本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及開關(guān)電源及其控制電路。

背景技術(shù)：

開關(guān)電源是采用開關(guān)信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能元件的充電和放電維持穩(wěn)定輸出的電源電路。在開關(guān)電源中，控制電路產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)，以控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間占整個(gè)開關(guān)周期的比值稱為占空比。開關(guān)電源的輸入電壓、輸出電壓和占空比之間存在著特定的關(guān)系。因此，在輸入電壓波動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)占空比的反饋調(diào)節(jié)獲得穩(wěn)定的輸出電壓，開關(guān)電源的電壓調(diào)節(jié)范圍受到占空比范圍的限制。

開關(guān)電源的恒定時(shí)間控制方法包括恒導(dǎo)通控制方法(Constant On Time,COT)和恒關(guān)斷控制方法(Constant Off Time,COT)。其中，恒導(dǎo)通控制方法通過(guò)控制所述開關(guān)電源的開關(guān)管以恒定的時(shí)間導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，恒關(guān)斷控制方法通過(guò)控制所述開關(guān)電源的開關(guān)管以恒定的時(shí)間關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通常，由于控制電路中的運(yùn)算放大器、比較器和驅(qū)動(dòng)模塊等需要一定的時(shí)間來(lái)檢測(cè)和動(dòng)作，因此，開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間應(yīng)該大于等于最小關(guān)斷時(shí)間，開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)該大于等于最小導(dǎo)通時(shí)間。

由于最小關(guān)斷時(shí)間的存在，在恒導(dǎo)通控制方法中，占空比的最大值受到限制；由于最小導(dǎo)通時(shí)間的存在，在恒關(guān)斷控制方法中，占空比的最小值受到限制。因此開關(guān)電源的輸入電壓與輸出電壓的范圍受到限制。

因此，期望進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供開關(guān)電源及其控制電路，其中控制電路根據(jù)時(shí)間參數(shù)調(diào)節(jié)參考周期。

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供一種用于開關(guān)電源的控制電路，包括：調(diào)節(jié)模塊，用于將開關(guān)信號(hào)的周期與參考周期進(jìn)行比較以產(chǎn)生第一控制電壓；電流源模塊，用于根據(jù)所述第一控制電壓產(chǎn)生第一充電電流；脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊，用于將所述第一充電電流轉(zhuǎn)換為開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間信號(hào)；驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生所述開關(guān)信號(hào)，以控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及時(shí)間測(cè)量模塊，用于根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)得到時(shí)間參數(shù)并且根據(jù)所述時(shí)間參數(shù)產(chǎn)生周期調(diào)節(jié)信號(hào)，其中，所述調(diào)節(jié)模塊根據(jù)所述周期調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)所述參考周期，從而調(diào)節(jié)所述開關(guān)信號(hào)的周期。

優(yōu)選地，在所述開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下，所述時(shí)間測(cè)量模塊包括關(guān)斷時(shí)間測(cè)量電路，用于測(cè)量所述開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間作為所述時(shí)間參數(shù)，并且當(dāng)所述關(guān)斷時(shí)間小于第一閾值時(shí)，所述周期調(diào)節(jié)信號(hào)使所述參考周期增大。

優(yōu)選地，在所述開關(guān)電源的恒關(guān)斷控制模式下，所述時(shí)間測(cè)量模塊包括導(dǎo)通時(shí)間檢測(cè)電路，并且當(dāng)所述導(dǎo)通時(shí)間小于第一閾值時(shí)，所述周期調(diào)節(jié)信號(hào)使所述參考周期增大。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)模塊包括：計(jì)時(shí)模塊，用于根據(jù)所述開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生參考周期信號(hào)，所述參考周期信號(hào)是與所述開關(guān)信號(hào)同步觸發(fā)的脈沖信號(hào)；邊沿比較模塊，用于將所述參考周期信號(hào)和所述開關(guān)信號(hào)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生第一使能信號(hào)和第二使能信號(hào)；補(bǔ)償模塊，用于提供所述第一控制電壓，以及根據(jù)第一使能信號(hào)和第二使能信號(hào)調(diào)節(jié)所述第一控制電壓的電壓值。

優(yōu)選地，所述計(jì)時(shí)模塊包括：第一電容，在所述第一電容的兩端產(chǎn)生第二控制電壓；第一電流源，與所述第一電容串聯(lián)連接，用于向所述第一電容提供第一電流；第一開關(guān)，與所述第一電容并聯(lián)連接，用于控制所述第一電容的充電和放電過(guò)程；第一比較器，用于將所述第二控制電壓與第一參考電壓相比較，從而產(chǎn)生所述參考周期信號(hào)，其中，所述第一開關(guān)在所述開關(guān)信號(hào)的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷，所述計(jì)時(shí)模塊通過(guò)改變所述第一電容的充電時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述參考周期。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)模塊還包括：第一電壓源，用于提供所述第一參考電壓，在所述調(diào)節(jié)模塊增大所述參考周期的情形下，所述第一電流源的電流值減小或/和所述第一參考電壓升高，從而延長(zhǎng)所述第一電容的充電時(shí)間，在所述調(diào)節(jié)模塊減小所述參考周期的情形下，所述第一電流源的電流值增加或/和所述第一參考電壓減小，從而減少所述第一電容的充電時(shí)間。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供一種開關(guān)電源，包括：主電路；以及上述的控制電路，其中，所述主電路包括開關(guān)管，所述控制電路控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。

優(yōu)選地，所述主電路為升壓型拓?fù)?、降壓型拓?fù)?、升降壓型拓?fù)浜头醇ば屯負(fù)渲械娜我环N。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路，利用參考周期的動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的事件參數(shù)的變化，從而實(shí)現(xiàn)寬輸入、輸出電壓范圍，并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下，在對(duì)應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施例中，如果關(guān)斷時(shí)間小于第一閾值，則參考周期延長(zhǎng)，第一閾值對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小關(guān)斷時(shí)間。根據(jù)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參考周期，使得所述關(guān)斷時(shí)間始終大于最小關(guān)斷時(shí)間。因而，該控制方法通過(guò)對(duì)參考周期的動(dòng)態(tài)控制來(lái)補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間的變化，從而可以進(jìn)一步提高最大占空比Dmax，實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。

在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下，在對(duì)應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施例中，如果關(guān)斷時(shí)間大于等于第一閾值，則參考周期減小。根據(jù)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參考周期，在開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間大于最小關(guān)斷時(shí)間的前提下，該控制電路進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)的頻率，從而可以提高系統(tǒng)效率以及避免音頻噪聲的產(chǎn)生。

在開關(guān)電源的恒關(guān)斷控制模式下，在對(duì)應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施例中，如果導(dǎo)通時(shí)間小于第二閾值，則參考周期延長(zhǎng)，第二閾值對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小導(dǎo)通時(shí)間。根據(jù)開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參考周期，使得所述導(dǎo)通時(shí)間始終大于最小導(dǎo)通時(shí)間。因而，該控制方法通過(guò)對(duì)參考周期的動(dòng)態(tài)控制來(lái)補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間的變化，從而可以進(jìn)一步降低最小占空比Dmin，實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。

在開關(guān)電源的恒關(guān)斷控制模式下，在對(duì)應(yīng)的優(yōu)選實(shí)施例中，如果導(dǎo)通時(shí)間大于等于第二閾值，則參考周期減小。根據(jù)開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參考周期，在開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間大于最小導(dǎo)通時(shí)間的前提下，該控制電路進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)的頻率，從而可以提高系統(tǒng)效率以及避免音頻噪聲的產(chǎn)生。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚。

圖1示出BUCK型開關(guān)電源的示意性框圖。

圖2示出BOOST型開關(guān)電源的示意性框圖。

圖3示出在圖1和2所示開關(guān)電源中采用的現(xiàn)有控制電路的示意性框圖。

圖4至5分別示出在圖2所示控制電路中采用的計(jì)時(shí)模塊、調(diào)節(jié)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的示意性框圖。

圖6a示出在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下圖2所示的控制電路中采用的脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊的示意性框圖。

圖6b示出在開關(guān)電源的恒關(guān)斷控制模式下圖2所示的控制電路中采用的脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊的示意性框圖。

圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路的示意性框圖。

圖8示出圖7所示控制電路中采用的一種計(jì)時(shí)模塊的示意性框圖。

圖9示出圖7所示控制電路中采用的另一種計(jì)時(shí)模塊的示意性框圖。

圖10示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。

圖11示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。

圖12示出根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。

圖13示出根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。

圖14示出根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。

圖15示出根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。此外，在圖中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本實(shí)用新型的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本實(shí)用新型。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。此外，在圖中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本實(shí)用新型的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本實(shí)用新型。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。

圖1示出降壓型(BUCK)開關(guān)電源的示意性框圖。如圖1所示，開關(guān)電源100具有接收直流輸入電壓Vin的輸入端和用于提供直流輸出電壓Vout的輸出端。開關(guān)電源100的主電路包括電容Cin和Cout、開關(guān)管M1、二極管D1和電感L1。開關(guān)電源100的控制電路110為開關(guān)管M1提供開關(guān)信號(hào)Vg。

在開關(guān)電源100的主電路中，電容Cin連接在輸入端和地之間，用于對(duì)直流輸入電壓Vin進(jìn)行濾波。電容Cout連接在輸出端和地之間，用于提供直流輸出電壓Vout。開關(guān)管M1和二極管D1串聯(lián)連接在輸入端和地之間。開關(guān)管M1具有第一端、第二端和控制端。開關(guān)管M1的控制端接收開關(guān)信號(hào)Vg，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下電流從第一端流至第二端。二極管D1的陽(yáng)極接地，陰極連接至開關(guān)管M1的第二端。電感L1連接在開關(guān)管M1與二極管D1的中間節(jié)點(diǎn)和輸出端之間。

開關(guān)管M1例如是選自金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管的一種。例如，開關(guān)管M1為N型MOSFET，第一端、第二端和控制端分別為漏極、源極和柵極。

開關(guān)電源100的控制電路110分別連接輸至主電路的輸入端和輸出端以及開關(guān)管M1的控制端。如下文所述，控制電路110包括比較器和脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊等電路模塊?？刂齐娐?10采用輸入端提供的直流輸入電壓Vin和輸出端提供的直流輸出電壓Vout，產(chǎn)生供電電壓和/或參考電壓，以提供給內(nèi)部電路模塊使用。此外，直流輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vout進(jìn)一步提供反饋信號(hào)，控制電路110根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)，從而控制開關(guān)管M1在每個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，即調(diào)節(jié)占空比，使得直流輸出電壓大致恒定。

在開關(guān)管M1的導(dǎo)通期間，開關(guān)管M1與二極管D1的中間節(jié)點(diǎn)的電壓大致等于直流輸入電壓Vin，二極管D1反向截止。直流輸入電壓Vin經(jīng)由開關(guān)管M1給電感L1充電，電感電流IL流經(jīng)電感L1且線性增加。同時(shí)，直流輸入電壓Vin對(duì)電容Cout充電，在電容Cout的兩端產(chǎn)生直流輸出電壓Vout。

在開關(guān)管M1的關(guān)斷期間，由于電感L1的電流保持特性，電感電流IL繼續(xù)流經(jīng)電感L1，電感電流IL線性減小。電感L1兩端的極性改變，使得二極管D1正向?qū)?。電容Cout放電，從而維持直流輸出電壓Vout。

在BUCK型開關(guān)電源中，直流輸出電壓Vout與直流輸入電壓Vin和開關(guān)信號(hào)Vg的占空比D相關(guān)，即滿足Vout＝Vin*D的關(guān)系。

圖2示出升壓型(BOOST)開關(guān)電源的示意性框圖。如圖2所示，開關(guān)電源200具有接收直流輸入電壓Vin的輸入端和用于提供直流輸出電壓Vout的輸出端。開關(guān)電源200的主電路包括電容Cin和Cout、開關(guān)管M1、二極管D1和電感L1。開關(guān)電源200的控制電路210為開關(guān)管M1提供開關(guān)信號(hào)Vg。

在開關(guān)電源200的主電路中，電容Cin連接在輸入端和地之間，用于對(duì)直流輸入電壓Vin進(jìn)行濾波。電容Cout連接在輸出端和地之間，用于提供直流輸出電壓Vout。電感L1和開關(guān)管M1串聯(lián)連接在輸入端和地之間。開關(guān)管M1具有第一端、第二端和控制端。開關(guān)管M1的控制端接收開關(guān)信號(hào)Vg，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下電流從第一端流至第二端。二極管D1的陽(yáng)極連接在電感L1與開關(guān)管M1的中間節(jié)點(diǎn)，二極管D1的陰極連接至輸出端。

開關(guān)電源200的控制電路210分別連接輸至主電路的輸入端和輸出端以及開關(guān)管M1的控制端。如下文所述，控制電路210包括比較器和脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊等電路模塊。控制電路210采用輸入端提供的直流輸入電壓Vin和輸出端提供的直流輸出電壓Vout，產(chǎn)生供電電壓和/或參考電壓，以提供給內(nèi)部電路模塊使用。此外，直流輸入電壓Vin和直流輸出電壓Vout進(jìn)一步提供反饋信號(hào)，控制電路210根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)，從而控制開關(guān)管M1在每個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，即調(diào)節(jié)占空比，使得直流輸出電壓大致恒定。

在開關(guān)管M1的導(dǎo)通期間，電感L1與開關(guān)管M1的中間節(jié)點(diǎn)經(jīng)由開關(guān)管M1接地，二極管D1反向截止。直流輸入電壓Vin給電感L1充電，電感電流IL流經(jīng)電感L1且線性增加。二極管D1防止電容Cout經(jīng)由開關(guān)管M1放電，從而維持電容Cout兩端的直流輸出電壓Vout。

在開關(guān)管M1的關(guān)斷期間，由于電感L1的電流保持特性，電感電流IL繼續(xù)流經(jīng)電感L1，電感電流IL線性減小。電感L1兩端的極性改變，使得二極管D1正向?qū)?。電感電流IL給電容Cout充電，在電容Cout的兩端產(chǎn)生直流輸出電壓Vout。此時(shí)，電容Cout兩端的直流輸出電壓Vout高于直流輸入電壓Vin。

在BOOST型開關(guān)電源中，直流輸出電壓Vout與直流輸入電壓Vin和開關(guān)信號(hào)Vg的占空比D相關(guān)，即滿足Vout＝Vin/D的關(guān)系。

下面主要針對(duì)開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下電路工作原理進(jìn)行描述。

圖3示出在圖1和2所示開關(guān)電源中采用的現(xiàn)有控制電路的示意性框圖。

如圖3所示，控制電路110包括調(diào)節(jié)模塊111、電流源模塊112、脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113和驅(qū)動(dòng)模塊115。調(diào)節(jié)模塊111根據(jù)開關(guān)信號(hào)Vg產(chǎn)生控制電壓Vc。電流源模塊112根據(jù)控制電壓Vc產(chǎn)生充電電流Ic。脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113根據(jù)充電電流Ic產(chǎn)生開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON。驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)Vg。在恒關(guān)斷控制模式下，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113根據(jù)充電電流Ic產(chǎn)生開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF。驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)Vg。

調(diào)節(jié)模塊111包括計(jì)時(shí)模塊1111、邊沿比較模塊1112、以及補(bǔ)償模塊1113。計(jì)時(shí)模塊1111接收開關(guān)信號(hào)Vg，以及根據(jù)開關(guān)信號(hào)Vg產(chǎn)生參考周期信號(hào)Tref。邊沿比較模塊1112的輸入端IN1和IN2分別接收參考周期信號(hào)Tref和開關(guān)信號(hào)Vg，將二者進(jìn)行比較，以獲得上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en。補(bǔ)償模塊1113用于產(chǎn)生控制電壓Vc，并且根據(jù)上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en調(diào)節(jié)控制電壓Vc的電壓值。

在控制電路110的工作過(guò)程中，調(diào)節(jié)模塊111在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中執(zhí)行以下操作。

在時(shí)刻t0，開關(guān)信號(hào)Vg從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，從而開始新的周期。計(jì)時(shí)模塊1111從開關(guān)信號(hào)Vg的上升沿開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生參考周期信號(hào)Tref。

在時(shí)刻t2，經(jīng)過(guò)開關(guān)信號(hào)Vg的一個(gè)周期T，邊沿比較模塊1112的第二輸入端IN2接收到下一個(gè)開關(guān)信號(hào)Vg的上升沿。

邊沿比較模塊1112的第一輸入端IN1的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON的電平與開關(guān)信號(hào)Vg的實(shí)際周期T相關(guān)。當(dāng)開關(guān)信號(hào)Vg的實(shí)際周期T小于參考周期時(shí)，計(jì)時(shí)模塊1111輸出的參考周期信號(hào)Tref在時(shí)刻t2為低電平。當(dāng)開關(guān)信號(hào)Vg的實(shí)際周期T大于參考周期時(shí)，計(jì)時(shí)模塊1111輸出的參考周期信號(hào)Tref在時(shí)刻t2為高電平。

邊沿比較模塊1112將第一輸入端IN1檢測(cè)到的參考周期信號(hào)Tref和第二輸入端IN2檢測(cè)到的開關(guān)信號(hào)Vg相比較。在時(shí)刻t1，如果參考周期信號(hào)Tref為高電平，則邊沿比較模塊1112的第一輸出端UP提供的上調(diào)使能信號(hào)u_en有效，第二輸出端DOWN提供的下調(diào)使能信號(hào)d_en無(wú)效。反之，如果邊沿比較模塊1112的第一輸入端IN1檢測(cè)到的參考周期信號(hào)Tref為低電平，則邊沿比較模塊1112的第一輸出端UP提供的上調(diào)使能信號(hào)u_en無(wú)效，第二輸出端DOWN提供的下調(diào)使能信號(hào)d_en有效。

補(bǔ)償模塊1113根據(jù)上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en調(diào)節(jié)控制電壓Vc的電壓值。如果上調(diào)使能信號(hào)u_en有效，則補(bǔ)償模塊1113將電流源模塊112輸出的控制電壓Vc升高預(yù)定值。如果下調(diào)使能信號(hào)d_en有效，則補(bǔ)償模塊1113將電流源模塊112輸出的控制電壓Vc降低預(yù)定值。

電流源模塊112接收控制電壓Vc，并根據(jù)該電壓調(diào)整充電電流Ic的電流值。如果控制電壓Vc升高，充電電流Ic升高預(yù)定值。如果控制電壓Vc降低，充電電流Ic降低預(yù)定值。

在一個(gè)實(shí)施例中，電流源模塊112包括電壓電流轉(zhuǎn)換模塊，即將控制電壓Vc按一定比例轉(zhuǎn)換為充電電流Ic輸出。在替代的實(shí)施例中，電流源模塊112包括受控電流源，即將控制電壓Vc作為控制信號(hào)，通過(guò)控制電流源改變充電電流Ic的大小。

在恒導(dǎo)通控制模式下，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113利用充電電流Ic對(duì)電容進(jìn)行充電和放電，產(chǎn)生開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON。驅(qū)動(dòng)模塊115根據(jù)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)Vg，開關(guān)信號(hào)Vg的周期與充電電流Ic的電流值相關(guān)，因而可以通過(guò)控制充電電流Ic的電流值，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)信號(hào)Vg周期T的調(diào)整。在恒關(guān)斷控制模式下，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113利用充電電流Ic對(duì)電容進(jìn)行充電和放電，產(chǎn)生開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF。驅(qū)動(dòng)模塊115根據(jù)開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)Vg，

在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中，控制電路110重復(fù)上述過(guò)程，使得開關(guān)信號(hào)Vg的周期逐次逼近參考周期，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的開關(guān)周期T。

圖4示出在圖2所示控制電路中采用的計(jì)時(shí)模塊的示意性框圖。如圖4所示，計(jì)時(shí)模塊1111包括比較器U11、電壓源VS11、電流源CS11、電容C11、以及開關(guān)K11。

電流源CS11與電容C11串聯(lián)連接在供電端和地之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生控制電壓Vc1。開關(guān)K11與電容C11并聯(lián)連接，并且在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。

比較器U11的同相輸入端連接至電流源CS11與電容C11的中間節(jié)點(diǎn)以接收控制電壓Vc1，反相輸入端連接至電壓源VS11以接收參考電壓Vref1。比較器U11的輸出端連接至邊沿比較模塊1112，從而向后者提供參考周期信號(hào)Tref。

在控制電路110的工作過(guò)程中，計(jì)時(shí)模塊1111在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中執(zhí)行以下操作。

在時(shí)刻t0，開關(guān)信號(hào)Vg從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑瑥亩_始新的周期。開關(guān)K11在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下導(dǎo)通，電容C11開始放電。電流源CS11與電容C11的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的控制電壓Vc1為零電壓。開關(guān)K11的導(dǎo)通時(shí)間，短于MOS導(dǎo)通時(shí)間，如30ns。此時(shí)，電容C11上電壓復(fù)位到0。開關(guān)K11斷開，電流源CS11對(duì)電容C11進(jìn)行充電。電流源CS11與電容C11的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的控制電壓Vc1逐漸升高。

在時(shí)刻t1，開關(guān)信號(hào)Vg從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，在時(shí)刻t2，開關(guān)信號(hào)Vg從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健?/p>

在上述時(shí)刻t1至t2的時(shí)間段，開關(guān)信號(hào)Vg為低電平階段，主電路的開關(guān)管M1在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下關(guān)斷。該低電平階段對(duì)應(yīng)于開關(guān)管M1的關(guān)斷階段，從而相應(yīng)的時(shí)間段對(duì)應(yīng)于開關(guān)管M1的關(guān)斷時(shí)間Tf。在時(shí)刻t2，開關(guān)信號(hào)Vg開始下一個(gè)周期，開關(guān)K11在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下重新導(dǎo)通，電容C11重新開始放電。

在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中，計(jì)時(shí)模塊1111重復(fù)上述過(guò)程。

計(jì)時(shí)模塊1111中的電壓源VS11提供參考電壓Vref1，用于表征開關(guān)信號(hào)Vg的參考周期。比較器U11將控制電壓Vc1和參考電壓Vref1進(jìn)行比較，從而在輸出端提供參考周期信號(hào)Tref。

如果控制電壓Vc1的最高電壓升高至參考電壓Vref1，則表明開關(guān)信號(hào)Vg的周期T與計(jì)時(shí)模塊1111內(nèi)部設(shè)置的參考周期相同。在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束時(shí)(即上述的時(shí)刻t2)，參考周期信號(hào)Tref與開關(guān)信號(hào)Vg大致同時(shí)翻轉(zhuǎn)，即從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健?/p>

如果控制電壓Vc1的最高電壓未能達(dá)到參考電壓Vref1，則表明開關(guān)信號(hào)Vg的周期T小于計(jì)時(shí)模塊1111內(nèi)部設(shè)置的參考周期。在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束時(shí)(即上述的時(shí)刻t2)，開關(guān)信號(hào)Vg翻轉(zhuǎn)而參考周期信號(hào)Tref未翻轉(zhuǎn)，即開關(guān)信號(hào)Vg從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，參考周期信?hào)Tref仍然維持為低電平。

如果控制電壓Vc1在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束以前已經(jīng)升高至參考電壓Vref1，則表明開關(guān)信號(hào)Vg的周期T大于計(jì)時(shí)模塊1111內(nèi)部設(shè)置的參考周期。在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束時(shí)(即上述的時(shí)刻t2)，開關(guān)信號(hào)Vg翻轉(zhuǎn)，即開關(guān)信號(hào)Vg從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束以前，參考周期信號(hào)Tref已經(jīng)從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，并且在關(guān)斷時(shí)間Tf結(jié)束時(shí)(即上述的時(shí)刻t2)仍然維持為高電平。

計(jì)時(shí)模塊1111產(chǎn)生的參考周期信號(hào)Tref的不同電平狀態(tài)表示開關(guān)信號(hào)Vg與參考周期的比較結(jié)果。如上所述，參考周期信號(hào)Tref與開關(guān)信號(hào)Vg的同步翻轉(zhuǎn)表示開關(guān)信號(hào)Vg的周期等于參考周期，參考周期信號(hào)Tref相對(duì)于開關(guān)信號(hào)Vg提前翻轉(zhuǎn)表示開關(guān)信號(hào)Vg的周期大于參考周期，參考周期信號(hào)Tref未翻轉(zhuǎn)表示開關(guān)信號(hào)Vg的周期小于參考周期。

圖5示出在圖2所示控制電路中采用的補(bǔ)償模塊的示意性框圖。補(bǔ)償模塊1113包括電流源CS21、電流源CS22、開關(guān)K21、開關(guān)K22、以及電容C21。電流源CS21、開關(guān)K21、開關(guān)K22和電流源CS22依次串聯(lián)連接在供電端和地之間。開關(guān)K21在上調(diào)使能信號(hào)u_en的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷，開關(guān)K22在下調(diào)使能信號(hào)d_en的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。電容C21連接在開關(guān)K21與開關(guān)K22的中間節(jié)點(diǎn)和地之間。在電容C21的兩端產(chǎn)生控制電壓Vc。

在控制電路110的工作過(guò)程中，補(bǔ)償模塊1113在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中執(zhí)行以下操作。

如果補(bǔ)償模塊1113接收到的上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en均無(wú)效，則開關(guān)K21與開關(guān)K22均關(guān)斷，電容C21的上極板電壓保持不變，即控制電壓Vc不變。

如果補(bǔ)償模塊1113接收到的上調(diào)使能信號(hào)u_en有效而下調(diào)使能信號(hào)d_en無(wú)效，則開關(guān)K21導(dǎo)通，開關(guān)K22關(guān)斷。此時(shí)，電流源CS21對(duì)電容C21進(jìn)行充電，使控制電壓Vc升高。

如果補(bǔ)償模塊1113接收到的上調(diào)使能信號(hào)u_en無(wú)效而下調(diào)使能信號(hào)d_en有效，則開關(guān)K21關(guān)斷，開關(guān)K22導(dǎo)通。此時(shí)，電容C21的兩端經(jīng)由開關(guān)K22和電流源CS22彼此連接。電流源CS22為電容C21提供放電電流，使控制電壓Vc降低。

因而，補(bǔ)償模塊1113通過(guò)對(duì)電容C21的充電和放電產(chǎn)生控制電壓Vc，并且根據(jù)上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en調(diào)節(jié)控制電壓Vc的電壓值。

圖6a與6b分別示出在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式與恒關(guān)斷控制模式下圖2所示控制電路中采用的脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊的示意性框圖。

如圖6a與圖6b所示，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113包括比較器U10、電壓源VS10、電流源CS10、電容C10、開關(guān)K10。

電容C10的第一端接收充電電流Ic，第二端接地。在電容C10的兩端產(chǎn)生控制電壓Vc2。開關(guān)K10與電容C10并聯(lián)連接，并且在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。

在恒導(dǎo)通控制模式中，比較器U10的輸出端輸出開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON；在恒關(guān)斷控制模式中，比較器U10的輸出端輸出開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF；所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON或開關(guān)關(guān)斷時(shí)間信號(hào)TOFF輸入至驅(qū)動(dòng)模塊115，驅(qū)動(dòng)模塊115輸出開關(guān)信號(hào)Vg。

比較器U10的反相輸入端連接至電容C10的第一端以接收控制電壓Vc2，同相輸入端連接至電壓源VS10以接收參考電壓Vref2。

下面以開關(guān)電源在恒導(dǎo)通控制模式下的控制電路為例進(jìn)行描述。

在控制電路110的工作過(guò)程中，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113與驅(qū)動(dòng)模塊115在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中執(zhí)行以下操作。

在時(shí)刻t1，驅(qū)動(dòng)模塊115產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)Vg為高電平。

開關(guān)K10在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下關(guān)斷，采用充電電流Ic對(duì)電容C10充電。電流源CS10與電容C10的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的控制電壓Vc2逐漸升高。

比較器U10將控制電壓Vc2和參考電壓Vref2進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON。在控制電壓Vc2小于參考電壓Vref2的情形下，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON維持高電平。

在時(shí)刻t2，控制電壓Vc2升高至參考電壓Vref2，比較器U10產(chǎn)生的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健?/p>

時(shí)刻t1至t2的時(shí)間段為開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn。所述驅(qū)動(dòng)模塊115檢測(cè)到開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON的下降沿，使得開關(guān)信號(hào)Vg從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健?/p>

在開關(guān)信號(hào)Vg的多個(gè)連續(xù)周期中，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113與驅(qū)動(dòng)模塊115重復(fù)上述過(guò)程。在開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf中，電容C10放電至零電壓。在開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn中，電流源CS10對(duì)電容C10進(jìn)行充電。

因而，驅(qū)動(dòng)模塊115產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)Vg呈現(xiàn)為PWM信號(hào)。開關(guān)信號(hào)Vg的高電平階段對(duì)應(yīng)于主電路的開關(guān)管M1的導(dǎo)通時(shí)間Tn，低電平階段對(duì)應(yīng)于主電路的開關(guān)管M1的關(guān)斷時(shí)間Tf。該開關(guān)信號(hào)Vg的周期T等于導(dǎo)通時(shí)間Tn和關(guān)斷時(shí)間Tf之和。

在理想情況下，開關(guān)信號(hào)Vg的周期T大致恒定。然而，由于脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊113中的比較器U10延時(shí)等因素的影響，因此開關(guān)信號(hào)Vg的周期可能不穩(wěn)定。如圖3所示的現(xiàn)有控制電路110采用調(diào)節(jié)模塊111，根據(jù)開關(guān)信號(hào)Vg產(chǎn)生參考周期信號(hào)Tref，所述參考周期信號(hào)Tref是與所述開關(guān)信號(hào)同步觸發(fā)的具有參考周期的脈沖信號(hào)，用于與開關(guān)信號(hào)Vg相比較以指示二者周期的差別，進(jìn)一步根據(jù)參考周期信號(hào)Tref產(chǎn)生控制電壓Vc。該控制電壓Vc用于修正電流源模塊112提供的充電電流Ic，從而使得開關(guān)信號(hào)Vg的周期T大致恒定。

上述的現(xiàn)有控制電路可以實(shí)現(xiàn)定頻開關(guān)控制，從而解決因延時(shí)、誤差等原而導(dǎo)致工作周期不穩(wěn)定的問(wèn)題。然而，在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通控制模式下，控制電路的各個(gè)模塊的執(zhí)行時(shí)間與檢測(cè)時(shí)間決定了控制電路的最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min。在開關(guān)信號(hào)Vg的周期恒定的情形下，開關(guān)信號(hào)Vg的最大占空比Dmax＝1-最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min/T，從而最大占空比受到最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min的限制。在開關(guān)電源的恒關(guān)斷控制模式下，控制電路的各個(gè)模塊的執(zhí)行時(shí)間與檢測(cè)時(shí)間決定了控制電路的最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。在開關(guān)信號(hào)Vg的周期恒定的情形下，開關(guān)信號(hào)Vg的最小占空比Dmin＝最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min/T，從而最小占空比收到最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min的限制。

進(jìn)一步地，由于占空比D與開關(guān)電源的輸入電壓Vin和輸出電壓Vout具有一定關(guān)系，因此最大占空比Dmax與最小占空比Dmin限制了開關(guān)電源的輸入輸出電壓范圍。例如在BUCK電路中，Vout＝Vin*D，當(dāng)系統(tǒng)要求的輸出電壓Vout大于最大占空比Dmax與最大輸入電壓Vin_max的乘積時(shí)，由于Dmax固定，因此系統(tǒng)所要求的輸出電壓將無(wú)法通過(guò)上述現(xiàn)有控制電路實(shí)現(xiàn)。又例如在BOOST電路中，Vout＝Vin/D，當(dāng)系統(tǒng)要求的輸出電壓Vout小于最小輸入電壓Vin_min與最大占空比Dmax的比值時(shí)，由于Dmax固定，將無(wú)法通過(guò)上述現(xiàn)有控制電路實(shí)現(xiàn)得到系統(tǒng)所要求的輸出電壓Vout。

圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路的示意性框圖。如圖7所示，控制電路210包括調(diào)節(jié)模塊211、電流源模塊212、脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊213、時(shí)間測(cè)量模塊214和驅(qū)動(dòng)模塊215。調(diào)節(jié)模塊211根據(jù)開關(guān)信號(hào)Vg產(chǎn)生控制電壓Vc。電流源模塊212根據(jù)控制電壓Vc產(chǎn)生充電電流Ic。在恒導(dǎo)通控制模式中，脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊213根據(jù)充電電流Ic產(chǎn)生開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON。驅(qū)動(dòng)模塊215根據(jù)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)TON產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)Vg。

根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路210中的電流源模塊212、脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊213和驅(qū)動(dòng)模塊215與圖3所示的現(xiàn)有開關(guān)電源控制電路110中的相應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)和功能相同，在此不再詳述。以下僅描述二者的不同之處。

調(diào)節(jié)模塊211包括計(jì)時(shí)模塊2111、邊沿比較模塊2112、以及補(bǔ)償模塊2113。計(jì)時(shí)模塊2111接收開關(guān)信號(hào)Vg，以及根據(jù)開關(guān)信號(hào)Vg產(chǎn)生參考周期信號(hào)Tref。邊沿比較模塊2112的輸入端IN1和IN2分別接收參考周期信號(hào)Tref和開關(guān)信號(hào)Vg，將二者進(jìn)行比較，以獲得上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en。補(bǔ)償模塊2113用于產(chǎn)生控制電壓Vc，并且根據(jù)上調(diào)使能信號(hào)u_en和下調(diào)使能信號(hào)d_en調(diào)節(jié)控制電壓Vc的電壓值。

在開關(guān)電路的恒導(dǎo)通時(shí)間控制模式下，時(shí)間測(cè)量模塊214用于檢測(cè)開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf，并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en，用于控制調(diào)節(jié)模塊211的參考周期。

例如，時(shí)間測(cè)量模塊214包括脈沖寬度測(cè)量電路和比較器。該脈沖寬度測(cè)量電路用于測(cè)量開關(guān)信號(hào)Vg的低電平持續(xù)時(shí)間，從而獲得開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf。該比較器將關(guān)斷時(shí)間Tf與第一閾值Tth1進(jìn)行比較，以及產(chǎn)生周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en。例如，第一閾值Tth1大于等于最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min。

在開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf小于第一閾值Tth1時(shí)，時(shí)間測(cè)量模塊214產(chǎn)生的周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期增大。因而，控制電路210利用參考周期的動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間的變化，從而可以進(jìn)一步提高最大占空比Dmax，實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。

進(jìn)一步地，在開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf大于等于第一閾值Tth1時(shí)，該控制電路可以進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)Vg的頻率。時(shí)間測(cè)量模塊214產(chǎn)生的周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。因而，在開關(guān)信號(hào)Vg的關(guān)斷時(shí)間Tf大于等于最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min的前提下，控制電路210進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)的頻率，從而可以提高系統(tǒng)效率以及避免音頻噪聲的產(chǎn)生。

在開關(guān)電路的恒關(guān)斷時(shí)間控制模式下，時(shí)間測(cè)量模塊214用于檢測(cè)開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn，并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en，用于控制調(diào)節(jié)模塊211的參考周期。

例如，時(shí)間測(cè)量模塊214包括脈沖寬度測(cè)量電路和比較器。該脈沖寬度測(cè)量電路用于測(cè)量開關(guān)信號(hào)Vg的高電平持續(xù)時(shí)間，從而獲得開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn。該比較器將導(dǎo)通時(shí)間Tn與第二閾值Tth2進(jìn)行比較，以及產(chǎn)生周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en。例如，第二閾值Tth2大于等于最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。

在開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn小于第二閾值Tth2時(shí)，時(shí)間測(cè)量模塊214產(chǎn)生的周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期增大。因而，控制電路210利用參考周期的動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間的變化，從而可以進(jìn)一步降低最小占空比Dmin，實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。

進(jìn)一步地，在開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn大于等于第二閾值Tth2時(shí)，該控制電路可以進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)Vg的頻率。時(shí)間測(cè)量模塊214產(chǎn)生的周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。因而，在開關(guān)信號(hào)Vg的導(dǎo)通時(shí)間Tn大于等于最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min的前提下，控制電路210進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)的頻率，從而可以提高系統(tǒng)效率以及避免音頻噪聲的產(chǎn)生。

圖8示出圖7所示控制電路中采用的一種計(jì)時(shí)模塊的示意性框圖。如圖8所示，計(jì)時(shí)模塊2111包括比較器U11、電壓源VS11、電流源CS11、電容C11、以及開關(guān)K11。

電流源CS11與電容C11串聯(lián)連接在供電端和地之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生控制電壓Vc1。開關(guān)K11與電容C11并聯(lián)連接，并且在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。

比較器U11的同相輸入端連接至電流源CS11與電容C11的中間節(jié)點(diǎn)以接收控制電壓Vc1，反相輸入端連接至電壓源VS11以接收參考電壓Vref1。比較器U11的輸出端連接至邊沿比較模塊2112，從而向后者提供參考周期信號(hào)Tref。

根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路210中的計(jì)時(shí)模塊2111與圖4所示的現(xiàn)有開關(guān)電源控制電路110中的相應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)的不同之處在于電流源CS11為根據(jù)周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en改變電流值的受控電流源。

進(jìn)一步地，電流源CS11根據(jù)周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en改變電流值。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en有效時(shí)，電流源CS11的電流值減小。電容C11充電時(shí)間變長(zhǎng)，從而增大參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111上調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic減小，從而達(dá)到增大開關(guān)周期T的目的。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en無(wú)效時(shí)，電流源CS11的電流值維持不變，實(shí)現(xiàn)定頻開關(guān)控制，或者電流值增加。在電流值增加的情形下，電容C11充電時(shí)間變短，從而減小參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111下調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic增大，從而達(dá)到減小增大開關(guān)周期T的目的。

圖9示出圖7所示控制電路中采用的另一種計(jì)時(shí)模塊的示意性框圖。如圖9所示，計(jì)時(shí)模塊3111包括比較器U11、電壓源VS11、電流源CS11、電容C11、以及開關(guān)K11。

電流源CS11與電容C11串聯(lián)連接在供電端和地之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生控制電壓Vc1。開關(guān)K11與電容C11并聯(lián)連接，并且在開關(guān)信號(hào)Vg的控制下導(dǎo)通和關(guān)斷。

比較器U11的同相輸入端連接至電流源CS11與電容C11的中間節(jié)點(diǎn)以接收控制電壓Vc1，反相輸入端連接至電壓源VS11以接收參考電壓Vref1。比較器U11的輸出端連接至邊沿比較模塊2112，從而向后者提供參考周期信號(hào)Tref。

根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)電源控制電路210中的計(jì)時(shí)模塊3111與圖4所示的現(xiàn)有開關(guān)電源控制電路110中的相應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)的不同之處在于電壓源VS11為根據(jù)周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en改變電壓值的受控電壓源。

進(jìn)一步地，電流源CS11根據(jù)周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en改變電流值。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en有效時(shí)，電流源CS11的電流值減小。電容C11充電時(shí)間變長(zhǎng)，從而增大參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111上調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic減小，從而達(dá)到增大開關(guān)周期T的目的。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en無(wú)效時(shí)，電流源CS11的電流值維持不變，實(shí)現(xiàn)定頻開關(guān)控制，或者電流值增加。在電流值增加的情形下，電容C11充電時(shí)間變短，從而減小參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111下調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic增大，從而達(dá)到減小增大開關(guān)周期T的目的。

進(jìn)一步地，電壓源VS11根據(jù)周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en改變電壓值。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en有效時(shí)，電壓源VS11的電壓值增大。電容C11充電時(shí)間變長(zhǎng)，從而增大參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111上調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic減小，從而達(dá)到增大開關(guān)周期T的目的。

在周期調(diào)節(jié)信號(hào)l_en無(wú)效時(shí)，電壓源VS11的電壓值維持不變，實(shí)現(xiàn)定頻開關(guān)控制，或者電壓值減小。在電壓值減小的情形下，電容C11充電時(shí)間變短，從而減小參考周期。相應(yīng)地，調(diào)節(jié)模塊111下調(diào)控制電壓Vc，使電流源模塊112產(chǎn)生的充電電流Ic增大，從而達(dá)到減小增大開關(guān)周期T的目的。

圖10示出根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖8所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

在步驟S101中，檢測(cè)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tf。

在步驟S102中，判斷開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tf是否小于第一閾值Tth1。例如，第一閾值Tth1對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min。如果關(guān)斷時(shí)間Tf小于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S105，如果關(guān)斷時(shí)間Tf大于等于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S104。

在步驟S104中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值設(shè)置為預(yù)定值。計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間大致恒定，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期大致恒定。該控制電路進(jìn)行定頻開關(guān)控制。

在步驟S105中，判斷電流源的電流值是否已經(jīng)達(dá)到最小值。如果是，則放棄計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的調(diào)節(jié)，返回執(zhí)行步驟S101。如果否，則執(zhí)行步驟S106。電流源的最小電流值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最大值。

在步驟S106中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值減小，從而延長(zhǎng)計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期延長(zhǎng)。該控制電路進(jìn)行定頻開關(guān)控制。然后，返回執(zhí)行步驟S101。

圖11示出根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖8所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)電源控制方法的步驟S201、S202、S205和S206與圖10所示控制方法的步驟S101、S102、S105和S106分別相同。以下僅描述二者的不同之處。

在步驟S202中，判斷開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tf是否小于第一閾值Tth1。例如，第一閾值Tth1對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min。如果關(guān)斷時(shí)間Tf小于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S205，如果關(guān)斷時(shí)間Tf大于等于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S207。

在步驟S207中，判斷計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值是否已經(jīng)達(dá)到最大值。如果是，則返回執(zhí)行步驟S201，如果否，則執(zhí)行步驟S208。電流源的最大電流值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最小值。

在步驟S208中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值增大。計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間減小，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。然后，返回執(zhí)行步驟S201。

圖12示出根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖9所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

在步驟S301中，檢測(cè)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tf。

在步驟S302中，判斷開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tf是否小于第一閾值Tth1。例如，第一閾值Tth1對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min。如果關(guān)斷時(shí)間Tf小于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S305，如果關(guān)斷時(shí)間Tf大于等于第一閾值Tth1，則執(zhí)行步驟S307。

在步驟S305中，判斷電流源的電壓值是否已經(jīng)達(dá)到最大值。如果是，則放棄計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的調(diào)節(jié)，返回執(zhí)行步驟S301。如果否，則執(zhí)行步驟S306。電流源的最大電壓值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最大值。

在步驟S306中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值增大，從而延長(zhǎng)計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期延長(zhǎng)。該控制電路進(jìn)行定頻開關(guān)控制。然后，返回執(zhí)行步驟S301。

在步驟S307中，判斷計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值是否已經(jīng)達(dá)到最小值。如果是，則返回執(zhí)行步驟S301，如果否，則執(zhí)行步驟S308。電流源的最小電壓值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最小值。

在步驟S308中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值減小。計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間減小，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。然后，返回執(zhí)行步驟S301。

圖13示出根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖8所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

在步驟S401中，檢測(cè)開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間Tn。

在步驟S402中，判斷開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間Tn是否小于第二閾值Tth2。例如，第二閾值Tth2對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。如果導(dǎo)通時(shí)間Tn小于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S405，如果導(dǎo)通時(shí)間Tn大于等于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S404。

在步驟S404至步驟S406與步驟S104至步驟S106相同。

圖14示出根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖8所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

根據(jù)該實(shí)施例的開關(guān)電源控制方法的步驟S501、S502、S505和S506與圖13所示控制方法的步驟S401、S402、S405和S406分別相同。以下僅描述二者的不同之處。

在步驟S502中，判斷開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間Tn是否小于第二閾值Tth2。例如，第二閾值Tth2對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。如果導(dǎo)通時(shí)間Tn小于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S505，如果導(dǎo)通時(shí)間Tn大于等于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S507。

在步驟S507中，判斷計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值是否已經(jīng)達(dá)到最大值。如果是，則返回執(zhí)行步驟S501，如果否，則執(zhí)行步驟S508。電流源的最大電流值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最小值。

在步驟S508中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電流源CS11的電流值增大。計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間減小，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。然后，返回執(zhí)行步驟S501。

圖15示出根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制方法的流程圖。在該實(shí)施例中，在開關(guān)電源上電工作之后，采用圖7所示的控制電路和圖9所示的計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)該控制方法。然而，本實(shí)用新型不限于此。

在步驟S601中，檢測(cè)開關(guān)信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間Tn。

在步驟S602中，判斷開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間Tn是否小于第二閾值Tth2。例如，第二閾值Tth2對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。如果導(dǎo)通時(shí)間Tn小于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S605，如果導(dǎo)通時(shí)間Tn大于等于第二閾值Tth2，則執(zhí)行步驟S607。

在步驟S605中，判斷電流源的電壓值是否已經(jīng)達(dá)到最大值。如果是，則放棄計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的調(diào)節(jié)，返回執(zhí)行步驟S601。如果否，則執(zhí)行步驟S606。電流源的最大電壓值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最大值。

在步驟S606中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值增大，從而延長(zhǎng)計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期延長(zhǎng)。該控制電路進(jìn)行定頻開關(guān)控制。然后，返回執(zhí)行步驟S601。

在步驟S607中，判斷計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值是否已經(jīng)達(dá)到最小值。如果是，則返回執(zhí)行步驟S601，如果否，則執(zhí)行步驟S608。電流源的最小電壓值決定計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期最小值。

在步驟S608中，將計(jì)時(shí)模塊2111中電壓源VS11的電壓值減小。計(jì)時(shí)模塊2111中的電容C11的充電時(shí)間減小，使得計(jì)時(shí)模塊2111的參考周期減小。然后，返回執(zhí)行步驟S601。

上述實(shí)施例的控制方法根據(jù)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷時(shí)間或者導(dǎo)通時(shí)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)模塊的參考周期，使得在開關(guān)電源的恒導(dǎo)通時(shí)間控制模式下所述關(guān)斷時(shí)間始終大于最小關(guān)斷時(shí)間Tf_min、在開關(guān)電源的恒關(guān)斷時(shí)間控制模式下所述導(dǎo)通時(shí)間始終大于最小導(dǎo)通時(shí)間Tn_min。因而，該控制方法利用參考周期的動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償開關(guān)信號(hào)的時(shí)間參數(shù)的變化，從而可以進(jìn)一步提高最大占空比Dmax或進(jìn)一步減小最小占空比Dmin，實(shí)現(xiàn)寬輸入和輸出電壓范圍。優(yōu)選地，該控制電路進(jìn)一步提高開關(guān)信號(hào)的頻率，從而可以提高系統(tǒng)效率以及避免音頻噪聲的產(chǎn)生。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

依照本實(shí)用新型的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實(shí)用新型僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本實(shí)用新型以及在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上的修改使用。本實(shí)用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。