TW202215783A - 開關電源及其啟動控制電路和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一種開關電源及其啟動控制電路和方法。用於開關電源的啟動控制電路包括：振盪訊號生成單元，可操作以基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號在開關電源啟動時開始隨時間增大，振盪訊號的頻率隨斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號的增大而增大，並且振盪訊號被用作控制開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；控制訊號生成單元，可操作以基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及振盪訊號生成用於控制功率開關的關斷的第二控制訊號；以及驅動訊號生成單元，可操作以基於第一控制訊號和第二控制訊號生成用於驅動功率開關的閘極驅動訊號。

Description

開關電源及其啟動控制電路和方法
本發明涉及電路領域，更具體地涉及一種開關電源及其啟動控制電路和方法。
在開關電源應用中，定頻系統是一種常見的系統架構，其優點是功率開關的工作頻率不會隨輸入電感的改變而變化，因此有利於輸入電感的選擇。圖1示出了傳統的開關電源中的啟動控制電路100及相關週邊元件的電路連接的示意圖。這裡，Vin和Vout分別為開關電源的輸入電壓和輸出電壓，C1和C2分別為開關電源的輸入電容和輸出電容，R1和R2分別為開關電源的輸出電壓感測電阻和輸入電壓感測電阻，L1為開關電源的輸入電感。
在圖1所示的電路連接中，當功率開關Q1處於導通狀態時，輸入電感L1儲存能量；當功率開關Q1處於關斷狀態時，輸入電感L1儲存的能量通過續流二極體D1充能到輸出電容C2，輸出電容C2在充能結束後向開關電源的負載供電；輸出電壓感測電阻R1在感測到輸出電壓Vout時，將輸出電壓Vout的感測電壓(下面稱為輸出電壓回饋訊號)傳輸到啟動控制電路100的電壓回體腳(即，FB腳)；輸入電壓感測電阻R2在感測到流過輸入電感L1的電感電流IL時，將電感電流IL的感測電壓(下面稱為電感電流回饋訊號)傳輸到啟動控制電路100的電流感測腳(即，CS腳)。
進一步地，如圖1所示，啟動控制電路100的工作過程如下：誤差放大器通過對輸出電壓回饋訊號和基準電壓訊號Vref_ea之間的差值進行放大生成補償訊號comp；加法器通過將振盪器生成的頻率固定的振盪訊號clk和電流感測模組基於電感電流回饋訊號生成的電感電流 感測訊號進行疊加生成斜坡訊號ramp；脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)比較器通過對補償訊號comp和斜坡訊號ramp進行比較生成控制功率開關Q1的關斷的第二控制訊號；振盪器生成的振盪訊號clk被用作為控制功率開關Q1的導通的第一控制訊號；控制邏輯模組和閘極驅動器基於第一控制訊號和第二控制訊號生成閘極驅動訊號gate，用於驅動功率開關Q1從關斷狀態切換到導通狀態、從導通狀態切換到關斷狀態、保持在導通狀態、或者保持在關斷狀態。
在實際應用中，為了提高開關電源的供電效率，通常會將閘極驅動訊號的工作因數設置得比較小，從而使得輸出電壓Vout和輸入電壓Vin之間的差值比較小。在開關電源的啟動過程中，由於輸出電壓Vout較低，輸入電感L1在功率開關Q1處於導通狀態時存儲的能量無法在功率開關Q1處於關斷狀態時充分退磁，導致流過輸入電感L1的電感電流IL不斷增大甚至可能會出現過衝狀態，因而可能會導致功率開關Q1損壞。
圖2示出了圖1所示的開關電源的啟動過程中的閘極驅動訊號gate、電感電流IL、以及功率開關Q1的工作頻率freq的時序圖。從圖2可以看出，在圖1所示的開關電源的啟動過程中，功率開關Q1的工作頻率(即，閘極驅動訊號的頻率)freq固定，電感電流IL的峰值不斷增大且最終可能超出功率開關Q1的最大電流，從而導致功率開關Q1損壞。
鑒於以上所述的一個或多個問題，本發明提供了開關電源及其啟動控制電路和方法。
根據本發明實施例的用於開關電源的啟動控制電路，包括：振盪訊號生成單元，可操作以基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號在開關電源啟動時開始隨時間增大，振盪訊號的頻率隨斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號的增大而增大，並且振盪訊號被用作控制開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；控制訊號生成單元，可操作以基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、 以及振盪訊號生成用於控制功率開關的關斷的第二控制訊號；以及驅動訊號生成單元，可操作以基於第一控制訊號和第二控制訊號生成用於驅動功率開關的閘極驅動訊號。
根據本發明實施例的用於開關電源的啟動控制方法，包括：基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號在開關電源啟動時開始隨時間增大，振盪訊號的頻率隨斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號的增大而增大，並且振盪訊號被用作控制開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及振盪訊號生成用於控制功率開關的關斷的第二控制訊號；以及基於第一控制訊號和第二控制訊號生成用於驅動功率開關的閘極驅動訊號。
根據本發明實施例的開關電源，包括上述啟動控制電路。
在根據本發明一個或多個實施例的開關電源及其啟動控制電路和方法中，通過生成頻率在開關電源啟動時開始隨時間逐漸增大的振盪訊號並基於振盪訊號來控制功率開關的工作頻率，使得在開關電源的啟動過程中輸入電感能夠將在功率開關處於導通狀態時儲存的能量在功率開關處於關斷狀態時充分退磁，從而可以避免流過輸入電感的電感電流過衝導致功率開關損壞的情況出現。
100,100’:啟動控制電路
102:振盪訊號生成單元
104:控制訊號生成單元
106:驅動訊號生成單元
C1:輸入電容
C2:輸出電容
C3:電容
CLK,clk:振盪訊號
COMP,comp:補償訊號
CS:電流感測腳
D1:續流二極體
EA:誤差放大器
FB:電壓回饋腳
FREQ,freq:工作頻率
GATE,gate:閘極驅動訊號
I_dc:固定電流
IL,IL’:電感電流
I_OSC:斜坡電流訊號
I_ref:基準電流訊號
K1,K2,K3,K4:開關
L1:輸入電感
NM1,NM2,NM3,NM4,NM5,PM1,PM2,PM3,PM4:電流鏡
OFF:第二控制訊號
Q1:功率開關
R1:輸出電壓感測電阻
R2:輸入電壓感測電阻
ramp:斜坡訊號
T1:預定時刻
TRIAN:三角訊號
VH,VL:閾值電壓
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Vref_ea:基準電壓訊號
Vref1:第二基準電壓訊號
voltage_ramp:斜坡電壓訊號
從下面結合圖式對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明，其中：
圖1示出了傳統的開關電源中的啟動控制電路及相關週邊元件的電路連接的示意圖。
圖2示出了圖1所示的開關電源的啟動過程中的閘極驅動訊號gate、電感電流IL、以及功率開關Q1的工作頻率freq的時序圖。
圖3示出了根據本發明實施例的開關電源中的啟動控制電路及相關週邊元件的電路連接的示意圖。
圖4示出了圖3所示的開關電源的啟動過程中的閘極驅動訊號GATE、電感電流IL’、以及功率開關Q1的工作頻率FREQ的時序圖。
圖5示出了圖3所示的振盪器控制模組的示例邏輯框圖。
圖6示出了圖5所示的電流控制子模組的示例電路實現圖。
圖7示出了圖3所示的振盪器的示例電路實現圖。
圖8示出了圖3所示的振盪器的另一示例電路實現圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明絕不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
鑒於傳統的開關電源存在的一個或多個問題，本發明提出了一種新穎的開關電源及其啟動控制電路和方法，其中，在開關電源的啟動過程中通過對功率開關的工作頻率進行控制，來解決流過輸入電感的電流有可能過衝的問題，從而防止功率開關損壞。
下面結合圖式，詳細描述根據本發明實施例的開關電源及其啟動控制電路和方法。
圖3示出了根據本發明實施例的開關電源中的啟動控制電路100’及相關週邊元件的電路連接的示意圖。這裡，Vin和Vout分別為開關電源的輸入電壓和輸出電壓，C1和C2分別為開關電源的輸入電容和輸出電容，R1和R2分別為開關電源的輸出電壓感測電阻和輸入電壓感測電阻，L1為開關電源的輸入電感。
在圖3所示的開關電源中，當功率開關Q1處於導通狀態 時，輸入電感L1儲存能量；當功率開關Q1處於關斷狀態時，輸入電感L1儲存的能量通過續流二極體D1充能到輸出電容C2，輸出電容C2在充能結束後向開關電源的負載供電；輸出電壓感測電阻R1在感測到輸出電壓Vout時，將輸出電壓Vout的感測電壓(下面稱為輸出電壓回饋訊號)傳輸到啟動控制電路100’的電壓回饋腳(即，FB腳)；輸入電壓感測電阻R2在感測到流過輸入電感L1的電感電流IL’時，將電感電流IL’的感測電壓(下面稱為電感電流回饋訊號)傳輸到啟動控制電路100’的電流感測腳(即，CS腳)。
相比圖1所示的啟動控制電路100，圖3所示的啟動控制電路100’增加了振盪器控制模組，該振盪器控制模組的作用是在開關電源的啟動過程中通過控制振盪器來控制功率開關Q1的工作頻率，從而控制輸入電感L1將在功率開關Q1處於導通狀態時儲存的能量在功率開關Q1處於關斷狀態時充分退磁，從而實現保護功率開關Q1的目的。
下面結合圖3，詳細描述根據本發明實施例的啟動控制電路100’的工作原理。如圖3所示，啟動控制電路100’包括振盪訊號生成單元102、控制訊號生成單元104、以及驅動訊號生成單元106，其中：振盪訊號生成單元102可操作以基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號(例如，CLK)，其中，該斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號在開關電源啟動時開始隨時間增大，振盪訊號的頻率隨斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號的增大而增大並且被用作控制功率開關Q1的導通的第一控制訊號；控制訊號生成單元104可操作以基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及振盪訊號生成用於控制功率開關Q1的關斷的第二控制訊號(例如，OFF)；驅動訊號生成單元106可操作以基於第一控制訊號和第二控制訊號生成用於驅動功率開關Q1的閘極驅動訊號(例如，GATE)。
在一些實施例中，斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號可以是從開關電源啟動時到啟動後的預定時刻以預定速度增大並且在預定時刻增大到預定大小之後保持不變的訊號。這裡，當斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號保持不變時，振盪訊號的頻率也保持不變，這使得開關電源的工作頻率 不再變化。
在一些實施例中，如圖3所示，控制訊號生成單元106進一步可操作以：基於輸出電壓回饋訊號和第一基準電壓訊號(例如，Vref_ea)生成補償訊號(例如，COMP)；基於電感電流回饋訊號和振盪訊號生成三角訊號(例如，TRIAN)；以及基於補償訊號和三角訊號生成第二控制訊號。
在一些實施例中，如圖3所示，振盪訊號生成單元102包括振盪器控制模組和振盪器，其中，振盪器控制模組可操作以生成在開關電源啟動時開始以預定速度增大到預定大小或者從開關電源啟動時開始的預定時間內以預定速度增大的斜坡電壓訊號或斜坡電流訊號；振盪器可操作以基於斜坡電壓訊號或斜坡電流訊號生成振盪訊號CLK。這裡，斜坡電壓訊號或斜坡電流訊號可以在增大到預定大小後保持不變，或者在從開關電源啟動時開始經過預定時間後不再增大而保持不變，使得振盪訊號的頻率也保持不變，從而使得開關電源的工作頻率不再變化。
在一些實施例中，如圖3所示，控制訊號生成單元104包括誤差放大器EA，該誤差放大器EA可操作以通過將輸出電壓回饋訊號和第一基準電壓訊號之間的差值進行放大生成補償訊號。
在一些實施例中，如圖3所示，控制訊號生成單元104包括電流感測模組和加法器，其中，電流感測模組可操作以基於電感電流回饋訊號生成電感電流感測訊號，加法器可操作以通過將電感電流感測訊號與振盪訊號疊加生成三角訊號。
在一些實施例中，如圖3所示，控制訊號生成單元104包括脈寬調變(PWM)比較器，該PWM比較器可操作以通過將補償訊號和三角訊號進行比較生成第二控制訊號。
在一些實施例中，如圖3所示，驅動訊號生成單元106包括控制邏輯模組和閘極驅動器，其中，控制邏輯模組可操作以通過對第一控制訊號和第二控制訊號進行邏輯運算生成閘極控制訊號，閘極驅動器可操作以基於閘極控制訊號生成閘極驅動訊號。
圖4示出了圖3所示的開關電源的啟動過程中的閘極驅動訊號GATE、電感電流IL’、以及功率開關Q1的工作頻率FREQ的時序圖。如圖4所示，在圖3所示的開關電源的啟動過程中，功率開關Q1的工作頻率(即，閘極驅動訊號的頻率)隨時間逐漸增大最後達到一個穩定的工作頻率；由於在開關電源的輸出電壓較低時閘極驅動訊號的工作頻率也相對較低，輸入電感L1在功率開關Q1處於導通狀態時儲存的能量能夠在功率開關Q1處於關斷狀態時充分退磁，所以流過輸出電感L1的電感電流IL’不會出現不斷增大甚至過衝的問題。這樣，可以保護功率開關Q1不會由於電感電流IL’過大而損壞。
圖5示出了圖3所示的振盪器控制模組的示例邏輯框圖。如圖5所示，振盪器控制模組包括斜坡控制子模組和電流控制子模組，其中，斜坡控制子模組可操作以生成在開關電源啟動時開始隨時間逐漸增大的斜坡電壓訊號，電流控制子模組可操作以基於斜坡電壓訊號生成斜坡電流訊號。這裡，斜坡電流訊號可以與斜坡電壓訊號成比例地增大，因此振盪器可以基於斜坡電流訊號生成頻率逐漸增大的振盪訊號。
圖6示出了圖5所示的電流控制子模組的示例電路實現圖。如圖6所示，斜坡電壓訊號(例如，voltage_ramp)為從開關電源啟動時到啟動後的預定時刻(例如，T1)以預定速度增大並且在預定時刻達到第二基準電壓訊號(例如，Vref1)後保持不變的電壓訊號。斜坡電壓訊號經過運算後生成隨時間變化的電流訊號，該隨時間變化的電流訊號經過與固定的基準電流訊號(例如，I_ref)運算後生成斜坡電流訊號(例如，I_OSC)。
在圖6所示的電路實現中，可以利用以下等式計算斜坡電流訊號I_OSC：
Figure 109139960-A0101-12-0007-10
其中，K1為電流鏡PM2與PM1的鏡像比，K2為電流鏡NM2與NM1的鏡像比，K1*K2為電流鏡PM2與PM1的鏡像比以及電流 鏡NM2與NM1的鏡像比的乘積。
從圖6可以看出，電流控制子模組可以通過以下處理生成斜坡電流訊號：獲取第二基準電壓訊號與斜坡電壓訊號之間的差值；基於第二基準電壓訊號與斜坡電壓訊號之間的差值生成變化電流訊號；對變化電流訊號進行放大；以及利用基準電流訊號和經放大的變化電流訊號生成斜坡電流訊號。
圖7示出了圖3所示的振盪器模組的示例電路實現圖。如圖7所示，當開關K1和K3閉合、開關K2和K4斷開時，斜坡電流訊號I_OSC通過電流鏡PM3與PM4後對電容C3進行充電；當電容C3上的充電電壓增大到比較器的閾值VH時，開關K1和K3斷開、開關K2和K4閉合，比較器的閾值從VH切換為VL，同時NM5通過鏡像NM3的斜坡電流訊號I_OSC對電容C3進行放電；當電容C3上的充電電壓減小到比較器的閾值VL時，開關K1和K3再次閉合、開關K2和K4再次斷開，並且重複上述對電容C3的充電和放電過程。邏輯單元基於電容C3上的充電電壓與比較器的閾值的比較結果生成振盪訊號CLK。
可以看出，振盪器可操作以通過以下處理生成振盪訊號：利用斜坡電流訊號對電容(例如，C3)進行充電；在電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓(例如，VH)之前，通過將充電電壓與第一閾值電壓進行比較生成振盪訊號；在電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓時，利用斜坡電流訊號(例如，I_OSC)對電容進行放電；以及在電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓(例如，VL)之前，通過將充電電壓與第二閾值電壓進行比較生成振盪訊號。這裡，當電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓時，重複執行生成振盪訊號的上述過程。
由於斜坡電流訊號I_OSC為隨時間逐漸增大的電流訊號，振盪訊號CLK的頻率與斜坡電流訊號I_OSC成正比，開關電源啟動後輸出的振盪訊號CLK的頻率會出現從低頻到高頻的過程，開關電源的啟動過程中的較低的工作頻率使得輸入電感L1有足夠的時間進行退磁，從而保證了電感電流不會出現過衝。
圖8示出了圖3所示的振盪器的另一示例電路實現圖。如圖8所示，當開關K1和K3閉合、開關K2和K4斷開時，固定電流I_dc通過電流鏡PM4和PM3的鏡像後對電容C3進行充電(由於充電電流固定，所以電容C3的充電時間不變)；當電容C3上的充電電壓增大到比較器的閾值VH時，開關K1和K3斷開、開關K2和L4閉合，比較器的閾值從VH切換為VL，同時NM5通過鏡像NM3的斜坡電流訊號I_OSC對電容C3進行放電；當電容C3上的充電電壓減小到比較器的閾值VL時，開關K1和K3再次閉合、開關K2和K4再次斷開，並且重複上述對電容C3的充電和放電過程。邏輯單元基於電容C3上的充電電壓與比較器的閾值的比較結果生成振盪訊號CLK。
可以看出，振盪器可操作以通過以下處理生成振盪訊號：利用固定電流訊號(例如，I_dc)對電容(例如，C3)進行充電；在電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓(例如，VH)之前，通過將充電電壓與第一閾值電壓進行比較生成振盪訊號；在電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓時，利用斜坡電流訊號(例如，I_OSC)對電容進行放電；以及在電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓(例如，VL)之前，通過將充電電壓與第二閾值電壓進行比較生成振盪訊號。這裡，當電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓時，重複執行生成振盪訊號的上述過程。
由於斜坡電流訊號I_OSC隨時間逐漸增大，利用圖8所示的振盪器最終也可以使得開關電源啟動後的工作頻率隨時間逐漸增大。與圖7不同的是，由於電容C3的充電時間不變，功率開關Q1的工作頻率的變化為非線性的，但仍可以實現抑制開關電源的啟動過程中電感電流過衝的目的。
需要說明的是，以上描述的啟動控制電路不只適用於升壓式架構的開關電源應用，在採用定頻系統的其他開關電源中同樣可以利用根據本發明實施例的啟動控制電路。
從以上所述可以看出，結合圖3至圖8描述的用於開關電源的啟動控制電路實現了一種啟動控制方法，包括：基於斜坡電流訊號 或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號在開關電源啟動時開始隨時間增大，振盪訊號的頻率隨斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號的增大而增大，並且振盪訊號被用作控制開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及振盪訊號生成用於控制功率開關的關斷的第二控制訊號；以及基於第一控制訊號和第二控制訊號生成用於驅動功率開關的閘極驅動訊號。
根據本發明實施例的用於開關電源的啟動控制方法的其他方面與以上參考圖3至圖8描述的用於開關電源的啟動控制電路的相應方面相同或類似，所以這裡不再贅述。
在根據本發明一個或多個實施例的開關電源及其啟動控制電路和方法中，通過生成頻率在開關電源啟動時開始隨時間逐漸增大的振盪訊號並基於振盪訊號來控制功率開關的工作頻率，使得在開關電源的啟動過程中輸入電感能夠將在功率開關處於導通狀態時儲存的能量在功率開關處於關斷狀態時充分退磁，從而可以避免流過輸入電感的電感電流過衝導致功率開關損壞的情況出現。
本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附申請專利範圍而非上述描述定義，並且，落入申請專利範圍的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。
100’:啟動控制電路
102:振盪訊號生成單元
104:控制訊號生成單元
106:驅動訊號生成單元
C1:輸入電容
C2:輸出電容
CLK:振盪訊號
COMP:補償訊號
CS:電流感測腳
D1:續流二極體
EA:誤差放大器
FB:電壓回饋腳
GATE:閘極驅動訊號
IL’:電感電流
L1:輸入電感
OFF:第二控制訊號
Q1:功率開關
R1:輸出電壓感測電阻
R2:輸入電壓感測電阻
TRIAN:三角訊號
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Vref_ea:基準電壓訊號

Claims (12)

  1. 一種用於開關電源的啟動控制電路，包括：
    振盪訊號生成單元，可操作以基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，所述斜坡電流訊號或所述斜坡電壓訊號在所述開關電源啟動時開始隨時間增大，所述振盪訊號的頻率隨所述斜坡電流訊號或所述斜坡電壓訊號的增大而增大，並且所述振盪訊號被用作控制所述開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；
    控制訊號生成單元，可操作以基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及所述振盪訊號生成用於控制所述功率開關的關斷的第二控制訊號；以及
    驅動訊號生成單元，可操作以基於所述第一控制訊號和所述第二控制訊號生成用於驅動所述功率開關的閘極驅動訊號。
  2. 如請求項1所述的啟動控制電路，其中，所述控制訊號生成單元進一步可操作以：
    基於所述輸出電壓回請訊號和第一基準電壓訊號生成補償訊號；
    基於所述電感電流回饋訊號和所述振盪訊號生成三角訊號；以及
    基於所述補償訊號和所述三角訊號生成所述第二控制訊號。
  3. 如請求項1所述的啟動控制電路，其中，所述振盪訊號生成單元進一步可操作以：
    基於所述斜坡電壓訊號生成所述斜坡電流訊號；以及
    基於所述斜坡電流訊號生成所述振盪訊號。
  4. 如請求項3所述的啟動控制電路，其中，所述振盪訊號生成單元進一步可操作以：
    獲取第二基準電壓訊號與所述斜坡電壓訊號之間的差值；
    基於所述第二基準電壓訊號與所述斜坡電壓訊號之間的差值生成變化電流訊號；
    對所述變化電流訊號進行放大；以及
    基於基準電流訊號和經放大的變化電流訊號生成所述斜坡電流訊號。
  5. 如請求項1所述的啟動控制電路，其中，所述振盪訊號生成單元進一步可操作以：
    利用所述斜坡電流訊號對電容進行充電；
    在所述電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓之前，通過將所述充電電壓與所述第一閾值電壓進行比較生成所述振盪訊號；
    在所述電容上的充電電壓增大到所述第一閾值電壓時，利用所述斜坡電流訊號對所述電容進行放電；以及
    在所述電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓之前，通過將所述充電電壓與所述第二閾值電壓進行比較生成所述振盪訊號，
    其中，當所述電容上的充電電壓減小到所述第二閾值電壓時，重複執行生成所述振盪訊號的上述過程。
  6. 如請求項1所述的啟動控制電路，其中，所述振盪訊號生成單元進一步可操作以：
    利用固定電流訊號對電容進行充電；
    在所述電容上的充電電壓增大到第一閾值電壓之前，通過將所述充電電壓與所述第一閾值電壓進行比較生成所述振盪訊號；
    在所述電容上的充電電壓增大到所述第一閾值電壓時，利用所述斜坡電流訊號對所述電容進行放電；以及
    在所述電容上的充電電壓減小到第二閾值電壓之前，通過將所述充電電壓與所述第二閾值電壓進行比較生成所述振盪訊號，
    其中，當所述電容上的充電電壓減小到所述第二閾值電壓時，重複執行生成所述振盪訊號的上述過程。
  7. 如請求項1所述的啟動控制電路，其中，所述斜坡電流訊號或所述斜坡電壓訊號是從所述開關電源啟動時到啟動後的預定時刻以預定速度增大並且在所述預定時刻增大到預定大小之後保持不變的訊號。
  8. 如請求項2所述的啟動控制電路，其中，所述控制訊號生成單元包 括誤差放大器，該誤差放大器可操作以通過將所述輸出電壓回饋訊號和所述第一基準電壓訊號之間的差值進行放大生成所述補償訊號。
  9. 如請求項2所述的啟動控制電路，其中，所述控制訊號生成單元包括：
    電流感測模組，可操作以基於所述電感電流回饋訊號生成電感電流感測訊號；以及
    加法器，可操作以通過將所述電感電流感測訊號與所述振盪訊號疊加生成所述三角訊號。
  10. 如請求項2所述的啟動控制電路，其中，所述控制訊號生成單元包括脈寬調變(PWM)比較器，該PWM比較器可操作以通過將所述補償訊號和所述三角訊號進行比較生成所述第二控制訊號。
  11. 一種用於開關電源的啟動控制方法，包括：
    基於斜坡電流訊號或斜坡電壓訊號生成振盪訊號，其中，所述斜坡電流訊號或所述斜坡電壓訊號在所述開關電源啟動時開始隨時間增大，所述振盪訊號的頻率隨所述斜坡電流訊號或所述斜坡電壓訊號的增大而增大，並且所述振盪訊號被用作控制所述開關電源中的功率開關的導通的第一控制訊號；
    基於輸出電壓回饋訊號、電感電流回饋訊號、以及所述振盪訊號生成用於控制所述功率開關的關斷的第二控制訊號；以及
    基於所述第一控制訊號和所述第二控制訊號生成用於驅動所述功率開關的閘極驅動訊號。
  12. 一種開關電源，包括如請求項1至10中任一項所述的啟動控制電路。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114244153B (zh) * 2021-11-23 2023-11-03 昂宝电子（上海）有限公司 开关电源及其控制芯片和控制方法
CN116169856B (zh) * 2023-02-24 2024-05-24 芯洲科技(北京)股份有限公司 供电设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3688676B2 (ja) * 2002-11-14 2005-08-31 ローム株式会社 スイッチング電源装置及びそのコントローラｉｃ
CN100514814C (zh) * 2005-11-09 2009-07-15 崇贸科技股份有限公司 一种输出功率补偿的切换式控制装置
JP5404991B2 (ja) * 2006-02-07 2014-02-05 スパンション エルエルシー Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ、およびｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
CN100546156C (zh) * 2007-03-09 2009-09-30 凹凸科技（中国）有限公司 直流/直流转换器及直流/直流转换方法
TWI377772B (en) * 2009-08-10 2012-11-21 Richtek Technology Corp Control circuit and method for a buck-boost power converter
CN102594097B (zh) * 2012-03-13 2014-07-16 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和控制方法
US9484800B2 (en) * 2014-03-05 2016-11-01 Tower Semiconductor Ltd. Soft-start circuit for switching regulator
CN106059278B (zh) * 2016-05-31 2018-08-21 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种频率软启动控制电路
CN108574408B (zh) * 2017-03-09 2020-09-08 华润矽威科技（上海）有限公司 一种开关电源自适应展频电路及其自适应展频方法
US10756627B2 (en) * 2017-09-14 2020-08-25 Microchip Technology Incorporated Enhanced switching regulator topology with adaptive duty control and seamless transition of operating modes
CN109586573B (zh) * 2018-11-13 2021-06-01 昂宝电子（上海）有限公司 一种主动频率控制开关电源系统
US10931203B2 (en) * 2018-12-13 2021-02-23 Power Integrations, Inc. Synchronizing multiple controllers in a power converter

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