[发明专利]一种开关电源控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源控制方法及系统。

背景技术

目前国际上对开关电源的能耗标准越来越高，例如欧委会公布的《委员会条例（EC）No1275/2008，就家用和办公用电子电气设备待机和关机模式电能消耗的生态设计要求，执行欧洲议会与理事会指令2005/32/EC》强制要求在2013年投入欧盟市场的产品，关机模式或待机/重新启动模式功耗不得超过0.5W，而具有显示功能的产品待机或重新启动模式功耗不得超过1W。

对于一个开关电源转换器来说，在相同电路及组成元件的条件下，开关器件的损耗将直接关系到整个电路的转换效率，也就是说，降低开关器件的工作损耗就是提高电源转换器的转换效率。

一个开关器件的工作时的能量损耗主要包括两种，即开关损耗和导通损耗。

常用的开关器件包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),绝缘栅双极晶体管(IGBT)等栅极控制型功率器件。

一般情况下，高导通电阻的器件往往有较快开关速度，而低导通电阻的器件往往有较慢的开关速度，这是由器件本身的结构和特性决定的。

当一个电源转换器工作在空载和轻载状态时，开关器件的工作频率较低，且工作电流较小。此时对于开关器件来讲，开关损耗大于导通损耗，成为主要的能量损耗。此时适合使用一个高导通电阻的器件来工作。

而当电源转换器工作在重载或满载状态时，则刚好相反：开关器件的工作在较高频率下，且工作电流较大。此时对于开关器件来讲，导通损耗大于开关损耗，成为主要的能量损耗。此时则需要使用一个低导通电阻的器件来工作。

所以，如果要通过降低开关器件的能量损耗来提高开关电源转换器的转换效率，就必须在电路空载和轻载工作状态时降低开关器件的开关损耗，而在电路重载或满载工作状态时降低开关器件的导通损耗。

在传统的电流检测型功率器件的使用中，电流检测器件只是用来检测电流，作为电路保护功能的一部分，并没有真正参与到整个开关过程里。这一使用方式与单独使用主功率器件的转换效率是一样的。

现有方案是将多组同规格的分立器件并联，同时导通和关断来实现转换效率的提高，这种方案对器件特性的一致性要求极高，一旦不匹配，将导致整个电路烧毁;

也有方案是通过将多组不同规格的分立器件并联，按照负载等级选择性的导通并联的器件来实现转换效率的提高，这种方案比现有方案能得到更高的转换效率，但对外部驱动电路要求极高，需要多组驱动电路，尤其对输出及负载的监控更为复杂，要实现正常运作的成本很高;

本发明则将多组不同规格的分立器件并联，按照负载等级选择性的导通并联的器件来实现转换效率的提高，这种方案比现有方案能得到更高的转换效率，并且只需单个器件和单个控制电路即可实现上述功能，对电路的输出和负载的监控也更为简单和直接，系统响应快，整体成本较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种对电路的输出和负载的监控更为简单和直接，系统响应快，整体成本较低的开关电源控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关电源控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：控制器输出控制信号到电流检测型功率器件中的所有器件；

步骤2：控制器检测电流检测型功率器件源级输出端的负载情况；

步骤3：控制器根据负载情况的变化，控制切换电流检测型功率器件内的不同器件作为开关器件进行工作。

本发明的有益效果是：本发明所述方法实现了通过单个器件和单个控制器即可实现，按照负载等级选择性的导通单个器件中的一部分来实现转换效率的提高，且对电路的输出和负载的监控更为简单和直接，系统响应快，整体成本较低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：所述电路负载处于空载时，控制器控制导通电阻最大的电流检测器件作为开关器件进行工作；

步骤3.2：所述电路负载增多时，控制器控制切换导通电阻越来越小的电流检测器件作为开关器件进行工作；

步骤3.3：所述电路负载处于满载时，控制器控制主功率器件作为开关器件进行工作。

进一步，所述控制器在负载减小时控制切换导通电阻越来越大的电流检测器件作为开关器件进行工作。

进一步，所述电路负载处于满载时，除了主功率器件还包括与主功率器件并联的一个或多个电流检测器件作为开关器件进行工作。