[发明专利]一种开关稳压电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源电路，特别地，涉及一种开关稳压电路及其控制方法。

背景技术

如今，许多电子设备均需要直流电压供电，而该直流供电电压通常来自于适配器。适配器从墙上插座获得交流电压，通过一整流桥将该交流电压转换为一不控直流电压，并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的直流供电电压。

开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。

当开关电源工作于连续模式(即流过储能元件的电流连续)时，开关电源的输出功率可表示为当开关电源工作于断续模式(即流过储能元件的电流不连续)时，开关电源的输出功率可表示为其中，L为储能元件的电感值(对反激变换器而言，L即为变压器原边励磁电感值)，I_peak为流过储能元件的电流的峰值，I_valley为流过储能元件的电流的谷值，f为开关电源的开关频率，而η为开关电源的转换效率。为了控制输出功率，既可以保持开关频率不变而调节电流峰值，也可以保持电流峰值不变而调节开关频率。若保持开关频率不变而调节电流峰值，例如传统的峰值电流控制，则在轻载状态下，开关电源的效率会大大降低。若保持电流峰值不变而调节开关频率，则在轻载状态下，开关频率降低得过小(小于20Khz)会使开关电源产生音频噪声。

发明内容

本发明提供一种在轻载状态下效率高且不会产生音频噪声的开关稳压电路及方法。

依据本发明提出的一种开关稳压电路，包括：一储能元件，能够存储能量；一开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；以及一控制电路，电耦接至所述开关，将流过所述开关的电流与一电流阈值相比较，当流过所述开关的电流大于所述电流阈值时关断所述开关，并根据所述开关稳压电路的负载大小决定所述开关的关断时间，在轻载状态下，当负载增大时减小所述开关的关断时间并增大所述开关的开关频率，当负载减小时增大所述开关的关断时间并减小所述开关的开关频率；其中所述电流阈值在非轻载时恒定不变，在轻载时随负载减小而减小。

如本发明的优选实施例所述的开关稳压电路，所述开关稳压电路还包括：一电压反馈电路，采样所述开关稳压电路的输出电压，并产生一与所述开关稳压电路的输出电压相关的反馈信号；一电流采样电路，电耦接至所述开关，采样流过所述开关的电流，并产生一代表流过所述开关的电流的电流采样信号；其中所述控制电路还包括：一充电电容；一充电开关；一充电电流源，一端电耦接至一参考电压，另一端电耦接至所述充电电容和充电开关的一端，所述充电电容和充电开关的另一端接地；一第一比较电路，电耦接至所述充电电容和电压反馈电路，接收所述充电电容的端电压和所述反馈信号，并将所述充电电容的端电压与所述反馈信号进行比较；一阈值调节电路，电耦接至所述电压反馈电路，并输出一阈值，在非轻载时维持所述阈值为一第一阈值，在轻载时减小所述阈值；一第二比较电路，电耦接至所述电流采样电路和阈值调节电路，接收所述电流采样信号和阈值，并将两者进行比较；一逻辑电路，电耦接至所述第一比较电路和第二比较电路，根据所述第一比较电路和第二比较电路输出的比较结果决定所述开关和充电开关的导通与关断。

依据本发明提出的一种开关稳压电路的控制方法，其中所述开关稳压电路包括一储能元件以及一开关，在开关导通时所述储能元件存储能量，在开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载，所述控制方法包括：将流过所述开关的电流与一电流阈值相比较，当流过所述开关的电流大于所述电流阈值时关断所述开关；根据所述开关稳压电路的负载大小决定所述开关的关断时间，在轻载状态下，当负载增大时减小所述开关的关断时间并增大所述开关的开关频率，当负载减小时增大所述开关的关断时间并减小所述开关的开关频率；在非轻载时维持所述电流阈值恒定不变，在轻载时使所述电流阈值随负载减小而减小。