CN116581984A - 一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 - Google Patents
一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116581984A CN116581984A CN202310349186.0A CN202310349186A CN116581984A CN 116581984 A CN116581984 A CN 116581984A CN 202310349186 A CN202310349186 A CN 202310349186A CN 116581984 A CN116581984 A CN 116581984A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- switching tube
- power supply
- switching power
- switching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 86
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 208000025274 Lightning injury Diseases 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明公开了一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源，其中开关电源包括具有第一、二开关管的填谷电路；控制方法包括：获取表征母线电压瞬时值的第一电压信号、表征母线电压一个检测周期内最大电压值的第二电压信号、表征第二中点电压值的第三电压信号、表征母线电流值的第四电压信号；模式切换控制：低压模式时，当第一电压信号≥第一阈值立即，或者当第二电压信号≥第二阈值且待当前检测周期结束后，产生高压状态标志，有高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则切换为高压模式；在高压模式时，当第二电压信号＜第三阈值，且第一和第三电压信号的差值＜第五阈值，则切换为低压模式。本发明能提高开关电源的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电能变换技术领域，特别涉及一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源。
背景技术
随着电力电子技术的飞速发展，AC-DC变换器用户数量迅速增长。由于各个国家的电压应用等级不同，不同工业领域及应用场合的电压范围要求也不相同，导致为了兼容不同的电压范围应用场景，宽压输入范围的开关电源产品得到了广泛的应用。当前AC-DC变换器主要包括三个部分：输入整流部分、能量存储部分和DC-DC转换部分。其中，能量存储部分通常为一个或多个大容量电容器组成，交流输入电压通过整流部分对大电容充电，将能量以电压的形式储存在电容器中。受电容值和电压应力等影响，这些大容量电容的尺寸一般比较大，占用了大量的PCB空间，成本也很高，导致开关电源的总成本难以控制。
传统的减小开关电源母线电容方案请参见图1，其中的能量存储部分采用填谷电路，并且其中的开关管Q1和开关管Q2为可控开关管，该电路结构可根据不同的输入电压情况控制开关管Q1和开关管Q2的导通与关断，调整输入电容C1和输入电容C2的连接方式为串联连接或并联连接。在输出功率固定的前提下，当输入电压在比较低的范围时，输入电容C1和输入电容C2并联连接，在输入电压应力满足的情况下可以提供更大的电流以至于输入电压不会跌落；当输入电压在比较高的范围时，输入电容C1和输入电容C2串联连接，以应对较大的电压应力。
图1电路虽然可以减小开关电源的母线电容，减小产品的体积和成本，但也存在一些问题，如输入电容C1和输入电容C2在串并联切换过程中会产生非常大的浪涌电流，输入电容C1和输入电容C2由并联切换到串联时会导致母线电压出现一个很高的电压尖峰，这些都会影响系统稳定性和可靠性。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提出一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源，至少在一定程度上能解决现有技术的不足。
作为本发明的第一个方面，所提供的控制方法的实施例技术方案如下：
一种控制方法，适用于开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，所述控制方法用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断；其中，所述控制方法包括：
获取表征所述母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
获取表征所述母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
获取表征所述第二中点电压值大小的第三电压信号；
获取表征所述母线电流值大小的第四电压信号；
模式切换控制，包括：
在所述开关电源处于低压模式时，当所述第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当所述第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生所述高压状态标志；在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为高压模式；
和/或在所述开关电源处于高压模式时，当所述第二电压信号＜第三阈值，且所述第一电压信号和所述第三电压信号的差值＜第五阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为低压模式；
其中，所述第一阈值＞所述第二阈值＞所述第三阈值。
进一步地，其中所述在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，需要经过第一时长后所述驱动信号才将所述开关电源切换为高压模式。
进一步地，所述控制方法还包括启机控制，在所述开关电源处于启机状态时，如果所述第一电压＜欠压保护阈值，则不产生使能信号使能所述后级电路工作；如果所述第一电压≥所述欠压保护阈值，则开始启机计时，在计时时间结束后产生所述使能信号使能所述后级电路工作；其中，所述欠压保护阈值＜所述第三阈值。
进一步地，所述控制方法还包括：过流保护控制，在所述第四电压信号的绝对值大于第六阈值时，立即关闭所述驱动信号，直至所述第四电压信号的绝对值小于或等于所述第六阈值，才重新打开所述驱动信号；其中，所述第四阈值＜所述第六阈值。
针对上述过流保护控制，进一步地，其中所述直至所述第四电压信号的绝对值小于或等于第六阈值，需要经过第二时长后才重新打开所述驱动信号。
针对上述过流保护控制，进一步地，在每次重新打开所述第一开关管和所述第二开关管的驱动信号时，当所述开关电源处于高压模式时，维持当前的高压模式，当所述开关电源处于低压模式时，先进行软启动再调整为低压模式。
进一步地，所述检测周期为交流输入工频信号周期的0.5倍至1倍之间。
作为本发明的第二个方面，所提供的控制装置的实施例技术方案如下：
一种控制装置，适用于开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，所述控制装置用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断；其中，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取表征所述母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
第二获取模块，用于获取表征所述母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
第三获取模块，用于获取表征所述第二中点电压值大小的第三电压信号；
第四获取模块，用于获取表征所述母线电流值大小的第四电压信号；
控制模块，用于模式切换控制，包括：
在所述开关电源处于低压模式时，当所述第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当所述第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生所述高压状态标志；在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为高压模式；
和/或在所述开关电源处于高压模式时，当所述第二电压信号＜第三阈值，且所述第一电压信号和所述第三电压信号的差值＜第五阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为低压模式；
其中，所述第一阈值＞所述第二阈值＞所述第三阈值。
作为本发明的第三个方面，所提供的控制芯片的实施例技术方案如下：
一种控制芯片，包括上述第二个方面中任一项所述控制装置中的控制模块。
作为本发明的第四个方面，所提供的开关电源的实施例技术方案如下：
一种开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，其特征在于：所述开关电源还包括上述第二个方面中任一项所述控制装置，所述控制装置用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断。
与现有输入电容方案相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的控制方法的实施例在开关电源处于低压模式时，当第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生高压状态标志；在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则驱动信号将所述开关电源切换为高压模式，可防止过大的负向电流损坏开关管。
2、本发明的控制方法的实施例在开关电源处于高压模式时，当第二电压信号＜第三阈值，且第一电压信号和第三电压信号的差值＜第五阈值，则驱动信号将开关电源切换为低压模式，由于此时两个桥臂处于并联状态，因此输入电容在从串联切换到并联的过程中不会产生浪涌电流。
附图说明
图1为现有减小输入电容方案电路图；
图2为本发明第一实施例的控制方法流程图；
图3为本发明第二实施例的控制装置原理图；
图4为本发明第四实施例的开关电源原理图；
图5为本发明第四实施例的开关电源低压输入启机一种典型的时序逻辑图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应该理解的是，在说明书、权利要求书以及说明书附图中，当描述有步骤接续至另一步骤时，该步骤可直接接续至该另一步骤，或者通过第三步骤接续至该另一步骤；当描述有元件/单元“接续”至另一元件/单元时，该元件/单元可“直接连接”至该另一元件/单元，或者通过第三元件/单元“连接”至该另一元件/单元。
此外，本公开附图仅为本公开的示意图，并非一定是按比例绘制。附图中相同的标记表示相同或类似的部分，因而将省略对其重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以运用软件来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制装置中实现这些功能实体。
第一实施例
本实施例提供的为一种控制方法，适用于开关电源，开关电源包括与母线Vbus连接的填谷电路，以及由填谷电路供电的后级电路，填谷电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1、第二开关管Q2和第一二极管D1，第一电容C1一端和第二开关管Q2一端连接正母线，第一电容C1另一端、第一开关管Q1一端和第一二极管D1的阳极连接于第一中点，第二开关管Q2另一端、第二电容C2一端和第一二极管D1的阴极连接于第二中点，第一开关管Q1另一端和第二电容C2另一端连接负母线；开关电源处于高压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为关断；开关电源处于低压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为导通，本实施例的控制方法用于产生驱动信号控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通与关断；图2为本发明第一实施例的控制方法流程图，包括如下步骤：
S101,获取表征母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
S102,获取表征母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
S103，获取表征第二中点电压值大小的第三电压信号；
S104，获取表征母线电流值大小的第四电压信号；
S105，模式切换控制，包括：
S106,在开关电源处于低压模式时，当第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生高压状态标志；在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号≥第四阈值，则驱动信号将开关电源切换为高压模式；
S107，在开关电源处于高压模式时，当第二电压信号＜第三阈值，且第一电压信号和第三电压信号的差值＜第五阈值，则驱动信号将开关电源切换为低压模式；
其中，第一阈值＞第二阈值＞第三阈值。
其中，步骤S101对第一电压信号的获取是实时进行的，可以利用串联电阻分压或其他类似方法来实现，具体如何实现，本领域的技术可以根据需要进行选择，本发明不做限制。
其中，步骤S102对第二电压信号的获取是实时进行的，可以在S101步骤的基础上进一步识别即可，也可以独立实现该信号的获取，具体如何实现，本领域的技术可以根据需要进行选择，本发明不做限制。
其中，步骤S103对第三电压信号的获取是实时进行的，也可以利用串联电阻分压或其他类似方法来实现，具体如何实现，本领域的技术可以根据需要进行选择，本发明不做限制。
其中，步骤S103对第四电压信号的获取是实时进行的，该信号为负值，且为小信号，可以利用采样电阻在负母线上进行采样来实现，还可以利用互感器或者霍尔传感器等在负母线上进行采样来实现，具体如何实现，本领域的技术可以根据需要进行选择，本发明不做限制。
其中，第一电压信号和第三电压信号的差值相较于第一阈值、第二阈值和第三阈值而言比较小，通常为5至20V之间。
本实施例的控制方法由于低压模式时输入电容(包括第一电容C1和第二电容C2)为并联连接状态，当检测到第一电压信号≥第一阈值时，说明输入电压将高于输单个输入电容的电压应力，为避免输入电容损坏，需立即产生高压状态标志；当检测到第二电压信号≥第二阈值时，表明此时输入电压较高但在单个输入电容的电压应力范围内，因此可在当前检测周期结束后再产生高压状态标志，第一阈值和第二阈值需结合选择的输入电容电压应力进行设计。高压模式时输入电容为串联状态，由于输入电压为交流电压，需确保在一个检测周期内最高电压仍低于第三阈值，且第一电压信号和第三电压信号的差值＜第五阈值，则驱动信号将开关电源切换为低压模式。
上述控制方法的实施例在开关电源处于低压模式时，当第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生高压状态标志；在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则驱动信号将所述开关电源切换为高压模式，可防止过大的负向电流损坏开关管。
上述控制方法的实施例在开关电源处于高压模式时，当第二电压信号＜第三阈值，且第一电压信号和第三电压信号的差值＜第五阈值，则驱动信号将开关电源切换为低压模式，由于此时两个桥臂处于并联状态，因此输入电容在从串联切换到并联的过程中不会产生浪涌电流。
需要说明的是，上述控制方法的实施例，其中步骤S106和步骤S107可以两个都具有，也可以只具有任意其一，此时相应的有益效果也不具有。
进一步地，其中在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，需要经过第一时长后驱动信号才将开关电源切换为高压模式，目的在于降低切换过程中母线的电压尖峰。
进一步地，本实施例的控制方法还包括启机控制，在开关电源处于启机状态时，如果第一电压＜欠压保护阈值，则不产生使能信号使能后级电路工作；如果第一电压≥欠压保护阈值，则开始启机计时，在计时时间结束后产生使能信号使能后级电路工作；其中，欠压保护阈值＜第三阈值。设置启机控制时间有两个目的：其一为预判断输入电压的状态，确定开关管的工作模式；其二为给输入电容预充电，然后使能后级电路，防止后级接入后母线电压跌落。
具体实施时，开关电源启机过程中，在计时开始的同时，欠压保护也开始，进入欠压保护模式和退出欠压保护模式的阈值可以设置一定的差值，避免在欠压保护阈值附近工作时出现反复切换的情况。
需要说明的是，开关电源启机时，第一开关管Q1和第二开关管Q2的初始状态优选被配置为关断状态，这是因为此时第一电容C1和第二电容C2为串联连接，具有更高的电压应力承受能力，可避免第一电容C1和第二电容C2损坏。
进一步地，本实施例的控制方法还包括过流保护控制，在第四电压信号的绝对值大于第六阈值时，立即关闭驱动信号，直至第四电压信号的绝对值小于或等于第六阈值，才重新打开驱动信号；其中，第四阈值＜第六阈值。过流保护控制可以在母线中产生超过阈值的大电流，如发生雷击等状况时，关闭第一开关管Q1和第二开关管Q2，避免第一开关管Q1和第二开关管Q2超过电流应力被损坏。
对于过流保护控制，进一步地，其中若当前为低压模式工作，直至第四电压信号的绝对值小于或等于第六阈值，需要经过第二时长后才重新打开驱动信号，目的在于防止过大的负向电流损坏开关管。
对于过流保护控制，进一步地，在每次重新打开第一开关管Q1和第二开关管Q2的驱动信号时，当开关电源处于高压模式时，维持当前的高压模式，当开关电源处于低压模式时，先进行软启动再调整为低压模式。低压模式时先进行软启动的目的在于防止两个桥臂从串联切换到并联状态时，两个电容的电压不均匀导致的充放电浪涌电流。软启动方式可以为定频、低占空比状态，或者定频、占空比逐渐增大的状态，也可以变频、定占空比的状态，或者变频、变占空比的状态工作一段时间，具体如何实现，本领域的技术可以根据需要进行选择，本发明不做限制。
进一步地，检测周期为交流输入工频信号周期的0.5倍至1倍之间，目的在于确保能够检测到交流输入工频的最大值，以确定开关管的工作模式。
第二实施例
本实施例提供的为一种控制装置，适用于开关电源，开关电源包括与母线Vbus连接的填谷电路，以及由填谷电路供电的后级电路，填谷电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1、第二开关管Q2和第一二极管D1，第一电容C1一端和第二开关管Q2一端连接正母线，第一电容C1另一端、第一开关管Q1一端和第一二极管D1的阳极连接于第一中点，第二开关管Q2另一端、第二电容C2一端和第一二极管D1的阴极连接于第二中点，第一开关管Q1另一端和第二电容C2另一端连接负母线；开关电源处于高压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为关断；开关电源处于低压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为导通，本实施例的控制方法用于产生驱动信号控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通与关断；图2为本发明第二实施例的控制装置原理图，包括如下模块：
第一获取模块，用于获取表征母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
第二获取模块，用于获取表征母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
第三获取模块，用于获取表征第二中点电压值大小的第三电压信号；
第四获取模块，用于获取表征母线电流值大小的第四电压信号；
控制模块，用于模式切换控制，包括：
在开关电源处于低压模式时，当第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生高压状态标志；在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则驱动信号将开关电源切换为高压模式；
和/或在开关电源处于高压模式时，当第二电压信号＜第三阈值，且第一电压信号和第三电压信号的差值＜第五阈值，则驱动信号将开关电源切换为低压模式；
其中，第一阈值＞第二阈值＞第三阈值。
进一步地，其中在产生高压状态标志期间，如果第四电压信号的绝对值小于第四阈值，需要经过第一时长后驱动信号才将开关电源切换为高压模式。
进一步地，控制模块还用于启机控制，在开关电源启机时，如果第一电压＜欠压保护阈值，则不产生使能信号使能后级电路工作；如果第一电压≥欠压保护阈值，则开始启机计时，在计时时间结束后才产生使能信号使能后级电路工作；其中，欠压保护阈值＜第三阈值。
进一步地，控制模块还用于过流保护控制，在第四电压信号的绝对值大于第六阈值时，立即关闭驱动信号，直至第四电压信号的绝对值小于或等于第六阈值，才重新打开驱动信号；其中，第四阈值＜第六阈值。作为第一种改进，其中直至第四电压信号的绝对值小于或等于第六阈值，需要经过第二时长后才重新打开驱动信号。作为第二种改进，控制模块在用于过流保护控制过程中，在重新打开第一开关管和第二开关管的驱动信号时，当开关电源处于高压模式时，维持当前的高压模式，当开关电源处于低压模式时，先进行软启动再调整为低压模式。
进一步，第二获取模块中，检测周期为交流输入工频信号周期的0.5倍至1倍之间。
本实施例控制装置的各具体实施方式与第一实施例控制方法对应的各具体实施方式的发明构思、有益效果一致，在此不赘述。
第三实施例
本实施例提供的为一种控制芯片，其中：包括第二实施例中任一项控制装置中的控制模块。由于控制模块要执行的计算与控制逻辑较为复杂，将其集成为专用的控制芯片后有利于减小开关电源的体积、降低开关电源的制造成本。
第四实施例
本实施例提供的为一种开关电源，包括与母线连接的填谷电路，以及由填谷电路供电的后级电路，填谷电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1、第二开关管Q2和第一二极管D1，第一电容C1一端和第二开关管Q2一端连接正母线，第一电容C1另一端、第一开关管Q1一端和第一二极管D1的阳极连接于第一中点，第二开关管Q2另一端、第二电容C2一端和第一二极管D1的阴极连接于第二中点，第一开关管Q1另一端和第二电容C2另一端连接负母线；开关电源处于高压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为关断；开关电源处于低压模式时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均被配置为导通，其中：开关电源还包括第二实施例中任一项控制装置，控制装置用于产生驱动信号控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通与关断。
图4为本发明第四实施例的开关电源原理图，其中，“母线电压检测模块”兼容图3中“第一获取模块”和“第二获取模块”的功能，“中点电压检测模块”即为图3中的“第三获取模块”，“电流检测模块”即为图4中的“第四获取模块”，控制模块产生的驱动信号经第一驱动电路和第二驱动电路的放大后实现控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断。
需要说明的是，本申请中当描述驱动信号控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通与关断时，其中的“控制”不是指直接控制，而是指通过相应的电路进一步处理后间接控制。
图5为本发明第四实施例的开关电源低压输入启机一种典型的时序逻辑图，其中不仅包括模式切换控制，还包括启机控制和过流保护控制，请参见图5，其中的波形包括：
Vac：开关电源的输入电压，由LN线输入；
Vdd：控制模块的供电电压；
EN：使能信号；
Vo：开关电源的输出电压；
Vref：第五阈值；
Vbus_pin：第一电压信号；
Vc_pin：第三电压信号；
Iin：开关电源的输入电流，即LN线中的电流；
Is：第四电压信号；
GATE：驱动信号，驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2，两个开关管的驱动信号一致；
时序介绍如下：
T1时刻，开关电源以100VAC的输入电压启机，控制模块由10V的供电电压供电，第一开关管Q1和第二开关管Q2的驱动信号GATE初始状态均为关断状态。表征母线电压瞬时值大小的第一电压信号Vbus_pin超过欠压保护阈值0.5V时开始计时，计时50ms后计时结束，产生使能信号EN使能后级电路工作，开关电源的输出电压Vo开始上升；
T2时刻，检测到表征母线电压一个检测周期12ms内最大电压值大小的第二电压信号小于第三阈值2.5V，且第一电压信号Vbus_pin和第三电压信号Vc_pin的差值小于第五阈值0.1V时，切换为低压模式，驱动信号GATE设置为开通状态。开通状态的驱动信号GATE先进行软启动，(持续360us，频率为100KHz，占空比为5％)，之后就持续为高电平开通状态。在启机70ms时开关电源的输入电压Vac上产生了一个雷击电压，此时电流检测模块检测到的第四电压信号的绝对值超过第六阈值200mV，驱动信号GATE立即关断。雷击结束后，直至第四电压信号的绝对值小于第六阈值，经过第二时长200us后，判断当前仍为低压模式，则驱动信号GATE重新开始软启动，之后持续为高电平开通状态。
T3时刻，输入电压Vac从100VAC切换到310VAC，此时第四电压信号的绝对值较大，随着母线电压的持续上升，当第二电压信号上升超过第二电压阈值2.65V时，控制模块判断为高压状态，此时判断为高压状态后不会立即关断驱动信号GATE，还需要检测第四电压信号，当检测到第四电压信号的绝对值小于第四阈值60mV后，经过第一时长5ms后才切换为高压模式，即关断驱动信号GATE。
T4时刻，输入电压Vac从310VAC切换到270VAC，母线电压逐渐减小，当第二电压信号小于第三阈值2.5V，且第一电压信号Vbus_pin和第三电压信号Vc_pin的差值小于第五阈值0.1V时，判断为低压模式，驱动信号GATE设置为开通状态。
T5时刻，输入电压Vac从270VAC切换到900VAC，表征母线电压Vbus瞬时值大小的第一电压信号Vbus_pin快速升到第一阈值3.5V，立即产生高压状态标志，驱动信号GATE立即关断。
上述实施例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 (10)
1.一种控制方法，适用于开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，所述控制方法用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断；其特征在于，所述控制方法包括：
获取表征所述母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
获取表征所述母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
获取表征所述第二中点电压值大小的第三电压信号；
获取表征所述母线电流值大小的第四电压信号；
模式切换控制，包括：
在所述开关电源处于低压模式时，当所述第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当所述第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生所述高压状态标志；在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为高压模式；
和/或在所述开关电源处于高压模式时，当所述第二电压信号＜第三阈值，且所述第一电压信号和所述第三电压信号的差值＜第五阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为低压模式；
其中，所述第一阈值＞所述第二阈值＞所述第三阈值。
2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：其中所述在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，需要经过第一时长后所述驱动信号才将所述开关电源切换为高压模式。
3.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括启机控制，在所述开关电源处于启机状态时，如果所述第一电压＜欠压保护阈值，则不产生使能信号使能所述后级电路工作；如果所述第一电压≥所述欠压保护阈值，则开始启机计时，在计时时间结束后产生所述使能信号使能所述后级电路工作；其中，所述欠压保护阈值＜所述第三阈值。
4.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：过流保护控制，在所述第四电压信号的绝对值大于第六阈值时，立即关闭所述驱动信号，直至所述第四电压信号的绝对值小于或等于所述第六阈值，才重新打开所述驱动信号；其中，所述第四阈值＜所述第六阈值。
5.根据权利要求4所述控制方法，其特征在于：其中所述直至所述第四电压信号的绝对值小于或等于所述第六阈值，需要经过第二时长后才重新打开所述驱动信号。
6.根据权利要求4所述控制方法，其特征在于：在每次重新打开所述第一开关管和所述第二开关管的驱动信号时，当所述开关电源处于高压模式时，维持当前的高压模式，当所述开关电源处于低压模式时，先进行软启动再调整为低压模式。
7.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：所述检测周期为交流输入工频信号周期的0.5倍至1倍之间。
8.一种控制装置，适用于开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，所述控制装置用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断；其特征在于，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取表征所述母线电压瞬时值大小的第一电压信号；
第二获取模块，用于获取表征所述母线电压一个检测周期内最大电压值大小的第二电压信号；
第三获取模块，用于获取表征所述第二中点电压值大小的第三电压信号；
第四获取模块，用于获取表征所述母线电流值大小的第四电压信号；
控制模块，用于模式切换控制，包括：
在所述开关电源处于低压模式时，当所述第一电压信号≥第一阈值，立即产生高压状态标志；或者当所述第二电压信号≥第二阈值，待当前检测周期结束后才产生所述高压状态标志；在产生所述高压状态标志期间，如果所述第四电压信号的绝对值小于第四阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为高压模式；
和/或在所述开关电源处于高压模式时，当所述第二电压信号＜第三阈值，且所述第一电压信号和所述第三电压信号的差值＜第五阈值，则所述驱动信号将所述开关电源切换为低压模式；
其中，所述第一阈值＞所述第二阈值＞所述第三阈值。
9.一种控制芯片，其特征在于：包括权利要求8所述控制装置中的控制模块。
10.一种开关电源，所述开关电源包括与母线连接的填谷电路，以及由所述填谷电路供电的后级电路，所述填谷电路包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和第一二极管，所述第一电容一端和所述第二开关管一端连接正母线，所述第一电容另一端、所述第一开关管一端和所述第一二极管的阳极连接于第一中点，所述第二开关管另一端、所述第二电容一端和所述第一二极管的阴极连接于第二中点，所述第一开关管另一端和所述第二电容另一端连接负母线；所述开关电源处于高压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为关断；所述开关电源处于低压模式时，所述第一开关管和所述第二开关管均被配置为导通，其特征在于：所述开关电源还包括权利要求8所述控制装置，所述控制装置用于产生驱动信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通与关断。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310349186.0A CN116581984A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310349186.0A CN116581984A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116581984A true CN116581984A (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=87542108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310349186.0A Pending CN116581984A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116581984A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116915053A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 西安麦格米特电气有限公司 | 一种负载开关电路、电能调节方法及电能调节设备 |
-
2023
- 2023-03-31 CN CN202310349186.0A patent/CN116581984A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116915053A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 西安麦格米特电气有限公司 | 一种负载开关电路、电能调节方法及电能调节设备 |
| CN116915053B (zh) * | 2023-09-12 | 2024-02-02 | 西安麦格米特电气有限公司 | 一种负载开关电路、电能调节方法及电能调节设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103490605B (zh) | 隔离式开关变换器及其控制器和控制方法 | |
| US8953347B2 (en) | Capacitor discharging circuit and power converter | |
| CN102364859B (zh) | 开关电源控制装置及包含该控制装置的反激式开关电源 | |
| CN203661377U (zh) | 双绕组单级原边反馈的led灯驱动电路 | |
| CN109861518B (zh) | 一种限流启动电路和电源转换电路 | |
| CN107317491B (zh) | 开关电源芯片及包括其的开关电源电路 | |
| CN108347036B (zh) | 一种带输入过欠压保护的开关电源电路和led驱动电路 | |
| CN103328987A (zh) | 极性检测电路 | |
| CN104602390A (zh) | 双绕组单级原边反馈的led灯驱动电路 | |
| CN114884356A (zh) | 反激变换器及电源系统 | |
| CN116581984A (zh) | 一种控制方法、装置、控制芯片及开关电源 | |
| CN105305798A (zh) | 应用于降压变换器的限流保护电路及限流保护方法 | |
| CN215528878U (zh) | 一种开关电源装置 | |
| CN114649932A (zh) | X电容控制与启动复用电路、开关电源控制器及开关电源 | |
| CN104734485A (zh) | 一种Boost全桥电路启动冲击电流谐振抑制方法 | |
| CN112653324B (zh) | 一种无直接供电的升压转换器系统 | |
| US20090231886A1 (en) | Power supply and bootstrap circuit thereof | |
| CN117394671A (zh) | 一种与功率模块均压电阻串联应用的取能电源拓扑及方法 | |
| CN110831284B (zh) | 一种led驱动电源及其控制器 | |
| CN111817416A (zh) | 无线充电系统开机控制方法、装置及无线充电系统 | |
| CN204497972U (zh) | 一种新型保持时间电路结构 | |
| CN214799289U (zh) | 电源的关机放电电路 | |
| CN216929576U (zh) | 一种基于逆变器中的升压功率管的保护电路及逆变器 | |
| CN202663314U (zh) | 交流到直流开关电源转换器 | |
| CN114400620B (zh) | 一种应用于电力行业的反激架构输入欠过压保护电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |