開關(guān)電源控制電路、開關(guān)電源及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及開關(guān)電源控制電路、開關(guān)電源及其控制方法，開關(guān)電源控制電路包括疊加參量生成電路、疊加電路、狀態(tài)檢測電路、時鐘信號生成電路和開關(guān)控制信號生成電路；疊加參量生成電路用于生成疊加參量；疊加電路用于將疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量；狀態(tài)檢測電路用于根據(jù)第二參量和帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號；開關(guān)控制信號生成電路用于根據(jù)狀態(tài)信號和時鐘信號生成電路生成的時鐘信號生成開關(guān)控制信號。其中，疊加參量生成電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化。本發(fā)明可以快速響應模式變化，降低輸出電壓紋波。
【專利說明】開關(guān)電源控制電路、開關(guān)電源及其控制方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及開關(guān)電源控制電路、開關(guān)電源及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]開關(guān)電源通常包括功率級電路和控制電路?？刂齐娐返墓δ苁窃谳斎腚妷?、內(nèi)部參數(shù)和外接負載變化時，調(diào)節(jié)功率級電路中的開關(guān)系統(tǒng)的導通和關(guān)斷時間，以使開關(guān)電源的輸出電壓或者輸出電流保持恒定。因此，在開關(guān)電源的設計中，控制方法的選擇和設計對于開關(guān)電源的性能來說是十分重要的。采用不同的檢測信號和不同的控制電路會有不同的控制效果。
[0003]現(xiàn)有的控制電路包括電壓反饋型控制電路和電流反饋型控制電路，這兩種控制電路均需要根據(jù)功率級電路的輸出電壓獲得的反饋電壓以及所期望的基準電壓輸出控制功率級電路的功率開關(guān)的控制信號?，F(xiàn)有技術(shù)中，會在反饋電壓或基準電壓中疊加與功率級電路的狀態(tài)(儲能元件電流和/或輸出電壓)相關(guān)的疊加參量以使得控制電路可以快速響應功率級電路的狀態(tài)變化。
[0004]但是，使用疊加參量的控制電路在功率級電路的負載切換為大電容或者功率級電路進入輕載狀態(tài)時會對于疊加參量的狀態(tài)失控，從而導致功率級在電路重新進入正常工作模式時，需要多個周期才能重新建立穩(wěn)態(tài)，進而導致輸出電壓紋波較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，提供一種開關(guān)電源控制電路、開關(guān)電源及其控制方法，可以在開關(guān)電源工作模式切換時，快速建立穩(wěn)態(tài)，較小輸出電壓紋波。
[0006]第一方面，提供一種開關(guān)電源控制電路，包括疊加參量生成電路、疊加電路、狀態(tài)檢測電路、時鐘信號生成電路和開關(guān)控制信號生成電路；
[0007]所述疊加參量生成電路用于生成疊加參量；
[0008]所述疊加電路用于將所述疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量;
[0009]所述狀態(tài)檢測電路用于根據(jù)第二參量和所述帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號;
[0010]所述時鐘信號生成電路用于生成時鐘信號；
[0011]所述開關(guān)控制信號生成電路用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和時鐘信號生成開關(guān)控制信號控制功率級電路中的功率開關(guān)；
[0012]其中，所述疊加參量生成電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)參量變化的所述疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化。
[0013]第二方面，提供一種開關(guān)電源，其包括功率級電路和如上所述的開關(guān)電源控制電路。[0014]第三方面，提供一種開關(guān)電源控制方法，包括:
[0015]在第一模式下生成隨功率級電路的狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化；
[0016]將所述疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量；
[0017]根據(jù)第二參量和所述帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號；
[0018]生成時鐘信號；
[0019]根據(jù)所述狀態(tài)信號和時鐘信號生成開關(guān)控制信號控制功率級電路中的功率開關(guān)。
[0020]本發(fā)明通過使得控制電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)變化的疊加參量，在第二模式下使得疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值保持穩(wěn)定，從而在電路從第二模式切換至第一模式時，疊加參量與進入第二模式時基本相同，由此可以快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0022]圖1A是本發(fā)明實施例一的開關(guān)電源的電路示意圖；
[0023]圖1B是本發(fā)明實施例一的開關(guān)電源的控制電路一個優(yōu)選方式的電路示意圖；
[0024]圖1C是本發(fā)明實施例一的開關(guān)電源的控制電路的另一個優(yōu)選方式的電路示意圖；
[0025]圖2A是本發(fā)明實施例二的開關(guān)電源的電路示意圖；
[0026]圖2B是作為對比例的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖；
[0027]圖2C是本發(fā)明實施例二的開關(guān)電源中疊加參量的波形示意圖；
[0028]圖2D是作為對比例的開關(guān)電源中疊加參量的波形示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明實施例三的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明實施例四的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明實施例五的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明實施例六的開關(guān)電源的電路示意圖；
[0033]圖7是本發(fā)明實施例七的開關(guān)電源控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。雖然本發(fā)明是結(jié)合以下的優(yōu)選實施例進行描述的，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。
[0035]此外，本領域普通技術(shù)人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0036]應當理解，當稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0037]在如下描述中(除另有說明)，“已知”、“固定”、“給定”和“預定”通常情況下，指的是一個值，數(shù)量、參數(shù)、約束條件、條件、狀態(tài)、流程、過程、方法、實施，或各種組合等在理論上是可變的，但是如果提前設定，則在后續(xù)使用中是保持不變的。
[0038]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0039]在本發(fā)明的描述中，功率開關(guān)是指開關(guān)電源或開關(guān)型轉(zhuǎn)換器中在其導通時使得儲能元件(例如，電感)開始儲能，流過儲能元件的電流開始上升的開關(guān)器件。對應地，整流元件是指主動或者被動導通時，使得開關(guān)電源或開關(guān)型轉(zhuǎn)換器中的儲能元件(例如，電感)開始釋放儲能，流過儲能元件的電流開始下降的開關(guān)器件。
[0040]本發(fā)明可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0041]圖1A是本發(fā)明實施例一的開關(guān)電源的電路示意圖。如圖1A所示，開關(guān)電源10包括功率級電路11和控制電路12。
[0042]功率級電路11包括功率開關(guān)PS1、整流元件PS2、儲能元件LO和濾波元件CO。
[0043]其中，功率開關(guān)PSl可以是任何可控半導體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。整流元件PS2電連接至功率開關(guān)PSl。在本實施例中，整流元件PS2可以是二極管也可以是任何可控半導體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。儲能元件LO電連接至功率開關(guān)PS1，隨著功率開關(guān)PSl的導通和關(guān)斷，儲能元件LO存儲和輸出能量。儲能元件LO可以是電感或者變壓器。濾波元件CO用于平滑輸出電壓Vout，其可以是電容或濾波電路。
[0044]在圖1A中，功率級電路11被設置為降壓型拓撲結(jié)構(gòu)。但是本領域技術(shù)人員可以理解，在本實施例中，功率級電路11也可以根據(jù)需要被設置為公知的升壓型或者升降壓型拓撲結(jié)構(gòu)。
[0045]控制電路12包括疊加參量生成電路121、疊加電路122、狀態(tài)檢測電路123、時鐘信號生成電路124和開關(guān)控制信號生成電路125。
[0046]其中，疊加參量生成電路121用于生成疊加參量。
[0047]疊加電路122用于將疊加參量與第一參量Vl疊加，生成帶有疊加參量的第一參量VI，。
[0048]狀態(tài)檢測電路123用于根據(jù)第二參量V2和所述帶有疊加參量的第一參量VI’生成狀態(tài)信號Vst。
[0049]具體地，第一參量Vl可以為反饋電壓Vfb，同時第二參量V2為基準電壓Vref?？蛇x地，第一參量Vl還可以為基準電壓Vref，第二參量V2還可以為反饋電壓Vfb。
[0050]反饋電壓Vfb根據(jù)功率級電路11的輸出電壓Vout獲得。
[0051]其中，狀態(tài)信號Vst可以用于表征功率級電路的輸出電壓的狀態(tài)。由此，狀態(tài)信號Vst可以進一步與以預定的形式生成的時鐘信號CLK結(jié)合來生成功率開關(guān)控制信號Q。開關(guān)控制信號Q用于控制功率級電路11的功率開關(guān)PS1。
[0052]在本實施例中，疊加參量生成電路121在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化，也即，在第二模式下使得所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值保持穩(wěn)定。
[0053]其中，第一模式為功率級電路正常工作模式，其中，在正常工作模式下，控制電路12控制功率級電路11輸出穩(wěn)定的輸出電壓Vout。
[0054]第二模式為輕載、空載或大電容負載工作模式，通過檢測功率級電路的狀態(tài)可以輸出模式切換信號STDBY，模式切換信號STDBY在第二模式下為有效狀態(tài)。
[0055]時鐘信號生成電路124用于生成時鐘信號CLK。
[0056]開關(guān)控制信號生成電路125用于根據(jù)狀態(tài)信號Vst和時鐘信號CLK生成開關(guān)控制信號Q控制功率級電路中的功率開關(guān)PSl。
[0057]具體地，本領域技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)控制電路12類型的不同，狀態(tài)信號Vst和時鐘信號CLK可以表現(xiàn)為不同的形式，同時開關(guān)控制信號生成電路125也會以不同的形式出現(xiàn)。
[0058]例如，如圖1B所示，在脈沖寬度調(diào)制控制型的控制電路12中，狀態(tài)檢測電路123為運算放大器，狀態(tài)信號Vst可以為功率級電路狀態(tài)參量變化的電壓值。而時鐘信號為具有預定頻率和預定幅值的三角波信號。同時，開關(guān)控制信號生成電路125為斬波比較器。其通過狀態(tài)信號Vst對三角波形式的時鐘信號CLK進行斬波獲得作為開關(guān)控制信號Q的脈沖
寬度調(diào)整信號。
[0059]又例如，如圖1C所示，在變頻控制型的控制電路12中，狀態(tài)信號Vst可以為體現(xiàn)儲能元件儲能電流的波峰或波谷的信號，其在儲能元件儲能的波峰或波谷具有脈沖。而時鐘信號CLK為具有預定頻率的脈沖信號或者對應地體現(xiàn)儲能元件儲能的波谷或波峰的脈沖信號。同時，開關(guān)控制信號生成電路123為RS觸發(fā)器。其通過狀態(tài)信號Vst置位或置零，對應地通過時鐘信號CLK置零或置位，從而輸出開關(guān)控制信號Q。
[0060]本實施例通過使得控制電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)變化的疊加參量，在第二模式下使得疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值保持穩(wěn)定，從而在電路從第二模式切換至第一模式時，疊加參量與進入第二模式時基本相同，由此可以快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0061]圖2A是本發(fā)明實施例二的開關(guān)電源的電路示意圖。如圖2A所示，開關(guān)電源20包括功率級電路21和控制電路22。其中，功率級電路21與圖1A中相同，在此不再贅述。本領域技術(shù)人員可以理解，在本實施例中，功率級電路21也可以根據(jù)需要設置為公知的升壓型或者升降壓型拓撲結(jié)構(gòu)。
[0062]控制電路22包括疊加參量生成電路221、疊加電路222、狀態(tài)檢測電路223、時鐘信號生成電路224和開關(guān)控制信號生成電路225。
[0063]在本實施例中，第一參量Vl為反饋電壓Vfb，第二參量V2為基準電壓Vref。所述反饋電壓Vfb根據(jù)功率級電路21的輸出電壓Vout獲得。
[0064]疊加參量包括紋波電壓Vr。疊加參量生成電路221為用于生成所述紋波電壓的紋波電路221。[0065]疊加電路222用于將紋波電壓Vr與反饋電壓Vfb疊加獲得帶有紋波電壓的反饋電壓Vfbl ；
[0066]狀態(tài)檢測電路223用于根據(jù)帶有紋波的反饋電壓Vfbl和基準電壓Vref輸出狀態(tài)信號Vst。
[0067]時鐘信號生成電路224用于生成時鐘信號CLK。
[0068]開關(guān)控制信號生成電路225用于根據(jù)狀態(tài)信號Vst和時鐘信號CLK生成開關(guān)控制信號Q控制功率級電路21中的功率開關(guān)PSl。
[0069]本領域技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)控制電路22類型的不同，狀態(tài)信號Vst和時鐘信號CLK可以表現(xiàn)為不同的形式，同時開關(guān)控制信號生成電路225也會以不同的形式出現(xiàn)。在此不再贅述。
[0070]在本實施例中，狀態(tài)信號Vst可以用于表征功率級電路21的輸出電壓的當前狀況。由此，狀態(tài)信號Vst可以進一步與以預定的形式生成的時鐘信號CLK結(jié)合來輸出功率開關(guān)控制信號Q。
[0071]紋波電路221用于在第一模式下根據(jù)與開關(guān)控制信號Q同步的信號(優(yōu)選為反饋的開關(guān)控制信號)獲取與功率級電路的儲能元件電流同步的紋波電壓Vr，在第二模式下阻礙紋波電壓Vr相對于第一模式切換至第二模式時的紋波電壓值發(fā)生變化，也即，使紋波電壓Vr相對于第一模式切換至第二模式時的紋波電壓值保持穩(wěn)定。
[0072]其中，第一模式為功率級電路正常工作模式，其中，在正常工作模式下，控制電路22控制功率級電路21輸出穩(wěn)定的輸出電壓Vout。
[0073]第二模式為輕載、空載或大電容負載工作模式，不同模式的切換可以通過模式切換信號STDBY控制。
[0074]在本實施例中，紋波電路221進一步包括同步電壓生成電路221a、平均值生成電路221b和差值放大電路221c。
[0075]同步電壓生成電路221a用于在第一模式下生成與功率級電路儲能元件電流同步的同步電壓Vsyn，在第二模式下保持同步電壓輸出端syn的電壓，也即，使得同步電壓Vsyn在第二模式下保持為由第一模式切換至第二模式時的瞬時值不變。
[0076]具體地，如圖2A所示，同步電壓生成電路221a包括同步電流源Al、第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第一電阻R1、第一電容Cl和第一同步開關(guān)Stl。
[0077]其中，同步電流源Al、第一開關(guān)SI和第一同步開關(guān)Stl串聯(lián)連接在電源端vcc和同步電壓輸出端syn之間。第一電阻Rl和第二開關(guān)S2串聯(lián)連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間；第一電容Cl連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間。
[0078]其中，第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2根據(jù)模式切換信號STDBY的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。第一同步開關(guān)Stl由與開關(guān)控制信號同步的信號控制(所述信號優(yōu)選為反饋的開關(guān)控制信號Q)。
[0079]平均值生成電路221b用于在第一模式下生成同步電壓的平均值Vavg，在第二模式下阻礙平均值輸出端的電壓發(fā)生變化，也即，保持平均值輸出端的電壓穩(wěn)定。
[0080]具體地，平均值生成電路221b包括復制電路22Ib1、濾波電路221b2，其中，復制電路22IbI與同步電壓生成電路221a具有相同的結(jié)構(gòu)，用于輸出與同步電壓Vsyn相同的復制電壓Vsyn’。濾波電路221b2連接到復制電路221bl的同步電壓復制端syn’，用于輸出復制電壓Vsyn’的平均值Vavg。
[0081]如圖2A所示，在本實施例中，復制電路221bl包括復制電流源A2、第一復制開關(guān)SI’、第二復制開關(guān)S2’、第一復制電阻R1’、第一復制電容Cl’和第二同步開關(guān)St2。濾波電路221b2包括第二電阻R2和第二電容C2。
[0082]其中，復制電流源A2、第一復制開關(guān)SI’和第二同步開關(guān)St2串聯(lián)連接在電源端vcc和同步電壓復制端syn’之間。第一復制電阻R1’和第二復制開關(guān)S2’串聯(lián)連接在同步電壓復制端syn’和接地點gnd之間；第一復制電容Cl’連接在同步電壓復制端syn’和接地點gnd之間；第二電阻R2連接在同步電壓復制端syn’和平均值輸出端avg之間；第二電容C2連接在平均值輸出端avg和接地點gnd之間。
[0083]第一復制開關(guān)SI’和第二復制開關(guān)S2’根據(jù)模式切換信號STDBY的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。第二同步開關(guān)St2由與開關(guān)控制信號同步的信號控制。
[0084]差值放大電路221c的兩個輸入端分別與同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg連接，用于根據(jù)輸入端的電壓差Vsyn-Vavg輸出紋波電壓Vr。容易理解，由于同步電壓Vsyn為與功率級電路的儲能元件電流同步的電壓，紋波電壓Vr也與功率級電路的儲能元件電流同步。
[0085]差值放大電路221c可以將同步電壓Vsyn與平均值Vavg的差值放大，獲得一個具有較大變化幅度的紋波電壓Vr，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。
[0086]在圖2A中，差值放大電路221c包括轉(zhuǎn)導放大器GM和轉(zhuǎn)換電阻Re。同步電壓輸出端syn與轉(zhuǎn)導放大器GM的正相端連接,平均值輸出端avg與轉(zhuǎn)導放大器GM的反相端連接，轉(zhuǎn)導放大器輸出紋波信號Ir=g(VSyn-Vavg)，其中g(shù)為轉(zhuǎn)導系數(shù)。紋波信號Ir流過轉(zhuǎn)換電阻Re，在轉(zhuǎn)換電阻Re上形成紋波電壓Vr。
[0087]當然，本領技術(shù)人員容易理解，也可以通過運算放大器或其它形式的電路替代圖2A中的轉(zhuǎn)導放大器GM和轉(zhuǎn)換電阻Re,只要能夠根據(jù)輸入端的電壓差輸出差值電壓的放大值即可。
[0088]對于圖2A所示的電路，在第一模式下(也即，正常工作模式下)，第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2均導通，第一同步開關(guān)Stl與功率開關(guān)PSl同時導通和關(guān)斷，在同步開關(guān)Stl導通時，第一電容Cl被同步電流源Al充電，同步電壓輸出端的同步電壓Vsyn上升,在同步開關(guān)Stl關(guān)斷時，第一電容Cl通過第一電阻Rl放電，同步電壓輸出端syn的同步電壓Vsyn下降，由此，可以在同步電壓輸出端syn形成與功率級電路儲能元件電流IL同步的同步電壓Vsyn0
[0089]類似地，在第一模式下，對于圖2A的平均值生成電路221b中的復制電路221bl，第一復制開關(guān)SI’和第二復制開關(guān)S2’均導通，第二同步開關(guān)St2與功率開關(guān)PSl同時導通和關(guān)斷，在同步開關(guān)St2導通時，第一復制電容Cl’被復制電流源A2充電，同步電壓復制端電壓Vsyn’上升，在第二同步開關(guān)St2關(guān)斷時，第一復制電容Cl’通過第一復制電阻R1’放電，同步電壓復制端電壓Vsyn’下降，由此，可以在同步電壓復制端syn’形成隨功率開關(guān)PSl導通和關(guān)斷同步上升和下降、且與同步電壓Vsyn具有相同波形的復制電壓Vsyn’，其波形與功率級電路儲能元件電流IL實際上是同步的。本領域技術(shù)人員容易理解，通過使得復制電流源A2與同步電流源Al、第一復制電阻R1’與第一電阻R1、第一復制電容Cl’與第一電容Cl具有相同或成比例的參數(shù)值，可以使得復制電壓Vsyn’與同步電壓Vsyn具有相同的波形。
[0090]對于平均值生成電路221b中的濾波電路221b2，同步電壓復制端syn’的電壓波形Vsyn’通過第二電阻R2和第二電容C2組成的濾波電路濾波后，在平均值輸出端avg輸出復制電壓Vsyn’的平均值Vavg。在復制電壓Vsyn’與同步電壓Vsyn具有相同的波形時，平均值Vavg等同于同步電壓Vsyn的平均值。
[0091]同時，優(yōu)選地，可以通過設置復制電流源A2與同步電流源Al、第一復制電阻R1’與第一電阻R1、第一復制電容Cl’與第一電容Cl的參數(shù)使得Vavg=kVout，也即，平均值與功率級電路21的輸出電壓Vout成比例(k可為I)。
[0092]如上所述，紋波電路221還包括差值放大電路221c，其輸入端分別輸入同步電壓Vsyn和與同步電壓Vsyn的平均值等同的平均值Vavg,輸出與同步電壓Vsyn和平均值Vavg差值相關(guān)的紋波電壓Vr。紋波電壓Vr為隨功率開關(guān)PSl導通和關(guān)斷同步上升和下降的電壓波形，差值放大電路221c輸出的是與電流IL同步且同相的信號，其可以體現(xiàn)出功率級電路的當前狀態(tài)，用于生成狀態(tài)信號Vst。
[0093]差值放大電路221c可以將同步電壓Vsyn與平均值Vavg的差值放大，獲得一個具有較大變化幅度的紋波電壓Vr，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。
[0094]在第二模式下，第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2以及第一復制開關(guān)SI’和第二復制開關(guān)S2’均關(guān)斷，使得同步電壓輸出端syn以及平均值輸出端avg均被停止充電，而轉(zhuǎn)由與其連接的電容來維持節(jié)點電壓，兩者基本保持由第一模式切換到第二模式時電壓值，由于第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2以及第一復制開關(guān)SI，和第二復制開關(guān)S2’均關(guān)斷，電容沒有放電路徑，因此會阻礙節(jié)點電壓的變化。由此，在第二模式下，差值放大電路221c的輸入電壓的差值Vsyn-Vavg保持基本恒定，且差值與電路由第一模式切換到第二模式時的瞬時狀態(tài)基本相同(由于第二電阻R2使得同步電壓復制端syn’與平均值輸出端之間存在電流通路，在第二模式下，平均值輸出端的電壓Vavg會由于復制電壓Vsyn’的影響有一定的變化)，因此，紋波生成電路221c生成的紋波電壓Vr基本恒定或緩慢變化保持穩(wěn)定。這時，狀態(tài)信號生成電路221依靠反饋電壓Vfb的波動來實現(xiàn)狀態(tài)信號的生成，但是，其保留了基本恒定的紋波電壓Vr，且其狀態(tài)保持為狀態(tài)信號生成電路221由第一模式切換到第二模式時的值附近。圖2A所示電路在不同模式下輸出的紋波電壓Vr如圖2C所示。
[0095]在此前提下，疊加電路222將紋波電壓Vr和反饋電壓Vfb進行疊加，在紋波電壓輸出端輸出帶有紋波的反饋電壓Vfbl，Vfbl等于紋波電壓Vr和反饋電壓Vfb的和。疊加電路222可以如圖2A所示，為連接到轉(zhuǎn)換電阻一端的電壓節(jié)點，在該電壓節(jié)點施加反饋電壓Vfb。當然，本領域技術(shù)人員可以理解，疊加電路222也可以為電壓加法電路等其它具有電壓疊加功能的電路。
[0096]狀態(tài)檢測電路223 (圖2A中示出為比較器)將帶有紋波的反饋電壓Vfbl與基準電壓Vref進行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出狀態(tài)信號Vst。
[0097]為了更好地說明本實施例的優(yōu)點，圖2B示出了一個作為對比例的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖。如圖2B所示，紋波電路包括同步電阻Rs、同步電容Cs、相點連接開關(guān)Sr、濾波電阻Rf、濾波電容Cf、和差值放大電路，其中，同步電阻Rs和相點連接開關(guān)Sr串聯(lián)連接在功率級電路相點和同步電壓輸出端syn之間，同步電容Cs連接在同步電壓輸出端Syn和接地點gnd之間，濾波電阻Rf連接在同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg之間，濾波電容Cf連接在平均值輸出端avg和接地點gnd之間。差值放大電路的輸入端分別連接同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg，輸出與兩者差值相關(guān)的紋波信號。相點連接開關(guān)Sr在正常工作模式(也即，第一模式)下導通，在輕載或空載模式(也即第二模式)下關(guān)斷。在本發(fā)明中，功率級電路的相點是指開關(guān)型轉(zhuǎn)換器電路中，隨功率開關(guān)的導通和關(guān)斷電壓極性翻轉(zhuǎn)的電路節(jié)點，在降壓型拓撲中，相點位于功率開關(guān)和整流元件的公共節(jié)點。
[0098]在第一模式下，相點電壓隨著功率開關(guān)PSl的導通和關(guān)斷跳變，而由于同步電容Cs的存在，使得相點電壓通過同步電阻Rs對同步電容Cs充電或放電，由此同步電壓輸出端的電壓線性變化，形成隨著功率開關(guān)PSl的導通和關(guān)斷分別上升和下降的同步電壓Vsyn。而同步電壓Vsyn經(jīng)過由濾波電阻Rf和濾波電容Cf組成的濾波電路濾除交流分量后獲得同步電壓Vsyn的平均值Vavg。
[0099]在第二模式下，由于相點連接開關(guān)Sr關(guān)斷，同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg均被停止供應能量，而由相連接的電容維持節(jié)點電壓。由于濾波電阻Rf使得同步電壓輸出端syn與平均值輸出端avg之間存在電流通路,在第二模式下,平均值Vavg與同步電壓Vsyn會相向變化直到兩者相同，導致兩者的電壓差為0，進而導致紋波電壓Vr變?yōu)?，其波形如圖2D所示。紋波信號Vr為O會導致在功率級電路由第二模式切換到第一模式時，電路需要多個周期才能重新建立穩(wěn)態(tài)，由此導致在切換后一段時間功率級電路的輸出紋波較大。
[0100]相應地，本實施例的開關(guān)電源控制電路由于將同步電壓生成電路和平均值生成電路設計為相互獨立的電路，同步電壓輸出端和平均值輸出端在任何情況下均保持絕緣，由此使得在第二模式下同步電壓輸出端和平均值輸出端電壓差值保持穩(wěn)定，因此，兩者的電壓差保持穩(wěn)定或緩慢變化，由此，在功率級電路由第二模式切換到第一模式時，紋波電壓基本保持進入第二模式時的狀態(tài)，使得功率級電路快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0101]圖3是本發(fā)明實施例三的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖。實施例三對于實施例二的紋波電路進行了變形，除紋波電路外，本實施例開關(guān)電源的其它部分與實施例二相同。
[0102]在本實施例中，紋波電路321包括同步電壓生成電路32la、平均值生成電路321b和差值放大電路321c。
[0103]同步電壓生成電路321a用于在第一模式下生成與功率級電路儲能元件電流同步的同步電壓Vsyn，在第二模式下保持同步電壓輸出端的同步電壓Vsyn，也即，使得同步電壓Vsyn在第二模式下保持為由第一模式切換至第二模式時的瞬時值不變。
[0104]在圖2A中，紋波電路221基于與開關(guān)控制信號同步的信號控制生成紋波電壓Vr。在本實施例中，如圖3所示，紋波電路321基于功率級電路的相點電壓Vp生成紋波電壓Vr。
[0105]平均值生成電路321b用于在第一模式下生成同步電壓的平均值Vavg，在第二模式下阻礙平均值輸出端的電壓發(fā)生變化，也即，保持平均值輸出端的電壓穩(wěn)定。
[0106]差值放大電路321c的兩個輸入端分別與同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg連接，用于根據(jù)輸入端的電壓差Vsyn-Vavg輸出紋波電壓Vr。
[0107]其中，同步電壓生成電路321a包括第三電阻R3、第三電容C3和第三開關(guān)S3。[0108]第三電阻R3和第三開關(guān)S3串聯(lián)連接在功率級電路21的相點與同步電壓輸出端syn之間。第三電容C3連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間；
[0109]平均值生成電路321b包括復制電路321bl和濾波電路321b2，其中，復制電路321bl與同步電壓生成電路321a具有相同的結(jié)構(gòu)，用于輸出與同步電壓Vsyn相同的復制電壓Vsyn’。濾波電路321b2連接到復制電路321bl的同步電壓復制端，用于輸出復制電壓Vsyn’的平均值Vavg。
[0110]其中，復制電路321bl包括第三復制電阻R3’、第三復制電容C3’和第三復制開關(guān)S3’。濾波電路321b2包括第四電阻R4和第四電容C4。
[0111]第三復制電阻R3’和第三復制開關(guān)S4’串聯(lián)連接在功率級電路的相點與同步電壓復制端syn’之間；第三復制電容C3’連接在同步電壓復制端syn’和接地點gnd之間；第四電阻R4連接在同步電壓復制端syn’和平均值輸出端avg之間；第四電容C4連接在平均值輸出端avg和接地點gnd之間。
[0112]其中，第三開關(guān)S3和第三復制開關(guān)S3’根據(jù)模式切換信號控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。
[0113]與實施例二類似，在第一模式下，第三開關(guān)S3和第三復制開關(guān)S3’均導通，同步電壓輸出端syn的電壓Vsyn與同步電壓復制端syn’的電壓Vsyn’具有相同的波形。平均值輸出端avg輸出復制電壓Vsyn’的平均值Vavg,其等同于同步電壓Vsyn的平均值。同步電壓Vsyn和平均值Vavg被輸入到差值放大電路321c。差值放大電路321c根據(jù)兩者的差值生成紋波電壓Vr。容易理解，由于同步電壓Vsyn為與功率級電路的儲能元件電流同步的電壓，紋波電壓Vr也與功率級電路的儲能元件電流同步。
[0114]差值放大電路321c可以將同步電壓Vsyn與平均值Vavg的差值放大，獲得一個具有較大變化幅度的紋波電壓Vr，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。
[0115]不同的是，本實施例中，同步電壓生成電路321a基于功率級電路的相點電壓Vp的跳變來形成于儲能元件電流IL同步的同步電壓Vsyn。具體地，相點電壓隨著功率開關(guān)PSl的導通和關(guān)斷跳變，使得相點電壓通過第三電阻R3對第三電容C3充電或放電，進而使得同步電壓輸出端syn的電壓線性變化,形成與儲能元件電流IL同步的同步電壓Vsyn。
[0116]在第二模式下，與實施例二類似，第三開關(guān)S3和第三復制開關(guān)S3’均關(guān)斷，同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg均被停止提供能量，轉(zhuǎn)由相連接的電容維持節(jié)點電壓，同步電壓輸出端syn的電壓Vsyn保持不變,而同時,平均值輸出端avg的電壓Vavg基本保持恒定(由于第四電阻R4使得同步電壓復制端syn’與平均值輸出端之間存在電流通路，在第二模式下，平均值Vavg會由于復制電壓Vsyn’的影響有一定的變化)。因此，兩者的差值基本恒定，進而使得差值放大電路321c輸出的紋波電壓Vr的值保持基本恒定或穩(wěn)定。
[0117]這時，狀態(tài)信號生成電路依靠反饋電壓Vfb的波動來實現(xiàn)狀態(tài)信號Vst的生成，但是，其保留了基本恒定或穩(wěn)定的紋波電壓Vr，且其狀態(tài)保持為狀態(tài)信號生成電路由第一模式切換到第二模式時的值附近。由此，功率級電路由第二模式切換到第一模式時，紋波電壓基本保持進入第二模式時的狀態(tài)，使得開關(guān)電源可以快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0118]本實施例基于功率級電路的相點電壓來生成同步電壓，減少了紋波電路的元件數(shù)量，特別是減少了開關(guān)的數(shù)量，簡化了電路結(jié)構(gòu)。[0119]圖4是本發(fā)明實施例四的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖。實施例四對于實施例二的紋波電路進行了變形，除紋波電路外，本實施例開關(guān)電源的其它部分與實施例二相同。
[0120]具體地，在本實施例中，紋波電路421包括同步電壓生成電路421a、平均值生成電路421b和差值放大電路421c。
[0121]其中，同步電壓生成電路421a、平均值生成電路421b和差值放大電路421c的功能與上述實施例二類似，在此不再贅述。
[0122]具體地，同步電壓生成電路421a包括同步電流源A、第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第一電阻R1、第一電容Rl和同步開關(guān)St。
[0123]其中，同步電流源A、第一開關(guān)SI和同步開關(guān)St串聯(lián)連接在電源端vcc和同步電壓輸出端syn之間；第一電阻Rl和第二開關(guān)S2串聯(lián)連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間；第一電容Cl連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間。可以看到，同步電壓生成電路421a與實施例二的同步電壓生成電路221a具有相同的電路結(jié)構(gòu)。
[0124]與實施例二不同，在本實施例中，平均值生成電路42 Ib包括第四開關(guān)S4和濾波電路，所述第四開關(guān)連接在所述同步電壓輸出端和所述濾波電路之間。具體地，濾波電路包括第二電阻R2和第二電容C2。
[0125]在平均值生成電路421b中，第四開關(guān)S4和第二電阻R2串聯(lián)連接在同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg之間。第二電容C2連接在平均值輸出端avg和接地點gnd之間。
[0126]第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2和第四開關(guān)S4根據(jù)模式切換信號STDBY的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。同步開關(guān)St由與開關(guān)控制信號同步的信號控制。
[0127]在圖4中，同步電壓輸出端syn與差值放大電路421c的轉(zhuǎn)導放大器GM的正相端連接，平均值輸出端avg與差值放大電路421c的轉(zhuǎn)導放大器GM的反相端連接。差值放大電路421c用于根據(jù)輸入端的電壓差Vsyn-Vavg輸出紋波電壓Vr。容易理解，由于同步電壓Vsyn為與功率級電路的儲能元件電流同步的電壓，紋波電壓Vr也與功率級電路的儲能元件電流同步。
[0128]差值放大電路321c可以將同步電壓Vsyn與平均值Vavg的差值放大，獲得一個具有較大變化幅度的紋波電壓Vr，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。
[0129]與實施例二不同，本實施例的平均值生成電路421b直接與同步電壓生成電路421a的同步電壓輸出端syn連接，通過第四開關(guān)S4，平均值生成電路421b在第一模式下可以通過第二電阻R2和第二電容C2組成濾波電路輸出同步電壓Vsyn的平均值Vavg，而在第二模式下，由于第四開關(guān)S4關(guān)斷，同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg之間保持絕緣，并且均由所連接的電容維持節(jié)點電壓，由此，使得在功率級電路由第二模式切換到第一模式時，紋波電壓Vr基本保持進入第二模式時的狀態(tài)，進而使得功率級電路快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0130]本實施例的控制電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠進一步減少元件數(shù)量，在將控制電路的全部或者一部分制造為集成電路時，可以減小器件規(guī)?；蚩s小芯片面積。
[0131]圖5是本發(fā)明實施例五的開關(guān)電源的紋波電路的電路示意圖。實施例五對于實施例二的紋波電路進行了進一步變形，除紋波電路外，本實施例開關(guān)電源的其它部分與實施例二相同。
[0132]在本實施例中，紋波電路521包括同步電壓生成電路52la、平均值生成電路521b和差值放大電路521c。
[0133]其中，同步電壓生成電路521a、平均值生成電路521b和差值放大電路521c的功能與上述實施例二類似，在此不再贅述。
[0134]同步電壓生成電路521a包括第三電阻R3、第三電容C3和第三開關(guān)S3。
[0135]第三電阻R3和第三開關(guān)S3串聯(lián)連接在功率級電路的相點與同步電壓輸出端syn之間。第三電容C3連接在同步電壓輸出端syn和接地點gnd之間。
[0136]平均值生成電路52 Ib包括第四開關(guān)S4和濾波電路，所述第四開關(guān)S4連接在同步電壓輸出端syn和所述濾波電路之間。具體地，濾波電路包括第四電阻R4和第四電容C4。
[0137]第四電阻R4和第四開關(guān)S4串聯(lián)連接在同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg之間。第四電容C4連接在平均值輸出端avg和接地點gnd之間。
[0138]其中，第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4根據(jù)模式切換信號STDBY的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。
[0139]與實施例二不同，本實施例的平均值生成電路521b直接與同步電壓生成電路521a的同步電壓輸出端syn連接，通過第四開關(guān)S4，平均值生成電路521a在第一模式下可以通過第四電阻R4和第四電容C4組成濾波電路輸出同步電壓Vsyn的平均值Vavg，而在第二模式下，由于第四開關(guān)S4和第五開關(guān)S5關(guān)斷，同步電壓輸出端syn和平均值輸出端avg保持絕緣，并且均由所連接的電容維持節(jié)點電壓。由此，可以使得在功率級電路由第二模式切換到第一模式時，紋波電壓基本保持進入第二模式時的狀態(tài)，進而使得功率級電路快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0140]本實施例的控制電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠進一步減少元件數(shù)量，在將控制電路的全部或者一部分制造為集成電路時，可以減小器件規(guī)?；蚩s小芯片面積。
[0141]圖6是本發(fā)明實施例六的開關(guān)電源的電路示意圖。如圖6所示，在本實施例中，開關(guān)電源60包括功率級電路61和控制電路62。其中，功率級電路61與圖1A中相同，在此不再贅述。本領域技術(shù)人員可以理解，在本實施例中，功率級電路61也可以根據(jù)需要設置為公知的升壓型或者升降壓型拓撲結(jié)構(gòu)。
[0142]控制電路62包括疊加參量生成電路621、疊加電路622、狀態(tài)檢測電路623、時鐘信號生成電路624和開關(guān)控制信號生成電路625。
[0143]在本實施例中，第一參量Vl為基準電壓Vref，第二參量V2為反饋電壓Vfb。疊加參量包括校正電壓Vcorr。校正電壓Vcorr用于對基準電壓Vref進行校正或補償，使得控制電路可以獲得一個隨功率級電路狀態(tài)變化的基準電壓，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。。在實際中，需在生成狀態(tài)信號時，力口入疊加參量Λ V,當Vfb+ Δ V=Vref時觸發(fā)功率開關(guān)導通或關(guān)斷，以使得電路能夠更快的響應。為了解決這種情況，通常會為反饋電壓如上述各實施例那樣疊加紋波電壓Vr，另一個選擇則是對于基準電壓Vref進行校正或補償，使得輸入到狀態(tài)檢測電路623的電壓相對于預定的基準電壓上升或者下降一定的幅度。
[0144]在本實施例中，通過在不同模式下對校正電壓采取不同的操作使得開關(guān)電源能夠在由待機或輕載狀態(tài)切換到正常工作狀態(tài)時快速響應。
[0145]在本實施例中，疊加參量生成電路621為用于生成校正信號Vcorr的校正信號生成電路621。
[0146]校正信號生成電路621用于在第一模式下生成以第一延遲時間隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值變化的校正電壓Vcorr (也即，校正電壓Vcorr以第一速率隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值變化)，在第二模式下生成以第二延遲時間隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值變化的校正信號Vcorr (也即，校正電壓Vcorr以第二速率隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值變化)。第二延遲時間大于第一延遲時間(也即，第二速率小于第一速率)。
[0147]通過使得第一延遲時間很小，可以使得在第一模式下校正電壓Vcorr可以快速響應反饋電壓的變化。而通過使得第二延遲時間遠大于第一延遲時間，可以使得在第二模式下校正電壓Vcorr以極慢的速度變化，實際上被阻礙發(fā)生變化。
[0148]疊加電路622用于將校正電壓Vcorr與基準電壓Vref疊加獲得帶有校正電壓的基準電壓Vrefl。
[0149]狀態(tài)檢測電路623用于根據(jù)反饋電壓Vfb和帶有校正電壓的基準電壓Vref I輸出狀態(tài)信號Vst。
[0150]時鐘信號生成電路624用于生成時鐘信號CLK。
[0151]開關(guān)控制信號生成電路625用于根據(jù)狀態(tài)信號Vst和時鐘信號CLK生成開關(guān)控制信號Q控制功率級電路61中的功率開關(guān)PSl。
[0152]具體地，如圖6所示，在第一模式下，校正信號生成電路621生成隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值以第一延遲時間快速變化的校正電壓Vcorr，由此獲得的校正后的基準電壓Vrefl跟隨Vfb的變化快速變化。
[0153]在第二模式下，校正信號生成電路621生成隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值以第二延遲時間變化的校正電壓Vcorr，通過使得第二延遲時間遠大于第一延遲時間，可以讓校正電壓Vcorr在第二模式下以非常緩慢的速度變化，實際上是阻礙校正電壓Vcorr相對于由第一模式切換至第二模式時的校正電壓值發(fā)生變化，也就是說在第二模式下相對于由第一模式切換至第二模式時的校正電壓值保持穩(wěn)定，也即使得疊加參量Λ V保持穩(wěn)定。
[0154]由此，在功率級電路由第二模式切換至第一模式時，由于校正電壓保持在第一模式切換至第二模式時的值附近，功率級電路可以快速建立穩(wěn)態(tài)。
[0155]優(yōu)選地，校正信號生成電路621包括轉(zhuǎn)導放大器GM、第一響應電容Cdl、第二響應電容Cd2、第五開關(guān)S5、壓控電流源A3和轉(zhuǎn)換電阻Re。
[0156]其中，轉(zhuǎn)導放大器GM的輸入端分別輸入反饋電壓Vfb和基準電壓Vref。其中，轉(zhuǎn)導放大器GM的正相端輸入反饋電壓Vfb，反相端輸入基準電壓Vref。轉(zhuǎn)導放大器GM的輸出端連接到電流源控制端ctrl。
[0157]第二響應電容Cd2和第五開關(guān)S5串聯(lián)連接在電流源控制端ctrl和接地點之間；第一響應電容Cdl連接在電流源控制端Ctrl和接地點之間。
[0158]壓控電流源A3根據(jù)電流源控制端ctrl的電壓向轉(zhuǎn)換電阻Re輸出反映功率級電路輸出電壓狀況的壓控電流。[0159]轉(zhuǎn)換電阻Re與壓控電流源A3形成回路，轉(zhuǎn)換電阻Re將壓控電流源A3輸出的壓控電流轉(zhuǎn)換為校正電壓Vcorr。
[0160]第五開關(guān)S5根據(jù)模式切換信號STDBY的控制在第一模式下關(guān)斷,在第二模式下導通。且第二響應電容的電容值大于第一響應電容的電容值。
[0161]在上述優(yōu)選的校正信號生成電路621中，在第一模式下，由于第五開關(guān)S5關(guān)斷，電流源控制端ctrl與基準電壓點ref之間的電容值為第一響應電容Cdl的電容值。由于第一響應電容Cdl具有較小的電容值，電流較小的變化值即會引起電容電壓的較大變化，其延遲時間很短，由此，電容兩端的電壓Vctrl隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值以第一延遲時間快速變化。由于壓控電流源A3輸出的電流由電流源控制端電壓Vctrl決定，因此使得壓控電流源A3輸出的電流隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值以第一延遲時間快速變化，進而使得校正電壓Vcorr跟隨反饋電壓Vfb和基準電壓Vref的差值以第一延遲時間快速變化。而且，由于經(jīng)過轉(zhuǎn)導放大器的放大，反饋電壓Vfb相對于基準電壓Vref的變化被放大，從而有利于增強控制電路的控制穩(wěn)定性和靈敏度，可以及時響應功率級電路狀態(tài)變化。
[0162]在第二模式下，由于第五開關(guān)S5導通，電流源控制端ctrl與基準電壓點ref之間的電容值為第一響應電容Cdl與第二響應電容Cd2的電容值的和。由于第二響應電容Cd2優(yōu)選為具有遠大于第一響應電容Cdl的電容值，電流較小的變化值不會對電容電壓引起較大變化，由此電流控制端ctrl與基準電壓點ref之間的電壓Vctrl變化速度變慢，進而使得校正電壓Vcorr變化速度變慢，相對于由第一模式切換至第二模式時的值保持穩(wěn)定。第二響應電容Cd2越大，校正電壓Vcorr在第二模式下的變化速度越慢。由此，使得在第二模式下，狀態(tài)檢測電路623兩個輸入端的電壓差相對于進入第二模式時的值保持基本穩(wěn)定，從而在由第二模式向第一模式切換時可以快速建立穩(wěn)態(tài)，減小由于切換引起的輸出電壓紋波。
[0163]圖7是本發(fā)明實施例七的開關(guān)電源控制方法的流程圖。如圖7所示，所述方法包括:
[0164]步驟710、在第一模式下生成隨功率級電路的狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化。
[0165]步驟720、將所述疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量。
[0166]步驟730、根據(jù)第二參量和所述帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號。
[0167]步驟740、生成時鐘信號。
[0168]步驟750、根據(jù)所述狀態(tài)信號和時鐘信號生成開關(guān)控制信號控制功率級電路中的功率開關(guān)。
[0169]上述步驟710-730與步驟740同步進行。
[0170]在一個優(yōu)選實施方式中，所述疊加參量包括紋波電壓，所述功率級電路的狀態(tài)參量為相點電壓或開關(guān)控制信號。所述第一參量為反饋電壓，所述第二參量為基準電壓。
[0171]步驟710包括:在第一模式下根據(jù)同步電壓輸出端的同步電壓和平均值輸出端的平均值生成與功率級電路儲能元件電流同步的紋波電壓，在第二模式下保持所述同步電壓輸出端與所述平均值輸出端絕緣。
[0172]在另一個優(yōu)選實施方式中，所述疊加參量包括用于校正基準電壓的校正電壓。所述功率級電路的狀態(tài)參量為反饋電壓。所述第一參量為反饋電壓，所述第二參量為基準電壓。
[0173]步驟710包括:在第一模式下生成以第一速率隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正信號，在第二模式下生成以第二速率隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正信號；所述第二速率小于第一速率。
[0174]本實施例通過使得控制電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)變化的疊加參量，在第二模式下使得疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值保持穩(wěn)定，從而在電路從第二模式切換至第一模式時，疊加參量與進入第二模式時基本相同，由此可以快速建立穩(wěn)態(tài)，降低輸出電壓的紋波。
[0175]以上對本發(fā)明的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價物限定。不脫離本發(fā)明的范圍，本領域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電源控制電路，包括疊加參量生成電路、疊加電路、狀態(tài)檢測電路、時鐘信號生成電路和開關(guān)控制信號生成電路； 所述疊加參量生成電路用于生成疊加參量； 所述疊加電路用于將所述疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量； 所述狀態(tài)檢測電路用于根據(jù)第二參量和所述帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號; 所述時鐘信號生成電路用于生成時鐘信號； 所述開關(guān)控制信號生成電路用于根據(jù)所述狀態(tài)信號和時鐘信號生成開關(guān)控制信號；其中，所述疊加參量生成電路在第一模式下獲取隨功率級電路狀態(tài)參量變化的所述疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述第一參量為反饋電壓，所述第二參量為基準電壓；所述疊加參量包括紋波電壓； 所述疊加參量生成電路為用于生成所述紋波電壓的紋波電路； 所述疊加電路用于將所述紋波電壓與所述反饋電壓疊加獲得帶有紋波電壓的反饋電壓； 所述狀態(tài)檢測電路用于根據(jù)所述帶有紋波電壓的反饋電壓和基準電壓輸出所述狀態(tài)信號;` 其中，所述紋波電路在第一模式下生成與功率級電路的儲能元件電流同步的所述紋波電壓，在第二模式下阻礙所述紋波電壓相對于第一模式切換至第二模式時的紋波電壓值發(fā)生變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述紋波電路包括同步電壓生成電路、平均值生成電路和差值放大電路； 所述同步電壓生成電路用于在第一模式下生成與功率級電路的儲能元件電流同步的同步電壓，在第二模式下保持同步電壓輸出端的同步電壓不變； 所述平均值生成電路用于在第一模式下生成同步電壓的平均值，在第二模式下保持平均值輸出端與所述同步電壓輸出端絕緣； 所述差值放大電路的兩個輸入端分別與所述同步電壓輸出端和所述平均值輸出端連接，用于根據(jù)輸入端的電壓差輸出所述紋波電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述平均值生成電路包括復制電路和濾波電路； 所述復制電路與所述同步電壓生成電路具有相同的結(jié)構(gòu)，用于輸出與所述同步電壓相同的復制電壓； 所述濾波電路連接到所述復制電路，用于輸出所述復制電壓的平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述同步電壓生成電路包括同步電流源、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一電阻、第一電容和第一同步開關(guān)； 其中，所述同步電流源、第一開關(guān)和第一同步開關(guān)串聯(lián)連接在電源端和所述同步電壓輸出端之間；所述第一電阻和第二開關(guān)串聯(lián)連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間；所述第一電容連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間；所述復制電路包括復制電流源、第一復制開關(guān)、第二復制開關(guān)、第一復制電阻、第一復制電容和第二同步開關(guān)； 所述濾波電路包括第二電阻和第二電容； 其中，所述復制電流源、第一復制開關(guān)和第二同步開關(guān)串聯(lián)連接在電源端和同步電壓復制端之間；所述第一復制電阻和第二復制開關(guān)串聯(lián)連接在所述同步電壓復制端和接地點之間；所述第一復制電容連接在所述同步電壓復制端和接地點之間；所述第二電阻連接在所述同步電壓復制端和所述平均值輸出端之間；所述第二電容連接在所述平均值輸出端和接地點之間； 所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一復制開關(guān)和第二復制開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷；所述第一同步開關(guān)和第二同步開關(guān)由與開關(guān)控制信號同步的信號控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述同步電壓生成電路包括第三電阻、第三電容和第三開關(guān)； 所述第三電阻和第三開關(guān)串聯(lián)連接在功率級電路的相點與同步電壓輸出端之間；所述第三電容連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間； 所述復制電路包括第三復制電阻、第三復制電容和第三復制開關(guān)； 所述濾波電路包括第四電阻和第四電容； 所述第三復制電阻和第三復制開關(guān)串聯(lián)連接在功率級電路的相點與同步電壓復制端之間；所述第三復制電容連接在所述同步電壓復制端和接地點之間；所述第四電阻連接在同步電壓復制端和平均值輸出端之間；所述第四電容連接在所述平均值輸出端和接地點之間； 其中，所述第三開關(guān)和第三復制`開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述平均值生成電路包括第四開關(guān)和濾波電路，所述第四開關(guān)連接在所述同步電壓輸出端和所述濾波電路之間； 所述第四開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述同步電壓生成電路包括同步電流源、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一電阻、第一電容和同步開關(guān)； 其中，所述同步電流源、第一開關(guān)和同步開關(guān)串聯(lián)連接在電源端和所述同步電壓輸出端之間；所述第一電阻和第二開關(guān)串聯(lián)連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間；所述第一電容連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間； 所述濾波電路包括第二電阻和第二電容； 所述第四開關(guān)和所述第二電阻串聯(lián)連接在所述同步電壓輸出端和所述平均值輸出端之間；所述第二電容連接在所述平均值輸出端和接地點之間； 所述第一開關(guān)、第二開關(guān)和第四開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷；所述同步開關(guān)由與開關(guān)控制信號同步的信號控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述同步電壓生成電路包括第三電阻、第三電容和第三開關(guān)； 所述第三電阻和第三開關(guān)串聯(lián)連接在功率級電路的相點與所述同步電壓輸出端之間；所述第三電容連接在所述同步電壓輸出端和接地點之間； 所述濾波電路包括第四電阻和第四電容； 所述第四電阻和所述第四開關(guān)串聯(lián)連接在同步電壓輸出端和平均值輸出端之間；所述第四電容連接在所述平均值輸出端和接地點之間； 其中，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下導通，在第二模式下關(guān)斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述狀態(tài)檢測電路為比較器，所述時鐘信號生成電路用于生成脈沖信號，所述開關(guān)控制信號生成電路包括RS觸發(fā)器；或者 所述狀態(tài)檢測電路為運算放大器，所述時鐘信號生成電路用于生成具有預定頻率的三角波信號，所述開關(guān)控制信號生成電路包括運算放大器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述第一參量為基準電壓，所述第二參量為反饋電壓；所述疊加參量包括用于校正基準電壓的校正電壓； 所述疊加參量生成電路為用于生成所述校正電壓的校正信號生成電路； 所述校正信號生成電路用于在第一模式下生成以第一延遲時間隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正電壓，在第二模式下生成以第二延遲時間隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正電壓；所述第二延遲時間大于所述第一延遲時間； 所述疊加電路用于將所述校正電壓與所述基準電壓疊加獲得帶有校正電壓的基準電壓；` 所述狀態(tài)檢測電路用于根據(jù)所述反饋電壓和所述帶有校正電壓的基準電壓輸出所述狀態(tài)信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述校正信號生成電路包括轉(zhuǎn)導放大器、第一響應電容、第二響應電容、第五開關(guān)、壓控電流源和轉(zhuǎn)換電阻； 所述轉(zhuǎn)導放大器的正相端輸入所述反饋電壓，反相端輸入所述基準電壓，所述轉(zhuǎn)導放大器的輸出端連接到電流源控制端；所述第二響應電容和第五開關(guān)串聯(lián)連接在所述電流源控制端和接地點之間；所述第一響應電容連接在所述電流源控制端和接地點之間； 所述壓控電流源根據(jù)電流源控制端的電壓向轉(zhuǎn)換電阻輸出隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的壓控電流； 所述轉(zhuǎn)換電阻與所述壓控電流源形成電流回路，轉(zhuǎn)換電阻將壓控電流源輸出的壓控電流轉(zhuǎn)換為校正電壓； 所述第五開關(guān)根據(jù)模式切換信號的控制在第一模式下關(guān)斷，在第二模式下導通； 所述第二響應電容的電容值大于所述第一響應電容的電容值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述狀態(tài)檢測電路為比較器，所述時鐘信號生成電路用于生成脈沖信號，所述開關(guān)控制信號生成電路包括RS觸發(fā)器；或者 所述狀態(tài)檢測電路為運算放大器，所述時鐘信號生成電路用于生成具有預定頻率的三角波信號，所述開關(guān)控制信號生成電路包括運算放大器。
14.一種開關(guān)電源，包括功率級電路和根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的開關(guān)電源控制電路。
15.—種開關(guān)電源控制方法,包括: 在第一模式下生成隨功率級電路的狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化； 將所述疊加參量與第一參量疊加，生成帶有疊加參量的第一參量； 根據(jù)第二參量和所述帶有疊加參量的第一參量生成狀態(tài)信號； 生成時鐘信號； 根據(jù)所述狀態(tài)信號和時鐘信號生成開關(guān)控制信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的開關(guān)電源控制方法，其特征在于，所述第一參量為反饋電壓，所述第二參量為基準電壓；所述狀態(tài)參量為功率級電路的相點電壓或開關(guān)控制信號；所述疊加參量包括紋波電壓； 所述在第一模式下生成隨功率級電路的狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化包括: 在第一模式下根據(jù)同步電壓輸出端的同步電壓和平均值輸出端的平均值生成與功率級電路儲能元件電流同步的紋波電壓，在第二模式下保持所述同步電壓輸出端與所述平均值輸出端絕緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的開關(guān)電源控制方法，其特征在于，所述第一參量為基準電壓，所述第二參量為反饋電壓；所述狀態(tài)參量為反饋電壓；所述疊加參量包括校正電壓； 所述在第一模式下生成隨功率級電路的狀態(tài)參量變化的疊加參量，在第二模式下阻礙所述疊加參量相對第一模式切換至第二模式時的疊加參量值發(fā)生變化包括: 在第一模式下生成以第一延遲時間隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正電壓，在第二模式下生成以第二延遲時間隨所述反饋電壓和基準電壓的差值變化的校正電壓；所述第二延遲時間大于所述第一延遲時間。
【文檔編號】H02M3/10GK103683869SQ201310731190
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】袁小龍 申請人:矽力杰半導體技術(shù)(杭州)有限公司