CN112217379B - 交错式开关电源及其控制电路与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交错式开关电源的控制电路及方法，兼容连续和非连续电流模式。在非连续电流模式下，保证两路电压调整电路交错运行的同时，达到两路开关管均谷底导通的目的。该控制电路包括：移相控制模块，在第一开关管导通的半个周期后，输出第二导通信号以导通第二开关管；峰值比较电路，将代表流过第二开关管电流的电流检测信号和峰值信号相比较，输出第二关断信号以控制第二开关管的关断，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；以及峰值调整电路，输出该峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的电压大于波谷基准信号时调整峰值调整信号的值。
Description
技术领域
本发明涉及一种交错式开关电源，特别地，涉及交错式开关电源的交错控制和准谐振控制。
背景技术
因具有可减小功率器件负担、降低输出电流和输出电压的纹波、加倍开关电源输出功率的优点，交错式开关电源得到了广泛的应用。
现有的交错式开关电源的错相控制通常采用定频的方式来实现，但定频控制下的开关电源开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化，变频控制则克服了这些缺点。最常用的变频控制为准谐振控制，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在电流临界或断续模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关管两端的谐振电压在其最小电压值时开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关的电流大于一与输出电压相关的反馈信号时开关被关断，从而达到调节输出电压的目的。
然而，如果将准谐振控制方式运用于交错式开关电源中，由于其工作频率是变化的，很难做到两路电压调整电路之间的交错运行和谷底导通同时满足。现实中两路电压调整电路常常略有差别，失配使得两路开关管的导通时间会有重叠，造成电流质量下降。因此，现在有需求优化交错式开关电源的交错控制和准谐振控制。
发明内容
本发明提供一种交错式开关电源，兼容连续和非连续电流模式，其中在非连续电流模式下，第一路电压调整电路谷底导通，交错导通第二路电压调整电路的第二开关管。在检测到第二开关管的导通不是谷底导通时，通过调整峰值调整信号的值，使第二路电压调整电路的第二开关管也达到谷底开通。不仅保证了开关频率和电流阈值的相对稳定，而且有效地避免了音频噪声的产生。
依据本发明提出的一种的用于交错式开关电源的控制电路，该开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管和第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制电路包括：第一路控制电路，耦接至第一开关管，输出控制第一开关管的第一控制信号；第二路控制电路，耦接至第二开关管，输出控制第二开关管的第二控制信号，其中第二路控制电路包括：移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出控制第二开关管导通的第二导通信号；峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的电流检测信号，基于峰值信号和电流检测信号，峰值比较电路输出控制第二开关管关断的第二关断信号，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；波谷检测电路，在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；以及峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。
依据本发明提出的一种的用于交错式开关电源，包括交错并联运行的第一开关管和第二开关管；第一变压器，具有第一原边绕组和第一辅助绕组，其中第一原边绕组耦接至第一开关管；第二变压器，具有第二原边绕组和第二辅助绕组，其中第二原边绕组耦接至第二开关管；第一路控制电路，耦接至第一辅助绕组以接收来自第一变压器的第一反射电压，输出控制第一开关管的第一控制信号，其中在非连续电流模式下且第一开关管的关断期间内第一反射电压达到其最小电压时，第一开关管导通；以及第二路控制电路，输出控制第二开关管的第二控制信号，所述第二路控制电路包括：移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出第二导通信号以导通第二开关管；峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的第二电流检测信号，将第二电流检测信号和峰值信号相比较，输出第二关断信号以控制第二开关管的关断，其中该峰值信号包括第二电流阈值信号与峰值调整信号；波谷检测电路，耦接至第二辅助绕组以接收来自第二变压器的第二反射电压，在第二开关管的关断期间检测第二反射电压是否低于反射基准信号，并输出波谷脉冲信号；以及峰值信产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和第二电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二反射电压高于反射基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值。
依据本发明一实施例的一种用于交错并联式开关电源的控制方法，该交错式开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管与第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制方法包括：基于第一控制信号控制第一开关管的导通与关断；在第一开关管开始导通的半个周期后，导通第二开关管；检测流过第二开关管的电流，产生第二电流检测信号；当第二电流检测信号增大到峰值信号时，关断第二开关管，其中峰值信号包括第二电流阈值信号和峰值调整信号；以及其中在非连续电流模式下，且在第二开关管导通时刻第二开关管两端的电压大于波谷基准信号时，调节峰值调整信号的值。
附图说明
图1为准谐振控制电压调整电路的波形图；
图2为根据本发明一实施例的交错式开关电源10的电路原理图；
图3为根据本发明一实施例的图2所示开关电源10的工作波形图；
图4为根据本发明一实施例的峰值信号产生电路205的电路框图；
图5为根据本发明一实施例的波谷检测电路204A与峰值信号产生电路205A的电路原理图；
图6为根据本发明一实施例的图5所示电路的工作波形图；
图7为根据本发明一实施例的目标波谷发生器211B的电路原理图；
图8为根据本发明一实施例的交错式开关电源的控制方法50的流程图；
图9为根据本发明一实施例的图8所示的控制方法502的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图2为根据本发明一实施例的交错式开关电源10的电路框图。如图2所示，交错式电源电路10包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路包括变压器T1、开关管SW1、二极管D1、输出电容Co以及第一路控制电路101。第二路电压调整电路包括变压器T2、开关管SW2、二极管D2、公共的输出电容Co以及第二路控制电路201。
如图2所示，第一路控制电路101耦接至开关管SW1，为开关管SW1提供第一控制信号Drv1。第一路控制电路101包括误差放大电路102、调制信号产生电路103、第一比较电路104、第二比较电路105、波谷检测电路106、逻辑电路107以及电流阈值产生电路108。第二路控制电路201耦接至开关管SW2，输出控制开关管SW2的第二控制信号Drv2。第二路控制电路201包括移相控制模块202、峰值比较电路203、波谷检测电路204、峰值调整电路205以及逻辑电路206。通过开关管SW1与SW2的交错运行，交错开关电源10将输入电压Vin转换为输出电压Vout提供给负载。
在图2所示的实施例中，误差放大电路102包括运算放大器，该运算放大器具有同向输入端、反向输入端和输出端，其中同向输入端接收代表输出电压Vout的反馈信号Vfb，反向输入端接收参考信号Vref，运算放大器基于反馈信号Vfb和参考信号Vref之差，在输出端产生补偿信号Vc。调制信号产生电路103用于产生调制信号VM。在一个实施例中，调制信号产生电路103包括锯齿波发生器。第一比较电路104具有同向输入端、反向输入端和输出端，其中同相输入端接收代表流过开关管SW1电流的电流检测信号CS1，反向输入端接收电流阈值信号Iref，基于电流检测信号CS1与电流阈值信号Iref，第一比较电路104在输出端产生关断信号PR，以控制开关管SW1的关断。任何用于检测流过开关管SW1的电流的电路都可以用于本发明。在其他实施例中，通过检测流过储能元件T1原边绕组的电流也可得到电流检测信号CS1。
第二比较电路105具有同向输入端、反向输入端和输出端，其中同向输入端耦接至调制信号产生电路103的输出端以接收调制信号VM，反向输入端耦接至误差放大电路102的输出端以接收补偿信号Vc，基于补偿信号Vc与调制信号VM，第二比较电路105在输出端提供频率调制信号PFM。在一个实施例中，电流阈值产生电路108耦接至第二比较电路105的输出端以接收频率调制信号PFM，基于频率调制信号PFM，在输出端产生电流阈值信号Iref。在另一个实施例中，电流阈值产生电路108耦接至误差放大电路102的输出端以接收补偿信号Vc，基于补偿信号Vc，在输出端产生该电流阈值信号Iref。
在一个实施例中，波谷检测电路106耦接至开关管SW1，在开关管SW1的关断期间检测开关管SW1两端的开关电压VDS1是否低于波谷基准信号ZCD_ref1，在输出端输出波谷脉冲信号VP0。当开关电压VDS1高于波谷基准信号ZCD_ref1时，波谷脉冲信号VP0具有第一电平值；当开关电压VDS1低于或等于波谷基准信号ZCD_ref1时，波谷脉冲信号VP0具有第二电平值。在图2所示的实施例中，变压器T1具有辅助绕组A1。波谷检测电路106耦接至变压器T1的辅助绕组A1以接收来自变压器T1的第一反射电压VAUX1，并基于第一反射电压VAUX1的波形，在开关管SW1的关断期间内检测第一反射电压VAUX1是否大于反射基准信号，在输出端输出表示波谷区的波谷脉冲信号VP0。在一个实施例中，反射基准信号为零。
逻辑电路107具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端接收频率调制信号PFM，第二输入端接收关断信号PR，第三输入端接收波谷脉冲信号VP0，基于频率调制信号PFM、关断信号PR以及波谷脉冲信号VP0，逻辑电路107在输出端输出第一控制信号Drv1。
在工作中，第一路控制电路101可工作在连续电流模式或非连续电流模式。当交错式开关电源10工作在连续电流模式下，逻辑电路107基于频率调制信号PFM来控制开关管SW1导通。当交错式开关电源10工作在断续电流模式或临界电流模式下，采用准谐振控制，开关管SW1两端的开关电压VDS1达到其最小值时，开关管SW1谷底导通。通过这种方式下，最小化导通损耗与相关的EMI噪声。此外，当电流检测信号CS1达到电流阈值信号Iref时，开关管SW1被关断，从而达到调节输出电压Vout的目的。在图1所示的实施例中，电流阈值信号Iref与频率调制信号PFM有关。
开关管SW1一次完整的开关动作所需的时间为一个周期。移相控制模块202接收第一控制信号Drv1，并在开关管SW1开始导通的半个周期后，输出导通信号FS，以控制开关管SW2导通。峰值比较电路203具有同向输入端、反向输入端和输出端，其中同向输入端接收表征流过开关管SW2电流的电流检测信号CS2，反向输入端耦接至峰值调整电路203以接收峰值信号Ipk，基于电流检测信号CS2和峰值信号Ipk，峰值比较电路203在输出端输出关断信号FR以控制开关管SW2的关断，其中峰值信号Ipk包括电流阈值信号Ipk_ref与峰值调整信号OFFSET。在一个实施例中，电流阈值信号Ipk_ref与频率调制信号PFM有关。在另一个实施例中，电流阈值信号Ipk_ref与交错式开关电源10的输出电压Vout有关。在一个实施例中，电流阈值信号Ipk_ref与电流阈值信号Iref相等。
波谷检测电路204耦接至开关管SW2，在开关管SW2的关断期间检测开关管SW2两端的开关电压VDS2是否低于波谷基准信号ZCD_ref2，并在输出端输出波谷脉冲信号VP。当开关电压VDS2高于波谷基准信号ZCD_ref2时，波谷脉冲信号VP具有第一电平值；当开关电压VDS2低于波谷基准信号ZCD_ref2时，波谷脉冲信号VP具有第二电平值。在一个实施例中，第一电平值为低电平，所述第二电平值为高电平。在其他实施例中，第一电平值和第二电平值的值也可以根据应用需要有所变化。相应地，其对应的逻辑电路也需要用适应性调整。在图2所示的实施例中，变压器T2包括第二辅助绕组A2。波谷检测电路204耦接至变压器T2的第二辅助绕组A2以接收来自变压器T2的第二反射电压VAUX2，并基于第二反射电压VAUX2的波形，在开关管SW2的关断期间内检测第二反射电压VAUX2是否大于反射基准信号，在输出端输出表示波谷区的波谷脉冲信号VP。
峰值信号产生电路205具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端接收波谷脉冲信号VP，第二输入端接收导通信号FS，第三输入端接收电流阈值信号Ipk_ref，在输出端输出峰值信号Ipk。其中当在开关管SW2导通时刻检测到开关电压VDS2高于波谷基准信号ZCD_ref2时，峰值信号产生电路205调整峰值调整信号OFFSET的值。逻辑电路206包括RS触发器FF1，RS触发器FF1具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至移相控制模块202的输出端，接收导通信号FS，复位端耦接至峰值比较电路203的输出端以接收关断信号FR，基于导通信号FS和关断信号FR，在输出端产生第二控制信号Drv2控制开关管SW2的导通与关断。在图2所示的实施例中，当导通信号FS置位RS触发器FF1时，第二控制信号Drv2控制开关管SW2导通，变压器T2的原边绕组储存能量；当电流检测信号CS2增大至峰值信号Ipk的值时，峰值比较电路203输出关断信号FR复位RS触发器FF1，此时第二控制信号Drv2控制开关管SW2关断，能量由变压器T2的原边传递至副边。
图3为根据本发明一实施例的图2所示开关电源10的工作波形图。如图3所示，从上至下的波形分别为第一控制信号Drv1、反射电压VAUX1、导通信号FS、第二控制信号Drv2、反射电压VAUX2、波谷脉冲信号VP以及电流检测信号CS2。
在图3所示的实施例中，开关电源10工作在断续电流模式。如图3所示，开关管SW1的开关周期分别为t0～t2，t2～t4以及t4～t6。在开关管SW1的每个工作周期内，开关管SW1在适当的波谷处导通，即实现了开关管SW1的谷底导通。开关管SW1在t0时刻导通，经过半个周期后，开关管SW2在t2时刻导通。在t1时刻，反射电压VAUX2大于反射基准信号，开关管SW2的导通不在谷底，峰值调整信号OFFSET的值需要被调整，峰值信号Ipk由601减小至602。当电流检测信号CS1增大到峰值信号Ipk时，开关管SW2关断。在t3时刻，反射电压VAUX2仍然大于反射基准信号，开关管SW2的导通仍然不在谷底，峰值调整信号OFFSET的值需要被进一步调整，峰值信号Ipk由602进一步减小至603。直到t5时刻，开关管SW2也实现了谷底导通，峰值调整信号OFFSET保持不变，峰值信号Ipk保持603不变。
图4为根据本发明一实施例的峰值信号产生电路205的电路框图。如图4所示，峰值信号产生电路205包括波谷计数模块210、目标波谷数发生器211、触发电路212以及峰值调整模块213。波谷计数模块210耦接至波谷检测电路204的输出端以接收波谷脉冲信号VP，对一个周期内的波谷进行计数，并输出即时谷值Valley_FS。目标波谷数发生器211基于即时谷值Valley_FS和上一周期的目标波谷数Valley_T(n-1)，输出当前周期的目标波谷数Valley_T(n)。触发电路212接收导通信号FS和波谷脉冲信号VP，当在开关管SW2的导通时刻检测到开关管SW2两端的开关电压VDS2高于波谷基准信号ZCD_ref2时，输出有效的触发信号VL。在另一个实施例中，当在开关管SW2的导通时刻检测到第二反射电压VAUX2大于反射基准信号时，触发电路212输出有效的触发信号VL。
峰值调整模块213基于即时谷值Valley_FS与当前周期目标波谷数Valley_T(n)的比较结果，在触发信号VP有效时调整峰值调整信号OFFSET的值。在一个实施例中，当即时谷值Valley_FS大于当前周期波谷数Valley_T(n)时，峰值调整模块213减小峰值调整信号OFFSET的值。当即时谷值Valley_FS小于当前周期波谷数Valley_T(n)时，峰值调整模块213增大峰值调整信号OFFSET的值。
图5为根据本发明一实施例的波谷检测电路204A与峰值信号产生电路205A的电路原理图。
在图5所示的实施例中，波谷检测电路204A包括谷底比较器240、非门241、RS触发器242、与门243以及单脉冲电路244。谷底比较器240具有同向输入端、反向输入端和输出端，其中同向输入端接收开关管SW2两端的开关电压VDS2，反向输入端接收波谷基准信号ZCD_ref2，基于开关电压VDS2与波谷基准信号ZCD_ref2，谷底比较器240在输出端输出波谷比较信号VCP。非门241具有输入端和输出端，其中输入端接收波谷比较信号VCP。RS触发器242具有置位端、复位端和输出端、其中置位端接收波谷比较信号VCP，复位端接收第二控制信号Drv2。与门243具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至非门241的输出端、第二输入端耦接至RS触发器242的输出端。单脉冲电路244具有输入端和输出端，其中输入端耦接至与门243的输出端，在输出端提供波谷脉冲信号VP。当开关电压VDS2大于与波谷基准信号ZCD_ref2时，波谷比较信号VCP具有高电平，与门243的输出为低电平，单脉冲电路244不工作，不输出任何脉冲信号。当开关电压VDS2小于波谷基准信号ZCD_ref2时，波谷比较信号VCP由高电平转为低电平，与门243的输出为高电平，单脉冲电路244工作，输出单脉冲形式的波谷脉冲信号VP。当导通信号FS来临时，RS触发器242被置位，与门243的输出为低电平，单脉冲电路244停止工作。波谷检测电路并不限于图5所示实施例。本领域公知的任意可检测谐振波形谷底并在每一个谷底输出脉冲信号的电路均可用作波谷检测电路。
在图5所示的实施例中，峰值信号产生电路205A包括波谷计数模块210A、目标波谷数发生器211A、触发电路212A以及峰值调整模块213A。
波谷计数模块210A包括计数器2101和寄存器2102。计数器2101具有时钟端、复位端和输出端，其中时钟端耦接至波谷检测电路204A的输出端以接收波谷脉冲信号VP，复位端接收导通信号FS，基于波谷脉冲信号VP和导通信号FS，计数器2101在输出端输出波谷计数信号Valley_CNT。寄存器2102具有输入端，时钟端和输出端，其中输入端接收波谷计数信号Valley_CNT，时钟端接收导通信号FS，在输出端提供即时谷值Valley_FS。
目标波谷数发生器211A包括选择器2111和寄存器2112。选择器2111具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值Valley_FS，第二输入端接收Valley_FS+1，基于即时谷值Valley_FS与上一周期目标波谷数Valley_T(n-1)的比较结果，选择器2111选择将即时谷值Valley_FS或Valley_FS+1作为输出的数值。在一个实施例中，当Valley_FS小于Valley_T(n-1)时，选择器2111选择将Valley_FS提供至其输出端；当Valley_FS大于Valley_T(n-1)时，选择器2111选择将Valley_FS+1提供至其输出端。寄存器2112具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至选择器2111的输出端，时钟端经下降沿触发器接收第二控制信号Drv2，在输出端提供当前周期的目标波谷数Valley_T(n)。
在图5所示的实施例中，触发电路212A包括与门2121。与门2121具有高电平输入端、低电平输入端和输出端，其中高电平输入端接收导通信号FS，低电平输入端耦接至波谷检测电路204A的输出端以接收波谷脉冲信号VP。在导通信号FS来临且开关管SW2未处于谷底时，触发电路212A输出有效的触发信号VL。在一个实施例中，触发信号VL高电平有效。在其他实施例中，触发信号VL的有效电平值也可以根据应用需要有所变化。
如图5所示，峰值调整模块213A包括数字比较电路230、D触发器231、数模转换电路232以及求和电路233。数字比较电路230具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至波谷计数模块210A的输出端以接收即时谷值Valley_FS，第二输入端耦接至目标波谷发生器211A的输出端以接收当前周期目标波谷数Valley_T(n)，基于即时谷值Valley_FS与当前周期目标波谷数的比较，数字比较电路230输出数字比较信号CP。D触发器231具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至数字比较电路230的输出端以接收数字比较信号CP，时钟端耦接至触发电路212的输出端以接收触发信号VL。数模转换电路232具有输入端和输出端，其中输入端耦接至D触发器231的输出端，基于D触发器231的输出，数模转换电路232在其输出端输出峰值调整信号OFFSET。在一个实施例中，峰值调整信号OFFSET具有预设最大值OFFSET_MAX和预设最小值OFFSET_MIN。在一个实施例中，基于D触发器231的输出，峰值调整信号OFFSET在预设最大值OFFSET_MAX和预设最小值OSSFSET_MIN之间以三角波形式演化。在另一个实施例中，在一个实施例中，基于D触发器231的输出，峰值调整信号OFFSET峰值调整信号OFFSET在预设最大值OFFSET_MAX和预设最小值OSSFSET_MIN之间以锯齿波形式演化。
求和电路233具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中第一输入端接收峰值调整信号OFFSET，第二输入端接收电流阈值信号Ipk_ref，求和电路233将峰值调整信号OFFSET与电流阈值信号Ipk_ref相叠加，在输出端提供峰值信号Ipk。
图6为根据本发明一实施例的图5所示电路的工作波形图。如图6所示，从上到下的波形依次为第一控制信号Drv1、开关电压VDS1、导通信号FS、第二控制信号Drv2、开关电压VDS2、波谷比较信号VCP、波谷脉冲信号VP、波谷计数信号Valley_CNT、即时谷值Valley_FS以及目标波谷数Valley_T。在图6所示的实施例中，波谷计数模块210A在开关管SW2的导通时刻更新即时谷值Valley_FS，目标波谷数发生器211A则在开关管SW2的关断时刻提供当前周期的目标波谷数Valley_T(n)。
在图6所示的实施例中，即时谷值Valley_FS以及当前周期的目标波谷数Valley_T(n)相等，其峰值调整信号OFFSET保持不变，峰值信号Ipk也不变，开关管SW1与开关管SW2均实现了谷底导通。
图7为根据本发明一实施例的目标波谷发生器211B的电路原理图。在图7所示的实施例中，目标波谷数发生器211B包括选择器2111、选择器2113、选择器2114和寄存器2115。选择器2111具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值Valley_FS，第二输入端接收Valley_FS+1，基于即时谷值Valley_FS与上一周期目标波谷数Valley_T(n-1)的比较，选择器2111选择将即时谷值Valley_FS或Valley_FS+1作为输出的数值。选择器2113具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至选择器2111的输出端，第二输入端接收即时谷值Valley_FS，基于峰值调整信号OFFSET是否增大到最大值OFFSET_MAX，选择器2113选择将选择器2111的输出或即时谷值Valley_FS作为输出的数值。选择器2114具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至选择器2113的输出端，第二输入端接收Valley_FS+1，基于峰值调整信号OFFSET是否减小到最小值OFFSET_MIN，选择器2114选择将选择器2113的输出或Valley_FS+1作为输出的数值。寄存器2115具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至选择器2114的输出端，时钟端经下降沿触发电路耦接至第二控制信号Drv2，在输出端输出当前周期的目标波谷数Valley_T(n)。
图8为根据本发明一实施例的交错式开关电源的控制方法50。控制方法50可用于控制本发明实施例的交错式开关电源，例如图2所示的开关电源10。该交错式开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管与第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件。该控制方法包括步骤501～509。
在步骤501，交错式开关电源的开关周期开始。之后，在步骤502，基于第一控制信号控制第一路电压调整电路的第一开关管SW1。在步骤503，在第一开关管SW1开始导通后的半周期后，导通第二开关管SW2。
在步骤504，判断交错式开关电源是否处于连续电流模式。若工作在连续电流模式，则跳转至步骤505，设置峰值调整信号OFFSET的值为初始值或者保持峰值调整信号OFFSET的值不变；若工作在非连续电流模式，则跳转至步骤506。在步骤506，检测开关电压VDS2在开关管SW2的导通时刻是否处于谷底，若是，则峰值调整信号OFFSET的值保持不变，并跳转至步骤507；否则，跳转至步骤508，调整峰值调整信号OFFSET的值。
在步骤505、507或508之后，进入步骤509。在步骤509，当表征流过开关管SW2电流的电流检测信号CS2增大到峰值信号Ipk时，关断开关管SW2。并返回步骤503重新开始新的工作周期。
在图8所示的实施例中，步骤508进一步包括步骤511～513。在步骤511，比较即时谷值Valley_FS是否小于当前周期目标波谷数Valley_T(n)。若小于，则至步骤512，增大峰值调整信号OFFSET的值；若大于，则至步骤513，减小峰值调整信号OFFSET的值。
需要说明的是，其他实施例所包括的步骤可能比控制方法50所包括的步骤多，也可能比控制方法50所包括的步骤少。
图9为根据本发明一实施例的图8所示的控制方法502的流程图。在图9所示的实施例中，步骤502进一步包括步骤5021～5028。
在步骤5021，反馈交错式开关电源的输出电压，产生代表输出电压的反馈信号。在步骤5022，对反馈信号与参考信号的差值进行误差放大，产生补偿信号。在步骤5023，将补偿信号与调制信号相比较，产生频率调制信号。在步骤5024，检测交错式开关电源是否处于连续电流模式。若是，则进入步骤5025，基于频率调制信号来控制开关管SW1导通；若否，则进入步骤5026，谷底导通开关管SW1。在步骤5207，检测流过开关管SW1的电流，产生电流检测信号CS1。在步骤5208，当电流检测信号CS1达到电流阈值信号时，关断开关管SW1。
在一个实施例中，步骤502还进一步包括，基于频率调制信号，产生电流阈值信号。在另一个实施例中，
注意，在上文描述的流程图中，框中所标注的功能也可以按照不同于图8或9中所示的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这取决于所涉及的具体功能。例如，步骤5027可以与步骤5024并行执行。
本发明采用了反激变换器作为实施例来具体阐述电路工作原理。应当理解，本发明也可用于BUCK、BOOST、BUCK-BOOST等其他开关电源电路。
在说明书或权利要求书中，相关术语例如第一和第二等可以只是将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必或不意味着在这些实体或动作之间的任意实体这种关系或者顺序。数字顺序例如“第一”、“第二”、“第三”等仅仅指的是多个中的不同个体，并不意味着任何顺序或序列，除非权利要求语言有具体限定。在任何一个权利要求中的文本的顺序并不意问这处理步骤必须以根据这种顺序的临时或逻辑顺序进行，除非权利要求语言有具体规定。在不脱离本发明范围的情况下，这些处理步骤可以按照任意顺序互换，只要这种互换不会是的权利要求语言矛盾并且不会出现逻辑上荒谬。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (17)
1.一种用于交错式开关电源的控制电路，该开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管和第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制电路包括：
第一路控制电路，耦接至第一开关管，输出控制第一开关管的第一控制信号；
第二路控制电路，耦接至第二开关管，输出控制第二开关管的第二控制信号，其中第二路控制电路包括：
移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出控制第二开关管导通的第二导通信号；
峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的电流检测信号，基于峰值信号和电流检测信号，峰值比较电路输出控制第二开关管关断的第二关断信号，其中该峰值信号包括电流阈值信号与峰值调整信号；
波谷检测电路，在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；
峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值，该峰值信号产生电路包括：
波谷计数模块，耦接至波谷检测电路的输出端以接收波谷脉冲信号，计数并输出第二开关管关断期间的即时谷值；
目标波谷数发生器，基于即时谷值和上一周期的目标波谷数，输出当前周期的目标波谷数；
触发电路，接收第二导通信号和波谷脉冲信号，在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压低于波谷基准信号时，触发电路输出有效的触发信号；以及
峰值调整模块，基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果，在触发信号有效时调整峰值调整信号的值，并在输出端输出该峰值信号。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中
当即时谷值大于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块减小峰值调整信号的值；以及
当即时谷值小于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块增大峰值调整信号的值。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中峰值调整模块包括：
数字比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收当前周期的目标波谷数，基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果，数字比较电路输出数字比较信号；
D触发器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至数字比较电路的输出端以接收数字比较信号，时钟端耦接至触发电路的输出端以接收触发信号；
数模转换电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至D触发器的输出端，基于D触发器的输出，数模转换电路在输出端输出峰值调整信号；以及
求和电路，将峰值调整信号与电流阈值信号相叠加，在输出端输出峰值信号。
4.如权利要求1所述的控制电路，其中目标波谷数发生器包括：
选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收即时谷值加1，基于即时谷值与上一周期目标波谷数的比较结果，选择器选择将即时谷值或即时谷值加1作为输出的数值；以及
寄存器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至选择器的输出端，时钟端接收第二关断信号，在输出端提供当前周期的目标波谷数。
5.如权利要求1所述的控制电路，其中目标波谷数发生器包括：
第一选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收即时谷值，第二输入端接收即时个谷值加1，基于即时谷值与上一周期目标波谷数的比较结果，第一选择器选择将即时谷值或即时谷值加1作为输出的数值；
第二选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一选择器的输出端，第二输入端接收即时谷值，基于峰值调整信号是否达到最大值，第二选择器选择将第一选择器的输出或即时谷值作为输出的数值；
第三选择器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第二选择器的输出端，第二输入端接收即时谷值加1，基于峰值调整信号是否达到最小值，第三选择器选择将第二选择器的输出或即时谷值加1作为输出的数值；以及
第三寄存器，具有输入端、时钟端和输出端，其中输入端耦接至第三选择器的输出端，时钟端耦接至第二关断信号，在输出端输出当前周期的目标波谷数。
6.如权利要求1所述的控制电路，其中波谷检测电路包括：
谷底比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第二开关管两端的开关电压，第二输入端接收波谷基准信号，基于第二开关管两端的开关电压和波谷基准信号，谷底比较器在输出端输出波谷比较信号；
非门，其输入端耦接至谷底比较器的输出端；
RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至谷底比较器的输出端以接收波谷比较信号，复位端接收第二控制信号；
与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至非门的输出端，第二输入端耦接至RS触发器的输出端；以及
单脉冲电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至与门的输出端，输出端输出波谷脉冲信号。
7.如权利要求1所述的控制电路，其中第一路控制电路采用多模式控制，包括：
误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表交错式开关电源输出信号的反馈信号，第二输入端接收参考信号，误差放大电路基于反馈信号和参考信号之差，产生补偿信号；
调制信号产生电路，产生调制信号；以及
第一比较电路，接收第一电流阈值信号和表征流过第一开关管电流的第一电流检测信号，基于第一电流阈值信号和第一电流检测信号，输出第一关断信号以控制第一开关管的关断；
第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第二输入端耦接至调制信号产生电路以接收调制信号，第二比较电路将补偿信号和调制信号进行比较，在输出端产生频率调制信号；以及
其中在连续电流模式下，基于频率调制信号控制第一开关管导通，在非连续电流模式下，在第一开关管的关断期间内第一开关管两端的电压达到其最小电压时，导通第一开关管。
8.一种交错式开关电源，包括：
交错并联运行的第一开关管和第二开关管；
第一变压器，具有第一原边绕组和第一辅助绕组，其中第一原边绕组耦接至第一开关管；
第二变压器，具有第二原边绕组和第二辅助绕组，其中第二原边绕组耦接至第二开关管；
第一路控制电路，耦接至第一辅助绕组以接收来自第一变压器的第一反射电压，输出控制第一开关管的第一控制信号，其中在非连续电流模式下且第一开关管的关断期间内第一反射电压达到其最小电压时，第一开关管导通；
第二路控制电路，输出控制第二开关管的第二控制信号，所述第二路控制电路包括：
移相控制模块，接收第一控制信号，并在第一开关管开始导通的半个周期后，输出第二导通信号以导通第二开关管；
峰值比较电路，接收峰值信号和表征流过第二开关管电流的第二电流检测信号，将第二电流检测信号和峰值信号相比较，输出第二关断信号以控制第二开关管的关断，其中该峰值信号包括第二电流阈值信号与峰值调整信号；
波谷检测电路，耦接至第二辅助绕组以接收来自第二变压器的第二反射电压，在第二开关管的关断期间检测第二反射电压是否低于反射基准信号，并输出波谷脉冲信号；
峰值信号产生电路，接收波谷脉冲信号、第二导通信号和第二电流阈值信号，输出所述峰值信号，其中在第二开关管导通时刻检测到第二反射电压高于反射基准信号时，峰值信号产生电路调整峰值调整信号的值，该峰值信号产生电路包括：
波谷计数模块，耦接至波谷检测电路的输出端以接收波谷脉冲信号，计数并输出即时谷值；
目标波谷数发生器，基于即时谷值和上一周期的目标波谷数，输出当前周期的目标波谷数；以及
峰值调整模块，输出所述峰值调整信号，在第二开关管导通时刻检测到第二反射电压大于反射基准信号时，基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果来调整峰值调整信号的值。
9.如权利要求8所述的交错式开关电源，其中第一路控制电路包括：
误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表交错式开关电源的输出信号的反馈信号，第二输入端接收参考信号，误差放大电路基于反馈信号和参考信号之差，产生补偿信号；
调制信号产生电路，产生调制信号；以及
第一比较电路，接收第一电流阈值信号和表征流过第一开关管电流的第一电流检测信号，基于第一电流阈值信号和第一电流检测信号，输出第一关断信号以控制第一开关管的关断；以及
第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第二输入端耦接至调制信号产生电路以接收调制信号，第二比较电路将补偿信号和调制信号进行比较，在输出端产生频率调制信号，其中在连续电流模式下，基于频率调制信号控制第一开关管导通。
10.如权利要求8所述的交错式开关电源，其中波谷检测电路包括：
谷底比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第二辅助绕组接收第二反射电压，第二输入端接收反射基准信号，基于第二反射电压和反射基准信号，谷底比较器在输出端输出波谷比较信号；
非门，其输入端耦接至谷底比较器的输出端；
RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至谷底比较器的输出端以接收波谷比较信号，复位端接收第二控制信号；
与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至非门的输出端，第二输入端耦接至RS触发器的输出端；以及
单脉冲电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至与门的输出端，在输出端输出波谷脉冲信号。
11.如权利要求8所述的交错式开关电源，其中
当即时谷值大于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块减小峰值调整信号的值；以及
当即时谷值小于当前周期目标波谷数时，峰值调整模块增大峰值调整信号的值。
12.一种用于交错式开关电源的控制方法，该交错式开关电源包括交错并联的第一路电压调整电路和第二路电压调整电路，其中第一路电压调整电路具有第一开关管与第一储能元件，第二路电压调整电路具有第二开关管和第二储能元件，该控制方法包括：
基于第一控制信号控制第一开关管的导通与关断；
在第一开关管开始导通的半个周期后，导通第二开关管；
检测流过第二开关管的电流，产生第二电流检测信号；
在第二开关管的关断期间检测第二开关管两端的开关电压是否低于波谷基准信号，输出波谷脉冲信号；
基于波谷脉冲信号，计数每个周期内的第二开关管两端开关电压的波谷数，产生即时谷值；
基于即时谷值和上一周期的目标波谷数，产生当前周期的目标波谷数；
比较即时谷值与当前周期目标波谷数的大小；
基于即时谷值与当前周期目标波谷数的比较结果，在非连续电流模式且在第二开关管导通时刻检测到第二开关管两端的开关电压高于波谷基准信号时，调整峰值调整信号的值；
将峰值调整信号的值叠加至电流阈值信号，以产生峰值信号；以及
当第二电流检测信号增大到峰值信号时，关断第二开关管。
13.如权利要求12所述的控制方法，其中
当即时谷值大于当前周期目标波谷数时，减小峰值调整信号的值；以及
当即时谷值小于当前周期目标波谷数时，增大峰值调整信号的值。
14.如权利要求12所述的控制方法，其中
当即时谷值小于上一周期的目标波谷数时，当前周期的目标波谷数等于即时谷值；以及
当即时谷值大于上一周期的目标波谷数时，当前周期的目标波谷数等于即时谷值加1。
15.如权利要求14所述的控制方法，进一步包括：
当峰值调整信号增加到峰值调整信号最大值时，当前周期的目标波谷数等于即时谷值；以及
当峰值调整信号减小到峰值调整信号最小值时，当前周期的目标波谷数等于即时谷值加1。
16.如权利要求12所述的控制方法，控制第一开关管的导通包括：
采样代表开关电源输出信号，产生反馈信号；
对反馈信号与参考信号的差值进行误差放大，产生补偿信号；
将补偿信号与调制信号相比较，产生频率调制信号，其中在连续电流模式下，基于频率调制信号控制第一开关管的导通；以及
在第一开关管关断期间检测第一开关管两端的电压是否达到其最小值，其中在非连续电流模式下，且第一开关管的关断期间内当第一开关管两端的开关电压达到其最小值时，导通第一开关管。
17.如权利要求16所述的控制方法，控制第一开关管的关断包括：
检测流过第一开关管的电流，产生第一电流检测信号；
基于频率调制信号，产生第一电流阈值信号；以及
当第一电流检测信号达到第一电流阈值信号时，关断第一开关管。
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