[发明专利]一种开关电源电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路，更具体地说，本发明涉及开关电源电路及其方法。

背景技术

开关电源电路被广泛地应用于各种场合。一种常用于现有开关电源电路的控制模式为峰值电流控制。然而现有峰值电流采用恒定峰值电流的方法，将使得电路负载变低时，效率降低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种改进的开关电源电路及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种开关电源电路，包括：输入端口，耦接输入电压；输出端口，提供输出电压给负载；耦接在输入端口和输出端口之间的储能元件和功率开关；误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收反映输出电压的反馈信号，所述第二输入端接收电压参考信号，基于所述反馈信号和电压参考信号，所述误差放大器在输出端输出误差放大信号；误差比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收误差放大信号，所述第二输入端接收锯齿波信号，基于所述误差放大信号和锯齿波信号，所述误差比较器在其输出端输出频率控制信号；峰值电流信号产生器，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至误差比较器的输出端接收频率控制信号，基于频率控制信号，所述峰值电流信号产生器在输出端产生峰值电流信号；峰值电流比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至峰值电流信号产生器接收峰值电流信号，所述第二输入端接收反映流过储能元件的电流的电流检测信号，基于所述峰值电流信号和电流检测信号，所述峰值电流比较器在输出端输出峰值电流控制信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至误差比较器的输出端接收频率控制信号，所述第二输入端耦接至峰值电流比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于所述频率控制信号和所述峰值电流控制信号，所述逻辑电路在其输出端输出门极信号用以控制所述功率开关的导通和断开。

根据本发明的实施例，所述逻辑电路包括：振荡器，输出固定频率的时钟信号；选择电路，具有第一输入端，第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至振荡器接收时钟信号，所述第二输入端耦接至误差比较器接收频率信号，当频率信号小于时钟信号时，所述选择电路输出频率信号，当频率信号大于或等于时钟信号时，所述选择电路输出时钟信号；第一RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中所述置位端耦接至选择电路的输出端，所述复位端耦接至峰值电流比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于所述选择电路的输出信号和所述峰值电流控制信号，所述第一RS触发器在其输出端输出所述门极信号。

根据本发明的实施例，所述峰值电流信号产生器包括：第一开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接具有峰值电流信号最大值的电压值的最大值电平信号，所述控制端耦接频率控制信号；周期计时单元，具有输入端和输出端，所述输入端接收频率控制信号，基于频率控制信号，所述周期计时单元在输出端输出定时信号；第二开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第一开关的第二端，所述控制端耦接至周期计时单元的输出端接收定时信号；第三开关，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第二开关的第二端，所述第二端耦接具有峰值电流信号最小值的电压值的最小值电平信号；第一电容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一开关和第二开关的连接点，所述第二端接参考地，其中第一电容两端的电压信号为所述峰值电流信号；第一电流源，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第二开关和第三开关的连接点，所述第二端连接至参考地。

根据本发明的实施例，其中所述周期计时单元包括：第一计时器，接收频率控制信号，并基于频率控制信号输出第一计时信号；第二计时器，耦接频率控制信号，并基于频率控制信号输出第二计时信号；或门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至第二计时器的输出端接收第二计时信号，所述第二输入端接收频率信号；第二RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其置位端耦接至第一计时器接收第一计时信号，其复位端耦接或门电路的输出端，所述第二RS触发器基于第一计时信号和或门电路的输出信号输出定时信号。

根据的实施例，其中当开关电源电路的开关频率大于第一频率阈值，峰值电流信号随着开关频率的减小从峰值电流最大值开始减小；当开关电源电路的开关频率处于第一频率阈值和第二频率阈值之间时，峰值电流信号被固定于峰值电流中间值；当开关电源电路的开关频率处于第二频率阈值和第三频率阈值之间时，峰值电流信号随着开关频率的减小从峰值电流中间值开始减小；当开关电源电路开关频率小于第三频率阈值时，峰值电流信号被固定于峰值电流最小值。