，所述第三比较器的输出端与所述RS触发器的第二输入端电性连接；

所述RS触发器的第一输入端与所述第二比较器的输出端电性连接，所述RS触发器的第二输入端与所述第三比较器的输出端电性连接，所述RS触发器的输出端分别与所述第一开关的第三连接端以及所述第二开关的第三连接端电性连接；

所述第二电流源的一端与内部电源电性连接，所述第二电流源的另一端与所述第一开关的第一连接端电性连接；

所述第三电流源的一端与所述第二开关的第二连接端电性连接，所述第三电流源的另一端与地电位电性连接；

所述第一开关的第一连接端与所述第二电流源电性连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第一开关的第三连接端与所述RS触发器的输出端电性连接；

所述第二开关的第一连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第二开关的第二连接端与所述第三电流源电性连接，所述第二开关的第三连接端与所述RS触发器的输出端电性连接；

所述第一电容的一端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第一电容的另一端与地电位电性连接；

所述第三开关的第一连接端与所述压控电流源的第四连接端电性连接，所述第三开关的第二连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第三开关的第三连接端与所述第一比较器的输出端电性连接；

所述压控电流源的第一连接端与所述减法器的输出端电性连接，所述压控电流源的第二连接端与地电位电性连接，所述压控电流源的第三连接端与内部电源电性连接，所述压控电流源的第四连接端与所述第三开关的第一连接端电性连接；

所述减法器的第一输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述减法器的第二输入端与第五阈值电压电性连接，所述减法器的输出端与所述压控电流源的第一连接端电性连接。

一种开关电源控制方法，使用如上所述的开关电源控制电路，包括如下步骤：

S1、启机上电，使开关电源控制电路开启运作；

S2、外部磁场直接检测单元对外部磁场强度进行直接检测，将所检测到的外部磁场的强度数值与预设的磁场强度阈值进行比较；

若外部磁场的强度数值大于预设的磁场强度阈值，则按序执行S3；

若外部磁场的强度数值不大于预设的磁场强度阈值，则跳转至S4；

S3、使开关电源整体处于强磁场工作模式，此时限流阈值单元将限流阈值电压由第一阈值电压调整为第二阈值电压，所述第二阈值电压的值不小于所述第一阈值电压的值，工作频率单元内的压控电流源随即开启；

S4、使开关电源整体始终处于正常工作模式，此时限流阈值单元将限流阈值电压保持为第一阈值电压，工作频率单元内的压控电流源保持关闭状态。

本发明的优点主要体现在以下几个方面：

本发明所述的一种开关电源控制电路，在芯片级就可直接检测外部磁场强度并适时调整开关电源系统的工作模式，与传统技术方案相比较，不再需要依靠检测控制电路内部的其他信号来作出判断，不仅保证了检测结果的精确性，极大地减少了开关电源外部磁场检测部分的分立元件数量、降低开关电源系统整体的制造成本。

同时，本发明所述的开关电源控制电路在检测到外部磁场强度并开启工作频率单元的压控电流源后，工作频率单元所输出的最大频率值会受反馈信号的线性控制，而非单纯地将频率由第一设定值突变为第二设定值，这样的操作方式可有效提高开关电源系统的工作稳定性、避免系统振荡。

本发明所述的应用开关电源控制电路可直接应用于受外部磁场干扰的智能电表中，当智能电表外部无磁场或磁场强度不高于阈值时，开关电源系统处于正常工作模式；而当智能电表外部的磁场强度高于阈值时，开关电源系统则切换为强磁场工作模式。通过上述工作模式间的切换可有效地提高开关电源的工作稳定性，降低磁场对开关电源的干扰。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明的开关电源控制电路的整体结构示意图；

图2为外部磁场直接检测单元的简化结构示意图；

图3为工作频率单元的结构示意图；

图4为限流阈值单元中限流阈值的变化示意图；

图5为工作频率单元中的最大频率值的变化示意图；

图6为本发明的开关电源控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的目的是提出一种开关电源控制电路及应用该电路的开关电源控制方法，具体如下。

如图1所示，一种开关电源控制电路100，用于控制开关电源变换器的功率级电路。所述功率级电路可以有多种实现形式，在本实施例中，所述功率级电路优选为反激式开关电源变换器的功率级电路。

具体而言，所述功率级电路内至少包含有磁性元件101、输出单元110、功率开关管102、采样电阻103。所述开关电源变换器内包含有一反馈回路104。

同样的，所述磁性元件101的实现方式同样有多种。在本实施例中，所述磁性元件101为一个双绕组结构、用于接收输入电压。具体而言，所述磁性元件101的一侧按序连接有功率开关管102及采样电阻103，所述采样电阻103与地电位电性连接，所述功率开关管102与所述采样电阻103二者间的连接位置为所述开关电源控制电路100的电流采样端，所述磁性元件101的另一侧按序连接有输出单元110及反馈回路104，所述反馈回路104分别与所述工作频率单元107及所述脉宽单元108电性连接。

所述开关电源控制电路100包括外部磁场直接检测单元105、限流阈值单元106、工作频率单元107、脉宽单元108以及逻辑单元109。

进一步而言，所述外部磁场直接检测单元105，用于直接检测外部磁场强度并生成相应的逻辑信号来控制所述工作频率单元107所输出的开关频率以及调节所述限流阈值单元106中限流阈值的大小。

所述限流阈值单元106，用于接收所述外部磁场直接检测单元105的输出信号并限制流过所述功率级电路内磁性元件101的最大电流。

所述工作频率单元107，受所述外部磁场直接检测单元105及经所述反馈回路104处理后的反馈信号的控制，用于生成相应的频率信号来控制所述功率级电路内功率开关管102的通断。

所述脉宽单元108，用于接收经所述反馈回路104处理后的反馈信号及电流采样端的采样信号，控制所述功率级电路内功率开关管102通断的占空比。

所述逻辑单元109，用于接收来自所述限流阈值单元106、工作频率单元107以及脉宽单元108的输出信号，经过逻辑处理后生成相应的驱动信号来控制所述功率级电路内功率开关管102的通断。

上述各部分间的具体连接方式如下：

所述外部磁场直接检测单元105的输入端与外部磁场磁性连接、用于直接检测外部磁场强度并生成相应的逻辑信号，所述外部磁场直接检测单元105的输出端分别与所述限流阈值单元106的第一输入端以及所述工作频率单元107的第一输入端电性连接。

所述限流阈值单元106的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元105的输出端电性连接，所述限流阈值单元106的第二输入端与所述电流采样端电性连接、用于接收采样信号，所述限流阈值单元106的输出端与所述逻辑单元109的第一输入端电性连接。

所述工作频率单元107的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元105的输出端电性连接，所述工作频率单元107的第二输入端与所述反馈回路104的输出端电性连接，所述工作频率单元107的输出端与所述逻辑单元109的第二输入端电性连接。

所述脉宽单元108的第一输入端与所述反馈回路104的输出端电性连接，所述脉宽单元108的第二输入端与所述电流采样端电性连接，所述脉宽单元108的输出端与所述逻辑单元109的第三输入端电性连接。

所述逻辑单元109的第一输入端与所述限流阈值单元106的输出端电性连接，所述逻辑单元109的第二输入端与所述工作频率单元107的输出端电性连接，所述逻辑单元109的第三输入端与脉宽单元108的输出端电性连接，所述逻辑单元109的输出端与所述功率开关管102电性连接、用于控制所述功率开关管102的通断。

综合上述技术描述可以得知，本发明所述的开关电源控制电路100通过控制功率开关管102的通断来保证输出电压的恒定，输出电压通过反馈回路104来调节脉宽单元108及工作频率单元107，进而实现对功率开关管102的占空比和频率大小的调节。

当开关电源系统受到外部磁场干扰时，外部磁场直接检测单元105会直接检测外部磁场强度的大小。当所检测到的外部磁场强度大于某一磁场阈值时，该检测单元会输出一不同于无磁场强度时的逻辑信号，该逻辑信号将限流阈值单元106中的阈值电压值由第一阈值电压切换至第二阈值电压。同时该逻辑信号打开工作频率单元107中的第三开关309，此时流过第一电容308的电流由原先的第二电流源304和第三电流源307切换为第二电流源304、第三电流源307以及受减法器311控制的压控电流源310（所述的压控电流源310由反馈信号以及第五阈值电压的差值控制），进而使工作频率单元107输出的频率产生线性变化。

所述开关电源控制电路100通过调节其内部限流阈值单元106的阈值电压、控制工作频率单元107的压控电流源310，即可大大增强开关电源整体在磁场下的抗干扰能力以及稳定性。

如图2所示，所述外部磁场直接检测单元105包括霍尔器件202及霍尔检测组件。所述霍尔器件202，用于直接检测外部磁场的强度并转换为内部电压信号。所述霍尔检测组件，用于接收所述霍尔器件202生成的内部电压信号，经放大和比较后生成相应的逻辑信号。

所述霍尔器件202为芯片级霍尔器件202、集成于开关电源芯片内，所述霍尔器件202整体可以由一个或多个工艺器件组合而成。在本实施例中，所述霍尔器件202外部形状呈中心对称且带有四个连接端口，其中，第一端口与第二端口沿所述霍尔器件202的对角线方向设置、第三端口与第四端口沿所述霍尔器件202的对角线方向设置，所述霍尔器件202的第二端口与地电位电性连接。

所述霍尔检测组件包括第一电流源201、第一放大器203以及第一比较器204。

所述第一电流源201用于配合所述霍尔器件202检测外部磁场强度。所述第一电流源201的输出与所述霍尔器件202的第一端口电性连接。

所述第一放大器203用于接收所述霍尔器件202生成的内部电压信号并经过放大后作为所述第一比较器204的输入信号。所述第一放大器203的第一输入端与所述霍尔器件202的第三端口电性连接，所述第一放大器203的第二输入端与所述霍尔器件202的第四端口电性连接，所述第一放大器203的第一输出端与所述第一比较器204的第一输入端电性连接，所述第一放大器203的第二输出端与所述第一比较器204的第二输入端电性连接。

所述第一比较器204于接收所述第一放大器203的输出信号并生成相应的逻辑输出信号。所述第一比较器204的第一输入端与所述第一放大器203的第一输出端电性连接，所述第一比较器204的第二输入端与所述第一放大器203的第二输出端电性连接，所述第一比较器204的输出端作为所述外部磁场直接检测单元105的输出端、分别与所述限流阈值单元106的第一输入端以及所述工作频率单元107的第一输入端电性连接。

所述限流阈值单元106包括过流阈值选择器以及OCP比较器。

所述过流阈值选择器用于接收所述外部磁场直接检测单元105的输出信号并选择相应的阈值电压。所述过流阈值选择器的第一输入端作为所述限流阈值单元106的第一输入端、与所述第一比较器204的输出端电性连接，所述过流阈值选择器的第二输入端与第一阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的第三输入端与第二阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的输出端与所述OCP比较器的第一输入端电性连接。此处需要强调的是，所述第二阈值电压的值不小于（大于等于）所述第一阈值电压的值。

所述OCP比较器用于限制流过所述磁性元件101的最大电流的大小。所述OCP比较器的第一输入端与所述过流阈值选择器的输出端电性连接，所述OCP比较器的第二输入端作为所述限流阈值单元106的第二输入端、与所述电流采样端电性连接，所述OCP比较器的输出端作为所述限流阈值单元106的输出端、与所述逻辑单元109的第一输入端电性连接。

如图3所示，所述工作频率单元107包括第二比较器301、第三比较器302、RS触发器303、第二电流源304、第三电流源307、第一开关305、第二开关306、第一电容308、第三开关309、压控电流源310以及减法器311。

所述第二比较器301的第一输入端与第三阈值电压电性连接，所述第二比较器301的第二输入端与所述第一电容308的一端电性连接，所述第二比较器301的输出端与所述RS触发器303的第一输入端电性连接。

所述第三比较器302的第一输入端与所述第二比较器301的第二输入端电性连接，所述第三比较器302的第二输入端与第四阈值电压电性连接，所述第三比较器302的输出端与所述RS触发器303的第二输入端电性连接。

所述RS触发器303的第一输入端与所述第二比较器301的输出端电性连接，所述RS触发器303的第二输入端与所述第三比较器302的输出端电性连接，所述RS触发器303的输出端分别与所述第一开关305的第三连接端以及所述第二开关306的第三连接端电性连接。

所述第二电流源304的一端与内部电源电性连接，所述第二电流源304的另一端与所述第一开关305的第一连接端电性连接。

所述第三电流源307的一端与所述第二开关306的第二连接端电性连接，所述第三电流源307的另一端与地电位电性连接。所述第一开关305的第一连接端与所述第二电流源304电性连接，所述第一开关305的第二连接端与所述第二比较器301的第二输入端电性连接，所述第一开关305的第三连接端与所述RS触发器303的输出端电性连接。

所述第二开关306的第一连接端与所述第二比较器301的第二输入端电性连接，所述第二开关306的第二连接端与所述第三电流源307电性连接，所述第二开关306的第三连接端与所述RS触发器303的输出端电性连接。

所述第一电容308的一端与所述第二比较器301的第二输入端电性连接，所述第一电容308的另一端与地电位电性连接。

所述第三开关309的第一连接端与所述压控电流源310的第四连接端电性连接，所述第三开关309的第二连接端与所述第二比较器301的第二输入端电性连接，所述第三开关309的第三连接端与所述第一比较器204的输出端电性连接、用于接收所述外部磁场直接检测单元105输出的磁场检测信号HALL。

所述压控电流源310的第一连接端与所述减法器311的输出端电性连接，所述压控电流源310的第二连接端与地电位电性连接，所述压控电流源310的第三连接端与内部电源电性连接，所述压控电流源310的第四连接端与所述第三开关309的第一连接端电性连接。

所述减法器311的第一输入端与所述反馈回路104的输出端电性连接、用于接收由所述反馈回路104发出的反馈信号，所述减法器311的第二输入端与第五阈值电压电性连接，所述减法器311的输出端与所述压控电流源310的第一连接端电性连接。

图4为限流阈值单元106的限流阈值的变化示意图，在外部无磁场或磁场强度很弱时，所述外部磁场直接检测单元105输出的磁场检测信号HALL为第一状态，例如HALL=0，此时所述限流阈值单元106的限流阈值电压被设定为第一阈值电压。当外部有磁场且磁场强度大于某一磁场阈值时，所述外部磁场直接检测单元105输出的磁场检测信号HALL为第二状态，例如HALL=1，此时所述限流阈值单元106的限流阈值电压被设定为第二阈值电压，所述第二阈值电压大于等于第一阈值电压。

图5为工作频率单元107中的最大频率值的变化示意图，在外部无磁场或磁场强度很弱时，所述外部磁场直接检测单元105输出的磁场检测信号HALL为第一状态，例如HALL=0，此时所述工作频率单元107输出的最大频率值被设定为第一幅度，当外部有磁场且磁场强度大于某一磁场阈值时，所述外部磁场直接检测单元105输出的磁场检测信号HALL为第二状态，例如HALL=1，此时所述工作频率单元107内所述RS触发器303输出端的频率信号CLK的最大值受输出反馈信号与第五阈值电压之间差值控制、在第一幅度的基础上逐渐增大到第二幅度，所述第二幅度大于等于第一幅度。

本发明还揭示了一种开关电源控制方法，使用如上所述的开关电源控制电路100，如图6所示，包括如下步骤：

S1、启机上电，使开关电源控制电路100开启运作。

S2、外部磁场直接检测单元105对外部磁场强度进行直接检测，将所检测到的外部磁场的强度数值与预设的磁场强度阈值进行比较。

若外部磁场的强度数值大于预设的磁场强度阈值，则按序执行S3。

若外部磁场的强度数值不大于（小于等于）预设的磁场强度阈值，则跳转至S4。

S3、使开关电源整体处于强磁场工作模式，在该模式下，限流阈值单元106将限流阈值电压由第一阈值电压调整为第二阈值电压，所述第二阈值电压的值不小于（大于等于）所述第一阈值电压的值，工作频率单元107内的压控电流源310随即开启。

S4、使开关电源整体始终处于正常工作模式，在该模式下，限流阈值单元106将限流阈值电压保持为第一阈值电压，工作频率单元107内的压控电流源310保持关闭状态。

总体而言，本发明所述的一种开关电源控制电路100在芯片级就可直接检测外部磁场强度并适时调整开关电源系统的工作模式，与传统技术方案相比较，极大地减少了开关电源外部磁场检测部分的分立元件数量、降低开关电源系统整体的制造成本。

其次，本发明所述的开关电源控制电路100在检测到外部磁场强度并开启工作频率单元107的压控电流源310后，工作频率单元107所输出的最大频率值会受反馈信号的线性控制，而非单纯地将频率由第一设定值突变为第二设定值，这样的操作方式可有效提高开关电源系统的工作稳定性、避免系统振荡。

再次，本发明所述的开关电源控制电路100可直接检测外部磁场并作出相应的逻辑控制，不再需要依靠检测控制电路内部的其他信号来作出判断。这样一来，不仅保证了检测结果的精确性，而且也使得开关电源系统整体的响应速度更快、在磁场下输出的调整周期更短。

应用如前所述开关电源控制电路100的开关电源系统，可直接应用于受外部磁场干扰的智能电表中，当智能电表外部无磁场或磁场强度不高于阈值时，开关电源系统处于正常工作模式，此时限流阈值单元106的限流阈值处于第一阈值电压、工作频率单元107中的压控电流源310处于关闭状态。而当智能电表外部的磁场强度高于阈值时，开关电源系统则切换为强磁场工作模式，此时限流阈值单元106的限流阈值切换到第二阈值、工作频率单元107的压控电流源310被打开。通过上述工作模式间的切换可有效地提高开关电源的工作稳定性，降低磁场对开关电源的干扰。

最后，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于领域内其他开关电源控制技术的相关方案中，具有十分广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种开关电源控制电路，用于控制开关电源变换器的功率级电路，其特征在于：所述开关电源控制电路包括外部磁场直接检测单元、限流阈值单元、工作频率单元、脉宽单元以及逻辑单元；

所述外部磁场直接检测单元，用于直接检测外部磁场强度并生成相应的逻辑信号来控制所述工作频率单元所输出的开关频率以及调节所述限流阈值单元中限流阈值的大小；

所述限流阈值单元，用于接收所述外部磁场直接检测单元的输出信号并限制流过所述功率级电路内磁性元件的最大电流；

所述工作频率单元，受所述外部磁场直接检测单元及经反馈回路处理后的反馈信号的控制，用于生成相应的频率信号来控制所述功率级电路内功率开关管的通断；

所述脉宽单元，用于接收经所述反馈回路处理后的反馈信号及电流采样端的采样信号，控制所述功率级电路内功率开关管通断的占空比；

所述逻辑单元，用于接收来自所述限流阈值单元、工作频率单元以及脉宽单元的输出信号，经过逻辑处理后生成相应的驱动信号来控制所述功率级电路内功率开关管的通断；

所述外部磁场直接检测单元包括霍尔器件及霍尔检测组件；

所述霍尔器件，用于直接检测外部磁场的强度并转换为内部电压信号；

所述霍尔检测组件，用于接收所述霍尔器件生成的内部电压信号，经放大和比较后生成相应的逻辑信号；

所述功率级电路内至少包含有磁性元件、输出单元、功率开关管、采样电阻，所述开关电源变换器内包含有反馈回路；

所述功率开关管与所述采样电阻电性连接、二者间的连接位置为所述开关电源控制电路的电流采样端；

所述反馈回路分别与所述工作频率单元及所述脉宽单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述外部磁场直接检测单元的输入端与外部磁场磁性连接，所述外部磁场直接检测单元的输出端分别与所述限流阈值单元的第一输入端以及所述工作频率单元的第一输入端电性连接；

所述限流阈值单元的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元的输出端电性连接，所述限流阈值单元的第二输入端与所述电流采样端电性连接，所述限流阈值单元的输出端与所述逻辑单元的第一输入端电性连接；

所述工作频率单元的第一输入端与所述外部磁场直接检测单元的输出端电性连接，所述工作频率单元的第二输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述工作频率单元的输出端与所述逻辑单元的第二输入端电性连接；

所述脉宽单元的第一输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述脉宽单元的第二输入端与所述电流采样端电性连接，所述脉宽单元的输出端与所述逻辑单元的第三输入端电性连接；

所述逻辑单元的第一输入端与所述限流阈值单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的第二输入端与所述工作频率单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的第三输入端与脉宽单元的输出端电性连接，所述逻辑单元的输出端与所述功率开关管电性连接。

3.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述霍尔器件为芯片级霍尔器件、集成于开关电源芯片内，所述霍尔器件整体由一个或多个工艺器件组合而成。

4.根据权利要求2所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述霍尔器件外部形状呈中心对称且带有四个连接端口，其中，第一端口与第二端口沿所述霍尔器件的对角线方向设置、第三端口与第四端口沿所述霍尔器件的对角线方向设置。

5.根据权利要求4所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述霍尔检测组件包括第一电流源、第一放大器以及第一比较器；

所述第一电流源的输出与所述霍尔器件的第一端口电性连接，所述霍尔器件的第二端口与地电位电性连接；

所述第一放大器的第一输入端与所述霍尔器件的第三端口电性连接，所述第一放大器的第二输入端与所述霍尔器件的第四端口电性连接，所述第一放大器的第一输出端与所述第一比较器的第一输入端电性连接，所述第一放大器的第二输出端与所述第一比较器的第二输入端电性连接；

所述第一比较器的第一输入端与所述第一放大器的第一输出端电性连接，所述第一比较器的第二输入端与所述第一放大器的第二输出端电性连接，所述第一比较器的输出端作为所述外部磁场直接检测单元的输出端、分别与所述限流阈值单元的第一输入端以及所述工作频率单元的第一输入端电性连接。

6.根据权利要求5所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述限流阈值单元包括过流阈值选择器以及OCP比较器；

所述过流阈值选择器的第一输入端作为所述限流阈值单元的第一输入端、与所述第一比较器的输出端电性连接，所述过流阈值选择器的第二输入端与第一阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的第三输入端与第二阈值电压电性连接，所述过流阈值选择器的输出端与所述OCP比较器的第一输入端电性连接；

所述OCP比较器的第一输入端与所述过流阈值选择器的输出端电性连接，所述OCP比较器的第二输入端作为所述限流阈值单元的第二输入端、与所述电流采样端电性连接，所述OCP比较器的输出端作为所述限流阈值单元的输出端、与所述逻辑单元的第一输入端电性连接。

7.根据权利要求6所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述工作频率单元包括第二比较器、第三比较器、RS触发器、第二电流源、第三电流源、第一开关、第二开关、第一电容、第三开关、压控电流源以及减法器；

所述第二比较器的第一输入端与第三阈值电压电性连接，所述第二比较器的第二输入端与所述第一电容的一端电性连接，所述第二比较器的输出端与所述RS触发器的第一输入端电性连接；

所述第三比较器的第一输入端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第三比较器的第二输入端与第四阈值电压电性连接，所述第三比较器的输出端与所述RS触发器的第二输入端电性连接；

所述RS触发器的第一输入端与所述第二比较器的输出端电性连接，所述RS触发器的第二输入端与所述第三比较器的输出端电性连接，所述RS触发器的输出端分别与所述第一开关的第三连接端以及所述第二开关的第三连接端电性连接；

所述第二电流源的一端与内部电源电性连接，所述第二电流源的另一端与所述第一开关的第一连接端电性连接；

所述第三电流源的一端与所述第二开关的第二连接端电性连接，所述第三电流源的另一端与地电位电性连接；

所述第一开关的第一连接端与所述第二电流源电性连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第一开关的第三连接端与所述RS触发器的输出端电性连接；

所述第二开关的第一连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第二开关的第二连接端与所述第三电流源电性连接，所述第二开关的第三连接端与所述RS触发器的输出端电性连接；

所述第一电容的一端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第一电容的另一端与地电位电性连接；

所述第三开关的第一连接端与所述压控电流源的第四连接端电性连接，所述第三开关的第二连接端与所述第二比较器的第二输入端电性连接，所述第三开关的第三连接端与所述第一比较器的输出端电性连接；

所述压控电流源的第一连接端与所述减法器的输出端电性连接，所述压控电流源的第二连接端与地电位电性连接，所述压控电流源的第三连接端与内部电源电性连接，所述压控电流源的第四连接端与所述第三开关的第一连接端电性连接；

所述减法器的第一输入端与所述反馈回路的输出端电性连接，所述减法器的第二输入端与第五阈值电压电性连接，所述减法器的输出端与所述压控电流源的第一连接端电性连接。

8.一种开关电源控制方法，使用如权利要求1~7任一所述的开关电源控制电路，其特征在于，包括如下步骤：

S1、启机上电，使开关电源控制电路开启运作；

S2、外部磁场直接检测单元对外部磁场强度进行直接检测，将所检测到的外部磁场的强度数值与预设的磁场强度阈值进行比较；

若外部磁场的强度数值大于预设的磁场强度阈值，则按序执行S3；

若外部磁场的强度数值不大于预设的磁场强度阈值，则跳转至S4；

S3、使开关电源整体处于强磁场工作模式，此时限流阈值单元将限流阈值电压由第一阈值电压调整为第二阈值电压，所述第二阈值电压的值不小于所述第一阈值电压的值，工作频率单元内的压控电流源随即开启；

S4、使开关电源整体始终处于正常工作模式，此时限流阈值单元将限流阈值电压保持为第一阈值电压，工作频率单元内的压控电流源保持关闭状态。

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