[发明专利]一种开关电源控制电路、开关电源及控制方法

说明书

技术领域

本发明设计电力电子技术领域，尤其涉及开关电源控制电路、开关电源及控制方法。

背景技术

开关电源一般由主功率级电路和开关电源控制电路构成，开关电源的控制电路与主功率级电路相连，以输出开关控制信号来控制主功率级电路中的主开关管的导通和关断，从而使开关电源将输入电压转换成负载所需求的电压输出。

开关电源控制电路对主开关管的控制方式可分为定频控制和变频控制。定频控制即开关周期恒定不变，通过调整一个周期内开关导通的宽度来调节输出电压，即脉冲宽度调制。变频控制即通过控制主开关管的导通时间或关断时间恒定，通过调节主开关管控制信号的占空比来控制输出电压恒定。恒定导通时间(Constant on time，简称COT)控制是变频控制中的一种，即在每一个开关周期中，当开关电源的输出电压低于其期望的输出电压时，控制主开关管导通，经过一恒定的时间后再控制主开关关断。

在实际应用中，恒定导通时间控制方案实现简单，成本也较低，其稳定性优于定频控制方式。然而这种固定让主开关管导通一恒定时间后再让其关断的控制方式，由于没有电感电流的限制，则在主开关管导通期间，主功率级电路中的电感可能会出现饱和现象，从而使电感电流迅速增大至超出主开关管的鲁棒性(开关管的特性，如耐压特性、承受的最大电流特性等)，最终使主开关管烧坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种开关电源控制电路、开关电源及控制方法，以解决现有技术在实现恒定导通时间控制开关电源时，因电感饱和而造成主开关管易被损坏的问题。

一种开关电源控制电路，与开关电源的主功率级电路相连，所述主功率级电包括第一开关以及与所述第一开关相连的电感，所述控制电路包括：

导通控制电路，用于根据所述开关电源的实际输出电压和所述开关电源的期望输出电压产生第一控制信号，所述第一控制信号在所述实际输出电压小于所述期望输出电压时变为有效状态；

峰值电流限制电路，根据流过所述电感的电感电流和一峰值限制电流产生第二控制信号，所述第二控制信号在所述电感电流大于所述峰值限制电流时变为有效状态；

恒定时间产生电路，根据第一开关控制信号产生一恒定时间控制信号，所述恒定时间控制信号在所述开关管导通后持续一恒定时间时变为有效信号；

逻辑驱动电路，根据所述第一控制信号、第二控制信号和恒定时间控制信号产生所述第一开关控制信号，以控制所述第一开关导通和关断；

每一开关周期内，当所述第一控制信号变为有效状态时，所述第一开关导通，直到所述恒定时间控制信号和第二控制信号中任意一个变为有效状态时，所述第一开关关断。

优选的，所述开关控制电路还包括一谷值电流限制电路；

所述谷值电流限制电路用于根据所述电感电流和谷值限制电流产生第三控制信号，所述第三控制信号在所述电感电流小于所述谷值限制电流时变为有效信号；

每一开关周期内，在所述第三控制信号为无效状态期间，当所述第一控制信号变为有效状态时，所述第一开关导通，直到所述恒定时间控制信号和第二控制信号中任意一个变为有效状态时，所述第一开关关断，在所述第三控制信号为有效状态期间，所述第一开关一直关断。

优选的，所述峰值电流限制电路包括第一比较电路，所述第一比较电路用于比较一表征所述电感电流的采样信号和一表征所述峰值限制电流的第一参考信号，并输出比较结果作为所述第二控制信号。

优选的，所述第一比较电路包括第一电压比较器、第一电阻和第一电流源；

所述第一电阻的第一端和所述开关电源的电压输入端相连，另第二端通过所述第电流源接地；

所述第一电压比较器的同向输入端连接到所述第一电阻的第二端，以接收所述第一参考信号，反向输入端连接到所述第一开关和所述电感相连的节点处，以接收所述采样信号，输出端输出所述第二控制信号。

优选的，所述第一比较电路包括电感电流采样电路、第二电流源和模数转换输出电路；

所述电感电流采样电路用于采样所述电感电流，并输出所述采样信号；

所述第二电流源与所述电感电流采样电路串联连接，用于输出所述第一参考信号；

所述模数转换输出电路的输入端连接到所述第二电流源与所述电感电流采样电路串联连接的节点，用于将所述节点处的电压信号转换成数字信号，并输输出所述数字信号作为所述第二控制信号。

优选的，所述电感电流采样电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体 管、第二电阻、第三电阻、第一运算放大器；