CN113472207B - 开关电源及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种开关电源及其控制电路，控制电路包括：退磁检测模块，根据电压反馈信号获得退磁时间以及采样时间；频率产生模块，根据退磁时间、振荡信号、第一电压采样信号以及开关管的驱动信号产生斜坡信号；导通控制模块，对电压反馈信号进行采样保持得到第二电压采样信号，根据第二电压采样信号与基准电压产生误差信号以及根据误差信号和斜坡信号产生导通信号；关断信号产生模块，根据电流采样信号和误差信号产生关断信号；线损补偿模块，根据退磁时间、采样时间以及误差信号产生补偿电流叠加到通控制模块。本申请可以补偿输出线缆压降、环路直流增益误差、以及采样位置移动等各种影响造成的输出电压偏差，改善输出电压曲线。

Description

开关电源及其控制电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体地，涉及一种开关电源及其控制电路。

背景技术

原边控制的开关电源可以采用变压器的辅助绕组获得与输出电压相关的电压反馈信号，因而可以节省用于将电压反馈信号从副边反馈至原边的光耦及精密电压源等电子元件，简化信号反馈路径。原边控制的开关电源容易形成模块化和小型化的集成电路，已经广泛地用于手机、平板电脑和便携式媒体播放器等电子数码产品的各种充电电源，以及用于驱动发光二极管(LED)的供电电源中。

然而，现有的开关电源控制过程中，利用指数函数控制开关频率，在轻载和控制的时候，由于辅助绕组或者初级绕组器件等其他因素的干扰，容易造成环路不稳定。

进一步地，利用开关频率做线损补偿不能有效的补偿采样误差、输出线缆压降误差、环路直流增益误差，以及采样位置移动等各种影响造成的输出电压偏差。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的目的在于提供一种开关电源及其控制电路，补偿输出线缆压降、环路直流增益误差、以及采样位置移动等各种影响造成的输出电压偏差，改善输出电压曲线。

根据本发明的第一方面，提供一种开关电源的控制电路，包括：退磁检测模块，根据表征输出电压的电压反馈信号获得退磁时间以及采样时间；频率产生模块，根据退磁时间、振荡信号、表征输入电压的第一电压采样信号以及开关管的驱动信号产生斜坡信号；导通控制模块，对所述电压反馈信号进行采样保持得到第二电压采样信号，根据所述第二电压采样信号与基准电压产生误差信号，以及根据误差信号和所述斜坡信号产生导通信号；关断信号产生模块，根据表征流经开关管电流的电流采样信号和所述误差信号产生关断信号；线损补偿模块，与所述退磁检测模块连接，根据退磁时间、采样时间以及所述误差信号产生补偿电流，并叠加到导通控制模块进行补偿。

优选地，所述补偿电流包括第一补偿电流、第二补偿电流和第三补偿电流中的至少一种，其中，第一补偿电流用于补偿拐点电压误差，所述拐点电压为退磁结束时刻所述电压反馈信号的电压值；第二补偿电流用于补偿直流增益误差；第三补偿电流用于补偿输出线缆压降误差。

优选地，所述线损补偿模块包括：拐点误差补偿单元，根据所述电压反馈信号、所述退磁时间以及所述采样时间产生第一补偿电流以补偿拐点电压误差。

优选地，所述拐点误差补偿单元包括：第二逻辑控制单元，根据所述退磁时间以及所述采样时间产生逻辑控制信号；采样放大单元，根据所述逻辑控制信号对所述电压反馈信号进行采样并放大得到第一电压反馈信号和第二电压反馈信号；第二压流转换单元，与所述采样放大单元连接，将第一电压反馈信号和第二电压反馈信号分时转换成相应的第一反馈电流和第二反馈电流；第二电流镜单元，与所述第二压流转换单元连接，将第二反馈电流和第一反馈电流之差作为第一补偿电流输出，电流存储单元，存储所述第一反馈电流。

优选地，所述线损补偿模块还包括：误差信号补偿单元，根据所述误差信号以及切换信号产生所述第二补偿电流以补偿直流增益误差。

优选地，所述误差信号补偿单元还将所述第一补偿电流和所述第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

优选地，所述误差信号补偿单元包括：第三逻辑控制单元，根据所述切换信号产生切换控制信号；第三压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；第三电流镜单元，将所述误差电流镜像输出；偏置单元，与所述第三电流镜单元的输出端连接，根据所述切换控制信号、偏置电流和所述误差电流产生所述第二补偿电流。

优选地，所述误差信号补偿单元还包括：第四电流镜单元，将所述第二补偿电流和所述第一补偿电流之和镜像输出。

优选地，所述线损补偿模块还包括：输出线缆补偿单元，根据所述退磁时间以及所述误差信号产生第三补偿电流以补偿输出线缆压降误差。

优选地，所述输出线缆补偿单元包括：比例放大单元，将所述误差信号进行放大；积分单元，对放大后的误差信号进行积分得到积分电压；第四压流转换单元，将所述积分电压转换成相应的积分电流；第五电流镜单元，将所述积分电流镜像输出产生所述第三补偿电流。

优选地，所述控制电路还包括：阈值切换模块，接收不同大小的第一阈值电压和第二阈值电压，并根据切换信号输出所述第一阈值电压或所述第二阈值电压作为所述基准电压。

优选地，所述控制电路还包括：第三比较器，与所述频率产生模块连接，根据所述斜坡信号与第一参考电压产生所述切换信号。

优选地，当所述斜坡信号大于第一参考电压时，所述阈值切换模块输出所述第一阈值电压作为所述基准电压；当所述斜坡信号等于所述第一参考电压时，所述阈值切换模块根据切换信号输出第二阈值电压作为所述基准电压，其中，所述第一阈值电压小于所述第二阈值电压。

优选地，当所述斜坡信号大于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号从初始电压逐渐降低；当所述斜坡信号等于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制所述斜坡信号恢复至预设电压。

优选地，在开关管关断期间，所述斜坡信号至少具有一段斜率。

优选地，所述频率产生模块包括：第一逻辑控制单元，根据所述振荡信号、所述驱动信号、苏搜狐退磁时间以及所述切换信号产生第一控制信号至第四控制信号；第一压流转换单元，将所述第一电压采样信号转换成相应的第一采样电流；第一电流镜单元，根据第一采样电流和偏置电流产生充放电电流；第一电容，根据充放电电流进行充放电以产生所述斜坡信号；第一开关单元，包括第一开关至第四开关，所述第一开关至所述第三开关分别与第一电流、第二电流、第三电流连接，第一开关至第三开关分别由所述第一控制信号至第三控制信号控制其导通与关断以调节斜坡信号的下降斜率，所述第四开关由所述第四控制信号控制其导通与关断以将所述斜坡信号恢复至预设电压。

优选地，所述频率产生电路还包括：第一滤波电路，对所述斜坡信号进行滤波。

优选地，所述导通控制模块包括：采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和所述基准电压产生所述误差信号；第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和所述斜坡信号产生恒压导通信号。

优选地，所述导通控制模块根据所述恒压导通信号产生所述导通信号。

优选地，所述控制电路还包括：振荡器，用于产生所述振荡信号。

优选地，所述控制模块还包括：恒流控制模块，根据所述退磁时间产生恒流导通信号。

优选地，所述导通控制模块根据恒压导通信号和所述恒流导通信号产生所述导通信号。

优选地，所述导通控制模块包括：采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和基准电压产生所述误差信号；第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和所述斜坡信号产生所述恒压导通信号；与门，与所述第一比较器和所述恒流控制模块连接，根据恒压导通信号和恒流导通信号产生所述导通信号。

优选地，所述频率产生模块采用指数型函数产生所述斜坡信号。

优选地，所述控制电路还包括：RS触发器，根据所述导通信号和所述关断信号产生开关控制信号；驱动模块，根据所述开关控制信号产生驱动信号。

优选地，所述线损补偿模块还包括：误差信号补偿单元，根据所述误差信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

优选地，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

优选地，所述误差信号补偿单元包括：第五压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；第七电流镜单元，将所述误差电流镜像输出产生第二补偿电流。

优选地，所述误差信号补偿单元还包括：第八电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

优选地，所述关断信号产生模块包括：峰值单元，根据误差信号产生电流峰值信号；第二比较器，与所述峰值单元连接，根据所述电流采样信号和所述电流峰值信号产生所述关断信号。

根据本发明的另一方面，提供一种开关电源，包括：主电路，所述主电路包括功率转换电路，用于将交流输入电压转变为直流输出电压；控制电路；其中，所述控制电路包括：退磁检测模块，根据表征输出电压的电压反馈信号获得退磁时间以及采样时间；频率产生模块，根据退磁时间、振荡信号、表征输入电压的第一电压采样信号以及开关管的驱动信号产生斜坡信号；导通控制模块，对所述电压反馈信号进行采样保持得到第二电压采样信号，根据所述第二电压采样信号与基准电压产生误差信号，以及根据误差信号和所述斜坡信号产生恒压导通信号，并根据所述恒压导通信号产生导通信号；关断信号产生模块，根据表征流经开关管电流的电流采样信号和所述误差信号产生关断信号；线损补偿模块，与所述退磁检测模块连接，根据退磁时间、采样时间以及误差信号产生补偿电流，并叠加到导通控制模块进行补偿。

优选地，所述补偿电流包括第一补偿电流、第二补偿电流和第三补偿电流中的至少一种，其中，第一补偿电流用于补偿拐点电压误差，所述拐点电压为退磁结束时刻所述电压反馈信号的电压值；第二补偿电流用于补偿直流增益误差；第三补偿电流用于补偿输出线缆压降误差。

优选地，所述线损补偿模块包括：拐点误差补偿单元，根据所述电压反馈信号、所述退磁时间以及所述采样时间产生第一补偿电流以补偿拐点电压误差。

优选地，所述拐点误差补偿单元包括：第二逻辑控制单元，根据退磁时间以及采样时间产生逻辑控制信号；采样放大单元，根据逻辑控制信号对电压反馈信号进行采样并放大得到第一电压反馈信号和第二电压反馈信号；第二压流转换单元，与所述采样放大单元连接，将第一电压反馈信号和第二电压反馈信号分时转换成相应的第一反馈电流和第二反馈电流；第二电流镜单元，与所述第二压流转换单元连接，将第二反馈电流和第一反馈电流之差作为第一补偿电流输出，电流存储单元，存储第一反馈电流。

优选地，所述线损补偿模块还包括：误差信号补偿单元，根据所述误差信号以及切换信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

优选地，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

优选地，所述误差信号补偿单元包括：第三逻辑控制单元，根据切换信号产生切换控制信号；第三压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；第三电流镜单元，将所述误差电流镜像输出；偏置单元，与所述第三电流镜单元的输出端连接，根据所述切换控制信号、偏置电流和误差电流产生第二补偿电流。

优选地，所述误差信号补偿单元还包括：第四电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

优选地，所述线损补偿模块还包括：输出线缆补偿单元，根据所述退磁时间以及所述误差信号产生第三补偿电流以补偿输出线缆压降误差。

优选地，所述输出线缆补偿单元包括：比例放大单元，将所述误差信号进行放大；积分单元，对放大后的误差信号进行积分得到积分电压；第四压流转换单元，将所述积分电压转换成相应的积分电流；第五电流镜单元，将所述积分电流镜像输出产生第三补偿电流。

优选地，所述控制电路还包括：阈值切换模块，接收不同大小的第一阈值电压和第二阈值电压，并根据切换信号输出所述第一阈值电压或所述第二阈值电压作为所述基准电压。

优选地，所述控制电路还包括：第三比较器，与所述频率产生模块连接，根据所述斜坡信号与所述第一参考电压产生所述切换信号。

优选地，当所述斜坡信号大于第一参考电压时，所述阈值切换模块输出所述第一阈值电压作为所述基准电压；当所述斜坡信号等于所述第一参考电压时，所述阈值切换模块根据切换信号输出第二阈值电压作为所述基准电压，其中，所述第一阈值电压小于所述第二阈值电压。

优选地，当所述斜坡信号大于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号从初始电压逐渐降低；当所述斜坡信号等于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号恢复至预设电压。

优选地，在开关管关断期间，所述斜坡信号至少具有一段斜率。

优选地，所述频率产生模块包括：第一逻辑控制单元，根据振荡信号、驱动信号、退磁时间以及切换信号产生第一控制信号至第四控制信号；第一压流转换单元，将所述第一电压采样信号转换成相应的第一采样电流；第一电流镜单元，根据第一采样电流和偏置电流产生充放电电流；第一电容，根据充放电电流进行充放电以产生所述斜坡信号；第一开关单元，包括第一开关至第四开关，分别与第一电流、第二电流、第三电流连接，第一开关至第三开关分别由所述第一控制信号至第三控制信号控制其导通与关断以调节斜坡信号的下降斜率，所述第四开关由所述第四控制信号控制其导通与关断以将所述斜坡信号恢复至预设电压。

优选地，所述频率产生电路还包括：第一滤波电路，对所述斜坡信号进行滤波。

优选地，所述导通控制模块包括：采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和所述基准电压产生误差信号；第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和斜坡信号产生恒压导通信号。

优选地，所述控制电路还包括：

振荡器，用于产生所述振荡信号。

优选地，所述控制电路还包括：

恒流控制模块，根据所述退磁时间产生恒流导通信号。

优选地，所述导通控制模块根据恒压导通信号和所述恒流导通信号产生导通信号。

优选地，所述导通控制模块包括：采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和基准电压产生误差信号；第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和斜坡信号产生恒压导通信号；与门，与所述第一比较器和所述恒流控制模块连接，根据恒压导通信号和恒流导通信号产生导通信号。

优选地，所述频率产生模块采用指数型函数产生所述斜坡信号。

优选地，所述控制电路还包括：RS触发器，根据所述导通信号和所述关断信号产生开关控制信号；驱动模块，根据所述开关控制信号产生驱动信号。

优选地，所述线损补偿模块还包括：误差信号补偿单元，根据所述误差信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

优选地，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

优选地，所述误差信号补偿单元包括：第五压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；第七电流镜单元，将所述误差电流镜像输出产生第二补偿电流。

优选地，所述误差信号补偿单元还包括：第八电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

优选地，所述关断信号产生模块包括：峰值单元，根据误差信号产生电流峰值信号；第二比较器，与所述峰值单元连接，根据电流采样信号和所述电流峰值信号产生关断信号。

优选地，所述主电路的功率变换电路为选自以下拓扑中的任一种：浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boost拓扑以及反激拓扑。

本发明实施例提供的开关电源及其控制电路，通过采样表征输出电压的电压反馈信号以及根据电压反馈信号的变化调节开关管的开关频率来实现恒压或恒流输出，同时减少轻载和空载的环路增益，有效的提高了空载和轻载的稳定。例如当输出电压变大时，通过降低开关频率或者减小峰值电流或者同时降低开关频率和减小峰值电流，从而减小输出电压；当输出电压变小时，通过提高开关频率或者增加峰值电流或者同时提高开关频率和增加峰值电流，从而增加输出电压，并实现恒压输出。

进一步地，开关电源的控制电路根据原边电流、误差信号、退磁时间以及采样时间产生多个补偿电流，以补偿输出线缆压降、环路直流增益误差、以及采样位置移动等各种影响造成的输出电压偏差，有效改善了输出电压曲线。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有技术中原边控制的开关电源的原理图。

图2示出现有技术中开关电源的控制电路的示意性电路图。

图3示出现有技术中控制电路的线损补偿模块的示意性电路图。

图4示出根据本发明第一实施例提供的开关电源的控制电路的示意性电路图。

图5示出根据本发明第一实施例提供的开关电源的控制电路中频率产生模块的示意性电路图。

图6a和图6b分别示出根据本发明实施例的开关电源的开关频率与输出电流以及峰值电流与输出电流的关系示意图。

图7a和图7b分别示出根据本发明实施例的开关电源的各信号的波形图。

图8示出根据本发明第一实施例提供的开关电源的控制电路中线损补偿模块的示意性电路图。

图9示出根据本发明第一实施例提供的误差信号补偿单元的示意性电路图。

图10示出根据本发明第一实施例提供的拐点误差补偿单元的示意性电路图。

图11示出根据本发明第一实施例提供的拐点误差补偿单元的控制信号的波形图。

图12示出根据本发明第一实施例提供的输出线缆补偿单元的示意性电路图。

图13示出根据本发明第一实施例提供的输出线缆补偿单元的控制信号的波形图。

图14示出根据本发明第二实施例提供的开关电源的控制电路的示意性电路图。

图15示出本发明第二实施例提供的误差信号补偿单元的示意性电路图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出现有技术中原边控制的开关电源的原理图。如图1所示，开关电源100包括变压器T1，位于变压器T1原边的开关管M1、电流采样电阻Rs、整流桥101、输入电容Cin、电压反馈电路102、控制电路103，位于变压器T1副边的续流二极管D0、输出电容Co以及输出线缆的等效电阻Req。

整流桥101包括二极管D1至D4。整流桥101的两个输入端从外部的交流电源接收交流输入电压Vac。输入电容Cin连接在整流桥101的两个输出端之间，从而提供直流输入电压Vin。变压器T1包括原边绕组Np、副边绕组Ns以及辅助绕组Naux，变压器T1的原边绕组Np、开关管M1和电流采样电阻Rs依次串联在输入电容Cin的高电位端和地之间。在开关管M1和电流采样电阻Rs之间的中间节点获得表征流经开关管M1的电流的电流采样信号VCS。变压器T1的辅助绕组Naux与电压反馈电路102相连接，在该实例中，电压反馈电路102包括由第一电阻R1和第二电阻R2构成的分压网络。在第一电阻R1和第二电阻R2之间的中间节点获得表征开关电源100的输出电压Vo的电压反馈信号VFB。控制电路103的两个输入端分别接收电流采样信号VCS和电压反馈信号VFB，并且在输出端提供开关管M1的驱动信号GD。

在变压器T1的副边，续流二极管D0和输出电容Co串联连接在变压器T1的副边绕组Ns的两端。续流二极管D0的阳极连接至副边绕组Ns的同名端，阴极连接至输出电容Co的一端。在输出电容Co的两端产生输出电压Vo，以向负载供电。

在开关电源100的工作期间，控制电路103根据电流采样信号VCS控制开关管M1的断开时刻，根据电压反馈信号VFB控制开关管M1的开关周期，从而实现恒流和/或恒压输出。在开关管M1的断开期间，变压器T1通过续流二极管D0正向导通将能量传递至输出端。

图2示出现有技术中开关电源的控制电路的示意性电路图。其中，控制电路103例如用于图1所示的开关电源中。

控制电路103具有两个输入端，包括电压反馈端口FB和电流采样端口CS，分别接收电压反馈信号VFB和电流采样信号VCS，以及输出端，即驱动端口DRV，用于提供开关管M1的驱动信号GD。进一步地，控制电路103包括采样保持模块104、误差放大器105、振荡器106、退磁时间检测模块107、指数型锯齿波信号发生模块108、比较器109、恒流控制模块110、与门111、关断信号产生模块112、RS触发器113、驱动模块114以及线损补偿模块119。

采样保持模块104对表征开关电源的输出电压的电压反馈信号VFB进行采样并保持，输出端输出采样保持后获得的第二电压采样信号Vsp2。

误差放大器105的反相输入端接收第二电压采样信号Vsp2，误差放大器105的同相输入端接收基准电压Vref0，误差放大器105的输出端输出对第二电压采样信号Vsp2和基准电压Vref0之间的误差进行放大后的误差信号VEA。

振荡器106产生振荡信号OSC，退磁时间检测模块107通过检测电压反馈信号VFB获得开关电源的退磁时间TDS，指数型锯齿波信号发生模块108根据振荡信号OSC和退磁时间TDS产生斜坡信号Vramp以及多个时钟信号clk1、clk2……clkn。

比较器109根据误差信号VEA和斜坡信号Vramp产生恒压导通信号ONV。

恒流控制模块110根据退磁时间TDS、峰值电流以及开关管M1的开关频率，计算下一个周期的峰值电流或者开关频率，并产生恒流导通信号ONC。

在本实施例中，恒压导通信号ONV与恒流导通信号ONC分别连接与门111的两个输入端，通过与门111组合后产生导通信号ON，输出至触发器113的置位端，用于控制开关管M1的导通。

关断信号产生模块112根据误差信号VEA和电流采样信号VCS产生关断信号OFF。

在本实施例中，关断信号产生模块112产生的关断信号OFF输出至RS触发器113的复位端，用于控制开关管M1的关断。

RS触发器113的输出端的输出信号经过驱动模块114增强驱动能力后，产生驱动信号GD。

线损补偿模块119根据多个时钟信号(clk1、clk2……clkn)输出补偿电流Icomp。补偿电流Icomp通过电压反馈端口FB流出芯片，并生成补偿电压Vcomp，其中，

图3示出了现有技术中控制电路的线损补偿模块的示意性电路图。该线损补偿模块119包括多个触发器121和编码器122、电流源单元123以及电流镜单元124。通过对振荡器106输出的振荡信号OSC计数得到多个时钟信号(clk1、clk2……clkn)，通过多个D触发器121和编码器122，产生控制信号S0、S1、……、Sn，所述电流源单元123包括多个电流源(I0、I1、…、In)以及分别与相应电流源串联的多个开关，多个开关分别由控制信号S0、S1、…、Sn来控制其导通与关断，从而控制电流源单元123输出的电流大小，从而通过电流镜单元124输出随着计数变化的补偿电流Icomp。

该控制方案简单，可以产生比较复杂的补偿电流，但是通过频率来做线损补偿方案，无法有效的补偿采样误差和输出线缆压降误差。因为采样误差和外围参数有关，且非线性。输出线缆压降误差和输出电流成比例，而非与开关频率成比例。

图4示出根据本发明第一实施例的开关电源的线损补偿电路的示意性电路图。其中，该控制电路203例如用于图1所示的开关电源中。

如图4所示，所述开关电源的线损补偿电路203包括退磁检测模块207、频率产生模块208、线损补偿模块210、第三比较器216、恒流控制模块217、输入检测模块221、导通控制模块220、关断信号产生模块212、RS触发器213和驱动模块214。

其中，退磁检测模块207根据表征输出电压的电压反馈信号VFB获取开关电源的退磁时间TDS以及采样时间Tsample。

在本实施例中，退磁检测模块207与电压采样端FB连接，接收电压反馈信号VFB。

输入检测模块221，用于获取表征输入电压Vin的第一电压采样信号Vsp1。

频率产生模块208根据退磁时间TDS、振荡信号OSC、第一电压采样信号Vsp1以及开关管M1的驱动信号GD、第三比较器216输出的切换信号Swq产生斜坡信号Vramp。

在本实施例中，振荡信号OSC由振荡器206产生。

第三比较器216，与所述频率产生模块208连接，根据所述斜坡信号Vramp和第一参考电压Vref1产生切换信号Swp。

阈值切换模块215，与所述第三比较器216连接，接收不同大小的第一阈值电压CV1和第二阈值电压CV2，并根据所述切换信号Swp输出第一阈值电压CV1或第二阈值电压CV2作为基准电压。

恒流控制模块217，与所述退磁检测模块207连接，根据退磁时间TDS产生恒流导通信号ONC。导通控制模块220对表征输出电压的电压反馈信号VFB进行采样保持得到第二电压采样信号Vsp2，根据所述第二电压采样信号Vsp2与基准电压产生误差信号VEA，以及根据误差信号VEA和所述斜坡信号Vramp产生恒压导通信号ONV，并根据所述恒压导通信号ONV和恒流导通信号ONC产生导通信号ON。

在本实施例中，导通控制模块220包括采样保持模块204、第一误差放大器205、第一比较器209和与门211，其中，采样保持模块204对所述电压反馈信号VFB进行采样保持，输出第二电压采样信号Vsp2；第一误差放大器205与所述采样保持模块204连接，根据所述第二电压采样信号Vsp2和基准电压产生误差信号VEA；第一比较器209与所述第一误差放大器205连接，根据所述误差信号VEA和斜坡信号Vramp产生恒压导通信号ONV；与门211根据恒压导通信号ONV和恒流导通信号ONC产生导通信号ON。

其中，第一误差放大器205的正相输入端接收基准电压，反相输入端接收第二电压采样信号Vsp2，输出端输出误差信号VEA。第一比较器209的正相输入端接收误差信号VEA，反相输入端接收斜坡信号Vramp，输出端输出恒压导通信号ONV。

参见图7a-7b，在本实施例中，当所述斜坡信号Vramp大于第一参考电压Vref1时，所述阈值切换模块215输出第一阈值电压CV1作为基准电压，所述频率产生模块208根据所述切换信号Swp控制所述斜坡信号Vramp钳位至初始电压V0，然后从初始电压V0开始降低；当所述斜坡信号Vramp等于第一参考电压Vref1时，所述阈值切换模块215根据切换信号Swp输出第二阈值电压CV2作为基准电压，所述频率产生模块208根据所述切换信号控制斜坡信号Vramp恢复至预设电压Vm，然后从预设电压Vm开始降低，其中，第一阈值电压CV1小于第二阈值电压CV2。

其中，Fmax为开关电源的最大开关频率，最大开关频率为开关电源的最高开关频率；Fflod为折叠频率，将所述斜坡信号Vramp向上翻折至预设电压时对应的开关频率；Fmid为中间频率，比音域20K略大的开关频率，在最大开关频率Fmax和折叠频率Fflod之间，即Fflod＜Fmid＜Fmax。

当基准电压为第一阈值电压CV1时，第一误差放大器205输出的误差信号为VEA1；当基准电压为第二阈值电压CV2时，第一误差放大器205输出的误差信号为VEA2，其中，VEA2＞VEA1，且VEA2-VEA1＝(CV2-CV1)*K_EA。其中，K_EA为第一误差放大器205的直流增益(或者放大倍数)。

误差放大器负端的采样保持电压(即第二电压采样信号)不需要任何变动，对应输出电压平滑过渡。误差放大器的输出由小变大，斜坡信号的电压值也从低变高，频率曲线可以在更大范围内重新设计，减少轻载或者空载附近的环路增益，提高系统稳定性。例如，可以选择工作频率为1Khz为阈值切换点，切换后1KHz的工作频率到最小频率(例如0.3Khz)的降频曲线范围可以提高10倍，大大减小环路补偿电容，简化面积。

参见图6a，当I1≤Iout＜I2时，开关管M1的开关频率Fsw随着输出电流Iout改变，开关频率Fsw随着输出电流Iout的增大而线性增大；当I2≤Iout＜I3时，开关频率Fsw随着输出电流Iout基本不变；当I3≤Iout＜I4时，开关频率Fsw随着输出电流Iout改变，开关频率Fsw随着输出电流Iout的增大而线性增大；当I4≤Iout＜I5时，开关频率Fsw随着输出电流Iout基本不变。

参见图6b，当I1≤Iout＜I2时，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout不变；当I2≤Iout＜I3时，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout变化，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout的增大而线性增大；当I3≤Iout＜I4时，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout不变；当I4≤Iout＜I5时，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout变化，每个周期的原边峰值电流Ipeak随着输出电流Iout的增大而线性增大。

输出电流Iout越大，误差信号VEA就变得越大(开关频率Fsw大于折叠频率Ffold)，从而使得开关管M1的开关频率Fsw越来越高。输出电流Iout越小，误差信号VEA就变得越小(开关频率Fsw大于折叠频率Ffold)，从而使得开关管M1的开关频率Fsw越来越低。输出电流Iout越小，误差信号VEA就变得越小(开关频率Fsw小于折叠频率Ffold)，切换误差放大器205的基准电压变高以及同时控制频率产生模块208输出的斜坡信号Vramp由低变高，使得开关管M1的开关频率可以调整为更低。

线损补偿模块210与所述退磁检测模块207连接，根据退磁时间TDS、采样时间Tsample、振荡信号OSC、切换信号Swp、电压反馈信号VFB以及误差信号VEA产生第一补偿电流Icomp1、第二补偿电流Icomp2以及第三补偿电流Icomp3。

在本实施例中，阈值切换模块215和第一误差放大器205的正相输入端之间还连接有补偿电阻Rcomp，其中，第一补偿电流Icomp1和第二补偿电流Icomp2经由补偿电阻Rcomp补偿采样误差引起的输出电压误差以及补偿误差放大器的直流增益误差。第三补偿电流Icomp3通过电压反馈端口FB流出芯片对输出线缆的等效电阻Req上的压降进行补偿。

参见图5，频率产生模块208包括第一电流镜单元231、第一电容C1、第一压流转换单元(V2I)232、第一开关单元233、第一滤波电路234以及第一逻辑控制单元235。其中，第一压流转换单元232将第一电压采样信号Vsp1转换成相应的第一采样电流Isp1。第一电流镜单元231根据第一采样电流、偏置电流I0产生第一电容C1的充放电电流。第一开关单元233包括第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及第四开关SW4，其中，第一开关SW1的第一端输出第一电流I1；第二开关SW2的第一端输出第二电流I2；第三开关SW3的第一端输出第三电流I3；第四开关SW4的第一端接收第一电压V1，第一电压V1例如为4V的直流电压。第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及第四开关SW4的第二端连接在一起形成第一节点E1，其中，第一节点E1还接收第一采样电流Isp1。第一电容C1连接在第一节点E1和接地端之间。第一滤波电路234包括第三电阻R3和第二电容C2，其中，第三电阻R3和第二电容C2连接在第一节点E1和接地端之间，第三电阻R3和第二电容C2之间的第二节点E2输出斜坡信号Vramp。第一逻辑控制单元235用于根据退磁时间TDS、振荡信号OSC以及开关管M1的驱动信号GD产生多个控制信号S1-S3，其中，第一控制信号S1控制第一开关SW1的导通与关断，第二控制信号S2控制第二开关SW2的导通与关断，第三控制信号S3控制第三开关SW3的导通与关断。

频率产生模块208中的第一逻辑控制单元235还根据切换信号Swp产生第四控制信号S4，第四控制信号S4控制第四开关SW4的导通与关断以控制斜坡信号Vramp的翻转，例如从当前值返回到预设电压Vm，该预设电压Vm为第一电压V1或其他大于当前值的任意电压值。第一开关单元233和第一电流镜单元231根据控制信号S1-S4以及第一采样电流Isp1产生所述第一电容C1的充放电电流，对所述第一电容C1进行充放电，第一开关单元233根据控制信号S1-S3产生第一电流I1和/或第二电流I2和/或第三电流I3，以调节所述斜坡信号Vramp的下降斜率。

第一电流镜单元231例如是由NMOS管组成的电流镜。

参见图7a-图7b，在导通时间Ton和退磁时间TDS期间，第四控制信号S4控制第四开关SW4导通，斜坡信号Vramp被上拉固定到初始电压V0，退磁时间TDS结束后，第二开关SW2导通，第四开关SW4断开，此时为Tmin，Tmin＝1/Fmax，第一控制信号S1控制第一开关SW1导通第一脉冲时间Tp1，通过第一电流镜单元231和第一开关单元233给第一电容C1快速放电，斜坡信号Vramp的下降斜率为第四斜率L4，第一开关SW1导通第一脉冲时间Tp1后断开，通过第一电流镜单元231和第一开关单元233给第一电容C1缓慢放电，斜坡信号Vramp的下降斜率为第五斜率L5。在Tmid(Tmid＝1/Fmid)处，第一控制信号S1再次控制第一开关SW1导通第一脉冲时间Tp1，通过第一电流镜单元231和第一开关单元233给第一电容C1快速放电，斜坡信号Vramp的下降斜率为第六斜率L6。第一开关SW1导通第一脉冲时间Tp1后关断，通过第一电流镜单元231和第一开关单元233给第一电容C1缓慢放电，斜坡信号Vramp的下降斜率为第七斜率L7。Fmid为中间频率，比音域20K略大的开关频率。第一脉冲时间Tp1例如是500ns。

在Tfold(Tflod＝1/Fflod)处，第二控制信号S2控制第二开关SW2断开，第四控制信号S4产生一个窄脉宽，第四开关SW4导通一个窄脉宽，将斜坡信号Vramp突变至预设电压Vm。第四开关SW4断开后，第三控制信号S3控制第三开关SW3工作。第三控制信号S3通过振荡信号OSC产生D1-D3占空比的连续方波信号，通过第一电流镜单元231给第一电容C1放电，从而产生斜率变化的斜坡信号Vramp。在T1时间内，第三控制信号S3的占空比D1例如为50％，斜坡信号Vramp的下降斜率为第一斜率L1。在T2时间内，第三控制信号S3的占空比D2例如为25％，斜坡信号Vramp的下降斜率为第二斜率L2。在T3时间内，第三控制信号S3的占空比D3例如为12.5％，斜坡信号Vramp的下降斜率为第三斜率L3。

在导通时间Ton和退磁时间TDS期间，即0≤t＜Ton+TDS时，斜坡信号Vramp＝V0；当Ton+TDS≤t＜Ton+TDS+Tp1时，斜坡信号Vramp＝V1-I1*(t-Ton-TDS)/C1；当Ton+TDS+Tp1≤t＜Tmid时，斜坡信号Vramp＝V1-I1*Tp1/C1-I2*(t-Ton-TDS)/C1；当Tmid≤t＜Tmid+Tp1时，斜坡信号Vramp＝V1-I1*Tp1/C1-I2*(t-Ton-TDS)/C1-I1*(t-Tmid)/C1；当Tmid+Tp1≤t＜Tfold时，斜坡信号Vramp＝V1-2I1*Tp1/C1-I2*(t-Ton-TDS)/C1；当Tflod≤t＜Tflod+T1时，斜坡信号Vramp＝Vm-D1*I3*(t-Tflod)/C1；当Tflod+T1≤t＜Tflod+T1+T2时，斜坡信号Vramp＝Vm-D1*I3*T1/C1-D2*I3*(t-Tflod-T1)/C1；当Tflod+T1+T2≤t＜Tflod+T1+T2+T3时，斜坡信号Vramp＝Vm-D1*I3*T1/C1-D2*I3*T2/C1-D3*I3*(t-Tflod-T1-T2)/C1。其中，Tmin＝1/Fmax，Fmax为开关电源的最高频率，Tflod＝1/Fflod，Fflod为折叠频率。在Tmin到Tflod之间，斜坡信号Vramp从初始电压V0开始下降，分别以第四斜率L4、第五斜率L5、第六斜率6以及第七斜率L4的下降斜率进行下降。在折叠频率Fflod处，斜坡信号Vramp恢复至预设电压Vm，在Tflod与Toff之间，斜坡信号Vramp从预设电压Vm开始下降，分别以第一斜率L1、第二斜率L2以及第三斜率L3的下降斜率进行下降。

在系统工作在轻载和空载的时候，第一斜率L1、第二斜率L2以及第三斜率L3比传统控制方式更大，所以开关电源的开环增益更小，在相同零极点情况，拥有更多的相位裕度，所以开关电源的环路稳定性更好。

图8示出了本发明第一实施例提供的开关电源的控制电路中的线损补偿模块的示意性框图。如图8所示，所示线损补偿模块210包括误差信号补偿单元221、拐点误差补偿单元222、输出线缆补偿单元223以及RC延迟单元224。

拐点误差补偿单元222根据电压反馈信号VFB、采样时间Tsample以及退磁时间TDS产生第一补偿电流Icomp1。

该拐点误差补偿单元222补偿开关电源在不同的采样位置对电压反馈信号VFB进行采样导致的输出电压的变化。由于不同的输出电流下，不同的开关频率和峰值电流造成输出电压的不同，采样误差会导致输出电压的变化。第一误差电压为：Verror1＝K1*Terror，其中，K1为电压反馈信号VFB在退磁时间TDS内的斜率，Terror为电压采样结束后距离拐点的时间，拐点为副边绕组Ns退磁结束的时刻。

参见图10，拐点误差补偿单元222包括采样放大单元240、第二压流转换单元241、第二电流镜单元242、电流存储单元243以及第二逻辑控制单元244。

其中，所述采样放大单元240根据逻辑控制信号在不同采样时刻对电压反馈信号VFB采样两次并放大得到第一电压反馈信号Vfb1和第二电压反馈信号Vfb2。具体地，所述采样放大单元240包括第一误差放大器245、第三电容C3、第四电容C4、第四电阻R4、第五电阻R5、第五开关SW5、第六开关SW6以及第七开关SW7。其中，第一误差放大器245的正相输入端通过第五开关SW5接收电压反馈信号VFB，并且经由第三电容C3连接至接地端；第一误差放大器245的反相输入端经由第四电阻R4接收第二参考电压Vref2，第一误差放大器245的输出端经由第五电阻R5与其反相输入端连接，以及经由第四电容C4连接至接地端。

第二压流转换单元241将不同采样时刻获取的电压反馈信号分时转换成相应的第一反馈电流Ifb1和第二反馈电流Ifb2，具体地，第二压流转换单元241包括第二误差放大器246、第二NMOS管M2以及第六电阻R6，其中，第二误差放大器246的正相输入端分别经由第六开关SW6以及第七开关SW7与第一误差放大器245的输出端连接；第二误差放大器246的反相输入端经由第六电阻R6连接至接地端；第二误差放大器246的输出端控制第二开关管M2的导通与关断；第二开关管M2、第六电阻R6串联连接在第二电流镜单元242和接地端之间。

电流存储单元243包括第三开关管M3、第五电容C5和第八开关SW8，第三开关管M3连接在第二电流镜单元242和接地端之间，第八开关SW8和第五电容C5串联连接在第二电流镜单元242和接地端之间，第三开关管M3的控制端与第八开关SW8和第五电容C5之间的节点连接。第二逻辑控制单元244根据退磁时间TDS和采样时间Tsample产生逻辑控制信号，所述逻辑控制信号包括第五控制信号S5、第六控制信号S6以及第七控制信号S7，第五控制信号S5和第六控制信号S6分别控制第五开关SW5和第六开关SW6的导通与关断，第七控制信号S7控制第七开关SW7和第八开关SW8的导通与关断。

参见图11，第五控制信号S5为采样脉冲信号，在开关管M1的每个开关周期内对电压反馈信号VFB采样2次，分别为检测到采样时间Tsample的上升沿时的产生的采样脉冲和K2*Tsmaple上升沿时的产生的采样脉冲，从而在第三电容C3上分别得到第一电压反馈信号Vfb1和第二电压反馈信号Vfb2，其中，K2为比例系数，0＜K2＜1，Tsample为采样开始时刻到拐点时刻的时长。第六控制信号S6和第七控制信号S7分时将第一电压反馈信号Vfb1和第二电压反馈信号Vfb2转换成电流。当第七控制信号S7控制第七开关SW7在K2*Tsample采样期间导通时，将第一电压反馈信号Vfb1转换成相应的第一反馈电流Ifb1，并通过第二电流镜单元242保存在第五电容C5上。当第六控制信号S6控制第六开关SW6导通时，将第二电压反馈信号Vfb2转换成相应的第二反馈电流Ifb2，并通过第二电流镜单元242保存在第五电容C5上。由此可以计算出拐点电压Vknee＝Vfb2-(Vfb1-Vfb2)*(1-K2)/K2，因此第一误差电压Verror1＝Vfb1-Vfb2+(Vfb1-Vfb2)*(1-K2)/K2＝(Vfb1-Vfb2)(1+(1-K2)/K2)。在本实施例中，以K2＝0.5为例，可以得到Verror1＝2(Vfb1-Vfb2)。

由于Ifb1＝K3*A1(Vfb1-Vref2+Vos)/R6，Ifb2＝K3*A1(Vfb2-Vref2+Vos)/R6，由此可以得到第一补偿电流Icomp1＝Ifb1-Ifb2＝K3*A1*(Vfb1-Vfb2)/R6；从而得到第一补偿电压Vcomp1＝Icomp1*Rcomp＝K3*A1*(Vfb1-Vfb2)*Rcomp/R6，其中，A1为第一比例放大器245的放大倍数，K3为第二电流镜单元242的比例系数。由此可知，第一补偿电压Vcomp1可以有效地补偿第一误差电压Verror1，拐点电压Vknee为VFB拐点所对应的电压反馈信号。

第二电流镜单元242例如是由PMOS管组成的电流镜。

误差信号补偿单元221根据误差信号VEA和切换信号Swp产生第二补偿电流Icomp2，并将第一补偿电流Icomp1和第二补偿电流Icomp2之和输出至第一误差放大器205的正相输入端。

误差信号补偿单元221用于补偿内部误差放大器有限的直流增益。第二误差电压Verror2＝Vsp2-CV＝VEA/K_EA，其中，Vsp2为电压反馈信号VFB经过采样保持后的电压采样信号，CV为第一误差放大器205的基准电压，K_EA为第一误差放大器205的直流增益。

参见图9，误差信号补偿单元221包括第三压流转换单元250、第三电流镜单元251、偏置单元252、第四电流镜单元253以及第三逻辑控制单元254。

第三逻辑控制单元254根据切换信号Swp产生切换控制信号，所述切换控制信号为第九控制信号S9，以控制第九开关SW9的导通与关断。

第三压流转换单元250将误差信号VEA转换成相应的误差电流IEA，具体地，第三压流转换单元250包括第三误差放大器255、第四开关管M4以及第七电阻R7，其中，第三误差放大器255的正相输入端接收误差信号VEA，反相输入端经由第七电阻R7连接至接地端。第四开关管M4和第七电阻R7串联连接在第三电流镜单元251的输入端和接地端之间。第三压流转换单元250将误差信号VEA转换成相应的误差电流IEA，并通过第三电流镜单元251输出。

第三电流镜单元251例如是由PMOS管组成的电流镜。第四电流镜单元253例如是由NMOS和PMOS管组成的电流镜。

偏置单元252包括偏置电流源Ibias和第九开关SW9，所述偏置电流源Ibias和第九开关SW9串联连接至第四电流镜单元253的第一输入端，偏置电流源Ibias和第九开关SW9的中间节点连接至第三电流镜单元251的第一输出端，第三电流镜单元251的第二输出端连接至第四电流镜单元253的第一输入端。偏置单元252根据所述切换控制信号、偏置电流Ibias和误差电流IEA产生第二补偿电流Icomp2。

第四电流镜单元253的第一输入端接收第二补偿电流Icomp2，第二输入端接收第一补偿电流Icomp1，输出第一补偿电流和第二补偿电流之和(Icmop1+Icomp2)。第四电流镜单元253还包括RC单元，用于延时输出第一补偿电流和第二补偿电流之和(Icmop1+Icomp2)。

当切换信号Swp为逻辑高电平时，第九控制信号S9控制第九开关SW9关断，第二补偿电流Icomp2＝K4*VEA/R7，相应的第二补偿电压Vcomp2＝K4*VEA*Rcomp/R7；当切换信号Swp为逻辑低电平时，第九控制信号S9控制第九开关SW9导通，第二补偿电流Icomp2＝Ibias+K5*VEA/R7，相应的第二补偿电压Vcomp2＝(Ibias+K5*VEA/R7)*Rcomp，其中，K4为第九开关SW9关断时的第三电流镜单元251的比例系数，K5为第九开关SW9导通时的第三电流镜单元251的比例系数，所以第二补偿电压Vcomp2可以有效地补偿第二误差电压Verror2。

输出线缆补偿单元223根据退磁时间TDS和误差信号VEA产生第三补偿电流Icomp3。

输出线缆补偿单元223主要用于补偿输出线缆的电阻上的压降。由于不同的输出电流下，压降不同，所以需要根据输出电流补偿输出电压。第三误差电压为Verror3＝Req*Iout*(Naux/Ns)*(R2/(R1+R2))。其中，Req为输出线缆的等效电阻，Iout为输出电流，Naux为辅助绕组的匝数，Ns为副边绕组的匝数，第一电阻R1和第二电阻R2为图1所示的电压反馈网路的分压电阻。

参见图12，输出线缆补偿单元223包括比例放大单元260、积分单元261、第四压流转换单元262、第五电流镜单元263。其中，所述比例放大单元260包括第三误差放大器265、第八电阻R8和第九电阻R9，第三误差放大器265的正相输入端接收VEA误差信号，反相输入端经由第九电阻R9连接至接地端，输出端经由第八电阻R8和第九电阻R9连接至接地端。积分单元261包括第十开关SW10、第十一开关SW11、第十电阻R10和第六电容C6，其中，第十开关SW10和第十一开关SW11串联连接在第二比例放大器265的输出端和接地端之间，第十电容R10和第六电容串联连接在第十一开关SW11的两端之间。积分单元261的输出端输出积分电压Vduty＝A2*Vipk*D，其中，A2为第二比例放大器265的放大倍数，D为退磁时间TDS的占空比。第四压流转换单元262包括第四误差放大器266、以及第十一电阻R11，其中，第四误差放大器266的正相输入端接收积分电压Vduty，反相输入端经由第十一电阻R11连接至接地端。第五开关管M5和第十一电阻R11串联连接在第五电流镜单元263和接地端之间。第四压流转换单元262将积分电压Vduty转换成相应的积分电流，并通过第五电流镜单元263以及第六电流镜单元264输出，以产生第三补偿电流Icomp3，其中，Icomp3＝A2*Vipk*D*K6/R11，K6为第五电流镜单元263的镜像比例，第三补偿电压Vcomp3的公式如下：

Vcomp3＝A2*Vipk*D*K6*R1*R2/(R11*(R1+R2))＝K7*Vipk*D*R1*R2/(R1+R2)。

由于第三误差电压Verror3＝Req*Iout*(Naux/Ns)*(R2/(R1+R2))＝Req*(Np/Ns)*Vipk*D*(Naux/Ns)*(R2/(R1+R2))/2Rs＝K8*Vipk*D*(R2/(R1+R2))/2Rs。其中，K6、K7、K8为固定比例系数。

控制第十开关SW10的第十控制信号S10和控制第十一开关SW11的第十一控制信号S11的时序相反，第十控制信号S10为退磁时间TDS，第十一控制信号S11为退磁时间TDS的取反信号。

参见图13，在退磁时间TDS内，第十控制信号S10控制第十开关SW10导通，积分电压Vduty上升；在退磁时间结束后到开关管M1关断期间，第十控制信号S10控制第十开关SW10关断，第十一控制信号S11控制第十一开关SW11导通，积分电压Vduty下降。在TDS/2时刻，Vduty＝A2*VEA*D，可以采样该值作为输出电流的表征值。如果RC积分器足够大，V_duty≈V_max≈V_min可以直接将积分单元261的输出作为输出电流的表征值，V_max和V_min分别为积分电压Vduty的最大值和最小值。

RC延迟单元224用于将第三补偿电流Icomp3延迟后提供至电压反馈端FB。RC延迟单元224用于控制补偿环路速度。

关断信号产生模块212根据表征流经变压器T1的原边绕组Np的电流的电流采样信号VCS和误差信号VEA产生关断信号OFF，用于关断开关管M1。

在本实施例中，关断信号产生模块212与电流采样端口CS以及误差放大器205的输出端连接。关断信号产生模块212包括峰值单元218和第二比较器219。峰值单元218与误差放大器205连接，接收误差信号VEA并根据所述误差信号VEA产生电流峰值信号Vipk；第二比较器219与所述峰值单元218连接，根据电流采样信号VCS和所述电流峰值信号Vipk产生关断信号OFF。

在开关管M1导通时，原边绕组Np开始存储能量，原边电流以一定斜率上升，即电流采样信号VCS以一定斜率上升。当电流采样信号VCS大于电流峰值信号Vipk时，第二比较器219输出的关断信号OFF变为逻辑高电平，通过RS触发器213和驱动模块214产生控制开关管M1关断的驱动信号GD，使开关管M1关断。

RS触发器213根据所述导通信号ON和所述关断信号OFF产生开关控制信号。

驱动模块214根据所述开关控制信号产生驱动信号GD。

本实施例提供的开关电源的控制电路，通过采样表征输出电压的电压反馈信号以及根据电压反馈信号的变化调节开关管的开关频率来实现恒压或恒流输出，同时减少轻载和空载的环路增益，有效的提高了空载和轻载的稳定。例如当输出电压变大时，通过降低开关频率或者减小峰值电流或者同时降低开关频率和减小峰值电流，从而减小输出电压；当输出电压变小时，通过提高开关频率或者增加峰值电流或者同时提高开关频率和增加峰值电流，从而增加输出电压，并实现恒压输出。

本发明实施例提供的开关电源的控制电路根据原边电流、误差信号、退磁时间以及采样时间产生多个补偿电流，以补偿输出线缆压降、环路直流增益误差、以及采样位置移动等各种影响造成的输出电压偏差，有效改善了输出电压曲线。

图14示出了根据本发明第二实施例的开关电源的控制电路的示意性电路图。其中，该控制电路303例如用于图1所示的开关电源中。与第一实施例相比，本实施例的频率产生模块308利用传统的指数函数产生斜坡信号Vramp，从而实现恒压输出。第一误差放大器305的基准电压CV保持不变。该控制电路303中没有第三比较器，从而没有产生切换信号Swp，进一步地简化了对直流增益误差的补偿。

在本实施例中，线损补偿模块310根据退磁检测模块307输出的退磁时间TDS、采样时间Tsample、振荡信号OSC、电流峰值信号Vipk以及误差信号VEA产生补偿电流Icomp1～Icomp3。通过补偿电阻Rcomp和线损补偿模块310产生的Icomp1和Icomp2，实现拐点电压误差补偿和误差放大器305的直流增益误差补偿；通过电流峰值信号Vipk、和退磁时间TDS，线损补偿模块310输出第三补偿电流Icomp3，实现输出线缆压降补偿。

在一个优选地实施例中，误差信号补偿单元321包括第五压流转换单元351、第七电流镜单元352和第八电流镜单元353。第七电流镜单元352例如是由PMOS管组成的电流镜。第八电流镜单元353例如是由NMOS管和PMOS管组成的电流镜。第五压流转换单元351将误差信号VEA转换成相应的误差电流IEA，具体地，第五压流转换单元351包括第五误差放大器350、第六开关管M6以及第十二电阻R12，其中，第五误差放大器350的正相输入端接收误差信号VEA，反相输入端经由第十二电阻R12连接至接地端。第六开关管M6和第十二电阻R12串联连接在第七电流镜单元352和接地端之间。第五压流转换单元351将误差信号VEA转换成相应的电流并通过第七电流镜单元352输出，以产生第二补偿电流Icomp2。第八电流镜单元353将第一补偿电流Icomp1和第二补偿电流Icomp2之和输出至第一误差放大器305的正相输入端。第八电流镜单元353还包括RC单元，用于延时输出第一补偿电流和第二补偿电流之和(Icomp1+Icomp2)。

其余内容与第一实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的开关电源的控制电路中误差信号的输出补偿更加简单。

本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (59)

1.一种开关电源的控制电路，其特征在于，包括：

退磁检测模块，根据表征输出电压的电压反馈信号获得退磁时间以及采样时间；

频率产生模块，根据退磁时间、振荡信号、表征输入电压的第一电压采样信号以及开关管的驱动信号产生斜坡信号；

导通控制模块，对所述电压反馈信号进行采样保持得到第二电压采样信号，根据所述第二电压采样信号与基准电压产生误差信号，以及根据误差信号和所述斜坡信号产生导通信号；

关断信号产生模块，根据表征流经开关管电流的电流采样信号和所述误差信号产生关断信号；

线损补偿模块，与所述退磁检测模块连接，根据退磁时间、采样时间以及所述误差信号产生补偿电流，并叠加到导通控制模块进行补偿；

其中，所述补偿电流包括第一补偿电流、第二补偿电流和第三补偿电流中的至少一种，所述第一补偿电流用于补偿拐点电压误差，所述拐点电压为退磁结束时刻所述电压反馈信号的电压值；所述第二补偿电流用于补偿直流增益误差；所述第三补偿电流用于补偿输出线缆压降误差。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述线损补偿模块包括：

拐点误差补偿单元，根据所述电压反馈信号、所述退磁时间以及所述采样时间产生第一补偿电流以补偿拐点电压误差。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述拐点误差补偿单元包括：

第二逻辑控制单元，根据所述退磁时间以及所述采样时间产生逻辑控制信号；

采样放大单元，根据所述逻辑控制信号对所述电压反馈信号进行采样并放大得到第一电压反馈信号和第二电压反馈信号；

第二压流转换单元，与所述采样放大单元连接，将第一电压反馈信号和第二电压反馈信号分时转换成相应的第一反馈电流和第二反馈电流；

第二电流镜单元，与所述第二压流转换单元连接，将第二反馈电流和第一反馈电流之差作为第一补偿电流输出，

电流存储单元，存储所述第一反馈电流。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

误差信号补偿单元，根据所述误差信号以及切换信号产生所述第二补偿电流以补偿直流增益误差。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元还将所述第一补偿电流和所述第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元包括：

第三逻辑控制单元，根据所述切换信号产生切换控制信号；

第三压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；

第三电流镜单元，将所述误差电流镜像输出；

偏置单元，与所述第三电流镜单元的输出端连接，根据所述切换控制信号、偏置电流和所述误差电流产生所述第二补偿电流。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元还包括：

第四电流镜单元，将所述第二补偿电流和所述第一补偿电流之和镜像输出。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

输出线缆补偿单元，根据所述退磁时间以及所述误差信号产生第三补偿电流以补偿输出线缆压降误差。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述输出线缆补偿单元包括：

比例放大单元，将所述误差信号进行放大；

积分单元，对放大后的误差信号进行积分得到积分电压；

第四压流转换单元，将所述积分电压转换成相应的积分电流；

第五电流镜单元，将所述积分电流镜像输出产生所述第三补偿电流。

10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：

阈值切换模块，接收不同大小的第一阈值电压和第二阈值电压，并根据切换信号输出所述第一阈值电压或所述第二阈值电压作为所述基准电压。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，还包括：

第三比较器，与所述频率产生模块连接，根据所述斜坡信号与第一参考电压产生所述切换信号。

12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，当所述斜坡信号大于第一参考电压时，所述阈值切换模块输出所述第一阈值电压作为所述基准电压；当所述斜坡信号等于所述第一参考电压时，所述阈值切换模块根据切换信号输出第二阈值电压作为所述基准电压，其中，所述第一阈值电压小于所述第二阈值电压。

13.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，当所述斜坡信号大于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号从初始电压逐渐降低；当所述斜坡信号等于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制所述斜坡信号恢复至预设电压。

14.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在开关管关断期间，所述斜坡信号至少具有一段斜率。

15.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述频率产生模块包括：

第一逻辑控制单元，根据所述振荡信号、所述驱动信号、所述退磁时间以及所述切换信号产生第一控制信号至第四控制信号；

第一压流转换单元，将所述第一电压采样信号转换成相应的第一采样电流；

第一电流镜单元，根据第一采样电流和偏置电流产生充放电电流；

第一电容，根据充放电电流进行充放电以产生所述斜坡信号；

第一开关单元，包括第一开关至第四开关，所述第一开关至所述第三开关分别与第一电流、第二电流、第三电流连接，第一开关至第三开关分别由所述第一控制信号至第三控制信号控制其导通与关断以调节斜坡信号的下降斜率，所述第四开关由所述第四控制信号控制其导通与关断以将所述斜坡信号恢复至预设电压。

16.根据权利要求15所述的控制电路，其特征在于，所述频率产生模块还包括：

第一滤波电路，对所述斜坡信号进行滤波。

17.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述导通控制模块包括：

采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；

第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和所述基准电压产生所述误差信号；

第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和所述斜坡信号产生恒压导通信号。

18.根据权利要求17所述的控制电路，其特征在于，所述导通控制模块根据所述恒压导通信号产生所述导通信号。

19.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：

振荡器，用于产生所述振荡信号。

20.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括：

恒流控制模块，根据所述退磁时间产生恒流导通信号。

21.根据权利要求20所述的控制电路，其特征在于，所述导通控制模块根据恒压导通信号和所述恒流导通信号产生所述导通信号。

22.根据权利要求21所述的控制电路，其特征在于，所述导通控制模块包括：

采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；

第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和基准电压产生所述误差信号；

第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和所述斜坡信号产生所述恒压导通信号；

与门，与所述第一比较器和所述恒流控制模块连接，根据恒压导通信号和恒流导通信号产生所述导通信号。

23.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述频率产生模块采用指数型函数产生所述斜坡信号。

24.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：

RS触发器，根据所述导通信号和所述关断信号产生开关控制信号；

驱动模块，根据所述开关控制信号产生驱动信号。

25.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

误差信号补偿单元，根据所述误差信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

26.根据权利要求25所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

27.根据权利要求26所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元包括：

第五压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；

第七电流镜单元，将所述误差电流镜像输出产生第二补偿电流。

28.根据权利要求27所述的控制电路，其特征在于，所述误差信号补偿单元还包括：

第八电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

29.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述关断信号产生模块包括：

峰值单元，根据误差信号产生电流峰值信号；

第二比较器，与所述峰值单元连接，根据所述电流采样信号和所述电流峰值信号产生所述关断信号。

30.一种开关电源，其特征在于，包括：

主电路，所述主电路包括功率转换电路，用于将交流输入电压转变为直流输出电压；

控制电路；

其中，所述控制电路包括：

退磁检测模块，根据表征输出电压的电压反馈信号获得退磁时间以及采样时间；

频率产生模块，根据退磁时间、振荡信号、表征输入电压的第一电压采样信号以及开关管的驱动信号产生斜坡信号；

导通控制模块，对所述电压反馈信号进行采样保持得到第二电压采样信号，根据所述第二电压采样信号与基准电压产生误差信号，以及根据误差信号和所述斜坡信号产生恒压导通信号，并根据所述恒压导通信号产生导通信号；

关断信号产生模块，根据表征流经开关管电流的电流采样信号和所述误差信号产生关断信号；

线损补偿模块，与所述退磁检测模块连接，根据退磁时间、采样时间以及误差信号产生补偿电流，并叠加到导通控制模块进行补偿；

其中，所述补偿电流包括第一补偿电流、第二补偿电流和第三补偿电流中的至少一种，所述第一补偿电流用于补偿拐点电压误差，所述拐点电压为退磁结束时刻所述电压反馈信号的电压值；所述第二补偿电流用于补偿直流增益误差；所述第三补偿电流用于补偿输出线缆压降误差。

31.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述线损补偿模块包括：

拐点误差补偿单元，根据所述电压反馈信号、所述退磁时间以及所述采样时间产生第一补偿电流以补偿拐点电压误差。

32.根据权利要求31所述的开关电源，其特征在于，所述拐点误差补偿单元包括：

第二逻辑控制单元，根据退磁时间以及采样时间产生逻辑控制信号；

采样放大单元，根据逻辑控制信号对电压反馈信号进行采样并放大得到第一电压反馈信号和第二电压反馈信号；

第二压流转换单元，与所述采样放大单元连接，将第一电压反馈信号和第二电压反馈信号分时转换成相应的第一反馈电流和第二反馈电流；

第二电流镜单元，与所述第二压流转换单元连接，将第二反馈电流和第一反馈电流之差作为第一补偿电流输出，

电流存储单元，存储第一反馈电流。

33.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

误差信号补偿单元，根据所述误差信号以及切换信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

34.根据权利要求33所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

35.根据权利要求34所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元包括：

第三逻辑控制单元，根据切换信号产生切换控制信号；

第三压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；

第三电流镜单元，将所述误差电流镜像输出；

偏置单元，与所述第三电流镜单元的输出端连接，根据所述切换控制信号、偏置电流和误差电流产生第二补偿电流。

36.根据权利要求35所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元还包括：

第四电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

37.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

输出线缆补偿单元，根据所述退磁时间以及所述误差信号产生第三补偿电流以补偿输出线缆压降误差。

38.根据权利要求37所述的开关电源，其特征在于，所述输出线缆补偿单元包括：

比例放大单元，将所述误差信号进行放大；

积分单元，对放大后的误差信号进行积分得到积分电压；

第四压流转换单元，将所述积分电压转换成相应的积分电流；

第五电流镜单元，将所述积分电流镜像输出产生第三补偿电流。

39.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括：

阈值切换模块，接收不同大小的第一阈值电压和第二阈值电压，并根据切换信号输出所述第一阈值电压或所述第二阈值电压作为所述基准电压。

40.根据权利要求39所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括：

第三比较器，与所述频率产生模块连接，根据所述斜坡信号与所述第一参考电压产生所述切换信号。

41.根据权利要求40所述的开关电源，其特征在于，当所述斜坡信号大于第一参考电压时，所述阈值切换模块输出所述第一阈值电压作为所述基准电压；当所述斜坡信号等于所述第一参考电压时，所述阈值切换模块根据切换信号输出第二阈值电压作为所述基准电压，其中，所述第一阈值电压小于所述第二阈值电压。

42.根据权利要求40所述的开关电源，其特征在于，当所述斜坡信号大于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号从初始电压逐渐降低；当所述斜坡信号等于参考电压时，所述频率产生模块根据所述切换信号控制斜坡信号恢复至预设电压。

43.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，在开关管关断期间，所述斜坡信号至少具有一段斜率。

44.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述频率产生模块包括：

第一逻辑控制单元，根据振荡信号、驱动信号、退磁时间以及切换信号产生第一控制信号至第四控制信号；

第一压流转换单元，将所述第一电压采样信号转换成相应的第一采样电流；

第一电流镜单元，根据第一采样电流和偏置电流产生充放电电流；

第一电容，根据充放电电流进行充放电以产生所述斜坡信号；

第一开关单元，包括第一开关至第四开关，分别与第一电流、第二电流、第三电流连接，第一开关至第三开关分别由所述第一控制信号至第三控制信号控制其导通与关断以调节斜坡信号的下降斜率，所述第四开关由所述第四控制信号控制其导通与关断以将所述斜坡信号恢复至预设电压。

45.根据权利要求44所述的开关电源，其特征在于，所述频率产生模块还包括：

第一滤波电路，对所述斜坡信号进行滤波。

46.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述导通控制模块包括：

采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；

第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和所述基准电压产生误差信号；

第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和斜坡信号产生恒压导通信号。

47.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述导通控制模块根据所述恒压导通信号产生导通信号。

48.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，还包括：

振荡器，用于产生所述振荡信号。

49.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括：

恒流控制模块，根据所述退磁时间产生恒流导通信号。

50.根据权利要求49所述的开关电源，其特征在于，所述导通控制模块根据恒压导通信号和所述恒流导通信号产生导通信号。

51.根据权利要求50所述的开关电源，其特征在于，所述导通控制模块包括：

采样保持模块，对所述电压反馈信号进行采样保持，输出所述第二电压采样信号；

第一误差放大器，与所述采样保持模块连接，根据所述第二电压采样信号和基准电压产生误差信号；

第一比较器，与所述第一误差放大器连接，根据所述误差信号和斜坡信号产生恒压导通信号；

与门，与所述第一比较器和所述恒流控制模块连接，根据恒压导通信号和恒流导通信号产生导通信号。

52.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述频率产生模块采用指数型函数产生所述斜坡信号。

53.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括：

RS触发器，根据所述导通信号和所述关断信号产生开关控制信号；

驱动模块，根据所述开关控制信号产生驱动信号。

54.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述线损补偿模块还包括：

误差信号补偿单元，根据所述误差信号产生第二补偿电流以补偿直流增益误差。

55.根据权利要求54所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元还将第一补偿电流和第二补偿电流之和输出至导通控制模块。

56.根据权利要求55所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元包括：

第五压流转换单元，将所述误差信号转换成相应的误差电流；

第七电流镜单元，将所述误差电流镜像输出产生第二补偿电流。

57.根据权利要求56所述的开关电源，其特征在于，所述误差信号补偿单元还包括：

第八电流镜单元，将所述第二补偿电流和第一补偿电流之和镜像输出。

58.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述关断信号产生模块包括：

峰值单元，根据误差信号产生电流峰值信号；

第二比较器，与所述峰值单元连接，根据电流采样信号和所述电流峰值信号产生关断信号。

59.根据权利要求30所述的开关电源，其特征在于，所述主电路的功率变换电路为选自以下拓扑中的任一种：浮地型Buck-Boost拓扑、实地型Buck-Boost拓扑、浮地型Buck拓扑、实地型Buck拓扑、Boost拓扑以及反激拓扑。

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