CN111600470B - 开关电源控制电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种开关电源控制电路及控制方法，所述控制电路包括过流保护电路和过功率保护电路；根据第一信号的状态选择过流保护电路使能或者过功率保护电路使能；所述第一信号第一状态时，过流保护电路使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护电路使能。本发明可以选择实现过流保护或者过功率保护，保护设定灵活方便。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种开关电源控制电路及控制方法。
背景技术
适配器和充电器的输出过流保护，通常在反激的PWM控制器中通过OPP(过功率保护)实现。但是通常输出过流保护的精度做的比较差，尤其在不同输入电压下，输出过流保护点变化比较大，高输入电压下的输出过流保护点比较高，通常需要加入输入电压,但是也没有办法做到很好的精度。另外在PD协议快充输出应用中(如65WPD：5V/3A；9V/3A；12V/3A；15V/3A；20V/3.25A)，如果仍用传统的OPP(过功率保护)实现过流保护，则会导致低压输出时(比如5V)，PWM控制器的过流保护点偏高，达不到理想的保护效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵活实现输出过流保护的开关电源控制电路及控制方法，用以解决现有技术存在的过流保护精度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种开关电源控制电路，包括过流保护电路和过功率保护电路，根据第一信号的状态选择过流保护电路使能或者过功率保护电路使能；所述第一信号第一状态时，过流保护电路使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护电路使能。
可选的，所述控制电路在第一时间内产生第一电流，所述第一电流流过第一电阻，所述第一电阻连接开关电源；所述第一电阻上的压降小于第一阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
可选的，所述控制电路在第一时间内给定第一电压，第一电阻其中一端接收所述第一电压，另一端连接开关电源；流过第一电阻的电流大于第二阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
可选的，所述控制电路的供电电流在第一时间内给第一电容充电；所述第一电容电压小于第三阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
可选的，所述控制电路的供电电流在第一时间内给第一电容充电；若所述第一电容电压上升到第三阈值所用时间小于阈值时间，则表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
可选的，在控制电路的供电电压达到开启阈值后，判断所述第一信号状态。
可选的，所述供电电流给所述第一电容充电，当第一电容上的电压上升到第四阈值后，判断所述第一信号状态；所述第四阈值小于所述第三阈值。
可选的，所述第一电阻连接采样电阻，所述采样电阻采样主功率管电流；根据第一电阻其中一端的电压得到第二电压，所述第二电压表征预期输出电流；当所述第二电压持续第二时间大于过流保护基准时，所述控制电路启动过流保护。
可选的，过流保护电路使能时，过流保护电路采样开关电源输入电压得到采样电压，将所述采样电压转换为第二电流，所述第二电流与所述输入电压成比例；所述第二电流流过所述第一电阻和所述采样电阻。
可选的，当过功率保护电路使能时，采样主功率管电流得到采样信号，若所述采样信号持续第二时间大于过功率保护基准时，则所述控制电路启动过功率保护；所述过功率保护基准和开关电源输入电压成负相关。
本发明还提出一种开关电源控制方法，根据第一信号的状态选择过流保护使能或者过功率保护使能；所述第一信号第一状态时，过流保护使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护使能
与现有技术相比，本发明具有以下优点：根据第一信号的状态选择过流保护使能或者过功率保护使能；所述第一信号第一状态时，过流保护使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护使能。本发明可以选择实现过流保护或者过功率保护，保护设定灵活方便
附图说明
图1为本发明控制电路之外围电路原理图；
图2为本发明控制电路原理图；
图3为本发明过流保护电路实施例原理图；
图4为本发明过功率保护电路实施例原理图；
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，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，示意了本发明控制电路之外围电路原理图，所述控制电路集成在片内。控制电路采样端CS引脚通过外部电阻RLC连接主功率管和采样电阻Rcs。通过分压电阻R1和R2采样输入电压VIN。
如图2所示，示意了本发明开关电源控制电路原理图，包括比较器U01、过流保护电路U02、过功率保护电路U03和电流源I1，供电电压VCC在达到开启阈值后，电流源I1在第一时间T1内导通，输出第一电流流过外部电阻RLC，比较器U01同相输入端连接外部电阻RLC一端即控制电路采样端CS，其第二端接收第一阈值VREF；当采样端CS的电压达到第一阈值VREF时，过流保护电路U02使能，过流保护电路U02对外部电阻RLC电压进行，并根据外部电阻电压判断控制电路是否需要启动过流保护；否则，过功率保护电路U03使能，过功率保护电路U03根据开关电源输入电压对过功率保护基准进行调节。
所述电流源可换成一个电压源，供电电压VCC在达到开启阈值后，所述电阻RLC一端接收所述电压源的输出电压，另一端连接电阻RLC。根据流过电阻RLC的电流选择过流保护使能或者过功率保护使能。或者给定一个供电电流源给一个电容充电，电容电压上升到开启阈值时，电容电压继续给电容充电一段时间，根据电容电压的大小选择过流保护使能或者过功率保护使能。或者电容电压达到开启阈值后，根据电容电压继续上升到某个阈值电压所用时间来选择过流保护使能或者过功率保护使能。
如图3所示，示意了本发明过流保护电路实施例原理图，通过分压电阻R1和R2采样开关电源输入电压得到采样电压VS，将所述采样电压VS通过第一开关管M1和电流镜U101得到第二电流I2。所述第一开关管M1第一端接收采样电压VS，其第二端连接电流镜U1输入端，所述电流镜U101输出所述第二电流I2，所述第二电流I2与所述输入电压VIN成比例；所述第二电流I2流过所述外部电阻RLC。开关电源以反激变换器为例，根据输出电流的计算公式，可设定的输出电流的过流保护点为：其中N是变压器匝比，RCS是原边电流采样电阻，Vocp是内部过流保护设定阈值。从输出电流的过流保护点从公式上看，过流点与输入电压没有关系。但是实际上，由于峰值电流型PWM控制，驱动关断信号有固定的延迟时间，实际工作的峰值电流会比控制电路采样到的值会高一点，所以导致输入电压越高，输出过流保护点越高一些。因此将根据输入电压VIN得到的第二电流I2到采样电阻RCS上。采样端CS峰值电压通过第一控制电路U102得到第一电压，所述第一电压V1表征预计的输出电流。所述第一控制电路U102将采样端峰值电压转化为变压器副边峰值电压并副边导通区间内进行采样保持，及在整个开关周期内做低通滤波，得到所述第一电压V1。比较器U103将第一电压V1和过流保护基准VREF1时，所述控制电路启动过流保护。
如图4所示，示意了本发明过功率保护电路实施例原理图，包括比较器U201和基准电压产生电路U202，比较器U201将采样端电压和过功率保护基准Vopp比较，当采样端电压大于过功率保护基准Vopp时，启动过功率保护。所述基准电压产生电路U202接收输入电压VIN，根据输入电压VIN输出所述过功率保护基准Vopp，所述过功率保护基准Vopp与输入电压成负相关。
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 (8)
1.一种开关电源控制电路，其特征在于：包括过流保护电路和过功率保护电路，根据第一信号的状态选择过流保护电路使能或者过功率保护电路使能；所述第一信号第一状态时，过流保护电路使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护电路使能；
所述控制电路在第一时间内产生第一电流，所述第一电流流过第一电阻；所述第一电阻上的压降小于第一阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态；
或者，所述控制电路在第一时间内给定第一电压，第一电阻一端接收所述第一电压；流过第一电阻的电流大于第二阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
2.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：在控制电路的供电电压达到开启阈值后，判断所述第一信号状态。
3.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述第一电阻连接采样电阻，所述采样电阻采样主功率管电流；根据第一电阻其中一端的电压得到第二电压，所述第二电压表征预期输出电流；当所述第二电压持续第二时间大于过流保护基准时，所述控制电路启动过流保护。
4.根据权利要求3所述的开关电源控制电路，其特征在于：过流保护电路使能时，过流保护电路采样开关电源输入电压得到采样电压，将所述采样电压转换为第二电流，所述第二电流与所述输入电压成比例；所述第二电流流过所述第一电阻和所述采样电阻。
5.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：当过功率保护电路使能时，采样主功率管电流得到采样信号，若所述采样信号持续第二时间大于过功率保护基准时，则所述控制电路启动过功率保护；所述过功率保护基准和开关电源输入电压成负相关。
6.一种开关电源控制电路，其特征在于：包括过流保护电路和过功率保护电路，根据第一信号的状态选择过流保护电路使能或者过功率保护电路使能；所述第一信号第一状态时，过流保护电路使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护电路使能；
所述控制电路的供电电流在第一时间内给第一电容充电；所述第一电容电压小于第三阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态；
或者，所述控制电路的供电电流在第一时间内给第一电容充电；若所述第一电容电压上升到第三阈值所用时间小于阈值时间，则表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
7.根据权利要求6所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述供电电流给所述第一电容充电，当第一电容上的电压上升到第四阈值后，判断所述第一信号状态；所述第四阈值小于所述第三阈值。
8.一种开关电源控制方法，其特征在于：根据第一信号的状态选择过流保护电路使能或者过功率保护电路使能，所述第一信号第一状态时，所述过流保护电路使能；所述第一信号第二状态时，所述过功率保护电路使能；
在第一时间内产生第一电流，所述第一电流流过第一电阻；所述第一电阻上的压降小于第一阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态；
或者，在第一时间内给定第一电压，第一电阻一端接收所述第一电压；流过第一电阻的电流大于第二阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态；
或者，供电电流在第一时间内给第一电容充电；所述第一电容电压小于第三阈值时，表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态；
或者，供电电流在第一时间内给第一电容充电；若所述第一电容电压上升到第三阈值所用时间小于阈值时间，则表征所述第一信号处于第一状态，否则，表征所述第一信号处于第二状态。
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