開關電源的控制電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種開關電源的控制電路，其包括軟啟動電壓產生電路、第一比較器、電壓選擇電路、開關電路、第二比較器、誤差放大電路、脈沖信號控制電路。本發明提供的開關電源的控制電路，在軟啟動階段和正常工作階段通過電壓選擇電路選擇不同的疊加電壓與控制電壓進行疊加得到鉗位電壓，從而使得開關電源的控制電路在軟啟動階段和正常工作階段具有不同的鉗位電壓，提升了整個系統的穩定性；而且在開關電路的輸出端的電壓值大于參考電壓的電壓值時，第二比較器輸出第一高電平信號至時鐘信號發生器，使得時鐘信號發生器停止工作，從而使得開關電源的控制電路處于睡眠狀態，提高了開關電源的效率。
【專利說明】
開關電源的控制電路
技術領域
[0001]本發明涉及電源控制技術領域，尤其涉及一種開關電源的控制電路。
【背景技術】
[0002]開關電源一般由脈沖寬度調制(P麗)控制IC和MOSFET構成，通過控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源具有小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于電子設備中。開關電源在啟動過程中會產生浪涌電，造成輸出過沖。因此，為了避免過沖而毀壞芯片或系統，通常在開關電源中設置開關電源的控制電路，現有開關電源的控制電路在軟啟動階段和正常工作階段的鉗位電壓相同，這樣將會導致在軟啟動階段，鉗位電壓設置太低而出現輸出建立緩慢的現象，導致系統不穩定；同時，在正常工作階段，鉗位電壓設置太高而使得系統無法進入睡眠狀態，導致開關電源的效率變差。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術的不足，本發明提出了一種開關電源的控制電路，能夠提升系統穩定性、提尚電源的效率。
[0004]本發明提出的具體技術方案為:提供一種開關電源的控制電路，包括軟啟動電壓產生電路、第一比較器、電壓選擇電路、開關電路、第二比較器、誤差放大電路、脈沖信號控制電路;所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓與閾值電壓的大小后輸出選擇電平信號至所述電壓選擇電路;所述誤差放大電路用于根據所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓對所述開關電源電路的輸出端的電壓進行誤差放大后輸出控制電壓至所述電壓選擇電路;所述電壓選擇電路用于根據所述選擇電平信號的電平高低選擇對應的疊加電壓與所述控制電壓進行疊加而得到鉗位電壓并輸出所述鉗位電壓至所述開關電路;所述開關電路用于在比較所述鉗位電壓的電壓值大于參考電壓的電壓值后經由所述開關電路的輸出端連通輔助電壓源及所述第二比較器，所述輔助電壓源的電壓值大于所述參考電壓的電壓值，所述開關電路的輸出端還分別連接所述誤差放大電路及所述脈沖信號控制電路;所述第二比較器用于在比較所述開關電路的輸出端的電壓值大于所述參考電壓的電壓值后輸出第一高電平信號至所述脈沖信號控制電路;所述脈沖信號控制電路用于根據所述第一高電平信號輸出第一低電平信號至所述開關電源的脈沖信號發生器。
[0005]進一步地，所述電壓選擇電路包括撥碼開關、第一電壓源、第二電壓源;所述撥碼開關分別連接所述第一比較器、所述開關電路、所述第一電壓源的正極以及所述第二電壓源的正極;所述第一電壓源的負極及所述第二電壓源的負極分別連接所述誤差放大電路及所述開關電路的輸出端，所述撥碼開關用于根據所述選擇電平信號的電平的高低選擇所述第一電壓源及所述第二電壓源其中之一作為所述疊加電壓。
[0006]進一步地，所述電壓選擇電路還包括RC電路，所述第一電壓源的負極及所述第二電壓源的負極通過所述RC電路接地。
[0007]進一步地，所述開關電路包括第三比較器和晶體管；所述第三比較器的同相輸入端連接所述撥碼開關，所述第三比較器的反相輸入端用于接收所述參考電壓，所述第三比較器的輸出端連接所述晶體管的柵極，所述晶體管的漏極連接所述輔助電壓源，所述晶體管的源極作為所述開關電路的輸出端。
[0008]進一步地，所述脈沖信號控制電路包括第四比較器、加法器、波形發生器、時鐘信號發生器;所述第四比較器的同相輸入端連接所述加法器，所述第四比較器的反相輸入端連接所述開關電路的輸出端，所述第四比較器的輸出端連接所述脈沖信號發生器的第一輸入端;所述波形發生器連接于所述加法器與所述時鐘信號發生器之間，所述加法器還連接所述開關電源電路的輸入端，所述時鐘信號發生器還分別連接所述第二比較器及所述脈沖信號發生器的第二輸入端。
[0009]進一步地，所述軟啟動電壓產生電路包括電壓源、電流發生器以及電容;所述電流發生器連接所述電壓源，所述電流發生器通過所述電容接地，所述軟啟動電壓產生電路的輸出端連接于所述電流發生器與所述電容之間。
[0010]進一步地，所述第一比較器的同相輸入端用于接收所述閾值電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述軟啟動電壓產生電路的輸出端，所述第一比較器的輸出端連接所述撥碼開關;所述第二比較器的同相輸入端連接所述開關電路的輸出端，所述第二比較器的反相輸入端用于接收所述參考電壓，所述第二比較器的輸出端連接所述時鐘信號發生器。
[0011]進一步地，所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓值小于所述閾值電壓后輸出第二高電平信號至所述撥碼開關，所述撥碼開關用于在接收到所述第二高電平信號后連通所述第一電壓源及所述第三比較器的同相輸入端。
[0012]進一步地，所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓值大于所述閾值電壓后輸出第二低電平信號至所述撥碼開關，所述撥碼開關用于在接收到所述第二低電平信號后連通所述第二電壓源及所述第三比較器的同相輸入端。
[0013]本發明提供的開關電源的控制電路，在軟啟動階段和正常工作階段通過電壓選擇電路選擇不同的疊加電壓與控制電壓進行疊加得到鉗位電壓，從而使得開關電源的控制電路在軟啟動階段和正常工作階段具有不同的鉗位電壓，提升了整個系統的穩定性;而且在開關電路的輸出端的電壓值大于參考電壓的電壓值時，第二比較器輸出第一高電平信號至時鐘信號發生器，使得時鐘信號發生器停止工作，從而使得開關電源的控制電路處于睡眠狀態，提尚了開關電源的效率。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖，通過對本發明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發明的技術方案及其它有益效果顯而易見。
[0015]圖1為本發明開關電源的控制電路的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明開關電源的控制電路的具體電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下，將參照附圖來詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，并且本發明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。在附圖中，相同的標號將始終被用于表示相同的元件。
[0018]參照圖1，本實施例提供的開關電源的控制電路包括軟啟動電壓產生電路10、第一比較器20、電壓選擇電路30、誤差放大電路40、開關電路50、第二比較器60以及脈沖信號控制電路70，其中，開關電源的控制電路的控制模式為峰值電流控制模式。
[0019]第一比較器20的同相輸入端連接閾值電壓源％，第一比較器20的反相輸入端連接軟啟動電壓產生電路1的輸出端Vss，第一比較器20的輸出端連接電壓選擇電路30。誤差放大電路40分別連接軟啟動電壓產生電路1的輸出端Vss、電壓選擇電路30及開關電路50的輸出端V。，開關電路50還分別連接電壓選擇電路30及參考電壓源V2。第二比較器60的同相輸入端連接開關電路50的輸出端V。，第二比較器60的反相輸入端連接參考電壓源V2，第二比較器60的輸出端連接脈沖信號控制電路70，脈沖信號控制電路70還連接開關電路50的輸出端V。及開關電源的脈沖信號發生器80。此外，誤差放大電路40還分別連接開關電源電路的輸出端Vciut及基準電壓源Vref，開關電路50還連接輔助電壓源V3。
[0020]第一比較器20用于在比較軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓與閾值電壓的大小后輸出選擇電平信號至電壓選擇電路30;誤差放大電路用于根據軟啟動電壓產生電路1的輸出端Vss的電壓對開關電源電路的輸出端VmJt的電壓進行誤差放大后輸出控制電壓至電壓選擇電路30;電壓選擇電路30用于根據選擇電平信號的電平高低選擇對應的疊加電壓與控制電壓進行疊加而得到鉗位電壓并輸出鉗位電壓至開關電路50;開關電路50用于在比較鉗位電壓的電壓值大于參考電壓的電壓值后經由開關電路50的輸出端V。連通輔助電壓源V3及第二比較器60，其中，輔助電壓源V3的電壓值大于參考電壓源V2的電壓值;第二比較器60用于在比較開關電路50的輸出端V。的電壓值大于參考電壓源V2的電壓值后輸出第一高電平信號Vsle3e3p至脈沖信號控制電路70;脈沖信號控制電路70用于根據第一高電平信號Vsleep輸出第一低電平信號至開關電源的脈沖信號發生器80。
[0021]具體的，參照圖2，電壓選擇電路30包括撥碼開關310、第一電壓源320、第二電壓源330、RC電路340。撥碼開關310分別連接第一比較器20的輸出端、第一電壓源320的正極、第二電壓源330的正極及開關電路50。第一電壓源320的負極及第二電壓源330的負極分別連接RC電路340、誤差放大電路50，第一電壓源320的負極及第二電壓源330的負極分別通過RC電路340接地，撥碼開關310用于根據選擇電平信號的電平的高低選擇第一電壓源320及第二電壓源330其中之一作為疊加電壓。
[0022]具體的，開關電路50包括第三比較器510以及晶體管520。第三比較器510的同相輸入端連接撥碼開關310，第三比較器510的反相輸入端連接參考電壓源￥2，第三比較器510的輸出端連接晶體管520的柵極，晶體管520的漏極連接輔助電壓源V3，晶體管520的源極作為開關電路50的輸出端V。，優選的，晶體管520為NMOS。
[0023]具體的，脈沖信號控制電路70包括第四比較器710、加法器720、波形發生器730、時鐘信號發生器740。第四比較器710的同相輸入端連接加法器720，第四比較器710的反相輸入端連接開關電路50的輸出端V。，第四比較器710的輸出端連接脈沖信號發生器80的第一輸入端;波形發生器730連接于加法器720與時鐘信號發生器740之間，加法器720還連接開關電源電路的輸入端Vin，其中，波形發生器730輸出的波形為三角波，用于對開關電源電路的輸入端Vin進行斜坡補償。時鐘信號發生器740還分別連接第二比較器60的輸出端及脈沖信號發生器80的第二輸入端，脈沖信號發生器80可以為能夠產生脈沖信號的不同類型的觸發器，在本實施例中，脈沖信號發生器80為斯密特觸發器。時鐘信號發生器740輸出時鐘信號至波形發生器730，波形發生器730在時鐘信號的觸發下輸出三角波至加法器720，加法器720將開關電源電路的輸入端Vin的電壓疊加三角波后輸出至第四比較器710的同相輸入端，第四比較器710比較開關電源電路的輸入端Vin的電壓疊加三角波后的電壓值與開關電路50的輸出端V。的電壓值的大小后輸出比較電平信號至脈沖信號發生器80的第一輸入端，脈沖信號發生器80根據比較電平信號以及時鐘信號輸出控制電平信號至開關電源。
[0024]軟啟動電壓產生電路10包括電壓源110、電流發生器120以及電容130;電流發生器120連接電壓源110，電流發生器120通過電容130接地，軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss連接于電流發生器120與電容130之間。軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值隨著電容130的充放電逐漸增加，從而實現開關電源的軟啟動。這里定義軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值小于閾值電壓源V1的電壓值時，開關電源的控制電路處于軟啟動階段；軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值大于閾值電壓源Vi的電壓值時，開關電源的控制電路處于正常工作階段。
[0025]誤差放大電路40包括類比多工器410及誤差放大器420。類比多工器410的第一輸入端連接軟啟動電壓產生電路1的輸出端Vss，類比多工器410的第二輸入端連接基準電壓源Vref，類比多工器410的輸出端連接誤差放大器420的第一輸入端，誤差放大器420的第二輸入端連接開關電源電路的輸出端Vout，誤差放大器420的輸出端分別連接第一電壓源320的負極、第二電壓源330的負極及開關電路50的輸出端V。。類比多工器410用于比較軟啟動電壓產生電路1的輸出端Vss的電壓值與基準電壓源Vrrf的電壓值的大小并輸出電壓值較小的電壓至誤差放大器420，誤差放大器420根據軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss與基準電壓源Vrrf中電壓值較小的電壓對開關電源電路的輸出端Vciut的電壓進行誤差放大。在軟啟動階段，軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值小于基準電壓源Vrrf的電壓值，類比多工器410輸出軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓至誤差放大器420，誤差放大器420根據軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓對開關電源電路的輸出端Vmjt的電壓進行誤差放大。在正常工作階段，軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值大于基準電壓源Vrrf的電壓值，類比多工器410輸出基準電壓源Vref的電壓至誤差放大器420，誤差放大器420根據基準電壓源Vrrf的電壓對開關電源電路的輸出端V-的電壓進行誤差放大。
[0026]下面我們將對本實施例中開關電源的控制電路的工作原理進行詳細描述。在軟啟動階段，軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值小于閾值電壓源電壓值，第一比較器20的輸出端輸出第二高電平信號至撥碼開關310即選擇電平信號為第二高電平信號，撥碼開關310連通第一電壓源320及第三比較器510。第三比較器510的同相輸入端的電壓值即鉗位電壓等于第一電壓源320的電壓值加上誤差放大器420的輸出端的電壓值即控制電壓的電壓值，若第三比較器510的同相輸入端的電壓值大于參考電壓源％的電壓值，第三比較器510的輸出端輸出第三高電平信號至晶體管520的柵極，晶體管520導通，第二比較器60的同相輸入端的電壓值等于輔助電壓源V3的電壓值，由于輔助電壓源V3的電壓值大于參考電壓源V2的電壓值，所以，第二比較器60輸出第一高電平信號Vsieep至時鐘信號發生器740，時鐘信號發生器740關閉并輸出第一低電平信號至脈沖信號發生器80，脈沖信號發生器80輸出第三低電平信號至開關電源，開關電源停止供電。由于時鐘信號發生器740關閉，此時，開關電源的控制電路處于睡眠狀態。在開關電源停止供電后，開關電源電路的輸出端v-的電壓值開始下降，誤差放大器420的輸出端的電壓值也隨之下降，直到第三比較器510的同相輸入端的電壓值小于參考電壓源V2的電壓值，開關電源的控制電路進入工作狀態，再重復上述過程。從上述過程中我們可以看出，在軟啟動階段，第三比較器510的同相輸入端的電壓值即鉗位電壓的電壓閾值Vu等于參考電壓源％的電壓值減去第一電壓源320的電壓值，當誤差放大器420的輸出端的電壓值小于^寸，開關電源的控制電路處于工作狀態；當誤差放大器420的輸出端的電壓值大于^寸，開關電源的控制電路處于睡眠狀態。
[0027]在正常工作階段，軟啟動電壓產生電路10的輸出端Vss的電壓值大于閾值電壓源V1的電壓值，第一比較器20的輸出端輸出第二低電平信號至撥碼開關310，撥碼開關310連通第二電壓源330及第三比較器510。第三比較器510的同相輸入端的電壓值等于第二電壓源330的電壓值加上誤差放大器420的的輸出端的電壓值，若第三比較器510的同相輸入端的電壓值大于參考電壓源％的電壓值，第三比較器510的輸出端輸出第三高電平信號至晶體管520的柵極，晶體管520導通，第二比較器60的同相輸入端的電壓值等于輔助電壓源V3的電壓值，由于輔助電壓源V3的電壓值大于參考電壓源％的電壓值，所以，第二比較器60輸出第一高電平信號Vsleep至時鐘信號發生器740，時鐘信號發生器740關閉并輸出第一低電平信號至脈沖信號發生器80，脈沖信號發生器80輸出第三低電平信號至開關電源，開關電源停止供電。由于時鐘信號發生器740關閉，此時，開關電源的控制電路處于睡眠狀態。在開關電源停止供電后，開關電源電路的輸出端Vciut的電壓值開始下降，誤差放大器420的輸出端的電壓值也隨之下降，直到第三比較器510的同相輸入端的電壓值小于參考電壓源V2的電壓值，開關電源的控制電路進入工作狀態，再重復上述過程。在正常工作階段，第三比較器510的同相輸入端的電壓值即鉗位電壓的電壓閾值Vd等于參考電壓源％的電壓值減去第二電壓源330的電壓值，當誤差放大器420的輸出端的電壓值小于Vc2時，開關電源的控制電路處于工作狀態；當誤差放大器420的輸出端的電壓值大于Vc2時，開關電源的控制電路處于睡眠狀態。
[0028]本發明提供的開關電源的控制電路，在軟啟動階段通過撥碼開關310連通第一電壓源320和第三比較器510，在正常工作階段通過撥碼開關310連通第二電壓源330和第三比較器510，從而為電源在軟啟動階段和正常工作階段下的鉗位電壓設定不同的電壓閾值，提升了整個系統的穩定性;而且在誤差放大電路40的輸出電壓大于鉗位電壓的電壓閾值時，第二比較器60輸出第一高電平信號Vsieep至時鐘信號發生器540，使得時鐘信號發生器540停止工作，從而使得所述開關電源的控制電路處于睡眠狀態，提高了電源的效率。
[0029]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【主權項】
1.一種開關電源的控制電路，其特征在于，包括軟啟動電壓產生電路、第一比較器、電壓選擇電路、開關電路、第二比較器、誤差放大電路、脈沖信號控制電路； 所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓與閾值電壓的大小后輸出選擇電平信號至所述電壓選擇電路； 所述誤差放大電路用于根據所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓對所述開關電源電路的輸出端的電壓進行誤差放大后輸出控制電壓至所述電壓選擇電路； 所述電壓選擇電路用于根據所述選擇電平信號的電平高低選擇對應的疊加電壓與所述控制電壓進行疊加而得到鉗位電壓并輸出所述鉗位電壓至所述開關電路； 所述開關電路用于在比較所述鉗位電壓的電壓值大于參考電壓的電壓值后經由所述開關電路的輸出端連通輔助電壓源及所述第二比較器，所述輔助電壓源的電壓值大于所述參考電壓的電壓值，所述開關電路的輸出端還分別連接所述誤差放大電路及所述脈沖信號控制電路； 所述第二比較器用于在比較所述開關電路的輸出端的電壓值大于所述參考電壓的電壓值后輸出第一高電平信號至所述脈沖信號控制電路； 所述脈沖信號控制電路用于根據所述第一高電平信號輸出第一低電平信號至所述開關電源的脈沖信號發生器。2.根據權利要求1所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述電壓選擇電路包括撥碼開關、第一電壓源、第二電壓源； 所述撥碼開關分別連接所述第一比較器、所述開關電路、所述第一電壓源的正極以及所述第二電壓源的正極； 所述第一電壓源的負極及所述第二電壓源的負極分別連接所述誤差放大電路及所述開關電路的輸出端，所述撥碼開關用于根據所述選擇電平信號的電平的高低選擇所述第一電壓源及所述第二電壓源其中之一作為所述疊加電壓。3.根據權利要求2所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述電壓選擇電路還包括RC電路，所述第一電壓源的負極及所述第二電壓源的負極通過所述RC電路接地。4.根據權利要求2所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述開關電路包括第三比較器和晶體管;所述第三比較器的同相輸入端連接所述撥碼開關，所述第三比較器的反相輸入端用于接收所述參考電壓，所述第三比較器的輸出端連接所述晶體管的柵極，所述晶體管的漏極連接所述輔助電壓源，所述晶體管的源極作為所述開關電路的輸出端。5.根據權利要求4所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述脈沖信號控制電路包括第四比較器、加法器、波形發生器、時鐘信號發生器;所述第四比較器的同相輸入端連接所述加法器，所述第四比較器的反相輸入端連接所述開關電路的輸出端，所述第四比較器的輸出端連接所述脈沖信號發生器的第一輸入端;所述波形發生器連接于所述加法器與所述時鐘信號發生器之間，所述加法器還連接所述開關電源電路的輸入端，所述時鐘信號發生器還分別連接所述第二比較器及所述脈沖信號發生器的第二輸入端。6.根據權利要求5所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述軟啟動電壓產生電路包括電壓源、電流發生器以及電容;所述電流發生器連接所述電壓源，所述電流發生器通過所述電容接地，所述軟啟動電壓產生電路的輸出端連接于所述電流發生器與所述電容之間。7.根據權利要求5所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述第一比較器的同相輸入端用于接收所述閾值電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述軟啟動電壓產生電路的輸出端，所述第一比較器的輸出端連接所述撥碼開關； 所述第二比較器的同相輸入端連接所述開關電路的輸出端，所述第二比較器的反相輸入端用于接收所述參考電壓，所述第二比較器的輸出端連接所述時鐘信號發生器。8.根據權利要求7所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓值小于所述閾值電壓后輸出第二高電平信號至所述撥碼開關，所述撥碼開關用于在接收到所述第二高電平信號后連通所述第一電壓源及所述第三比較器的同相輸入端。9.根據權利要求7所述的開關電源的控制電路，其特征在于，所述第一比較器用于在比較所述軟啟動電壓產生電路的輸出端的電壓值大于所述閾值電壓后輸出第二低電平信號至所述撥碼開關，所述撥碼開關用于在接收到所述第二低電平信號后連通所述第二電壓源及所述第三比較器的同相輸入端。
【文檔編號】H02M1/00GK106026618SQ201610575651
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月19日
【發明人】曹丹
【申請人】深圳市華星光電技術有限公司