專利名稱：控制開(kāi)關(guān)電源恒定輸出電流的控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源，尤其涉及控制開(kāi)關(guān)電源恒定輸出電流的控制器、控制方法、 以及包含該控制器的開(kāi)關(guān)電源。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管(例如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等)的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)維持穩(wěn)定電壓或電流輸出的一種電源。與傳統(tǒng)的線性電源相比，開(kāi)關(guān)電源的效率更高、損耗和發(fā)熱更少，因此在電子技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
傳統(tǒng)的反激式恒流開(kāi)關(guān)電源通常包括控制器、變壓器和開(kāi)關(guān)管，其中變壓器的原邊繞組與開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，控制器可控制該開(kāi)關(guān)管輪流地導(dǎo)通和關(guān)斷以把變壓器原邊繞組上的輸入能量傳遞至變壓器的副邊繞組，使該開(kāi)關(guān)電源工作在恒流狀態(tài)，從而穩(wěn)定地提供輸出電流波形。現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源控制器使用不同的固定電流源對(duì)電容器進(jìn)行充電和放電， 但是當(dāng)充放電電流有變動(dòng)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源輸出電流的變動(dòng)，從而難以確保開(kāi)關(guān)電源電路具有良好的一致性。
本領(lǐng)域需要能更好地控制和提供恒流輸出的開(kāi)關(guān)電源。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種開(kāi)關(guān)電源。具體而言，本發(fā)明旨在提供一種恒流輸出開(kāi)關(guān)電源以及控制其恒定輸出電流的控制器及控制方法，從而改善開(kāi)關(guān)電源的輸出一致性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于開(kāi)關(guān)電源的控制器，該開(kāi)關(guān)電源包括續(xù)流二極管、開(kāi)關(guān)管和耦合至開(kāi)關(guān)管的采樣電阻，該控制器可包括過(guò)零檢測(cè)電路，用于檢測(cè)該續(xù)流二極管的導(dǎo)通時(shí)間以產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；充放電平衡電路，用于在該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的控制下產(chǎn)生充放電信號(hào)；第一比較器，用于將該充放電信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第一比較結(jié)果；第二比較器，用于將經(jīng)由該采樣電阻產(chǎn)生的采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第二比較結(jié)果；以及邏輯控制電路，用于根據(jù)該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、該第一比較結(jié)果和該第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
該充放電平衡電路可包括開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路，用于根據(jù)該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)；充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路，其耦合至該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路；以及電容器， 其第一端耦合至該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路并且其第二端耦合接地，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路在該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)的控制下對(duì)該電容器進(jìn)行充放電，該充放電平衡電路在該電容器的第一端提供該充放電信號(hào)。
該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路可包括電流平衡模塊，該電流平衡模塊具有電流調(diào)節(jié)階段和充放電階段，該電流平衡模塊在電流調(diào)節(jié)階段進(jìn)行電流調(diào)節(jié)以產(chǎn)生相等的第一電流和第二電流，并在充放電階段使用第一電流對(duì)該電容器進(jìn)行充電以及使用第二電流對(duì)該電容器進(jìn)行放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該電流平衡模塊是鏡像電流源，該鏡像電流源可包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的柵極耦合至第二晶體管的柵極，第一電流流經(jīng)第一晶體管并且第二電流流經(jīng)第二晶體管，該電流平衡模塊在電流調(diào)節(jié)階段使用第一電流與第二電流之差來(lái)調(diào)節(jié)第一晶體管和第二晶體管的柵極電壓，從而調(diào)節(jié)第一晶體管和第二晶體管的導(dǎo)通電阻，使流經(jīng)第一晶體管的該第一電流與流經(jīng)第二晶體管的該第二電流相等。該鏡像電流源還可包括反相器，用于將由第一電流與第二電流之差產(chǎn)生的電壓耦合至第一晶體管和第二晶體管的柵極。
在一個(gè)實(shí)施例中，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路可包括一個(gè)電流平衡模塊并且還包括固定鏡像電流源，當(dāng)該電流平衡模塊處于電流調(diào)節(jié)階段時(shí)使用該固定鏡像電流源對(duì)該電容器進(jìn)行充放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路可包括至少兩個(gè)電流平衡模塊，在該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的每一個(gè)周期中，該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)使該至少兩個(gè)電流平衡模塊中的一個(gè)電流平衡模塊進(jìn)入充放電階段并使其它電流平衡模塊進(jìn)入電流調(diào)節(jié)階段，從而該至少兩個(gè)電流平衡模塊輪流地對(duì)該電容器進(jìn)行充放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路包括分頻器和門(mén)電路，用于根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電流平衡模塊在充放電階段當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示該續(xù)流二極管為截止時(shí)使用第一電流對(duì)該電容器進(jìn)行充電，以及當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示續(xù)流二極管為導(dǎo)通時(shí)使用第二電流對(duì)該電容器進(jìn)行放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該邏輯控制電路可包括第一 RS觸發(fā)器，其置位端接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，其復(fù)位端接收第一比較結(jié)果；反相器，其輸入端耦合至第一 RS觸發(fā)器的輸出端;第二 RS觸發(fā)器，其置位端耦合至該反相器的輸出端，其復(fù)位端接收第二比較結(jié)果；以及驅(qū)動(dòng)器，其輸入端I禹合至第二 RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
本發(fā)明還提供了包括如上所述的控制器的開(kāi)關(guān)電源。該開(kāi)關(guān)電源還可包括變壓器，其原邊繞組的同名端接收輸入信號(hào)，其輔助繞組的異名端耦合至過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端，該輔助繞組的同名端耦合接地；開(kāi)關(guān)管，其漏極耦合至該變壓器的原邊繞組的異名端， 其柵極接收該控制器產(chǎn)生的該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其源極經(jīng)由采樣電阻耦合接地；以及續(xù)流二極管， 其正極耦合至該變壓器的副邊繞組的異名端，其負(fù)極經(jīng)由輸出電容器耦合至副邊繞組的同名端并接地，其中該開(kāi)關(guān)電源向與輸出電容器并聯(lián)的負(fù)載提供輸出電流。
本發(fā)明還提供了一種用于控制開(kāi)關(guān)電源的方法，該開(kāi)關(guān)電源包括續(xù)流二極管、開(kāi)關(guān)管和耦合至該開(kāi)關(guān)管的采樣電阻，該方法可包括檢測(cè)該續(xù)流二極管的導(dǎo)通時(shí)間以產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；在該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的控制下產(chǎn)生充放電信號(hào)；將該充放電信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第一比較結(jié)果；將經(jīng)由采樣電阻產(chǎn)生的采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第二比較結(jié)果；以及根據(jù)該導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生充放電信號(hào)可包括根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)；以及用該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)控制充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路對(duì)電容器進(jìn)行充放電，該電容器的第一端耦合至該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路并且其第二端耦合接地，其中在該電容器的第一端提供該充放電信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路可包括電流平衡模塊，該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)控制該電流平衡模塊進(jìn)入電流調(diào)節(jié)階段或充放電階段，該電流平衡模塊在電流調(diào)節(jié)階段進(jìn)行電流調(diào)節(jié)以產(chǎn)生相等的第一電流和第二電流，并在充放電階段使用第一電流對(duì)該電容器進(jìn)行充電以及使用第二電流對(duì)該電容器進(jìn)行放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該電流平衡模塊是鏡像電流源，該鏡像電流源包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的柵極耦合至第二晶體管的柵極，第一電流流經(jīng)第一晶體管并且第二電流流經(jīng)第二晶體管，其中進(jìn)行電流調(diào)節(jié)包括使用第一電流與第二電流之差來(lái)調(diào)節(jié)第一晶體管和第二晶體管的柵極電壓，從而調(diào)節(jié)第一晶體管和第二晶體管的導(dǎo)通電阻， 使流經(jīng)第一晶體管的第一電流與流經(jīng)第二晶體管的第二電流相等。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還可包括當(dāng)該電流平衡模塊處于電流調(diào)節(jié)階段時(shí)使用固定鏡像電流源對(duì)該電容器進(jìn)行充放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括至少兩個(gè)電流平衡模塊，該方法還可包括在導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的每一個(gè)周期中，該開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)使該至少兩個(gè)電流平衡模塊中的一個(gè)電流平衡模塊進(jìn)入充放電階段并使其它電流平衡模塊進(jìn)入電流調(diào)節(jié)階段， 從而該至少兩個(gè)電流平衡模塊輪流地對(duì)該電容器進(jìn)行充放電。
在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)第一晶體管和第二晶體管的柵極電壓包括將由第一電流與第二電流之差產(chǎn)生的電壓耦合至第一晶體管和第二晶體管的柵極。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可包括在充放電階段，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示續(xù)流二極管為截止時(shí)，該電流平衡模塊使用第一電流對(duì)該電容器進(jìn)行充電，以及當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示續(xù)流二極管為導(dǎo)通時(shí)，該電流平衡模塊使用第二電流對(duì)該電容器進(jìn)行放電。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的控制開(kāi)關(guān)電源恒定輸出電流的控制器能夠在工作過(guò)程中精確控制充放電電流的比例，消除了由于充放電電流不匹配以及隨時(shí)間推移產(chǎn)生的電流誤差等原因?qū)е碌妮敵鲆恢滦詥?wèn)題，且尤其適合充電電流和放電電流相同的場(chǎng)合。


圖I示出一種傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源的電路圖2示出圖I的開(kāi)關(guān)電源的信號(hào)波形圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路的電路圖5示出圖4的開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路的信號(hào)波形圖6A示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的充放電電流平衡電路的電路圖6B示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的充放電電流平衡電路的電路圖7示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的可調(diào)鏡像電流源結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，以下描述和附圖僅是示例性的，而不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。附圖中具有相同或相似附圖標(biāo)記的元件可類似地操作。
圖I示出一種傳統(tǒng)的反激式恒流驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源。該開(kāi)關(guān)電源主要包括交流源 (AC) 102、整流電路101、輸入電容器(Cin) 103、隔離變壓器(T) 105、開(kāi)關(guān)管106、續(xù)流二極管(Dl) 107、輸出電容器(Cbulk) 108、開(kāi)關(guān)電源恒流控制器100、以及采樣電阻Rs等。隔離變壓器105包括原邊繞組LI、副邊繞組L2和輔助繞組L3。變壓器105的原邊繞組LI經(jīng)由開(kāi)關(guān)管106和采樣電阻Rs接地；副邊繞組L2經(jīng)由續(xù)流二極管107和輸出電容器108來(lái)提供電流輸出；并且輔助繞組L3輸出反饋信號(hào)FB至控制器100?？刂破?00根據(jù)反饋信號(hào) FB以及采樣電阻Rs兩端的采樣電壓Vcs產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD，用于控制開(kāi)關(guān)管106的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而通過(guò)隔離變壓器105把輸入能量傳遞至輸出端，在輸出端產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電流波形。
開(kāi)關(guān)電源恒流控制器100可包括過(guò)零檢測(cè)電路129、充放電平衡電路200、比較器 121、邏輯控制電路120、比較器124、以及前沿消隱電路(LEB) 125。作為示例，充放電平衡電路200可包括電流源Il和電流源12、反相器104、開(kāi)關(guān)SI和S2、以及電容器Cl。邏輯控制電路120可包括RS觸發(fā)器122、反相器123、RS觸發(fā)器126、和驅(qū)動(dòng)器128。
在工作中，交流源102產(chǎn)生的交流輸入信號(hào)AC經(jīng)過(guò)整流電路101整流并經(jīng)過(guò)輸入電容器103濾波后產(chǎn)生輸入信號(hào)Vin，其傳輸至隔離變壓器105的原邊繞組LI的同名端。 當(dāng)開(kāi)關(guān)管106導(dǎo)通時(shí)，變壓器105的原邊繞組LI的同名端電壓高于異名端電壓，續(xù)流二極管107處于截止?fàn)顟B(tài)，從而在原邊繞組LI中儲(chǔ)存能量。開(kāi)關(guān)管106關(guān)斷后，隔離變壓器105 反激，續(xù)流二極管107導(dǎo)通，輸出能量到輸出端，此時(shí)輔助繞組L3的感應(yīng)電壓(即反饋信號(hào) FB)為正電壓。流過(guò)續(xù)流二極管107的電流不斷降低，直到變?yōu)榱悖藭r(shí)輔助繞組L3感應(yīng)到的反饋信號(hào)FB為由正變?yōu)樨?fù)，并且接下來(lái)發(fā)生寄生振蕩。因此，可以通過(guò)輔助繞組L3來(lái)檢測(cè)續(xù)流二極管107的續(xù)流時(shí)間，此功能可由過(guò)零檢測(cè)電路129完成。
過(guò)零檢測(cè)電路129接收輔助繞組L3輸出的反饋信號(hào)FB，用于檢測(cè)該開(kāi)關(guān)電源的續(xù)流二極管107的導(dǎo)通時(shí)間(即，續(xù)流時(shí)間)，從而產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag。充放電平衡電路 200在導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag的控制下產(chǎn)生充放電信號(hào)Vc(即電容器Cl兩端的電壓)。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)SI斷開(kāi)并且開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通，電容器Cl經(jīng)開(kāi)關(guān)S2和電流源12到地放電；當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag為低電平時(shí)，電容器Cl由電流源Il經(jīng)開(kāi)關(guān)SI 進(jìn)行充電。
第一比較器121將充放電信號(hào)Vc與預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓Vrefa作比較以產(chǎn)生第一比較結(jié)果。第二比較器124將經(jīng)由前沿消隱電路125接收的采樣電阻Rs兩端的采樣電壓Vcs與預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓Vrefb作比較以產(chǎn)生第二比較結(jié)果。邏輯控制電路120根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag、第一比較結(jié)果以及第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)⑶，驅(qū)動(dòng)信號(hào)⑶用于控制該開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管106的導(dǎo)通和關(guān)斷。
圖2是圖I所示電路在恒流工作狀態(tài)下的信號(hào)時(shí)序圖。以下結(jié)合圖2來(lái)描述圖I 中所示的開(kāi)關(guān)電源的工作流程。假設(shè)該開(kāi)關(guān)電源在時(shí)間tl之前已進(jìn)入恒流工作狀態(tài)并且開(kāi)關(guān)管106處于導(dǎo)通狀態(tài)。
在時(shí)間tl，開(kāi)關(guān)管106關(guān)斷，隔離變壓器105反激，因此續(xù)流二極管107導(dǎo)通并由過(guò)零檢測(cè)電路129檢測(cè)到從而產(chǎn)生高電平的導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag。此后流過(guò)續(xù)流二極管 107的電流不斷降低，直到在時(shí)間t2變?yōu)榱?。在續(xù)流二極管107導(dǎo)通時(shí)間期間(即隔離變壓器105的去磁時(shí)間，tl至t2)，導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag (例如，高電平)控制充放電平衡電路200的開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通且開(kāi)關(guān)SI斷開(kāi)，從而電容器Cl經(jīng)開(kāi)關(guān)S2到地放電，放電電流由電流源 12提供，直至在時(shí)間t2時(shí)放電到Vc最低點(diǎn)電壓。
在時(shí)間t2，續(xù)流二極管107的續(xù)流時(shí)間結(jié)束，導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Tdemag變?yōu)榈碗娖?，使得開(kāi)關(guān)SI導(dǎo)通且開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電流源Il提供充電電流以經(jīng)由開(kāi)關(guān)SI對(duì)電容器Cl充電， Vc逐漸增大。
在時(shí)間t3，當(dāng)Vc大于Vrefa時(shí)，邏輯控制電路120產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)⑶(例如， 高電平)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)⑶使開(kāi)關(guān)管106導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)管106導(dǎo)通后，隔離變壓器105的原邊繞組LI的電流變大，輔助繞組L3感應(yīng)電壓(即反饋電壓FB)為負(fù)電壓，原邊繞組LI上的電流通過(guò)采樣電阻Rs采樣得到采樣電壓Vcs，采樣電壓Vcs也逐漸增大。
在時(shí)間t4，當(dāng)采樣電壓Vcs達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vrefb時(shí)，比較器124的輸出翻轉(zhuǎn)，經(jīng)RS 觸發(fā)器126、驅(qū)動(dòng)器128使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD變?yōu)榈碗娖剑瑥亩P(guān)斷開(kāi)關(guān)管106。在開(kāi)關(guān)管106 關(guān)斷之前，電流源Il 一直對(duì)電容器Cl充電。可以看出，開(kāi)關(guān)管106的導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，由基準(zhǔn)電壓Vrefb確定的(原邊繞組LI上的)電感峰值電流決定，假設(shè)開(kāi)通延遲很小或者被輸入電壓補(bǔ)償，則電感峰值電流為Vrefb/Rs，其中Vrefb為基準(zhǔn)電壓Vrefb的電壓值，Rs為采樣電阻Rs的電阻值。
在開(kāi)關(guān)管106關(guān)斷后，續(xù)流二極管107導(dǎo)通，循環(huán)如上參考時(shí)間tl至t4所述的過(guò)程，從而達(dá)到控制恒流的目的。
在電路穩(wěn)定、處于恒流環(huán)路狀態(tài)時(shí)，Vc電平(即電容器Cl兩端的電壓)為三角波， 在基準(zhǔn)電壓Vrefa的上下波動(dòng)。電容器Cl的充放電平衡有以下關(guān)系
I1 * (T-Tdemag) =I2 · Tdemag
其中T為開(kāi)關(guān)周期，Tdemag為變壓器副邊繞組的去磁時(shí)間(即續(xù)流二極管107的續(xù)流時(shí)間)，I1和I2分別為圖1中的電流源Il和12的輸出電流。
即，恒流占空比為
權(quán)利要求
1.一種用于開(kāi)關(guān)電源的控制器，所述開(kāi)關(guān)電源包括續(xù)流二極管、開(kāi)關(guān)管和耦合至所述開(kāi)關(guān)管的采樣電阻，所述控制器包括 過(guò)零檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述續(xù)流二極管的導(dǎo)通時(shí)間以產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)； 充放電平衡電路，用于在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的控制下產(chǎn)生充放電信號(hào)； 第一比較器，用于將所述充放電信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第一比較結(jié)果；第二比較器，用于將經(jīng)由所述采樣電阻產(chǎn)生的采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第二比較結(jié)果；以及 邏輯控制電路，用于根據(jù)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、所述第一比較結(jié)果和所述第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷， 其中所述充放電平衡電路包括 開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路，用于根據(jù)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)； 充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路，其耦合至所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路；以及電容器，其第一端耦合至所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路并且其第二端耦合接地，所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路在所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)的控制下對(duì)所述電容器進(jìn)行充放電，所述充放電平衡電路在所述電容器的第一端提供所述充放電信號(hào)， 其中所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括電流平衡模塊，所述電流平衡模塊具有電流調(diào)節(jié)階段和充放電階段，所述電流平衡模塊在所述電流調(diào)節(jié)階段進(jìn)行電流調(diào)節(jié)以產(chǎn)生相等的第一電流和第二電流，并在所述充放電階段使用所述第一電流對(duì)所述電容器進(jìn)行充電以及使用所述第二電流對(duì)所述電容器進(jìn)行放電。
2.如權(quán)利要求I所述的控制器，其特征在于，所述電流平衡模塊是鏡像電流源，所述鏡像電流源包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管的柵極耦合至所述第二晶體管的柵極，所述第一電流流經(jīng)所述第一晶體管并且所述第二電流流經(jīng)所述第二晶體管，所述電流平衡模塊在所述電流調(diào)節(jié)階段使用所述第一電流與所述第二電流之差來(lái)調(diào)節(jié)所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極電壓，從而調(diào)節(jié)所述第一晶體管和所述第二晶體管的導(dǎo)通電阻，使流經(jīng)所述第一晶體管的所述第一電流與流經(jīng)所述第二晶體管的所述第二電流相
3.如權(quán)利要求I或2所述的控制器，其特征在于，所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括一個(gè)電流平衡模塊并且還包括固定鏡像電流源，當(dāng)所述電流平衡模塊處于所述電流調(diào)節(jié)階段時(shí)使用所述固定鏡像電流源對(duì)所述電容器進(jìn)行充放電。
4.如權(quán)利要求I或2所述的控制器，其特征在于，所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括至少兩個(gè)電流平衡模塊，在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的每一個(gè)周期中，所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)使所述至少兩個(gè)電流平衡模塊中的一個(gè)電流平衡模塊進(jìn)入所述充放電階段并使其它電流平衡模塊進(jìn)入所述電流調(diào)節(jié)階段，從而所述至少兩個(gè)電流平衡模塊輪流地對(duì)所述電容器進(jìn)行充放電。
5.如權(quán)利要求I或2所述的控制器，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路包括分頻器和門(mén)電路，用于根據(jù)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述鏡像電流源還包括反相器，用于將由所述第一電流與所述第二電流之差產(chǎn)生的電壓耦合至所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極。
7.如權(quán)利要求I所述的控制器，其特征在于，在所述充放電階段，當(dāng)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示所述續(xù)流二極管為截止時(shí)，所述電流平衡模塊使用所述第一電流對(duì)所述電容器進(jìn)行充電，以及當(dāng)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示所述續(xù)流二極管為導(dǎo)通時(shí)，所述電流平衡模塊使用所述第二電流對(duì)所述電容器進(jìn)行放電。
8.如權(quán)利要求I所述的控制器，其特征在于，所述邏輯控制電路包括 第一 RS觸發(fā)器，其置位端接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，其復(fù)位端接收所述第一比較結(jié)果； 反相器，其輸入端耦合至所述第一 RS觸發(fā)器的輸出端； 第二 RS觸發(fā)器，其置位端耦合至所述反相器的輸出端，其復(fù)位端接收所述第二比較結(jié)果；以及 驅(qū)動(dòng)器，其輸入端耦合至所述第二 RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9.一種開(kāi)關(guān)電源，包括如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的控制器，所述開(kāi)關(guān)電源還包括 變壓器，其原邊繞組的同名端接收輸入信號(hào)，其輔助繞組的異名端耦合至所述過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端，所述輔助繞組的同名端耦合接地； 開(kāi)關(guān)管，其漏極耦合至所述變壓器的所述原邊繞組的異名端，其柵極接收所述控制器產(chǎn)生的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其源極經(jīng)由所述采樣電阻耦合接地；以及 續(xù)流二極管，其正極耦合至所述變壓器的副邊繞組的異名端，其負(fù)極經(jīng)由輸出電容器耦合至所述副邊繞組的同名端并接地，其中所述開(kāi)關(guān)電源向與所述輸出電容器并聯(lián)的負(fù)載提供輸出電流。
10.一種用于控制開(kāi)關(guān)電源的方法，所述開(kāi)關(guān)電源包括續(xù)流二極管、開(kāi)關(guān)管和耦合至所述開(kāi)關(guān)管的采樣電阻，所述方法包括 檢測(cè)所述續(xù)流二極管的導(dǎo)通時(shí)間以產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)； 在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的控制下產(chǎn)生充放電信號(hào)； 將所述充放電信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第一比較結(jié)果； 將經(jīng)由所述采樣電阻產(chǎn)生的采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較以產(chǎn)生第二比較結(jié)果；以及 根據(jù)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、所述第一比較結(jié)果和所述第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷， 其中產(chǎn)生充放電信號(hào)包括 根據(jù)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)；以及 用所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)控制充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路對(duì)電容器進(jìn)行充放電，所述電容器的第一端耦合至所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路并且其第二端耦合接地，其中在所述電容器的第一端提供所述充放電信號(hào)， 其中所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括電流平衡模塊，所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)控制所述電流平衡模塊進(jìn)入電流調(diào)節(jié)階段或充放電階段，所述電流平衡模塊在所述電流調(diào)節(jié)階段進(jìn)行電流調(diào)節(jié)以產(chǎn)生相等的第一電流和第二電流，并在所述充放電階段使用所述第一電流對(duì)所述電容器進(jìn)行充電以及使用所述第二電流對(duì)所述電容器進(jìn)行放電。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述電流平衡模塊是鏡像電流源，所述鏡像電流源包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管的柵極耦合至所述第二晶體管的柵極，所述第一電流流經(jīng)所述第一晶體管并且所述第二電流流經(jīng)所述第二晶體管，其中進(jìn)行電流調(diào)節(jié)包括 使用所述第一電流與所述第二電流之差來(lái)調(diào)節(jié)所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極電壓，從而調(diào)節(jié)所述第一晶體管和所述第二晶體管的導(dǎo)通電阻，使流經(jīng)所述第一晶體管的所述第一電流與流經(jīng)所述第二晶體管的所述第二電流相等。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，還包括 當(dāng)所述電流平衡模塊處于所述電流調(diào)節(jié)階段時(shí)使用固定鏡像電流源對(duì)所述電容器進(jìn)行充放電。
13.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路包括至少兩個(gè)電流平衡模塊，所述方法還包括 在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的每一個(gè)周期中，所述開(kāi)關(guān)時(shí)序控制信號(hào)使所述至少兩個(gè)電流平衡模塊中的一個(gè)電流平衡模塊進(jìn)入所述充放電階段并使其它電流平衡模塊進(jìn)入所述電流調(diào)節(jié)階段，從而所述至少兩個(gè)電流平衡模塊輪流地對(duì)所述電容器進(jìn)行充放電。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極電壓包括 將由所述第一電流與所述第二電流之差產(chǎn)生的電壓耦合至所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括 在所述充放電階段，當(dāng)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示所述續(xù)流二極管為截止時(shí)，所述電流平衡模塊使用所述第一電流對(duì)所述電容器進(jìn)行充電，以及當(dāng)所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)指示所述續(xù)流二極管為導(dǎo)通時(shí)，所述電流平衡模塊使用所述第二電流對(duì)所述電容器進(jìn)行放電。
全文摘要
本文公開(kāi)了控制開(kāi)關(guān)電源恒定輸出電流的控制器及控制方法。該控制器可包括過(guò)零檢測(cè)電路、充放電平衡電路、第一比較器、第二比較器、以及邏輯控制電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。該充放電平衡電路可包括開(kāi)關(guān)時(shí)序控制電路、充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路以及電容器，該充放電電流平衡結(jié)構(gòu)電路可包括電流平衡模塊，該電流平衡模塊具有電流調(diào)節(jié)階段和充放電階段，其在電流調(diào)節(jié)階段進(jìn)行電流調(diào)節(jié)以產(chǎn)生相等的第一電流和第二電流，并在充放電階段使用第一電流對(duì)該電容器進(jìn)行充電以及使用第二電流對(duì)該電容器進(jìn)行放電。
文檔編號(hào)H02M3/28GK102983759SQ20121058681
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者姚云龍, 吳建興 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司