CN207459981U - 开关电源控制电路和开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源控制电路和开关电源。开关电源控制电路，包括：主开关管控制电路，接收第一信号和第二信号，输出表征主开关管导通和关断的主开关管控制信号；辅开关管控制电路，接收表征所述主开关管导通时间的信号，当所述表征主开关管导通时间的信号达到导通阈值时，则辅开关管关断，当所述表征主开关管导通时间的信号小于所述导通阈值时，则根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号。本实用新型可以进一步提高最大占空比，从而进一步提高输出电压的最大值。

Description

开关电源控制电路和开关电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及开关电源控制电路和开关电源。

背景技术

现有技术的开关电源的电路结构类型包括降压电路(Buck电路)、升压电路(Boost电路)、正激电路(Forward电路)、反激电路(Flyback电路)等，可以将输入电压转化为需要的输出电压以驱动负载。在实际应用中，这些电路一般均包括一个主开关管和一个辅开关管。现有技术中，一般是通过同步控制的方式来驱动主、辅开关管的导通和关断，从而达到调压的目的。所述的同步控制是指主、辅开关管的导通和开关是相反且同步的。如图1所示，在时钟信号的下降沿触发开关信号动作，主开关管导通，辅开关管关断，由误差放大器或者比较器的输出信号控制使得，经过时间Ton后，主开关管关断，辅开关管导通。在这个过程中，主开关管和辅开关管的导通和关断是相反的，且导通和关断的变化是同步的。

在现有技术即同步控制中，上述过程随着Ton不断增大，则主开关管的导通时间逐渐增长，直到脉冲信号的上升沿比误差放大器或比较器的输出信号先到达时，此时脉冲信号的上升沿直接使得主开关管关断，辅开关管导通，Ton达到最大值，即Ton(max)。由于辅开关管具有最小的导通时间，由于同步控制，故主开关管具有对应的最小关断时间，主开关管必须关断所述最小关断时间，使得主开关管的最大导通时间Ton(max)受到限制。如图2所示，脉冲上升沿控制主开关管的关断，而辅开关管的最小导通时间Bon(min)控制主开关管的导通，此时主开关管具有最大的导通时间Ton(max)，占空比达到最大，输出电压达到最大值。同步控制中，主开关管的最大导通时间受到限制，此时不能继续增大主开关管的导通时间，占空比无法继续增大，使得输出电压的范围受到一定限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种开关电源控制电路和开关电源，可以进一步提高主开关管的导通时间，使得占空比可以继续增大，从而进一步提高输出电压的最大值。

本实用新型提供了一种开关电源控制电路，包括：

主开关管控制电路，接收第一信号和第二信号，输出表征主开关管导通和关断的主开关管控制信号；

辅开关管控制电路，接收表征所述主开关管导通时间的信号，当所述表征主开关管导通时间的信号达到导通阈值时，则辅开关管关断，当所述表征主开关管导通时间的信号小于所述导通阈值时，则根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号。

可选的，所述辅开关管控制电路包括比较电路，所述比较电路分别接收表征所述主开关管导通时间的信号和表征导通阈值的信号，当所述表征主开关管导通时间的信号达到导通阈值时，使得辅开关管处于关断状态，直到所述主开关管导通时间的信号小于表征导通阈值的信号。

可选的，所述的开关电源控制电路还包括主开关管时间检测电路，接收所述输出表征主开关管导通和关断的主开关管控制信号，输出所述表征主开关管导通时间的信号。

可选的，所述的导通阈值是指设定的同步控制中主开关管的最大导通时间。

可选的，所述辅开关管控制电路还包括反相器和或非门，所述比较电路分别接收表征所述主开关管导通时间的信号和表征导通阈值的信号，所述比较电路输出端连接到或非门的第一输入端，所述反相器接收所述根据所述主开关管控制信号产生的表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号，所述反相器的输出端连接到或非门的第二输入端，所述或非门输出所述的表征辅开关管关断或导通和关断的辅开关管控制信号。

可选的，所述第一信号为脉冲信号，所述第二信号为开关电源中误差放大器的输出信号。

一种开关电源，包括：主开关管、辅开关管、以上任意一种开关电源控制电路，所述主开关管的控制端连接所述的开关电源控制电路的主开关管控制电路的输出端，所述辅开关管的控制端连接所述的开关电源控制电路的辅开关管控制电路的输出端。

与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：本实用新型利用将表征所述主开关管导通时间的信号和导通阈值进行比较，当表征所述开关管导通时间信号大于导通阈值时，使得辅开关管一直关断，通过减小辅开关管的导通时间来增大主开关管的导通时间，从而使得现有技术的占空比进一步增大，从而进一步提高输出电压的最大值，故本实用新型可以增大调压电路的调压范围。

附图说明

图1为现有技术同步控制主、辅开关管导通和关断的原理图；

图2为现有技术同步控制主开关导通时间最大时主、辅开关管导通和关断的原理图；

图3本实用新型开关电源控制电路的实施例示意图；

图4本实用新型辅开关管控制电路的一种实施例结构示意图；

图5主开关管导通时间大于等于导通阈值时，本实用新型控制主、辅开关管导通和关断的原理图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型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实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。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，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图3示意了本实用新型开关电源控制电路实施例电路结构。所述的开关电源控制电路包括主开关管控制电路、主开关管导通时间检测电路、辅开关管控制电路。

所述的主开关管控制电路接收第一信号和第二信号，输出表征主开关管导通和关断的T信号，进而控制主开关管的导通和关断；所述主开关管导通时间检测电路接收所述表征主开关管导通和关断的控制信号，即为T信号，输出表征主开关导通时间Ton的信号；所述辅开关管控制电路的一个输入端接受表征主开关导通时间Ton的信号，另一输入端接根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号，记为B信号，B信号和T信号同步且相反。所述的开关电源为Buck电路，Buck包括：第一开关管M1和第二开关管M2，电感L和电容C。所述的第一开关管M1的漏极接输入电压，所述的第一开关管M1的源极接所述的第二开关管M2的漏极，所述的第二开关管M2的源极接地。电感L1的一端接第一开关管M1和第二开关管M2的公共端，电感L1另一端作为输出端的高电位端。电容C的一端接输出端的高电位端，另一端接地。所述主开关管驱动电路的输出端连接主开关管M1的栅极，所述辅开关管驱动电路连接到辅开关管M2的栅极。

当所述表征主开关管导通时间Ton的信号达到导通阈值时，则辅开关管关断，当所述表征主开关管导通时间Ton的信号小于所述导通阈值时，则根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号即B信号。

在本实施例中，所述第一信号为脉冲信号，所述第二信号为开关电源中误差放大器的输出信号，但其相关的和第一信号和第二信号有相同的作用的信号，均在本实用新型的保护范围内。由于所述的开关电源误差放大器并不是本实用新型的重要部分，故在图中并没有给出。

如图4所示，示意了辅开关管控制电流的一种实施例，所述的辅开关管控制电路包括比较电路U01、反相器和或非门U02，所述比较电路U01的第一输入端接收所述的主开关管的导通时间Ton，所述比较电路U01的第二输入端接收导通阈值，所述比较电路的输出端连接到或非门U02的第一输入端，所述反相器接收根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号即B信号，所述反相器的输出连接到或非门U02的第二输入端，所述或非门U02输出所述的表征辅开关管关断或者导通和关断的辅开关管控制信号。

所述导通阈值可以设定为主开关管的最大导通时间，也可以为留有一定的阈值到主开关管的最大导通时间的常数，也可以为别的可以表征导通时间限定的其他值。本实施例的导通阈值设定为主开关管的最大导通时间Tmax，但其他的相关的导通阈值设定也在本实用新型的保护范围内。

在图4中，将所述导通阈值Tmax信号和所述主开关管的导通时间Ton信号进行比较，若Ton＞Tmax，则比较电路U01输出逻辑高电平1，经或非门U02后直接输出逻辑低电平0，从而使得辅开关管关断；若Ton＜Tmax，则比较电路U01输出逻辑低电平0，或非门U02跟随辅开关控制信号即B信号，从而控制辅开关管的导通和关断。即，Ton＞Tmax时，辅开关管一直关断，如图5所示。直到Ton＜Tmax时，辅开关管的导通和关断与主开关管是同步且相反的，即和同步控制过程相同，如图1、图2所示。

在现有技术即同步控制中，主开关管的导通信号Ton是由误差放大器或者比较器的输出信号控制的，即误差放大器或者比较器的输出信号控制主开关管的关断；随着Ton不断增大，则主开关管的导通时间逐渐增长，直到脉冲信号的上升沿比误差放大器或比较器的输出信号先到达时，此时脉冲信号的上升沿直接使得主开关管关断，辅开关管导通，Ton达到最大值，即Tmax。同步控制中，由于辅开关管有一个最小的导通时间，即主开关管有最小关断时间，主开关管必须关断这个最小的关断时间后才可以导通，从而使得主开关管的最大导通时间受到限制。本实用新型有效的避免了这种情况，可以使得主开关管的导通时间达到最大导通时间Tmax后仍可继续增大。当检测到的主开关管的导通时间Ton大于等于导通阈值Tmax时，辅开关管控制电路控制使得辅助开关管一直关断，此时主开关管的导通和关断分别由脉冲的下降沿和上升沿控制，而脉冲的高电平一般远小于辅开关管的关断时间，故主开关的导通时间Ton达到导通阈值Tmax后，可以继续增大，进一步增加了占空比。

此外，这里给出的例子是Buck电路的情况，但本实用新型适用于任意包括主、辅开关管，且在该电路中主、辅开关管的控制方式为同步控制的电路。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

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 (7)

1.一种开关电源控制电路，其特征在于，包括：

主开关管控制电路，接收第一信号和第二信号，输出表征主开关管导通和关断的主开关管控制信号；

辅开关管控制电路，接收表征所述主开关管导通时间的信号，当所述表征主开关管导通时间的信号达到导通阈值时，则辅开关管关断，当所述表征主开关管导通时间的信号小于所述导通阈值时，则根据所述主开关管控制信号产生表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号。

2.根据权利要求1所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述辅开关管控制电路包括比较电路，所述比较电路分别接收表征所述主开关管导通时间的信号和表征导通阈值的信号，当所述表征主开关管导通时间的信号达到导通阈值时，使得辅开关管处于关断状态，直到所述主开关管导通时间的信号小于表征导通阈值的信号。

3.根据权利要求1或2所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述的开关电源控制电路还包括主开关管时间检测电路，接收所述表征主开关管导通和关断的主开关管控制信号，输出所述表征主开关管导通时间的信号。

4.根据权利要求1或2所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述的导通阈值是指设定的同步控制中主开关管的最大导通时间。

5.根据权利要求2所述的开关电源控制电路，其特征在于：所述辅开关管控制电路还包括反相器和或非门，所述比较电路分别接收表征所述主开关管导通时间的信号和表征导通阈值的信号，所述比较电路输出端连接到或非门的第一输入端，所述反相器接收所述根据所述主开关管控制信号产生的表征辅开关管导通和关断的辅开关管控制信号，所述反相器的输出端连接到或非门的第二输入端，所述或非门输出所述的表征辅开关管关断或导通和关断的辅开关管控制信号。

6.根据权利要求1所述开关电源控制电路，其特征在于：所述第一信号为脉冲信号，所述第二信号为开关电源中误差放大器的输出信号。

7.一种开关电源，包括：主开关管、辅开关管和权利要求1-6中任意一种开关电源控制电路，所述主开关管的控制端连接所述的开关电源控制电路的主开关管控制电路的输出端，所述辅开关管的控制端连接所述的开关电源控制电路的辅开关管控制电路的输出端。