[发明专利]一种开关电源及其自适应多模式控制电路

说明书

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源及其自适应多模式控制电路。

背景技术

在开关电源领域中，开关电源的控制方式多种多样，主要分为脉冲宽度调制（PWM,Pulse Width Modulation)、脉冲频率调制（PFM,Pulse FrequencyModulation）及准谐振控制（QR,Quasi-Resonant）。其中，脉冲宽度调制控制方式在控制电路的输出频率不变的情况下通过输出反馈信号调节开关占空比以达到恒压输出的目的。脉冲频率调制控制方式通过保持导通时间不变或关闭时间不变的情况下，通过输出反馈信号改变控制电路的输出频率，进而达到恒压输出的目的；准谐振控制通过检测开关两端的零电压点或零电流点以控制开关开启，并通过输出反馈信号控制开关关断，从而达到恒压输出的目的。

上述三种控制方式各有优缺点，对于PWM，其优点在于控制方式简单，输出纹波小，系统在重负载时效率高，且能够进入连续导通模式（CCM,Continuous Conduction Mode），系统成本较低；其缺点在于系统在轻负载时的效率较低。对于PFM，其优点在于系统轻负载时效率较高；其缺点在于控制方式相对复杂，输出纹波较大，系统成本较高；对于QR，其优点在于使用了软开关技术控制开关在零电压点开启（ZVS,Zero Voltage Switch）或者在零电流点开启（ZCS,Zero Currency Switch），可以有效降低开关损耗，提高系统效率，且其比较容易通过电磁干扰（EMI,Electromagnetic Interference）测试；其缺点则是在宽输入电压范围内，开关频率变化范围很大，会使得变压器的成本增加，而且由于需要考虑EMI的问题，开关频率无法太高，这又会严重限制了QR在宽输入电压范围系统中的应用。

考虑到上述三种控制方式的特点，现有的开关电源系统通常对上述三种控制方式进行混合使用，比较常见的是PWM/PFM控制方式，其在系统于重负载情况下采用PWM控制模式，在系统于轻负载情况下切换至PFM控制模式，这样可以在PWM和PFM这两种控制模式之间进行取长补短。此外还有QR/PFM控制方式，其在系统于重负载情况下采用QR控制模式，在系统于轻负载情况下采用PFM控制模式。

综上所述，采用复合模式控制方式的开关电源系统相对于单一控制方式的开关电源系统而言，其性能会有所提高，但现有的多模式控制电路是采用固定负载点切换方式进行控制模式切换的，即设定一个或多个负载点切换阈值，当达到某个负载点切换阈值时便切换控制模式，而系统在固定负载点进行控制模式切换的过程中容易引起电路震荡和不稳定，并降低开关电源系统的系统平均效率，进而影响开关电源的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电源的自适应多模式控制电路，旨在解决现有的开关电源系统中的多模式控制电路在固定负载切换点进行控制模式切换时引起电路震荡和不稳定而使开关电源系统的平均效率降低的问题。

本发明是这样实现的，一种开关电源的自适应多模式控制电路，与开关电源的启动电阻R1、连接于变压器T1的副边并起分压采样作用的电阻R2和电阻R3、开关管Q1、检测所述开关管Q1的导通电流的采样电阻R_CS及输出级整流滤波电路连接，所述开关管Q1的输出端与所述采样电阻R_CS的第一端连接，所述采样电阻R_CS的第二端接地，所述自适应多模式控制电路包括：

消磁检测模块、谷值电压检测模块、信号输出选择模块、输出反馈模块、反馈处理模块、第一振荡器、第一比较器、逻辑处理模块以及开关驱动模块；

所述消磁检测模块的输入端连接所述电阻R2与所述电阻R3的共接点，电源端与所述电阻R1的第二端连接，接地端接地，用于根据所述电阻R2与所述电阻R3的共接点的采样电压判断所述变压器T1的副边是否已消磁结束，并根据判断结果相应地输出消磁检测信号；

所述谷值电压检测模块的第一输入端连接所述电阻R2与所述电阻R3的共接点，第二输入端连接所述逻辑处理模块的输出端，电源端连接所述电阻R1的第二端，接地端接地，用于根据所述电阻R2与所述电阻R3的共接点的采样电压和所述逻辑处理模块所输出的驱动脉冲信号判断所述变压器T1的辅助绕组的电压在所述开关管Q1截止期间是否为最小值，并根据判断结果相应地输出谷值检测信号；