專利名稱：電感充電時間的控制電路、方法、芯片以及開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種電感充電時間的控制電路、方法、芯片以及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，開關(guān)電源被廣泛的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、電力設(shè)備、儀器儀表、LED照明、醫(yī)療器械、軍工設(shè)備等領(lǐng)域。通常，開關(guān)電源是將外接交流電(如市電220V、380V等)轉(zhuǎn)換成一穩(wěn)定的直流電以供給負(fù)載。請參閱圖1，為現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源的電路圖，其中，該開關(guān)電源包括控制芯片101、二極管D0、二極管D1、二極管D2、輸出電感LI、電阻R0、電阻R1、電阻R2、電容Cout、電容Cin以及電容CO，其中，控制芯片101包括驅(qū)動器1011、開關(guān)管Ql、檢測脈沖發(fā)生器1012以及控制器1013，控制芯片101具有CS引腳、GND引腳、Vin引腳、FB引腳以及Vcc引腳，連接關(guān)系如圖所示。通常采用PWM的控制方式，根據(jù)對輸出電壓Vout的負(fù)反饋調(diào)節(jié)開關(guān)管Ql的導(dǎo)通時間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對輸出電感LI的充放電。具體為當(dāng)檢測脈沖發(fā)生器1012產(chǎn)生檢測脈沖時，驅(qū)動器1011驅(qū)動開關(guān)管Ql導(dǎo)通，此時輸出電感LI充電，當(dāng)檢測脈沖的下降沿到來時，輸出電感LO放電，此時控制器1013可以通過FB引腳檢測開關(guān)電源的輸出電壓，當(dāng)控制器1013檢測到輸出電壓小于預(yù)設(shè)下限電壓時，控制器1013產(chǎn)生開關(guān)信號，開關(guān)信號使驅(qū)動器1011驅(qū)動開關(guān)管Ql導(dǎo)通，此時對輸出電感LI充電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)為負(fù)載提供能量。綜上，現(xiàn)有技術(shù)采用PWM的控制方式，根據(jù)對輸出電壓Vout的負(fù)反饋來調(diào)節(jié)開關(guān)管Ql的導(dǎo)通時間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電感LI的充電。但，PWM控制方式在輕載下效率低，回路增益及響應(yīng)速度都受到誤差放大器的限制。因此，在開關(guān)電源領(lǐng)域中，如何既能實(shí)現(xiàn)良好的恒流和恒壓特性，又能不受誤差運(yùn)算放大器等模塊的限制，且整個系統(tǒng)效率高是當(dāng)前極具挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電感充電時間的控制電路，采用COT的控制方式，既能實(shí)現(xiàn)良好的恒流和恒壓特性，又能不受誤差運(yùn)算放大器等模塊的限制，且整個系統(tǒng)效率聞。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種電感充電時間的控制電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，包括峰值采樣電路以及充電時間產(chǎn)生電路，所述峰值采樣電路用于采樣輸入電壓Vin的峰值；所述充電時間產(chǎn)生電路至少包括電容cap，所述充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin峰值成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流II，對所述電容cap進(jìn)行充放電，并控制所述電容cap的充放電時間，產(chǎn)生一個與所述輸出電壓Vout以及所述輸入電壓Vin的峰值成第三預(yù)設(shè)比例的時間，并將所述時間作為輸出電感的第一充電時間。優(yōu)選的，所述峰值采樣電路包括三極管Q2、三極管Q3、M0S管Q4、M0S管Q5、第一電容、第一緩沖電路、第一傳輸門以及第二電容，所述三極管Q2的基極與所述輸入電壓Vin的分壓信號相連，所述三極管Q2的發(fā)射級分別與所述第MOS管Q4的漏極以及所述三極管Q3的基極相連，所述MOS管Q4的柵極與第一預(yù)設(shè)信號相連，所述MOS管Q4的源極以及所述三極管Q3的集電極均接Vdd，所述三極管Q3的發(fā)射極分別與所述第一電容的第一端以及所述第一緩沖電路的輸入端以及所述MOS管Q5的漏極相連，所述MOS管Q5的柵極與第二預(yù)設(shè)信號相連，所述第一緩沖電路的輸入端通過所述第一傳輸門與所述第二電容的第一端相連，所述三極管Q2的漏極、所述第一電容的第二端、所述MOS管Q5的源極以及所述第二電容的第二端均接地，所述第一傳輸門的輸出端作為所述峰值采樣電路的輸出端。優(yōu)選的，所述充電時間產(chǎn)生電路包括充電電流產(chǎn)生電路、放電電流產(chǎn)生電路、電容cap、充放電控制電路，所述充電電流產(chǎn)生電路的輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號，所述放電電流產(chǎn)生電路的輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號，所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端分別與所述電容cap的第一端、所述充放電控制電路的第一輸入端以及所述放電電流產(chǎn)生電路的輸出端相連，所述充放電控制電路的第二輸入端接收所述第一預(yù)設(shè)電壓的信號，所述充放電控制電路的輸出端作為所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端，且所述充放電控制電路控制所述第一充電時間的起始與結(jié)束時刻。優(yōu)選的，所述充電電流產(chǎn)生電路包括第二運(yùn)算放大器、第一電阻、MOS管Q6、第一電流鏡以及第二傳輸門，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號，反相輸入端分別與所述第一電阻的第一端以及所述MOS管Q6的源極相連，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述MOS管Q6的柵極相連，所述MOS管Q6的漏極與所述第一電流鏡的輸入端相連，所述第一電流鏡的輸出端與所述第二傳輸門的輸入端相連，所述第二傳輸門的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。優(yōu)選的，所述放電電流產(chǎn)生電路包括第三運(yùn)算放大器、第二電阻、MOS管Q7、第三電流鏡、第四電流鏡以及第三傳輸門，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號，所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第二電阻的第一端以及所述MOS管Q7的源極相連，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與所述MOS管Q7的柵極相連，所述MOS管Q7的漏極與所述第二電流鏡的輸入端相連，所述第二電流鏡的輸出端與所述第三電流鏡的輸入端相連，所述第三電流鏡的輸出端與所述第三傳輸門的輸入端相連，所述第三傳輸門的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。優(yōu)選的，還包括比較電路，所述比較電路包括與門，所述與門的第一輸入端與所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端相連，所述與門的第二輸入端接收第一預(yù)設(shè)時間的信號，所述與門輸出第二充電時間的信號。一種電感充電時間的控制方法，應(yīng)用于開關(guān)電源，包括
采樣輸入電壓Vin的峰值；提供至少包括電容cap的充電時間產(chǎn)生電路，所述充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin峰值成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流11，對所述電容cap進(jìn)行充放電，并控制所述電容cap的充放電時間，產(chǎn)生一個與所述輸出電壓Vout以及所述輸入電壓Vin的峰值成第三預(yù)設(shè)比例的時間，并將所述時間作為輸出電感的第一充電時間。優(yōu)選的，還包括判斷所述輸出電感的第一充電時間是否小于第一預(yù)設(shè)時間，若是，則定義輸出電感的第二充電時間為所述第一預(yù)設(shè)時間，若否，則定義輸出電感的第二充電時間為所述輸出電感的第一充電時間。一種控制芯片，應(yīng)用于開關(guān)電源，包括上述任一項(xiàng)所述控制電路。一種開關(guān)電源，包括上述任一項(xiàng)所述控制電路或包括上述控制芯片。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種電感充電時間的控制電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，包括峰值采樣電路以及充電時間產(chǎn)生電路，充電時間產(chǎn)生電路至少包括電容cap，其中，峰值采樣電路用于采樣輸入電壓Vin的峰值，充電時間產(chǎn)生電路充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流11，對電容cap進(jìn)行充放電，并將電容cap上的電壓Vcap與第一預(yù)設(shè)電壓比較，經(jīng)處理，得到輸出電感的第一充電時間。本發(fā)明提供的控制電路，采用COT的控制方式，其得到的電感充電時間與輸入電壓以及輸出電壓成比例，不需要負(fù)反饋回路，既能實(shí)現(xiàn)良好的恒流和恒壓特性，又能不受誤差運(yùn)算放大器等模塊的限制，且整個系統(tǒng)效率高，外圍器件少，瞬態(tài)響應(yīng)快。除此，本控制電路可以工作于CCM(連續(xù)模式)、DCM (斷續(xù)模式)及特定線電壓和負(fù)載條件下的臨界導(dǎo)通模式，且當(dāng)系統(tǒng)處于最大負(fù)載條件時，系統(tǒng)開關(guān)頻率達(dá)到最大值，該頻率最大值不隨線電壓變化而變化。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源的電路圖；圖2為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路的電路圖；圖3為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路中峰值采樣電路的電路圖；圖4為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路中充電時間產(chǎn)生電路的電路圖；圖5為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路中比較電路的電路圖；圖6為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路中產(chǎn)生電容cap充電時間Qchg/的第一種電路圖；圖7為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路中產(chǎn)生電容cap充電時間Qchg/的第二種電路圖8為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路在CV模式下，各信號變化的曲線圖；圖9為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路在CC模式下，各信號變化的曲線圖；圖10為在滿載狀態(tài)下，采用本發(fā)明提供的控制電路，系統(tǒng)工作周期變化的曲線圖；圖11為當(dāng)輸出電感的第一充電時間大于第一預(yù)設(shè)時間時，系統(tǒng)各信號變化的曲線圖；圖12為當(dāng)輸出電感的第一充電時間小于第一預(yù)設(shè)時間時，系統(tǒng)各信號變化的曲線圖；
圖13為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制方法的流程圖；圖14為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制方法的又一流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞的說明、簡寫或縮寫總結(jié)如下COT :constant on time。請參閱附圖2，為本發(fā)明提供的一種電感充電時間的控制電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源是降壓(buck)直流-直流(DC-DC)系統(tǒng)，包括峰值采樣電路2011以及充電時間產(chǎn)生電路2012，其中，所述峰值采樣電路2011用于采樣輸入電壓Vin的峰值；所述充電時間產(chǎn)生電路2012至少包括電容cap，所述充電時間產(chǎn)生電路2012產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin峰值成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流II，對所述電容cap進(jìn)行充放電，并控制所述電容cap的充放電時間，產(chǎn)生一個與所述輸出電壓Vout以及所述輸入電壓Vin的峰值成第三預(yù)設(shè)比例的時間，并將所述時間作為輸出電感的第一充電時間。其中NI和N2是為了保證系統(tǒng)的正常工作視情況開啟和關(guān)閉的，由于不是本發(fā)明重點(diǎn)，這里不做詳細(xì)介紹。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的電感充電時間的控制電路，可用于任何合適的開關(guān)電源中，例如其功率級電路可以為上述的正激式變換器電路、降壓型拓?fù)潆娐贰⑦€可以為反激式變換器電路、升壓型拓?fù)潆娐贰⑸祲盒屯負(fù)潆娐罚慈魏瓮ㄟ^磁性元件與功率開關(guān)連接的方式來實(shí)現(xiàn)的功率級電路。本發(fā)明提供的控制電路，采用COT的控制方式，其得到的電感充電時間與輸入電壓以及輸出電壓成比例，不需要負(fù)反饋回路，效率高，外圍器件少，瞬態(tài)響應(yīng)快。本發(fā)明還提供了一種峰值采樣電路的具體結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括三極管Q2、三極管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、第一電容Cl、第一緩沖電路、第一傳輸門TGl以及第二電容C2。其中，各個器件的連接關(guān)系如下
所述三極管Q2的基極與所述輸入電壓Vin的分壓信號k*Vin相連，所述三極管Q2的發(fā)射級分別與所述MOS管Q4的漏極以及所述三極管Q3的基極相連，所述三極管Q3的基極與第一預(yù)設(shè)信號Bias相連，所述MOS管Q4的源極以及所述三極管Q3的集電極均接Vdd，所述三極管Q3的發(fā)射極分別與所述第一電容Cl的第一端以及所述第一緩沖電路301的輸入端以及所述MOS管Q5的漏極相連，所述MOS管Q5的柵極與第二預(yù)設(shè)信號clear相連，所述第一緩沖電路301的輸入端通過所述第一傳輸門TGl與所述第二電容C2的第一端相連，所述第二三極管Q2的漏極、所述第一電容Cl的第二端、所述MOS管Q5的源極以及所述第二電容C2的第二端均接地，所述第一傳輸門TGl的輸出端作為所述峰值采樣電路的輸出端。在峰值采樣電路中，三極管Q2的基極輸入信號k*Vin,其中，k*Vin的確定是通過 將輸入交流電進(jìn)行全波整流處理后，進(jìn)行分壓得到的。操作步驟為設(shè)定k*Vin的信號周期為tl,第二預(yù)設(shè)信號clear的周期以及第一傳輸門TGl的sample信號周期均為t2,規(guī)定第一傳輸門TGl的sample的脈沖在第二預(yù)設(shè)信號clear的脈沖到來tl時間產(chǎn)生,則在第二電容C2處，就能夠得到輸入電壓k*Vin的峰值。優(yōu)選的，請參閱圖4，為本發(fā)明提供的一種充電時間產(chǎn)生電路的具體實(shí)現(xiàn)電路，包括充電電流產(chǎn)生電路401、放電電流產(chǎn)生電路402、電容cap、充放電控制電路403，其中，各個器件的連接關(guān)系如下所述充電電流產(chǎn)生電路401的輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號k3*Vo，所述放電電流產(chǎn)生電路的輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號k4*Vac_max，所述充電電流產(chǎn)生電路401的輸出端分別與所述電容cap的第一端、所述充放電控制電路403的第一輸入端以及所述放電電流產(chǎn)生電路402的輸出端相連，所述充放電控制電路403的第二輸入端接收所述第二預(yù)設(shè)電壓的信號Vc_ref，所述充放電控制電路403的輸出端作為所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端。其中，所述充電電流產(chǎn)生電路包括第二運(yùn)算放大器U2、第一電阻R1、M0S管Q6、第一電流鏡以及第二傳輸門TG2。具體的，所述第二運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號k3*Vo，所述第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端分別與所述第一電阻Rl的第一端以及MOS管Q6的源極相連，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端與所述MOS管Q6的柵極相連，所述MOS管Q6的漏極與所述第一電流鏡的輸入端相連，所述第一電流鏡的輸出端與所述第二傳輸門TG2的輸入端相連，所述第二傳輸門TG2的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。相應(yīng)的，所述放電電流產(chǎn)生電路包括第三運(yùn)算放大器U3、第二電阻R2、M0S管Q7、第三電流鏡、第四電流鏡以及第三傳輸門TG3。具體的，所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號k4*Vac_maX，所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端分別與所述第二電阻R2的第一端以及所述MOS管Q7的源極相連，所述第三運(yùn)算放大器U3的輸出端與所述MOS管Q7的柵極相連，所述MOS管Q7的漏極與所述第二電流鏡的輸入端相連，所述第二電流鏡的輸出端與所述第三電流鏡的輸入端相連，所述第三電流鏡的輸出端與所述第三傳輸門TG3的輸入端相連，所述第三傳輸門TG3的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。具體的，充放電控制電路403包括第一比較器Ul以及延時電路。其中，第一比較器Ul的反相輸入端作為充放電控制電路403的第一輸入端,第一比較器Ul的同相輸入端作為充放電控制電路403的第二輸入端,第一比較器Ul的輸出端與所述延時電路的輸入端相連，延時電路的輸出端作為充放電控制電路的輸出端。需要說明的是，k3和k4均是分壓系數(shù)，在上述充電電流產(chǎn)生電路中，其中，k3*Vo是由輸出電壓Vout經(jīng)過圖2中電阻R1、R2分壓，再從FB端分壓而來，而在上述放電電流產(chǎn)生電路中，k4*Vac_max是由圖3中的峰值采樣電路的輸出電壓Vac_max分壓而來。結(jié)合上述電路以及圖4，對本發(fā)明提供的一種電感充電時間控制電路的工作原理進(jìn)行介紹信號k3*Vo以及k4*Vac_max分別通過圖4中的充電電流產(chǎn)生電路以及放電時間產(chǎn)生電路，產(chǎn)生了充電電流Io和放電電流II，電流Io給cap電容充電了 T時間，T時間后，保持住電容cap上的電壓，此時該電容電壓增量為Λ V，在圖4中不難看出，Vcap與Vc_ref通過比較器Ul比較得出Vcomp,并經(jīng)過delay單元和pulse邏輯處理得到Tc_dischg—end 信號，當(dāng)Tc_dischg_end信號到來，電容cap開始放電，其中，電容cap上電壓從開始放電到回到Vc_ref時所持續(xù)的時間就是電感的第一充電時間Tc_dischg，即該第一充電時間是從電感LI上電流充電至滿載平均電流Io_ref時開始，持續(xù)到充電結(jié)束的時間。需要說明的是，該第一充電時間是所述輸出電感整個充電時間的重要部分。根據(jù)上述過程，電感充電時間的計(jì)算公式如下IoXT=CX ΔV=IlXTc_dischg (I)Tcdischg - —xT =-klx' 0-χΤ(2)
~Il k2x Vac_max
r ] 工τk3xVo τ, . ^ τΓk4xVac max而Io = klxVo =-Jl = k2xVac max =-=-
RlR2所以
k3x Vo
x ,. ,klxVo Rix k.3xR2 Vo
Tc dischg =-XT = —-XT =-x-xT
"k2x Vac_max k4x Vac_rnax k4x Rl Vac_ max
R2
L V R ^令^^= I，則有 l<4x RlTc dischg =—————X T( 3 )
V ac_max由公式(3)可知，本發(fā)明提供的控制電路，采用COT的控制方式，其得到的電感充電時間與輸入電壓以及輸出電壓成比例，不需要負(fù)反饋回路，既能實(shí)現(xiàn)良好的恒流和恒壓特性，又能不受誤差運(yùn)算放大器等模塊的限制，且整個系統(tǒng)效率高，外圍器件少，瞬態(tài)響應(yīng)快。除此，本控制電路可以工作于CCM (連續(xù)模式)、DCM (斷續(xù)模式)及特定線電壓和負(fù)載條件下的臨界導(dǎo)通模式，且當(dāng)系統(tǒng)處于最大負(fù)載條件時，系統(tǒng)開關(guān)頻率達(dá)到最大值，該頻率最大值不隨線電壓變化而變化。除此，發(fā)明人還考慮到功率管導(dǎo)通時間過短會對系統(tǒng)的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，則本發(fā)明還提供了比較電路，如圖5所示，所述比較電路可以通過與門電路實(shí)現(xiàn)，具體的連接關(guān)系為所述與門的第一輸入端與所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端相連，所述與門的第二輸入端接收第一預(yù)設(shè)時間的信號，所述與門輸出第二充電時間的信號。S卩，所述比較電路用于判斷所述輸出電感的第一充電時間Tc_diSchg是否小于第一預(yù)設(shè)時間Tmin,若是,則定義輸出電感的第二充電時間TL_dischg_begin為所述第一預(yù)設(shè)時間Tmin，若否，貝U定義輸出電感的第二充電時間TL_dischg_begin為所述輸出電感的第一充電時間Tc_dischg。除 上述電路外，發(fā)明人還提供了一種產(chǎn)生充電時間Qchg/以及放電時間Qdischg/的具體電路圖，請參閱圖5、圖6以及圖7，其工作原理為對TL_diSchg_begin信號進(jìn)行延時，延時Λ tl后得到信號Vc_Set_begin，延時Λ t2后得到信號T_begin，然后，信號Tbegin經(jīng)過圖6中的延時T模塊，就得到了信號T_delay，該信號是一個低電平時間固定為T的信號，它代表cap電容的實(shí)際充電時間，所以將信號T_delay經(jīng)過緩沖得到電容cap的實(shí)際充電時間Qchg/ο同樣,將信號Vc_set_begin與信號T_begin做異或處理,得到電容cap的置位脈沖信號Vc_set。由于信號Vc_set_begin表征電容cap的實(shí)際放電時間Qdischg/,所以信號Vc_set_begin經(jīng)過一個緩沖器后得到電容cap的實(shí)際放電時間Qdischg/。這里需要說明的是，其中，信號T_begin代表電容cap充電T時間的開始時刻，Vc_set為MOS管Q的控制信號，即電容cap在放電至Vc_ref后,再經(jīng)過Atl的時間,MOS管Q置位。由上述實(shí)例可知，本發(fā)明提供的控制電路，其得到的電感充電時間與輸入電壓以及輸出電壓成比例，不需要負(fù)反饋回路，效率高，外圍器件少，瞬態(tài)響應(yīng)快，除此，本控制電路可以工作于CCM (連續(xù)模式)、DCM (斷續(xù)模式)及特定線電壓和負(fù)載條件下的臨界導(dǎo)通模式，且當(dāng)系統(tǒng)處于最大負(fù)載條件時，系統(tǒng)開關(guān)頻率達(dá)到最大值，該頻率最大值不隨線電壓變化而變化。現(xiàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖進(jìn)行簡要說明，其中，圖8為CV模式下，此系統(tǒng)中電感電流，電壓Vcs以及電壓Vcap的變化過程。隨著負(fù)載的減輕，系統(tǒng)工作模式由滿載CCM、過渡、臨界一直到DCM模式，在此過程中，圖2中電感LI的充電斜率為
權(quán)利要求
1.一種電感充電時間的控制電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，其特征在于，包括峰值采樣電路以及充電時間產(chǎn)生電路，所述峰值采樣電路用于采樣輸入電壓Vin的峰值；所述充電時間產(chǎn)生電路至少包括電容cap，所述充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin峰值成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流II，對所述電容cap進(jìn)行充放電，并控制所述電容cap的充放電時間，產(chǎn)生一個與所述輸出電壓Vout以及所述輸入電壓Vin的峰值成第三預(yù)設(shè)比例的時間，并將所述時間作為輸出電感的第一充電時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述峰值采樣電路包括三極管Q2、三極管Q3、M0S管Q4、MOS管Q5、第一電容、第一緩沖電路、第一傳輸門以及第二電容， 所述三極管Q2的基極與所述輸入電壓Vin的分壓信號相連，所述三極管Q2的發(fā)射級分別與所述第MOS管Q4的漏極以及所述三極管Q3的基極相連，所述MOS管Q4的柵極與第一預(yù)設(shè)信號相連，所述MOS管Q4的源極以及所述三極管Q3的集電極均接Vdd，所述三極管Q3的發(fā)射極分別與所述第一電容的第一端以及所述第一緩沖電路的輸入端以及所述MOS管Q5的漏極相連，所述MOS管Q5的柵極與第二預(yù)設(shè)信號相連，所述第一緩沖電路的輸入端通過所述第一傳輸門與所述第二電容的第一端相連，所述三極管Q2的漏極、所述第一電容的第二端、所述MOS管Q5的源極以及所述第二電容的第二端均接地，所述第一傳輸門的輸出端作為所述峰值采樣電路的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述充電時間產(chǎn)生電路包括充電電流產(chǎn)生電路、放電電流產(chǎn)生電路、電容cap、充放電控制電路，所述充電電流產(chǎn)生電路的輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號，所述放電電流產(chǎn)生電路的輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號，所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端分別與所述電容cap的第一端、所述充放電控制電路的第一輸入端以及所述放電電流產(chǎn)生電路的輸出端相連，所述充放電控制電路的第二輸入端接收第一預(yù)設(shè)電壓的信號，所述充放電控制電路的輸出端作為所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端，且所述充放電控制電路控制所述第一充電時間的起始與結(jié)束時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，所述充電電流產(chǎn)生電路包括第二運(yùn)算放大器、第一電阻、MOS管Q6、第一電流鏡以及第二傳輸門，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接收所述輸出電壓Vout的分壓信號，反相輸入端分別與所述第一電阻的第一端以及所述MOS管Q6的源極相連，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述MOS管Q6的柵極相連，所述MOS管Q6的漏極與所述第一電流鏡的輸入端相連，所述第一電流鏡的輸出端與所述第二傳輸門的輸入端相連，所述第二傳輸門的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，所述放電電流產(chǎn)生電路包括第三運(yùn)算放大器、第二電阻、MOS管Q7、第三電流鏡、第四電流鏡以及第三傳輸門，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接收所述峰值采樣電路的輸出電壓的分壓信號，所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第二電阻的第一端以及所述MOS管Q7的源極相連，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與所述MOS管Q7的柵極相連，所述MOS管Q7的漏極與所述第二電流鏡的輸入端相連，所述第二電流鏡的輸出端與所述第三電流鏡的輸入端相連，所述第三電流鏡的輸出端與所述第三傳輸門的輸入端相連，所述第三傳輸門的輸出端作為所述充電電流產(chǎn)生電路的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，還包括比較電路，所述比較電路包括與門，所述與門的第一輸入端與所述充電時間產(chǎn)生電路的輸出端相連，所述與門的第二輸入端接收第一預(yù)設(shè)時間的信號，所述與門輸出第二充電時間的信號。
7.—種電感充電時間的控制方法，應(yīng)用于開關(guān)電源，其特征在于，包括米樣輸入電壓Vin的峰值；提供至少包括電容cap的充電時間產(chǎn)生電路，所述充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流IO以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin峰值成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流II，對所述電容cap進(jìn)行充放電，并控制所述電容cap的充放電時間，產(chǎn)生一個與所述輸出電壓Vout以及所述輸入電壓Vin的峰值成第三預(yù)設(shè)比例的時間，并將所述時間作為輸出電感的第一充電時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述電容cap上的電壓與第一預(yù)設(shè)電壓比較來控制所述第一充電時間的起始與結(jié)束時刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括判斷所述輸出電感的第一充電時間是否小于第一預(yù)設(shè)時間，若是，則定義輸出電感的第二充電時間為所述第一預(yù)設(shè)時間，若否，則定義輸出電感的第二充電時間為所述輸出電感的第一充電時間。
10.一種控制芯片,應(yīng)用于開關(guān)電源,其特征在于,包括權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述控制電路。
11.一種開關(guān)電源，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述控制電路或包括權(quán)利要求10所述的控制芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電感充電時間的控制電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，包括峰值采樣電路以及充電時間產(chǎn)生電路，充電時間產(chǎn)生電路至少包括電容cap，其中，峰值采樣電路采樣輸入電壓Vin的峰值，充電時間產(chǎn)生電路產(chǎn)生與所述輸出電壓Vout成第一預(yù)設(shè)比例的充電電流I0以及產(chǎn)生與輸入電壓Vin成第二預(yù)設(shè)比例的放電電流I1，對電容cap進(jìn)行充放電，并將電容cap上的電壓Vcap與第一預(yù)設(shè)電壓比較，經(jīng)處理，得到輸出電感的第一充電時間。本控制電路采用COT的控制方式，其得到的電感充電時間與輸入電壓以及輸出電壓成比例，既能實(shí)現(xiàn)良好的恒流和恒壓特性，又能不受誤差運(yùn)算放大器等模塊的限制，且整個系統(tǒng)效率高、外圍器件少，瞬態(tài)響應(yīng)快。
文檔編號H02M3/00GK102931830SQ20121044877
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者成東波, 汪虎, 陳超 申請人:上海新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司