一種連續和非連續模式恒壓恒流控制電路及開關電源的制作方法

本發明涉及開關電源技術領域，尤其涉及一種連續和非連續模式恒壓恒流控制電路及包括該連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的開關電源。

背景技術：

在開關電源技術領域，反激式開關電源因其應用結構簡單及成本較低而被廣泛應用。反激式開關電源主要采用源邊反饋控制技術或副邊反饋控制技術，其中，副變反饋控制技術通常需要利用光耦器件和精密穩壓器tl431來隔離采樣次級側輸出電壓信號以進行環路調制，而源邊反饋控制技術無需這些器件，因此應用簡單，成本更低，廣泛應用在中小功率開關電源領域。

源邊反饋控制技術是通過次級線圈和輔助線圈的耦合關系，在變壓器退磁過程中，將次級線圈上的電壓信息傳遞到輔助線圈上，開關電源控制器在變壓器退磁階段采樣輔助線圈上的電壓，從而實現輸出電壓信號從次級側到初級側的隔離傳遞，因此，源邊反饋要求退磁波形盡量完整。目前市場上源邊反饋控制技術基本采用非連續工作模式。

如圖1和圖2所示，其中圖1為現有技術中的源邊反饋反激式開關電源控制系統結構示意圖。由圖1可以看出，該開關電源包括的開關電源控制單元120通常包括恒壓環路、恒流環路、峰值電流比較器、開關鎖存器及驅動電路等，其中恒壓環路和恒流環路共同觸發功率管的導通，而功率管的關斷由峰值電流比較器來觸發，功率管導通和關斷觸發信號經過鎖存器及驅動器后，驅動功率管的導通和關斷，從而控制能量從初級到次級的傳遞。開關電源的系統控制則是通過響應輸出信號的變化來實現的，而輸出信號的傳遞則是通過隔離輔助線圈實現。輸出信號在每個開關周期內的退磁過程中被采樣，退磁過程結束后，才能根據采樣值進行下一次開關動作。

目前常見的開關電源是工作在斷續工作模式(即dcm模式)，即在一次觸發功率管導通之前，變壓器退磁結束，初級線圈的電流恢復到零。這種工作模式的環路控制過程及恒壓恒流計算相對比較簡單。

圖2所示為現有技術中的反激式開關電源通過圖1中所示的控制系統進行恒流控制的開關周期示意圖。由圖2可以看出，該開關電源在一個開關周期內包括三個時間段，分別是變壓器勵磁時間ton、退磁時間tdemag及死區時間tdead，當死區時間tdead為零時，開關電源工作在臨界dcm模式(qr模式)。在這種控制過程中，變壓器在每次開關周期內都能退磁結束，當輸出電壓恒定時，退磁時間tdemag也將固定，此時輸出恒流值取決于開關周期ts和初級峰值電流大小。因此死區時間為零時是系統的最大工作頻率，表示為：

由上述公式可知，當輸入電壓比較低時，勵磁時間將增加，而勵磁時間增加將導致開關電源工作頻率降低，由于開關電源的最大工作頻率取決于最低輸入電壓下的工作頻率。為了提高工作頻率，現有技術中通常會采用電感量來減小退磁時間，這樣一方面會影響轉換效率，另一方面會影響空載下采樣準確性，從而導致系統不穩定。

因此，如何在不影響系統穩定性的前提下提高開關電源的頻率及功率密度成為亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種連續和非連續模式恒壓恒流控制電路及包括該連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的開關電源，以解決現有技術中的問題。

作為本發明的第一個方面，提供一種連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，其中，所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300包括：恒壓環路310、恒流環路320、限流閾值選擇器330、第一比較器340、鎖存器350和驅動單元360，

所述恒壓環路310的輸入端為所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的輸入端，所述恒壓環路310的輸出端與所述鎖存器350的第一輸入端連接，所述恒流環路320的輸入端與高電平連接，所述恒流環路320的輸出端與所述限流閾值選擇器330的第一輸入端連接，所述限流閾值選擇器330的第二輸入端與所述恒壓環路310的輸出端連接，所述第一比較器340的第一輸入端能夠與電壓采樣點341連接，所述第一比較器340的第二輸入端與所述限流閾值選擇器330的輸出端連接，所述第一比較器340的輸出端與所述鎖存器350的第二輸入端連接，所述鎖存器350的輸出端與所述驅動單元360的輸入端連接，所述驅動單元360的輸出端為所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的輸出端，當所述鎖存器350第一輸入端接收到有效電平信號時，所述驅動單元360能夠輸出導通觸發信號，當所述鎖存器350的第二輸入端接收到有效電平信號時，所述驅動單元360能夠輸出關斷觸發信號。

優選地，所述恒壓環路310包括：采樣單元451、誤差放大器452、鋸齒波發生器456、線纜壓降補償單元457、第二比較器458、第一與門460、第三比較器472和工作模式控制單元476，

所述采樣單元451的輸入端為所述恒壓環路310的輸入端，所述采樣單元451的輸出端與所述誤差放大器452的反相輸入端連接，所述誤差放大器452的同相輸入端用于輸入第一基準電壓信號453，所述誤差放大器452的輸出端通過所述線纜壓降補償單元457連接到所述采樣單元451的輸入端，所述誤差放大器452的輸出端還與所述第二比較器458的第一輸入端連接，所述第二比較器458的第二輸入端與所述鋸齒波發生器456的輸出端連接，所述第二比較器458的輸出端與所述第一與門460的第一輸入端連接，所述第一與門460的第二輸入端與所述工作模式控制單元476的輸出端連接，所述第一與門460的輸出端為所述恒壓環路310的輸出端，所述第三比較器472的第一輸入端與所述采樣單元451的輸入端連接，所述第三比較器472的第二輸入端用于輸入第二基準電壓信號471，所述第三比較器472的輸出端與所述工作模式控制單元476的第一輸入端連接，所述工作模式控制單元476的第二輸入端與所述驅動單元360的輸出端連接，所述鋸齒波發生器456的輸入端與所述驅動單元360的輸出端連接，所述鋸齒波發生器456的輸出端能夠輸出鋸齒波信號，所述誤差放大器452的輸出端能夠輸出誤差放大信號，所述鋸齒波信號和所述誤差放大信號通過所述第二比較器458后能夠得到比較信號，所述比較信號與所述工作模式控制單元476的輸出端輸出的使能信號通過所述第一與門460能夠得到所述導通觸發信號。

優選地，所述工作模式控制單元476包括：第一偏置電流源501、第二偏置電流源544、第一開關502、第二開關503、第三開關507、第四開關508、第一電容505、第二電容506、第三電容541、加法器510、第四比較器520、第五比較器540、d觸發器530和第二與門560，

所述第一偏置電流源501的輸入端與高電平連接，所述第一偏置電流源501的輸出端與所述第一開關502的一端連接，所述第一開關502的另一端通過所述第二開關503與低電平連接，所述第四開關508的一端與所述第一開關502的另一端連接，所述第四開關508的另一端與所述加法器510的第一輸入端連接，所述第一電容505的一端與所述第一開關502的另一端連接，所述第一電容505的另一端與所述低電平連接，所述第二電容506的一端與所述第四開關508的另一端連接，所述第二電容506的另一端與所述低電平連接，所述第四比較器520的第一輸入端與所述第四開關508的一端連接，所述第四比較器520的第二輸入端與所述加法器510的輸出端連接，所述第四比較器520的輸出端與所述d觸發器530的d輸入端連接，所述d觸發器530的q輸出端與所述加法器510的第二輸入端連接，所述第二偏置電流源544的輸入端與所述高電平連接，所述第二偏置電流源544的輸出端與所述第三開關507的一端連接，所述第三開關507的另一端與所述低電平連接，所述第三電容541的一端與所述第三開關507的一端連接，所述第三電容541的另一端與所述低電平連接，所述第五比較器540的第一輸入端與所述第三電容541的一端連接，所述第五比較器540的第二輸入端用于輸入第三基準電壓信號542，所述第五比較器540的輸出端與所述d觸發器530的clk輸入端連接，所述第二與門560的第一輸入端與所述第四比較器520的輸出端連接，所述第二與門560的第二輸入端與所述第五比較器540的輸出端連接，所述第二與門560的輸出端為所述工作模式控制單元476的輸出端，用于輸出所述使能信號。

優選地，所述第一偏置電流源501的偏置電流和所述第二偏置電流源544的偏置電流相同。

優選地，所述恒流環路320包括：第三偏置電流源710、第四偏置電流源716、第五偏置電流源730、壓控電流源736、第五開關712、第六開關714、第七開關726、第八開關732、第九開關734、第十開關746、第四電容722、第五電容724、第六電容742、第七電容744和緩沖器748，

所述第三偏置電流源710的輸入端為所述恒流環路320的輸入端，所述第三偏置電流源710的輸出端與所述第五開關712的一端連接，所述第五開關712的另一端與所述第六開關714的一端連接，所述第六開關714的另一端與所述第四偏置電流源716的輸入端連接，所述第四偏置電流源716的輸出端與低電平連接，所述第七開關的一端與所述第六開關714的一端連接，所述第四電容722的一端與所述第七開關726的一端連接，所述第四電容722的另一端與所述低電平連接，所述第五電容724的一端與所述第七開關726的另一端連接，所述第五電容724的另一端與所述低電平連接，所述第五偏置電流源730的輸入端與所述高電平連接，所述第五偏置電流源730的輸出端與所述第八開關732的一端連接，所述第八開關732的另一端與所述第九開關734的一端連接，所述第九開關734的另一端與所述壓控電流源736的第一輸入端連接，所述壓控電流源736的第二輸入端與第七開關726的另一端連接，所述壓控電流源736的第一接地端和第二接地端均與所述低電平連接，所述第六電容742的一端與所述第九開關734的一端連接，所述第六電容742的另一端與所述低電平連接，所述第十開關746的一端與所述第六電容742的一端連接，所述第十開關746的另一端與所述第七電容744的一端連接，所述第七電容744的另一端與所述低電平連接，所述緩沖器748的一端與所述第七電容744的一端連接，所述緩沖器748的另一端為所述恒流環路320的輸出端，用于輸出恒流峰值電流閾值。

優選地，所述第四偏置電流源716的偏置電流是所述第三偏置電流源710的偏置電流的兩倍，且所述第五偏置電流源730的偏置電流與所述第三偏置電流源710的偏置電流相同。

優選地，所述限流閾值選擇器330包括：三階跨導運放1020、第一電阻1022、第二電阻1023、第一三極管1024、第二三極管1026、第三三極管1027、第六偏置電流源1032、第七偏置電流源1034、第六比較器1036和第一開關管1038，

所述三階跨導運放1020的輸入端為所述限流閾值選擇器330的第二輸入端，所述三階跨導運放1020的輸出端與所述第一電阻1022的一端連接，所述第一電阻1022的另一端與低電平連接，所述第一三極管1024的基極與所述第一電阻1022的一端連接，所述第一三極管1024的集電極與所述低電平連接，所述第一三極管1024的發射極與所述第二三極管1026的發射極連接，所述第二三極管1026的基極為所述限流閾值選擇器330的第一輸入端，所述第二三極管1026的集電極與所述低電平連接，所述第六偏置電流源1032的輸入端與高電平連接，所述第六偏置電流源1032的輸出端與所述第二三極管1026的發射極連接，所述第七偏置電流源1034的一端與所述高電平連接，所述第七偏置電流源1034的另一端與所述第三三極管1027的發射極連接，所述第三三極管1027的集電極與所述低電平連接，所述第三三極管1027的基極為所述限流閾值選擇器330的輸出端，所述第六比較器1036的第一輸入端與所述第六偏置電流源1032的輸出端連接，所述第六比較器1036的第二輸入端與所述第三三極管1027的發射極連接，所述第六比較器1036的輸出端與所述第一開關管1038的柵極連接，所述第一開關管1038的漏極與所述高電平連接，所述第一開關管1038的源極與所述第二電阻1023的一端連接，所述第二電阻1023的另一端與所述低電平連接。

作為本發明的第二個方面，提供一種開關電源，所述開關電源包括連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，其中，所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路包括前文所述的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300。

優選地，所述開關電源包括輸入整流濾波電路110、變壓器100、輸出整流濾波電路130、功率管104和初級電流采樣電阻103，所述變壓器100包括源邊繞組101和與所述源邊繞組耦合的副邊繞組105以及輸出反饋輔助繞組102，

所述整流濾波電路110的輸入端與交流電源連接，所述整流濾波電路110的輸出端與所述源邊繞組101連接，所述整流濾波電路110用于將所述交流電源輸入的交流電進行整流濾波后得到源邊電壓，并輸出至所述變壓器100；

所述副邊繞組105與所述輸出整流濾波電路130連接，所述變壓器100用于將所述源邊繞組101輸入的所述源邊電壓經過所述源邊繞組101與所述副邊繞組105的耦合后得到副邊電壓，并輸出至所述輸出整流濾波電路130；

所述輸出反饋輔助繞組102與所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的恒壓環路310的輸入端連接，所述輸出反饋輔助繞組102用于將與所述副邊繞組105耦合得到的輔助電壓輸出至所述恒壓環路310的輸入端；

所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的驅動單元360的輸出端與所述功率管104的柵極連接，所述驅動單元360輸出的所述導通觸發信號能夠將所述功率管104導通，所述驅動單元360輸出的所述關斷觸發信號能夠將所述功率管104關斷；

所述功率管104的漏極與所述源邊繞組101連接，所述功率管104的源極與所述初級采樣電阻103的一端連接，所述初級采樣電阻103的一端為所述電壓采樣點，所述初級采樣電阻103的另一端與低電平連接。

本發明提供的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，恒壓環路能夠通過所述鎖存器和驅動單元輸出導通觸發信號，恒壓環路和恒流環路通過限流閾值選擇器以及比較器能夠比較恒壓環路的輸出端與恒流環路的輸出端兩者輸出的最小值，并將最小值輸入到比較器，比較器能夠比較最小值與電壓采樣點的電壓值并得到比較結果，通過比較結果得到觸發信號并通過開關電壓的恒壓恒流控制電路的輸出端輸出觸發信號，采用這種結構的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路當應用于開關電源中時，能夠實現自適應開關電源的連續和非連續工作模式，且能夠解決連續模式下的次諧波振蕩問題，實現精確的恒壓恒流控制，從而實現了在不影響開關電源穩定性的前提下提高了開關電源的頻率及功率密度。

本發明提供開關電源，由于采用了前文所述的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，能夠自適應ccm和dcm模式，并實現精確恒壓恒流功能，且本發明提供的開關電源的工作頻率與定時模塊的設置時間相關，簡化了高頻開關電源的系統設置。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為現有技術中的源邊反饋反激式開關電源控制系統結構示意圖。

圖2為現有技術中的反激式開關電源通過圖1中所示的控制系統進行恒流控制的開關周期示意圖。

圖3為本發明提供的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的結構示意圖。

圖4為本發明提供的恒壓環路的結構示意圖。

圖5為本發明提供的工作模式控制單元的結構示意圖。

圖6為本發明提供的恒壓環路的控制信號時序圖。

圖7為本發明提供的恒流環路的結構示意圖。

圖8為本發明提供的恒流環路的控制信號時序圖。

圖9為本發明提供的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的恒流計算方法示意圖。

圖10為本發明提供的限流閾值選擇器的結構示意圖。

圖11為本發明提供的三階跨導運放的結構示意圖。

圖12為本發明提供的峰值電流閾值電壓控制的示意圖。

圖13為本發明提供的開關電源的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

作為本發明的第一個方面，提供一種連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，如圖3所示，其中，所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300包括：恒壓環路310、恒流環路320、限流閾值選擇器330、第一比較器340、鎖存器350和驅動單元360，

所述恒壓環路310的輸入端為所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的輸入端，所述恒壓環路310的輸出端與所述鎖存器350的第一輸入端連接，所述恒流環路320的輸入端與高電平連接，所述恒流環路320的輸出端與所述限流閾值選擇器330的第一輸入端連接，所述限流閾值選擇器330的第二輸入端與所述恒壓環路310的輸出端連接，所述第一比較器340的第一輸入端能夠與電壓采樣點341連接，所述第一比較器340的第二輸入端與所述限流閾值選擇器330的輸出端連接，所述第一比較器340的輸出端與所述鎖存器350的第二輸入端連接，所述鎖存器350的輸出端與所述驅動單元360的輸入端連接，所述驅動單元360的輸出端為所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的輸出端，當所述鎖存器350第一輸入端接收到有效電平信號時，所述驅動單元360能夠輸出導通觸發信號，當所述鎖存器350的第二輸入端接收到有效電平信號時，所述驅動單元360能夠輸出關斷觸發信號。

本發明提供的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，恒壓環路能夠通過所述鎖存器和驅動單元輸出導通觸發信號，恒壓環路和恒流環路通過限流閾值選擇器以及比較器能夠比較恒壓環路的輸出端與恒流環路的輸出端兩者輸出的最小值，并將最小值輸入到比較器，比較器能夠比較最小值與電壓采樣點的電壓值并得到比較結果，通過比較結果得到觸發信號并通過開關電壓的恒壓恒流控制電路的輸出端輸出觸發信號，采用這種結構的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路當應用于開關電源中時，能夠實現自適應開關電源的連續和非連續工作模式，且能夠解決連續模式下的次諧波振蕩問題，實現精確的恒壓恒流控制，從而實現了在不影響開關電源穩定性的前提下提高了開關電源的頻率及功率密度。

具體地，所述第一比較器340為峰值電流比較器。

具體地，如圖3所示，為連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的連續模式(ccm模式)和非連續模式(dcm模式)的結構示意圖，由圖中可以看出，所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300主要包括恒壓環路310、恒流環路320、限流閾值選擇器330、第一比較器340、鎖存器350及驅動單元360。圖中所示的功率管n1導通由恒壓環路310控制，功率管n1的關斷則由恒壓環路310和恒流環路320兩者共同決定。限流閾值選擇器330選擇恒壓環路310和恒流環路320兩者輸出的最小值，輸入到第一比較器340，作為第一比較器340的參考電平，初級采樣電阻rcs上壓降輸入到第一比較器340與參考電平進行比較得到的比較結果用于觸發功率管n1的關斷。

作為恒壓環路310的具體實施方式，如圖4所示，所述恒壓環路310包括：采樣單元451、誤差放大器452、鋸齒波發生器456、線纜壓降補償單元457、第二比較器458、第一與門460、第三比較器472和工作模式控制單元476，

所述采樣單元451的輸入端為所述恒壓環路310的輸入端，所述采樣單元451的輸出端與所述誤差放大器452的反相輸入端連接，所述誤差放大器452的同相輸入端用于輸入第一基準電壓信號453，所述誤差放大器452的輸出端通過所述線纜壓降補償單元457連接到所述采樣單元451的輸入端，所述誤差放大器452的輸出端還與所述第二比較器458的第一輸入端連接，所述第二比較器458的第二輸入端與所述鋸齒波發生器456的輸出端連接，所述第二比較器458的輸出端與所述第一與門460的第一輸入端連接，所述第一與門460的第二輸入端與所述工作模式控制單元476的輸出端連接，所述第一與門460的輸出端為所述恒壓環路310的輸出端，所述第三比較器472的第一輸入端與所述采樣單元451的輸入端連接，所述第三比較器472的第二輸入端用于輸入第二基準電壓信號471，所述第三比較器472的輸出端與所述工作模式控制單元476的第一輸入端連接，所述工作模式控制單元476的第二輸入端與所述驅動單元360的輸出端連接，所述鋸齒波發生器456的輸入端與所述驅動單元360的輸出端連接，所述鋸齒波發生器456的輸出端能夠輸出鋸齒波信號，所述誤差放大器452的輸出端能夠輸出誤差放大信號，所述鋸齒波信號和所述誤差放大信號通過所述第二比較器458后能夠得到比較信號，所述比較信號與所述工作模式控制單元476的輸出端輸出的使能信號通過所述第一與門460能夠得到所述導通觸發信號。

具體地，如圖4所示，輸出反饋輔助繞組102按比例反饋次級繞組電壓，經過電阻分壓后，輸出采樣電壓信號441，該采樣電壓信號441與開關電源的輸出信號呈線性比例關系。

所述采樣單元451在變壓器退磁階段采樣所述采樣電壓信號441并保持，作為所述誤差放大器452的輸入形成負反饋，采樣和保持動作每個開關周期完成一次，所述采樣電壓信號441對應的采樣電壓與輸出電壓的對應關系有下式所示：

vfb＝k*vaux＝k*n*(vout+vd)

其中，vout表示所述輸出電壓，vd表示輸出整流管的壓降，vaux表示輸出反饋輔助繞組102上的電壓，vfb表示所述采樣電壓，k為分壓系數，n為所述輸出反饋輔助繞組102與副邊繞組的匝數比。

所述采樣電壓信號441與所述第一基準電壓信號453經過誤差放大器452放大后，其輸出的誤差放大信號vcomp作為調制信號，控制開關電源轉換器功率管導通觸發條件、開關頻率、恒壓環峰值電流閾值和線纜壓降補償等，所述誤差放大信號vcomp電壓包含頻率分量和峰值電流閾值分量，其值的大小反映開關電源轉換器輸出功率的大小。

所述鋸齒波發生器456為轉換功率頻率分量的高階函數曲線，對應功率傳遞函數高階vcomp系數，最終實現輸出功率與所述誤差放大信號vcomp的一階線性關系。所述鋸齒波發生器456能夠輸出鋸齒波信號，所述誤差放大信號vcomp和所述鋸齒波信號經過所述第二比較器458判斷，抽取頻率分量，得到下一周期導通觸發條件，該觸發條件是環路自動響應，它與工作模式控制單元476的輸出信號477共同觸發鎖存器350，最終觸發功率管104的導通。

所述第三比較器472比較所述采樣電壓信號441與所述第二基準信號471，所述第三比較器472的輸出高電平脈寬長度表示為退磁時間，輸入到工作模式控制單元476。工作模式控制單元476通過對退磁時間迭代計算后，輸出使能信號477，與所述第二比較器458的輸出信號組合后觸發所述功率管104的導通，它們共同完成了環路的恒壓控制。當所述使能信號477信號先于所述第二比較器458的輸出信號產生時，表示所述開關電源處于調頻調幅狀態；當所述使能信號477晚于所述第二比較器458的輸出信號產生時，則表示所述開關電源處于恒頻調幅狀態，最大開關頻率由所述工作模式控制單元476控制。當所述使能信號477跳變時退磁過程并未結束，則表示所述開關電源進入連續工作模式(ccm工作模式)，當所述使能信號477跳變時退磁過程已經結束，則表示所述開關電源進入斷續工作模式(dcm工作模式)。

優選地，所述第二比較器458為pwm比較器。

需要說明的是，圖4所示的驅動單元360的輸出端的輸出信號以符號on表示。

所述第一比較器340的輸出控制所述功率管104的關斷。所述第一比較器340的一個輸入端余所述電壓采樣點341連接，所述第一比較器340的另一個輸入端與所述限流閾值選擇器330的輸出端連接。在所述功率管104導通，初級線圈勵磁階段，原級側電流持續上升，初級采樣電阻103的壓降也上升，當初級采樣電阻103的壓降達到所述限流閾值選擇器330的輸出電壓時，所述第一比較器340輸出反轉電平觸發鎖存器350，此時所述功率管104關斷。

所述限流閾值選擇器330的輸出電壓由恒壓環路310輸出的所述誤差放大信號vcomp和恒流環路320的輸出信號共同決定，他們兩者之間的最小值作為所述限流閾值選擇器330的輸出。當開關電源工作在輕載時，恒壓環路310輸出的所述誤差放大信號vcomp小于所述恒流環路320的輸出信號，開關電源由所述恒壓環路310控制，當所述恒壓環路310輸出的所述誤差放大信號vcomp大于所述恒流環路320的輸出信號時，所述開關電源工作在恒流階段。

作為所述工作模式控制單元476的具體實施方式，如圖5所示，所述工作模式控制單元476包括：第一偏置電流源501、第二偏置電流源544、第一開關502、第二開關503、第三開關507、第四開關508、第一電容505、第二電容506、第三電容541、加法器510、第四比較器520、第五比較器540、d觸發器530和第二與門560，

所述第一偏置電流源501的輸入端與高電平連接，所述第一偏置電流源501的輸出端與所述第一開關502的一端連接，所述第一開關502的另一端通過所述第二開關503與低電平連接，所述第四開關508的一端與所述第一開關502的另一端連接，所述第四開關508的另一端與所述加法器510的第一輸入端連接，所述第一電容505的一端與所述第一開關502的另一端連接，所述第一電容505的另一端與所述低電平連接，所述第二電容506的一端與所述第四開關508的另一端連接，所述第二電容506的另一端與所述低電平連接，所述第四比較器520的第一輸入端與所述第四開關508的一端連接，所述第四比較器520的第二輸入端與所述加法器510的輸出端連接，所述第四比較器520的輸出端與所述d觸發器530的d輸入端連接，所述d觸發器530的q輸出端與所述加法器510的第二輸入端連接，所述第二偏置電流源544的輸入端與所述高電平連接，所述第二偏置電流源544的輸出端與所述第三開關507的一端連接，所述第三開關507的另一端與所述低電平連接，所述第三電容541的一端與所述第三開關507的一端連接，所述第三電容541的另一端與所述低電平連接，所述第五比較器540的第一輸入端與所述第三電容541的一端連接，所述第五比較器540的第二輸入端用于輸入第三基準電壓信號542，所述第五比較器540的輸出端與所述d觸發器530的clk輸入端連接，所述第二與門560的第一輸入端與所述第四比較器520的輸出端連接，所述第二與門560的第二輸入端與所述第五比較器540的輸出端連接，所述第二與門560的輸出端為所述工作模式控制單元476的輸出端，用于輸出所述使能信號。

具體地，當所述功率管104導通時，驅動電壓從低到高變化的上升沿將產生一個窄脈沖，如圖5所示，用于對所述第三電容541放電清零及所述第一電容505和所述第二電容506的求和平均。所述第二偏置電流源544輸出的第二偏置電流對所述第三電容541進行充電，所述第三電容541兩端的電容電壓從零開始變高，直到下一次導通時被清零，當所述第三電容541兩端的電容電壓達到預設的所述第三基準電壓信號542時，所述第五比較器540輸出反轉信號，所述第五比較器540的輸出信號的低電平時間對應的頻率是開關電源的最高頻率。所述第五比較器540的輸出信號的上升沿將觸發所述d觸發器530，當所述d觸發器530的輸出為高電平時，所述加法器510做步進加迭代運算，當所述d觸發器530的輸出為低電平時，所述加法器510做步進減迭代運算。

當原級側功率管關斷后，變壓器進入退磁階段，退磁信號的邊沿窄脈沖使所述第二開關503短暫導通，所述第二開關503對所述第一電容505進行放電清零，同時所述第一開關502導通，所述第一偏置電流源501輸出的第一偏置電流對所述第一電容505進行充電，當所述第一電容505的電壓高于所述第二電容506與所述加法器510的疊加電壓時，所述第四比較器520的輸出信號為高電平，表示本周期退磁已經達到上次周期退磁時間。所述第四比較器520的輸出信號與所述第五比較器的輸出信號都為高電平時，所述第二與門560輸出信號表示本周期退磁迭代過程已完成，允許進行下一次功率管導通。當所述第二與門560的輸出信號先于圖4所示的所述第三比較器472的輸出信號變化，表示所述開關電源進入連續工作模式，當所述第二與門560的輸出信號晚于圖4所示的所述第三比較器472的輸出信號變化，則表示所述開關電源進入非連續工作模式。

優選地，所述第四比較器520為退磁檢測比較器。

進一步具體地，所述第一偏置電流源501的偏置電流和所述第二偏置電流源544的偏置電流相同。

所述恒壓環路310的連續非連續工作模式控制信號時序圖如圖6所示。

作為所述恒流環路320的具體實施方式，如圖7所示，所述恒流環路320包括：第三偏置電流源710、第四偏置電流源716、第五偏置電流源730、壓控電流源736、第五開關712、第六開關714、第七開關726、第八開關732、第九開關734、第十開關746、第四電容722、第五電容724、第六電容742、第七電容744和緩沖器748，

所述第三偏置電流源710的輸入端為所述恒流環路320的輸入端，所述第三偏置電流源710的輸出端與所述第五開關712的一端連接，所述第五開關712的另一端與所述第六開關714的一端連接，所述第六開關714的另一端與所述第四偏置電流源716的輸入端連接，所述第四偏置電流源716的輸出端與低電平連接，所述第七開關的一端與所述第六開關714的一端連接，所述第四電容722的一端與所述第七開關726的一端連接，所述第四電容722的另一端與所述低電平連接，所述第五電容724的一端與所述第七開關726的另一端連接，所述第五電容724的另一端與所述低電平連接，所述第五偏置電流源730的輸入端與所述高電平連接，所述第五偏置電流源730的輸出端與所述第八開關732的一端連接，所述第八開關732的另一端與所述第九開關734的一端連接，所述第九開關734的另一端與所述壓控電流源736的第一輸入端連接，所述壓控電流源736的第二輸入端與第七開關726的另一端連接，所述壓控電流源736的第一接地端和第二接地端均與所述低電平連接，所述第六電容742的一端與所述第九開關734的一端連接，所述第六電容742的另一端與所述低電平連接，所述第十開關746的一端與所述第六電容742的一端連接，所述第十開關746的另一端與所述第七電容744的一端連接，所述第七電容744的另一端與所述低電平連接，所述緩沖器748的一端與所述第七電容744的一端連接，所述緩沖器748的另一端為所述恒流環路320的輸出端，用于輸出恒流峰值電流閾值。

具體地，如圖7所示，所述第五開關712在ton時間內導通，期間所述第三偏置電流源710輸出的第三偏置電流對所述第四電容722進行充電，所述第六開關714在0～1/2*ton時間內導通，期間所述第四偏置電流源716輸出的第四偏置電流對所述第四電容722進行放電，需要說明的是，所述第四偏置電流是第三偏置電流的兩倍。1/2*ton是所述初級采樣電阻103的采樣電壓達到所述第五電容724的兩端電壓vcs_mid的時間。當所述第七開關726導通時，所述第四電容722對所述第五電容724充放電進行積分。所述壓控電流源736將所述第五電容724的電壓信號對應成電流信號，通過所述第九開關734，在退磁時間內對所述第六電容742進行放電，同時所述第五偏置電流源730輸出的第五偏置電流在一個開關周期內對所述第六電容742進行充電，所述第六電容742上的電壓通過所述第十開關746和所述第七電容744進行積分，其結果通過所述緩沖器748輸出，作為恒流峰值電流閾值。

需要說明的是，所述壓控電流源736的第一接地端為控制信號接地端，所述壓控電流源736的第二接地端為受控源接地端。

進一步具體地，所述第四偏置電流源716的偏置電流是所述第三偏置電流源710的偏置電流的兩倍，且所述第五偏置電流源730的偏置電流與所述第三偏置電流源710的偏置電流相同。

所述恒流環路320的控制信號時序圖如圖8所示。圖9為所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的恒流計算方法示意圖。其中933表示輸出平均電流值，其結果可根據電流計算公式：

is＝n*ip，

其中iout為所述恒流環路320的電流輸出值，is1和is0為退磁開始和結束時刻的次級電流，tdem為退磁時間，tsw為開關周期，n為所述輸出反饋輔助繞組102與副邊繞組的匝數比，ip1和ip0為原級側峰值電流和初始電流，rcs為原級側電流采樣電阻，vcs_mid為1/2導通時刻的原級側電流采樣電阻rcs的壓降，將設為與內部基準相等時，即滿足dcm和ccm輸出恒流控制，次級輸出恒流值只與基準電壓、匝比及原級側采樣電阻相關。

作為所述限流閾值選擇器330的具體實施方式，如圖10所示，所述限流閾值選擇器330包括：三階跨導運放1020、第一電阻1022、第二電阻1023、第一三極管1024、第二三極管1026、第三三極管1027、第六偏置電流源1032、第七偏置電流源1034、第六比較器1036和第一開關管1038，

所述三階跨導運放1020的輸入端為所述限流閾值選擇器330的第二輸入端，所述三階跨導運放1020的輸出端與所述第一電阻1022的一端連接，所述第一電阻1022的另一端與低電平連接，所述第一三極管1024的基極與所述第一電阻1022的一端連接，所述第一三極管1024的集電極與所述低電平連接，所述第一三極管1024的發射極與所述第二三極管1026的發射極連接，所述第二三極管1026的基極為所述限流閾值選擇器330的第一輸入端，所述第二三極管1026的集電極與所述低電平連接，所述第六偏置電流源1032的輸入端與高電平連接，所述第六偏置電流源1032的輸出端與所述第二三極管1026的發射極連接，所述第七偏置電流源1034的一端與所述高電平連接，所述第七偏置電流源1034的另一端與所述第三三極管1027的發射極連接，所述第三三極管1027的集電極與所述低電平連接，所述第三三極管1027的基極為所述限流閾值選擇器330的輸出端，所述第六比較器1036的第一輸入端與所述第六偏置電流源1032的輸出端連接，所述第六比較器1036的第二輸入端與所述第三三極管1027的發射極連接，所述第六比較器1036的輸出端與所述第一開關管1038的柵極連接，所述第一開關管1038的漏極與所述高電平連接，所述第一開關管1038的源極與所述第二電阻1023的一端連接，所述第二電阻1023的另一端與所述低電平連接。

具體地，如圖10所示，通過該限流閾值選擇器330，實時計算所述恒壓環路310和恒流環路320兩者電流閾值電壓的最小值，作為所述第一比較器340的參考電平。如圖4和圖10所示，所述誤差放大器452輸出的所述誤差放大信號vcomp經過三階跨導運放1020，產生的跨導電流在所述第一電阻1022上產生壓降，該電壓降作為所述恒壓環路310產生的峰值電流閾值電壓。所述恒流環路320輸出的峰值電流閾值電壓通過所述第二三極管1026的基極輸入到所述限流閾值選擇器330。所述恒壓環路310產生的峰值電流閾值電壓和所述恒流環路320輸出的峰值電流閾值電壓通過運放環路中的第六偏置電流源1032、第七偏置電流源1034、第六比較器1036和第一開關管1038，實時輸出兩個峰值電流閾值電壓的最小值，該最小值作為所述第一比較器340的參考電平。

進一步具體地，圖11所示為所述恒壓環路310的峰值電流閾值電壓控制三階跨導運放1020的結構示意圖。由圖11可以看出，所述三階跨導運放1020包括相互連接的第一階跨導運放1112、第二階跨導運放1114和第三階跨導運放1116，具體連接關系如圖中所示。其中，所述恒壓環路310的誤差放大器輸出的所述誤差放大信號vcomp作為所述第一階跨導運放1112的輸入信號，所述第一階跨導運放1112的第一基準信號1122、所述第二階跨導運放1114的第二基準信號1123和第三階跨導運放1116的第三基準信號1124分別表示峰值電流幅值變化時所對應的vcomp電壓值。三個基準信號與所述誤差放大信號vcomp一起作為所述三階跨導運放1020的輸入。優選地，所述第一階跨導運放1112對應輕載峰值電流閾值電壓，所述第二階跨導運放1114對應滿載峰值電流閾值電壓，所述第三階跨導運放1116對應過功率峰值保護閾值電壓。三階跨導運放1020還包括三個電流鏡像管，所述第一階跨導運放1112、第二階跨導運放1114和第三階跨導運放1116通過第一電流鏡像管1132、第二電流鏡像管1134和第三電流鏡像管1136得到所述三階跨導運放1020的輸出信號。

需要說明的是，峰值電流閾值電壓可通過這三組電流鏡像管進行不同比例的組合，優化輸出功率的效率曲線。

具體地，峰值電流閾值電壓控制的示意圖如圖12所示，其中1210是恒流環路320輸出的峰值電流閾值電壓波形，1220是恒壓環路310輸出的峰值電流閾值電壓波形，1230是初級電流采樣電阻的壓降波形，初級電流采樣電阻的峰值電壓為1210和1220兩者最小值。在開關電源處于輕載狀態下，初級電流采樣電阻的峰值電壓由恒壓環路控制，隨著輸出電流不斷增加，初級電流采樣電阻的峰值電壓也不斷提高，當輸出電流達到恒流限制點時，恒流環路輸出的峰值電流閾值電壓小于恒壓環路，此后系統自動進入恒流控制狀態。

本發明提供的開關電源包括連續和非連續模式恒壓恒流控制電路的具體工作原理描述如下，由前文所述可知，本發明提供的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路具體可以包括采樣單元、誤差放大器、鋸齒波信號發生器、pwm比較器、退磁檢測比較器、定時模塊、退磁時間保持迭代模塊、原級側中值電流采樣模塊、恒流計算模塊、峰值電流比較器、觸發器和驅動模塊。所述采樣單元通過變壓器次級線圈和輸出反饋輔助繞組線圈的耦合關系，在變壓器退磁階段，從輔助線圈采樣表示次級線圈電壓的反饋信號并保持。所述采樣單元采集到的信號與基準電壓經過誤差放大器放大處理，輸出誤差信號并與所述鋸齒波信號發生器產生的鋸齒信號進行調制，產生pwm信號控制功率管的開關。

所述退磁檢測比較器通過比較所述反饋信號與基準信號的關系，逐周期檢測實際退磁時間長度，并將退磁時間輸入到退磁時間保持迭代模塊進行計算，以估算下一次退磁時間的長度。所述峰值電流比較器通過比較功率管端采樣電阻的壓降和峰值電流閾值電壓，輸出高低電平信號來控制功率管的關斷。

峰值電流閾值電壓由恒壓環路和恒流環路共同控制，在輸出空載或輕載條件下，將設置最小峰值電流閾值電壓，一方面降低初次級能量的過多傳遞，另一方面保證退磁時間縮短后采樣的穩定性。恒流環路通過采樣初級側導通時間二分之一處的電壓，使其與本開關周期時間內退磁時間的占比分量的乘積保持固定，等于一個內部基準電壓。因此輸出電流的大小只與該基準電壓、采樣電阻和初次級匝比相關，從而實現恒流控制，該結構能夠適用dcm、ccm等各工作模式。

定時模塊設定系統最高開關頻率。在一個開關周期內，如果導通時間加上退磁時間小于定時設定時間，則系統工作在dcm模式，如果導通時間加上退磁時間大于定時設定時間，則系統將自動調節退磁時間長短，使得導通時間加上退磁時間等于定時設定時間，系統也隨之進入ccm模式。退磁時間保持迭代模塊保持上一次開關過程中退磁時間，并根據定時模塊和環路控制量迭代計算出下一次開關過程退磁時間長度并保持，當下一次退磁過程到達保持的退磁時間長度后，退磁時間保持迭代模塊將發出退磁結束信號。當退磁時間保持迭代模塊將發出退磁結束信號時，如果系統即刻進入下一次開關周期，則該退磁時間被用來迭代計算并保持；如果系統延時一段時間后進入下一次開關周期，則實際的退磁時間被用來迭代計算并保持。

當退磁時間保持迭代模塊保持的退磁時間長度小于變壓器次級側線圈退磁到零電流時間時，開關電源的工作模式將從dcm工作模式進入到ccm工作模式，此后的退磁時間將被逐周期迭代控制。所述驅動單元將pwm弱信號轉換為強信號，驅動功率管。

作為本發明的第二個方面，提供一種開關電源，所述開關電源包括連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，其中，所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路包括前文所述的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300。

本發明提供的開關電源，由于采用了前文所述的連續和非連續模式恒壓恒流控制電路，能夠自適應ccm和dcm模式，并實現精確恒壓恒流功能，且本發明提供的開關電源的工作頻率與定時模塊的設置時間相關，簡化了高頻開關電源的系統設置。

具體地，如圖13所示，所述開關電源包括輸入整流濾波電路110、變壓器、輸出整流濾波電路130、功率管104和初級電流采樣電阻103，所述變壓器包括源邊繞組101和與所述源邊繞組耦合的副邊繞組105以及輸出反饋輔助繞組102，

所述整流濾波電路110的輸入端與交流電源連接，所述整流濾波電路110的輸出端與所述源邊繞組101連接，所述整流濾波電路110用于將所述交流電源輸入的交流電進行整流濾波后得到源邊電壓，并輸出至所述變壓器100；

所述副邊繞組105與所述輸出整流濾波電路130連接，所述變壓器100用于將所述源邊繞組101輸入的所述源邊電壓經過所述源邊繞組101與所述副邊繞組105的耦合后得到副邊電壓，并輸出至所述輸出整流濾波電路130；

所述輸出反饋輔助繞組102與所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的恒壓環路310的輸入端連接，所述輸出反饋輔助繞組102用于將與所述副邊繞組105耦合得到的輔助電壓輸出至所述恒壓環路310的輸入端；

所述連續和非連續模式恒壓恒流控制電路300的驅動單元360的輸出端與所述功率管104的柵極連接，所述驅動單元360輸出的所述導通觸發信號能夠將所述功率管104導通，所述驅動單元360輸出的所述關斷觸發信號能夠將所述功率管104關斷；

所述功率管104的漏極與所述源邊繞組101連接，所述功率管104的源極與所述初級采樣電阻103的一端連接，所述初級采樣電阻103的一端為所述電壓采樣點，所述初級采樣電阻103的另一端與低電平連接。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。