CN206272481U - 一种电源控制电路及应用其的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源控制电路及应用其的开关电源，通过控制补偿电路在起始工作状态时的工作电流，首先使得补偿电容快速充电，可以加长功率开关管的导通时间，从而增强输出电压对充电电容的充电能力，待启动一段时间后，将补偿电容的充放电电流切换到正常工作状态。本实用新型可通过控制补偿电容的充电电流，不但增强了输出电压对充电电容的充电能力，降低了驱动电路的损耗，同时还可以通过控制充放电电流的大小来减小启动时对补偿电容的依赖，并且对切换时机不敏感，可以有效地规避过冲导致的灯闪烁等风险。

Description

一种电源控制电路及应用其的开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种电源控制电路及应用其的开关电源。

背景技术

传统的LED驱动电路的原理框图如图1所示，外部交流输入电压经过整流桥整流后得到脉动的直流电压VIN，然后直流电压VIN经过开关电路转换处理后产生输出电压VO供给负载，控制电路接收直流电压VIN、输出电压VO以及开关电路输出的采样信号，以产生控制信号用以控制开关电路中的开关状态，从而使得开关电路输出预期的输出电压信号。

如图2所示，控制电路一般包括5个子模块：供电模块、采样电路、补偿电路、导通关断控制电路和驱动电路。供电模块接收直流电压VIN和输出电压VO以产生供电电压为其他所有子模块供电；采样电路接收开关电路传输的采样信号经过处理后获得采样信号传输到补偿电路；补偿电路经过补偿处理得到补偿信号，补偿信号传输给开通关断控制电路得到开关电路的控制信号，控制信号再经过驱动电路最终输出驱动信号控制开关电路中的开关状态以调节输出电压VO。一般而言，供电模块的输入结构如图3所示，直流电压VIN通过启动电阻R0到电容C02，输出电压VO通过限流电阻R1和续流二极管D1到电容C02，电容C02的两端电压VCC为供电电压。直流电压VIN通过启动电阻R0给电容C02充电，为控制电路提供启动电流，当芯片开始工作后，输出电压VO通过限流电阻和续流二极管开始给电容C02充电，电容C02的供电电压通过供电电路为整个控制电路供电，保持系统正常运作。

然而，在实际的工作中，为了滤除工频纹波，补偿电路中的补偿电容和开关电路中的输出电容选取往往很大，导致在驱动电路启动后输出电压VO上升很慢，且每个开关周期导通时间很短，因此供电模块中的输出电压VO对电容C02的有效充电能力很弱，从驱动电路开始工作到供电电压VCC达到供电平衡需要较长的时间，经常会多次重启才能完成启动过程，从而使得启动时间很长，甚至在连续开关机等场合下完成不了启动过程。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了电源控制电路及应用其的开关电源，通过控制补偿电路在起始工作状态时的工作电流，可增强输出电压对充电电容的充电能力，从而快速完成启动到正常工作中的供电电压需求。

依据本实用新型的一种电源控制电路，包括补偿电路，所述补偿电路包括充电电路、放电电路和补偿电容，所述充电电路通过上拉电流给所述补偿电容充电，所述放电电路通过下拉电流给所述补偿电容放电；

其中，在所述电源的启动阶段，分别增大所述上拉电流和下拉电流。

进一步地，所述充电电路包括第一电流源和第二电流源，所述放电电路包括第三电流源和第四电流源，

所述第一电流源的第一端和所述第二电流源的第一端连接于一点并且公共连接端连接到电压源，第一电流源的第二端通过第一开关连接到所述补偿电容，所述第二电流源的第二端连接到所述补偿电容；

所述第三电流源的第一端通过第二开关连接到所述补偿电容，所述第四电流源的第一端连接到所述补偿电容，所述第三电流源的第二端和第四电流源的第二端连接于一点并且公共连接端连接到地端。

优选地，所述第一电流源的大小为所述第二电流源的(K1-1)倍；所述第三电流源的大小为所述第四电流源的(K2-1)倍；K2和K1均为大于1的正数，且K2的值大于等于K1的值。

优选地，在所述电源的启动阶段，控制所述第一开关和所述第二开关导通；

在所述电源启动工作的第一时间段后，控制所述第一开关和所述第二开关断开。

进一步地，所述控制电路还包括供电模块，所述供电模块根据所述电源的输出电压信号产生供电电压供所述控制电路使用；

在所述电源的启动阶段，所述上拉电流大于所述下拉电流，所述电源中补偿电容电压上升，所述供电模块输出的供电电压快速上升。

进一步地，所述控制电路还包括采样电路，所述采样电路接收所述电源的输出电压信号或输出电流信号，以产生表征输出电压信号或输出电流信号的采样电流信号传输给所述补偿电路，所述采样电流信号作为所述补偿电路的第四电流源的电流信号。

进一步地，所述控制电路还包括导通关断控制电路和驱动电路，

所述导通关断控制电路接收所述补偿电路输出的补偿信号，以据此控制所述电源中功率开关管的导通时间；

所述驱动电路接收所述导通关断控制电路的输出信号，以产生驱动信号控制所述功率开关管的开关动作。

优选地，所述的电源控制电路适用于连续开关机的场合。

依据本实用新型的一种开关电源，包括功率级电路和上述的电源控制电路，

所述电源控制电路接收整流桥输出的直流电压和电源的输出电压信号或输出电流信号，以产生开关控制信号控制所述功率级电路中功率开关管的开关动作。

优选地，所述开关电源为LED驱动电路。

综上所述，依据本实用新型电源控制电路及应用其的开关电源，通过控制补偿电路在起始工作状态时的工作电流，使得补偿电容能快速充电，从而加长功率开关管的导通时间，可增强输出电压对充电电容的充电能力，之后，待启动一段时间后，将补偿电容的充放电电流切换到正常工作状态。

本实用新型可通过控制补偿电容的充电电流，不但增强了输出电压对充电电容的充电能力，降低了驱动电路的损耗，同时还可以通过控制充放电电流的大小来减小启动时对补偿电容的依赖，并且对切换时机不敏感，可以有效地规避过冲导致的灯闪烁等风险，同时可以通过编程来控制充放电电流比例大小，以满足在不同应用下的启动需求。

附图说明

图1为传统的LED驱动电路的原理框图；

图2为图1中控制电路的模块图；

图3为图2中供电模块的输入结构图；

图4为依据本实用新型的补偿电路的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本实用新型的一些优选实施例，但本实用新型不限于此。

在本实用新型实施例中，所述开关电源以LED驱动电路为例，但本实用新型的控制电路应用不限于此，所述LED驱动电路的控制电路如图2所示，控制电路中的供电模块、采样电路、导通关断控制电路和驱动电路的结构和功能与图2中一致，在此不再赘述。所不同的是，由于存在现有技术中的启动慢的问题，在本实用新型中对补偿电路进行了改进。

参考图4所示为依据本实用新型的补偿电路的电路图，所述补偿电路包括充电电路、放电电路和补偿电容Cc，所述充电电路包括第一电流源I1和第二电流源I2，所述放电电路包括第三电流源I3和第四电流源I4，所述第一电流源I1的第一端和所述第二电流源I2的第一端连接于一点并且公共连接端连接到电压源，第一电流源I1的第二端通过第一开关S1连接到所述补偿电容Cc，所述第二电流源I2的第二端连接到所述补偿电容Cc；其中，所述第一电流源的大小为所述第二电流源的(K1-1)倍，这里，记第二电流源的大小为Iref，则第一电流源的大小为(K1-1)Iref；所述第三电流源I3的第一端通过第二开关S2连接到所述补偿电容Cc，所述第四电流源I4的第一端连接到所述补偿电容Cc，所述第三电流源I3的第二端和第四电流源I4的第二端连接于一点并且公共连接端连接到地端，其中，所述第三电流源的大小为所述第四电流源的(K2-1)倍，这里，记第四电流源的大小为Isen，则，第三电流源的大小为(K2-1)Iref。并且，K1、K2均为大于1的正数，且K2的值大于等于K1的值。

其中，第一开关S1和第二开关S2的开关状态为：在所述电源的启动阶段，控制所述第一开关S1和第二开关S2导通；在所述电源启动工作的第一时间段(第一时间段可根据需要设置，一般设置为2至5个工频周期)后，控制所述第一开关S1和第二开关S2断开。第一开关S1和第二开关S2例如可通过开关电源功率级电路中的开关信号控制，但不限于此。

通过上述的电路结构可以看出，第一电流源I1和第二电流源I2的电流为所述补偿电容Cc的上拉电流(即充电电流)，第三电流源I3和第四电流源I4的电流为所述补偿电容Cc的下拉电流(即放电电流)。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所示第四电流源的电流信号Isen为图2中所述采样电路传输的采样电流信号，所述采样电路接收所述电源的输出电压信号或输出电流信号，以产生表征输出电压信号或输出电流信号的采样电流信号传输给所述补偿电路，所述采样电流信号作为所述补偿电路的第四电流源的电流信号。

根据上述的电路结构阐述本实用新型实施例的工作过程：在开关电源开始工作后，第一开关S1和第二开关S2导通，此时补偿电容Cc的上拉电流为k1*Iref，下拉电流为k2*Isen，在刚开始启动时，通过设置K1、K2的值以分别增大所述上拉电流和下拉电流，以使补偿电容Cc得到快速充电；并且由于功率开关管的导通时间短，采样电流Isen会小于上拉电流k1*Iref，这里选取较大的k1值可以快速的增加补偿电容两端电压，随着补偿电容电压的快速增加，可以使得开关电源中功率开关管的导通时间加长，这样大大加强了输出电压VO对充电电容VCC的充电能力，从而所述供电模块输出的供电电压得到快速上升，同时采样电流Isen也会随之增加，减弱了补偿电容的上拉速度，当驱动电路工作第一时间段后，将第一开关S1和第二开关S2关断，补偿电容的上拉电流和下拉电流切换到正常工作状态，并最终达到稳态。所述的第一时间段为一个合理时间，可根据具体情况设定，一般可设置为1-5个工频周期。

本实施例中，在稳定工作状态时，电流Iref和采样电流Isen的平均值相等。通过上述的过程可以看出，通过本实用新型实施例的电流控制方案，可以很好的实现在启动过程中输出电压对充电电容快速充电的功能，从而降低启动时对补偿电容的大小依赖。

此外，为了防止在充电过程中，对补偿电容充电太快造成过冲的影响，在设计时，设置K2的值大于K1的值，可以有效防止过冲现象，并且，对启动工作状态切换到正常电流状态不敏感，同时又可以加快补偿电容稳态电压的建立，大大加强输出电压VO对充电电容的充电能力。

理论上，k1的值和k2的值越大，补偿电容稳态电压的建立越快，启动对充电电容大小的依赖越小，但实际上用户可以通过编程来对k1和k2赋值，以满足在不同应用下的启动需求。

需要说明的是，本实用新型实施例中所述的电源控制电路适用于连续开关的场合，以完成启动过程中的快速充电并达到稳定状态。

以上以开关电源为LED驱动电路为例，但本实用新型电源的控制电路还可以应用于交流-直流电压转换电路、直流-直流电压转换电路等合适的开关电源中。虽然，本实用新型之实施例为交流输入，但是本实用新型之方案同样适用于直流输入，根据本实用新型的教导，这一点可为本领域普通技术人员所知悉。

以上对依据本实用新型的优选实施例的电源控制电路及应用其的开关电源进行了详尽描述，但关于该专利的电路和有益效果不应该被认为仅仅局限于上述所述的，公开的实施例和附图可以更好的理解本实用新型，因此，上述公开的实施例及说明书附图内容是为了更好的理解本实用新型，本实用新型保护并不限于限定本公开的范围，本领域普通技术人员对本实用新型实施例的替换、修改均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源控制电路，包括补偿电路，其特征在于，

所述补偿电路包括充电电路、放电电路和补偿电容，所述充电电路通过上拉电流给所述补偿电容充电，所述放电电路通过下拉电流给所述补偿电容放电；

其中，在所述电源的启动阶段，分别增大所述上拉电流和下拉电流。

2.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述充电电路包括第一电流源和第二电流源，所述放电电路包括第三电流源和第四电流源，

所述第一电流源的第一端和所述第二电流源的第一端连接于一点并且公共连接端连接到电压源，第一电流源的第二端通过第一开关连接到所述补偿电容，所述第二电流源的第二端连接到所述补偿电容；

所述第三电流源的第一端通过第二开关连接到所述补偿电容，所述第四电流源的第一端连接到所述补偿电容，所述第三电流源的第二端和第四电流源的第二端连接于一点并且公共连接端连接到地端。

3.根据权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，所述第一电流源的大小为所述第二电流源的(K1-1)倍；所述第三电流源的大小为所述第四电流源的(K2-1)倍；K2和K1均为大于1的正数，且K2的值大于等于K1的值。

4.根据权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，在所述电源的启动阶段，控制所述第一开关和所述第二开关导通；

在所述电源启动工作的第一时间段后，控制所述第一开关和所述第二开关断开。

5.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括供电模块，所述供电模块根据所述电源的输出电压信号产生供电电压供所述控制电路使用；

在所述电源的启动阶段，所述上拉电流大于所述下拉电流，所述电源中补偿电容电压上升，所述供电模块输出的供电电压快速上升。

6.根据权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括采样电路，所述采样电路接收所述电源的输出电压信号或输出电流信号，以产生表征输出电压信号或输出电流信号的采样电流信号传输给所述补偿电路，所述采样电流信号作为所述补偿电路的第四电流源的电流信号。

7.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括导通关断控制电路和驱动电路，

所述导通关断控制电路接收所述补偿电路输出的补偿信号，以据此控制所述电源中功率开关管的导通时间；

所述驱动电路接收所述导通关断控制电路的输出信号，以产生驱动信号控制所述功率开关管的开关动作。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的电源控制电路，其特征在于，所述的电源控制电路适用于连续开关机的场合。

9.一种开关电源，其特征在于，包括功率级电路和权利要求1-8任一项所述的电源控制电路，

所述电源控制电路接收整流桥输出的直流电压和电源的输出电压信号或输出电流信号，以产生开关控制信号控制所述功率级电路中功率开关管的开关动作。

10.根据权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源为LED驱动电路。