CN208656639U - 用于开关变换器的控制电路及开关变换器 - Google Patents

用于开关变换器的控制电路及开关变换器 Download PDF

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朱晓杰
吴建兴
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Abstract

本实用新型提出了用于开关变换器的控制电路及开关变换器。所述开关变换器包括开关管及其连接的电感,在所述开关管导通状态,电感电流流经所述开关管,其特征在于,所述控制电路包括:比较器,用于将所述电感电流采样信号与第一参考信号相比较,从而产生误差信号;最小峰值控制模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较,从而产生使能信号,所述第二参考信号小于所述第一参考信号;恒流控制模块,产生开关控制信号,用于控制所述开关管的导通状态,其中,在使能信号有效时,所述恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。该控制电路可以扩展电压适用范围和提高可靠性。

Description

用于开关变换器的控制电路及开关变换器
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术,具体地,涉及用于开关变换器的控制电路及开关变换器。
背景技术
近年来,以LED(发光二极管)作为发光元件的应用越来越广泛,包括LED照明、LED背光和LED显示等。LED作为发光元件的优点在于发光效率高、节约电能、工作电压低、安全环保、响应速度快。由于 LED的发光特性,其亮度与驱动电流相关,因此,LED驱动控制电路通常为恒流驱动控制电路。为了与外部供电电压相匹配,LED驱动控制电路通常采用降压型拓扑的开关变换器。
在降压型拓扑的开关型变换器中,例如采用电感电流临界导通模式实现恒流控制。该控制方法的系统损耗小、效率高、实现方式简单且成本低。在直流输入电压Vin大于直流输出电压Vout时,该降压拓扑的开关变换器工作于正常模式,即电感电流临界导通模式。然而,在直流输入电压Vin接近直流输出电压Vout时,该降压拓扑的开关变换器则过渡至断续模式。在断续模式中,该开关变换器会存在多种问题,例如输出不恒流、开关管的漏端电压震荡、负电压引发开关管的源端电流倒灌、以及开关管的漏端负电压产生后对控制芯片正常工作产生干扰等问题,对电源系统的性能以及可靠性产生较大的影响。
因此,期望在用于开关变换器的控制电路中阻止开关变换器进入断续模式,从而扩展其电压适用范围和提高其可靠性。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供用于开关变换器的控制电路及开关变换器,其中,采用电感电流最小峰值限制方法以维持连续导通模式。
根据本实用新型的一方面,提供一种用于开关变换器的控制电路,所述开关变换器包括开关管及其连接的电感,在所述开关管导通状态,电感电流流经所述开关管,其特征在于,所述控制电路包括:比较器,用于将所述电感电流采样信号与第一参考信号相比较,从而产生误差信号;最小峰值控制模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较,从而产生使能信号,所述第二参考信号小于所述第一参考信号;过零检测模块,用于检测所述电感电流的过零时刻,从而产生过零检测信号;以及恒流控制模块,与所述比较器、所述最小峰值控制模块和所述过零检测模块相连接,分别接收所述误差信号、所述使能信号和所述过零检测信号,以及产生开关控制信号,用于控制所述开关管的导通状态,其中,在所述电感电流采样信号达到所述第一参考信号时,所述开关控制信号将所述开关管切换至断开状态,在所述电感电流过零时,所述开关控制信号将所述开关管切换至导通状态,在所述使能信号有效时,所述恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。
优选地,所述恒流控制模块设置最大导通时间和最小断开时间,所述开关管的导通时间和断开时间受到最大导通时间和最小断开时间的限制,所述附加的控制动作包括以下至少之一:动作1:增大所述最大导通时间,以延长同一个开关周期的断开时间;动作2:屏蔽所述最大导通时间,使得所述导通时间不受所述最大导通时间的限制;动作3:减小所述最小断开时间,使得所述过零检测模块可以检测所述电感电流的过零时刻;以及动作4:在所述断开时间小于所述最小断开时间时,强制系统过零。
优选地,所述最小峰值控制模块包括:检测模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较;以及逻辑控制模块,用于根据比较结果改变所述使能信号的有效状态。
优选地,所述恒流控制模块包括RS触发器,所述RS触发器的复位端接收所述误差信号,置位端接收所述过零检测信号。
优选地,还包括:高压供电模块,用于根据直流输入电压产生内部供电电压,用于提供所述控制电路内部电路模块所需的电能。
根据本实用新型的另一方面,提供一种开关变换器,包括:主电路,包括开关管及其连接的电感,在所述开关管导通状态,电感电流流经所述开关管,从而将直流输入电压转换成直流输出电压;以及控制电路,其特征在于,所述控制电路包括:比较器,用于将所述电感电流采样信号与第一参考信号相比较,从而产生误差信号;最小峰值控制模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较,从而产生使能信号,所述第二参考信号小于所述第一参考信号;过零检测模块,用于检测所述电感电流的过零时刻,从而产生过零检测信号;以及恒流控制模块,与所述比较器、所述最小峰值控制模块和所述过零检测模块相连接,分别接收所述误差信号、所述使能信号和所述过零检测信号,以及产生开关控制信号,用于控制所述开关管的导通状态,其中,在所述电感电流采样信号达到所述第一参考信号时,所述开关控制信号将所述开关管切换至断开状态,在所述电感电流过零时,所述开关控制信号将所述开关管切换至导通状态,在所述使能信号有效时,所述恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。
优选地,所述恒流控制模块设置最大导通时间和最小断开时间,所述开关管的导通时间和断开时间受到最大导通时间和最小断开时间的限制,所述附加的控制动作包括以下至少之一:动作1:增大所述最大导通时间,以延长同一个开关周期的断开时间;动作2:屏蔽所述最大导通时间,使得所述导通时间不受所述最大导通时间的限制;动作3:减小所述最小断开时间,使得所述过零检测模块可以检测所述电感电流的过零时刻;以及动作4:在所述断开时间小于所述最小断开时间时,强制系统过零。
优选地,所述最小峰值控制模块包括:检测模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较;以及逻辑控制模块,用于根据比较结果改变所述使能信号的有效状态。
优选地,所述恒流控制模块包括RS触发器,所述RS触发器的复位端接收所述误差信号,置位端接收所述过零检测信号。
优选地,还包括:高压供电模块,用于根据直流输入电压产生内部供电电压,用于提供所述控制电路内部电路模块所需的电能。
优选地,所述主电路还包括:续流二极管和采样电阻,所述续流二极管、所述开关管和所述采样电阻依次串联连接在所述直流输入电压的输入端和地之间,所述续流二极管所述二极管的阳极和阴极分别连接所述开关管和所述直流输入电压的输入端;以及电感和输出电容,所述输出电容的第一端连接至所述续流二极管的阴极,第二端经由所述电感连接至所述续流二极管的阳极,其中,在所述输出电容的第一端和第二端之间提供所述直流输出电压,在所述开关管和所述采样电阻的中间节点获得所述电感电流采样信号。
优选地,所述主电路还包括:整流桥,用于将交流输入电压整流成所述直流输入电压;以及输入电容,连接在所述整流桥的两个输出端之间,用于对所述直流输入电压进行滤波。
优选地,所述开关变换器为LED驱动电路,用于向作为负载的LED 供电。
优选地,所述开关管为选自金属氧化物半导体场效应管、绝缘栅双极晶体管和双极晶体管的任一种。
根据本实用新型实施例的用于开关变换器的控制电路及开关变换器,采用最小峰值控制模块检测电感电流峰值是否小于最小峰值对应的第二参考信号,并且在电感电流峰值小于第二参考信号时,产生使能信号。在接收到使能信号时,恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。该控制电路采用电感电流最小峰值限制方法以维持连续导通模式,从而可以避免在直流输入电压接近直流输出电压时,开关变换器进入断续模式而引起的各种问题,例如,工作异常甚至电路元件损坏。因此,该控制电路可以扩展电压适用范围和提高可靠性。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述,本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据现有技术的开关变换器的示意性框图。
图2示出根据现有技术的开关变换器在连续导通模式的波形图。
图3示出根据现有技术的开关变换器在断续模式的波形图。
图4示出根据本实用新型实施例的开关变换器的示意性框图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。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。
在本申请中,开关管是在导通状态提供电流路径的晶体管,包括选自金属氧化物半导体场效应管、绝缘栅双极晶体管和双极晶体管的任一种。开关管的第一端和第二端分别是电流路径上的高电位端和低电位端,控制端用于接收驱动信号以控制开关管的导通和断开。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1示出根据现有技术的开关变换器的示意性框图。该开关变换器包括主电路和控制电路。主电路包括整流桥BD1、续流二极管D1、电感L1、开关管M1、采样电阻Rcs、输入电容C1、输出电容C2。控制电路110例如封装成芯片IC1。在该实施例中,主电路中的开关管M1也封装在芯片IC1中。
在主电路中,整流桥BD1的两个输入端连接至交流输入端,将交流输入电压整流成直流输入电压Vin。输入电容C1串联在整流桥BD1的两个输出端之间,用于对直流输入电压Vin进行滤波,以获得平滑的直流电压。输入电容C1的第二端与整流桥BD1的低电位端共同接地。
进一步地,续流二极管D1、开关管M1和采样电阻Rcs依次串联连接在整流桥BD1的高电位端和地之间。在该实施例中,开关管M1为N 型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。续流二极管D1的阴极连接至整流桥BD1的高电位端,阳极连接至开关管M1的漏端。
进一步地,输出电容C2的第一端连接至续流二极管D1的阴极,第二端经由电感L1连接至续流二极管D1的阳极。在输出电容C2的两端提供直流输出电压Vout。
控制电路110包括比较器111、恒流控制模块112、驱动模块113、以及过零检测模块114。比较器111的同相输入端连接至开关管M1和采样电阻Rcs的中间节点,从而获得与流经开关管M1的电感电流相对应的电感电流采样信号Vcs。比较器111的反相输入端接收参考信号 Vcs_ref。比较器111将电感电流采样信号Vcs与参考信号Vcs_ref相比较,以获得误差信号。恒流控制模块112例如是RS触发器,该RS触发器的复位端接收误差信号,置位端接收过零检测信号ZCD,输出端提供开关控制信号。驱动模块113将开关控制信号进行缓冲和放大之后产生开关驱动信号,并且提供至开关管M1的栅极。过零检测模块114的输入端连接至开关管M1的栅极,输出端连接至恒流控制模块112的置位端。该过零检测模块114通过检测开关管M1的栅极流入电流以实现流经电感L1的电感电流的过零检测。在电感电流过零的时刻,过零检测模块114输出的过零检测信号ZCD有效。
优选地,控制电路110还包括高压供电模块119,用于根据直流输入电压Vin产生内部供电电压VDD,用于提供控制电路110内部电路模块所需的电能。
在工作过程中,在控制电路110产生的开关驱动信号的控制下,开关管M1在每个开关周期中交替导通和断开。
在开关管M1的导通期间,续流二极管D1反向偏置而截止,整流桥BD1提供的直流输入电压Vin产生电感电流,依次流经作为负载的 LED、电感L1、开关管M1和采样电阻Rcs。该过程不仅对负载供电,而且对输出电容C2充电,以及在电感L1中以磁场能量形式储存电能。在导通期间,电感电流线性增加。
在开关管M1的断开期间,电感L1两端的极性反转,继续维持电感电流的方向。电感L1提供电感电流,依次流经续流二极管D1和作为负载的LED。在电感L1两端的电压大于输出电容C2两端的电压时,电感 L1对负载供电,以及输出电容C2充电。在电感L1两端的电压等于或小于输出电容C2两端的电压时,输出电容C2对负载供电。在断开期间,电感电流线性减小。
在直流输入电压Vin大于直流输出电压Vout时,该开关变换器处于正常工作状态。在每个开关周期中,在电感电流过零时,过零检测模块 214产生的过零检测信号ZCD有效,使得恒流控制模块212置位,开关管M1从断开状态切换至导通状态,从而实现连续导通模式的控制。在每个开关周期中,开关管M1导通之前的瞬间,电感电流刚好减小至零。
在直流输入电压Vin接近或等于直流输出电压Vout时,该开关变换器可能处于异常工作状态。在每个开关周期中,过零检测模块214无法获得电感电流过零的准确时刻,结果实际上实现断续模式的控制。在每个开关周期中,开关管导通之前,电感电流已经减小至零且维持一定的时间。
该开关变换器会存在多种问题,例如输出不恒流、开关管的漏端电压震荡、负电压引发开关管的源端电流倒灌、以及开关管的漏端负电压产生后对控制芯片正常工作产生干扰等问题,对电源系统的性能以及可靠性产生较大的影响。
图2示出根据现有技术的开关变换器在连续导通模式的波形图。在图中,Iout、Vdrain和Vcs分别表示流经电感L1的电感电流、开关管 M1的漏端电压、以及采样电阻Rcs两端的电压降。
在直流输入电压Vin大于直流输出电压Vout时,该开关变换器处于正常工作状态。
在每个开关周期中,开关管M1从前一开关周期的断开状态切换成导通状态。
在开关管M1的导通时间Ton,电感电流从整流桥BD1的高电位端开始,依次流经作为负载的LED、电感L1、开关管M1、采样电阻Rcs,直至地,从而返回整流桥BD1的低电位端。电感电流Iout从0开始线性增加。
直至电感电流Iout达到参考信号Vcs_ref/Rcs表征的预定峰值,开关管M1从导通状态切换至断开状态。
在开关管的断开时间Toff,电感L1提供电感电流,依次流经续流二极管D1和作为负载的LED。电感电流Iout从峰值开始线性降低。
直至电感电流Iout达到零,开关管M1从断开状态切换至导通状态,从而结束当前开关周期,并且开始下一个开关周期。
在连续的多个开关周期中,开关变换器100获得大致恒定的电感电流Iout。根据输出波形可知,电感电流Iout如下式所示:
其中,Vcs_ref表示电感电流峰值的参考信号,Rcs表示采样电阻的电阻值。
同时,根据公式可知开关周期中的导通时间Ton和断开时间 Toff分别如下式所示:
其中,Vcs表示采样电阻Rcs两端的电压降,L表示电感L1的电感值,Vin和Vout分别表示直流输入电压和直流输出电压,Vd1表示续流二极管D1正向导通时的压降。
根据上述式(2)和(3)可知,在正常工作时,由于降压型拓扑,直流输入电压Vin相对于直流输出电压Vout较大,因此,开关管的导通时间Ton相对较小,而断开时间Toff相对较大一点。
图3示出根据现有技术的开关变换器在断续模式的波形图。在图中, Iout和Vdrain分别表示流经电感L1的电感电流、以及开关管M1的漏端电压。
如图3所示,随着直流输入电压Vin越来越接近直流输出电压Vout,开关管M1的导通时间Ton也会发生变化。例如,在图中的开关周期T1和 T2中,开关管M1的导通时间Ton逐渐增加,断开时间Toff逐渐减小。此时,仍然可以维持连续导通模式的控制方式。
然而,在控制电路中设置有最大导通时间Ton_max和最小断开时间 Toff_min。在图中的开关周期T3中,开关管M1的导通时间Ton达到最大导通时间Ton_max。在导通期间,电感电流Iout还未达到参考信号Vcs_ref 指示的峰值即开始减小,导致开关管的断开时间Toff也相应减小。在断开时间Toff小于最小断开时间Toff_min时,控制电路的过零检测模块113 就不能在电感电流的过零时刻检测到电感电流的过零状态,而是电感电流过零之后经历延迟时间Toff_min的时刻才能检测到电感电流的过零状态。如图3所示,从周期T1到T3,系统从电感电流临界导通模式过渡到了断续模式。
图4示出根据本实用新型实施例的开关变换器的示意性框图。该开关变换器包括主电路和控制电路。主电路包括整流桥BD1、续流二极管D1、电感L1、开关管M1、采样电阻Rcs、输入电容C1、输出电容C2。控制电路210例如封装成芯片IC1。在该实施例中,主电路中的开关管 M1也封装在芯片IC1中。
在主电路中,整流桥BD1的两个输入端连接至交流输入端,将交流输入电压整流成直流输入电压Vin。输入电容C1串联在整流桥BD1的两个输出端之间,用于对直流输入电压Vin进行滤波,以获得平滑的直流电压。输入电容C1的第二端与整流桥BD1的低电位端共同接地。
进一步地,续流二极管D1、开关管M1和采样电阻Rcs依次串联连接在整流桥BD1的高电位端和地之间。在该实施例中,开关管M1为N 型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。续流二极管D1的阴极连接至整流桥BD1的高电位端,阳极连接至开关管M1的漏端。
进一步地,输出电容C2的第一端连接至续流二极管D1的阴极,第二端经由电感L1连接至续流二极管D1的阳极。在输出电容C2的两端提供直流输出电压Vout。
控制电路210包括比较器211、恒流控制模块212、驱动模块213、最小峰值控制模块215、以及过零检测模块214。比较器211的同相输入端连接至开关管M1和采样电阻Rcs的中间节点,从而获得与流经开关管M1的电感电流相对应的电感电流采样信号Vcs。比较器211的反相输入端接收第一参考信号Vcs_ref。比较器211将电感电流采样信号Vcs 与第一参考信号Vcs_ref相比较,以获得峰值关断信号。恒流控制模块 212例如是RS触发器该RS触发器的复位端接收峰值关断信号,置位端接收过零检测信号ZCD,输出端提供开关控制信号。驱动模块213将开关控制信号进行缓冲和放大之后产生开关驱动信号,并且提供至开关管 M1的栅极。过零检测模块214的输入端连接至开关管M1的栅极,输出端连接至恒流控制模块212的置位端。该过零检测模块214通过检测开关管M1的栅极流入电流以实现流经电感L1的电感电流的过零检测。在电感电流过零的时刻,过零检测模块214输出的过零检测信号ZCD有效。最小峰值控制模块215的输入端接收电感电流采样信号Vcs,输出端提供使能信号。恒流控制模块212与最小峰值控制模块215相连接,根据使能信号启动控制动作。
优选地,控制电路210还包括高压供电模块219,用于根据直流输入电压Vin产生内部供电电压VDD,用于提供控制电路210内部电路模块所需的电能。
在工作过程中,在控制电路210产生的开关驱动信号的控制下,开关管M1在每个开关周期中交替导通和断开。
在开关管M1的导通期间,续流二极管D1反向偏置而截止,整流桥BD1提供的直流输入电压Vin产生电感电流,依次流经作为负载的 LED、电感L1、开关管M1和采样电阻Rcs。该过程不仅对负载供电,而且对输出电容C2充电,以及在电感L1中以磁场能量形式储存电能。在导通期间,电感电流线性增加。
在开关管M1的断开期间,电感L1两端的极性反转,继续维持电感电流的方向。电感L1提供电感电流,依次流经续流二极管D1和作为负载的LED。在电感L1两端的电压大于输出电容C2两端的电压时,电感 L1对负载供电,以及输出电容C2充电。在电感L1两端的电压等于小于输出电容C2两端的电压时,输出电容C2对负载供电。在断开期间,电感电流线性减小。
在该实施例中,最小峰值控制模块215包括检测模块2151和逻辑控制模块2152。检测模块2151将电感电流采样信号Vcs的峰值Vcs_peak 与第二参考信号Vcs_min相比较。逻辑控制模块2152在电感电流峰值信号Vcs_peak小于第二参考信号Vcs_min时使能信号有效,在电感电流峰值信号Vcs_peak大于等于第二参考信号Vcs_min时使能信号无效。例如,第二参考信号Vcs_min=Vcs_ref/3,即第一参考信号的1/3。
在直流输入电压Vin大于直流输出电压Vout时,该开关变换器处于正常工作状态。在每个开关周期中,开关管M1的导通时间Ton始终未达到最大导通时间Ton_max,因而电感电流Iout达到第一参考信号 Vcs_ref指示的峰值之后,才开始减小。开关管的断开时间Toff始终大于最小断开时间Toff_min。控制电路的过零检测模块213在电感电流的过零时刻检测到电感电流的过零状态。在电感电流过零时,过零检测模块214产生的过零检测信号ZCD有效,使得恒流控制模块212置位,开关管M1从断开状态切换至导通状态,从而实现连续导通模式的控制。在每个开关周期中,开关管M1导通之前的瞬间,电感电流刚好减小至零。
检测模块2151将电感电流采样信号Vcs的峰值Vcs_peak与第二参考信号Vcs_min相比较。在正常工作状态,电感电流采样信号Vcs的峰值Vcs_peak达到第一参考信号Vcs_ref,从而大于第二参考信号Vcs_min。逻辑控制模块2152产生的使能信号无效。恒流控制模块212将不会执行附加的控制动作。
在直流输入电压Vin接近或等于直流输出电压Vout时,该开关变换器可能处于异常工作状态。在每个开关周期中,开关管M1的导通时间 Ton达到最大导通时间Ton_max,因而电感电流Iout达到第一参考信号 Vcs_ref指示的峰值之前,即开始减小。
检测模块2151将电感电流采样信号Vcs的峰值Vcs_peak与第二参考信号Vcs_min相比较。在异常工作状态,电感电流采样信号Vcs的峰值Vcs_peak未能达到第一参考信号Vcs_ref。在电感电流采样信号Vcs 的峰值Vcs_peak不仅小于第一参考信号Vcs_ref,而且小于第二参考信号Vcs_min时,逻辑控制模块2152产生使能信号。
恒流控制模块212根据使能信号将执行以下附加的控制动作,从而可以检测到电感电流过零,以维持连续导通模式。
动作1:增大最大导通时间Ton_max,可以增大这个周期的电感电流采样信号Vcs,从而增大了同一个开关周期的断开时间Toff,使得控制电路能够在正常的断开时间Toff内检测到过零检测信号。
动作2:屏蔽最大导通时间Ton_max,使得开关管的导通时间不受限制。在该开关周期内,电感电流采样信号Vcs必须要上升到检测模块 2151设定的第二参考电压Vcs_min,保证有足够的断开时间Toff用以检测到过零检测信号。
动作3:减小最小断开时间Toff_min,直接可以使得控制电路能够在断开时间Toff内检测到过零检测信号,保证电感电流过零后就使得开关管导通。
动作4:在断开时间Toff小于最小断开时间Toff_min时执行强制开启动作。采用这种方式,即强制系统在最小断开时间Toff_min打开开关管。最小断开时间Toff_min通常是一个很小的时间。该强制动作保证系统不会进入断续模式,但有可能会进入连续模式。
以上四种控制动作都能得到本实用新型需要的有益效果,而且根据实际情况可以互相叠加,比如动作1和动作3共同使用,动作2和动作3共同使用。
应当说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本实用新型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,也不限制该实用新型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实用新型的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (14)

1.一种用于开关变换器的控制电路,所述开关变换器包括开关管及其连接的电感,在所述开关管导通状态,电感电流流经所述开关管,其特征在于,所述控制电路包括:
比较器,用于将所述电感电流采样信号与第一参考信号相比较,从而产生误差信号;
最小峰值控制模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较,从而产生使能信号,所述第二参考信号小于所述第一参考信号;
过零检测模块,用于检测所述电感电流的过零时刻,从而产生过零检测信号;以及
恒流控制模块,与所述比较器、所述最小峰值控制模块和所述过零检测模块相连接,分别接收所述误差信号、所述使能信号和所述过零检测信号,以及产生开关控制信号,用于控制所述开关管的导通状态,
其中,在所述电感电流采样信号达到所述第一参考信号时,所述开关控制信号将所述开关管切换至断开状态,
在所述电感电流过零时,所述开关控制信号将所述开关管切换至导通状态,
在所述使能信号有效时,所述恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。
2.根据权利要求1所述的控制电路,其中,所述恒流控制模块设置最大导通时间和最小断开时间,所述开关管的导通时间和断开时间受到最大导通时间和最小断开时间的限制,所述附加的控制动作包括以下至少之一:
动作1:增大所述最大导通时间,以延长同一个开关周期的断开时间;
动作2:屏蔽所述最大导通时间,使得所述导通时间不受所述最大导通时间的限制;
动作3:减小所述最小断开时间,使得所述过零检测模块可以检测所述电感电流的过零时刻;以及
动作4:在所述断开时间小于所述最小断开时间时,强制系统过零。
3.根据权利要求2所述的控制电路,其中,所述最小峰值控制模块包括:
检测模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较;以及
逻辑控制模块,用于根据比较结果改变所述使能信号的有效状态。
4.根据权利要求2所述的控制电路,其中,所述恒流控制模块包括RS触发器,所述RS触发器的复位端接收所述误差信号,置位端接收所述过零检测信号。
5.根据权利要求2所述的控制电路,还包括:
高压供电模块,用于根据直流输入电压产生内部供电电压,用于提供所述控制电路内部电路模块所需的电能。
6.一种开关变换器,包括:
主电路,包括开关管及其连接的电感,在所述开关管导通状态,电感电流流经所述开关管,从而将直流输入电压转换成直流输出电压;以及
控制电路,其特征在于,所述控制电路包括:
比较器,用于将所述电感电流采样信号与第一参考信号相比较,从而产生误差信号;
最小峰值控制模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较,从而产生使能信号,所述第二参考信号小于所述第一参考信号;
过零检测模块,用于检测所述电感电流的过零时刻,从而产生过零检测信号;以及
恒流控制模块,与所述比较器、所述最小峰值控制模块和所述过零检测模块相连接,分别接收所述误差信号、所述使能信号和所述过零检测信号,以及产生开关控制信号,用于控制所述开关管的导通状态,
其中,在所述电感电流采样信号达到所述第一参考信号时,所述开关控制信号将所述开关管切换至断开状态,
在所述电感电流过零时,所述开关控制信号将所述开关管切换至导通状态,
在所述使能信号有效时,所述恒流控制模块启用附加的控制动作,以维持连续导通模式。
7.根据权利要求6所述的开关变换器,其中,所述恒流控制模块设置最大导通时间和最小断开时间,所述开关管的导通时间和断开时间受到最大导通时间和最小断开时间的限制,所述附加的控制动作包括以下至少之一:
动作1:增大所述最大导通时间,以延长同一个开关周期的断开时间;
动作2:屏蔽所述最大导通时间,使得所述导通时间不受所述最大导通时间的限制;
动作3:减小所述最小断开时间,使得所述过零检测模块可以检测所述电感电流的过零时刻;以及
动作4:在所述断开时间小于所述最小断开时间时,强制系统过零。
8.根据权利要求7所述的开关变换器,其中,所述最小峰值控制模块包括:
检测模块,用于将所述电感电流采样信号与第二参考信号相比较;以及
逻辑控制模块,用于根据比较结果改变所述使能信号的有效状态。
9.根据权利要求7所述的开关变换器,其中,所述恒流控制模块包括RS触发器,所述RS触发器的复位端接收所述误差信号,置位端接收所述过零检测信号。
10.根据权利要求7所述的开关变换器,还包括:
高压供电模块,用于根据直流输入电压产生内部供电电压,用于提供所述控制电路内部电路模块所需的电能。
11.根据权利要求6所述的开关变换器,其中,所述主电路还包括:
续流二极管和采样电阻,所述续流二极管、所述开关管和所述采样电阻依次串联连接在所述直流输入电压的输入端和地之间,所述续流二极管所述二极管的阳极和阴极分别连接所述开关管和所述直流输入电压的输入端;以及
电感和输出电容,所述输出电容的第一端连接至所述续流二极管的阴极,第二端经由所述电感连接至所述续流二极管的阳极,
其中,在所述输出电容的第一端和第二端之间提供所述直流输出电压,
在所述开关管和所述采样电阻的中间节点获得所述电感电流采样信号。
12.根据权利要求6所述的开关变换器,其中,所述主电路还包括:
整流桥,用于将交流输入电压整流成所述直流输入电压;以及
输入电容,连接在所述整流桥的两个输出端之间,用于对所述直流输入电压进行滤波。
13.根据权利要求6所述的开关变换器,其中,所述开关变换器为LED驱动电路,用于向作为负载的LED供电。
14.根据权利要求6所述的开关变换器,其中,所述开关管为选自金属氧化物半导体场效应管、绝缘栅双极晶体管和双极晶体管的任一种。
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