CN102315787B - 一种开关电源控制电路及开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开关电源控制电路，包括：开关状态选择单元，根据一电压反馈信号产生一开关状态选择信号；基准电压产生单元，具有多个电压输出状态，根据开关状态选择信号选择的电压输出状态输出特定的基准电压；第一比较器，根据基准电压和一电流反馈信号输出PWM控制信号；PFM控制单元，PFM控制单元具有多个频率输出状态，PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；逻辑单元，根据PWM控制信号和PFM控制信号输出开关控制信号；驱动单元，根据开关控制信号控制开关电源主电路功率开关的通断。本发明还提供了包含上述控制电路的开关电源。与现有技术相比结构简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关电源控制电路及开关电源。
背景技术
现有的便携式电子设备无一例外地采用了电池作为能量提供装置，当电池能量耗尽时，需要通过电源适配器为其充电以保证其正常工作。目前，由于开关模式电源的电压适应范围宽、变换效率高，现已广泛应用于便携式电子设备中。
开关模式电源通常有PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)和PFM(Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制)两种工作模式，通过混合式开关电源转换器对两种工作模式进行转换。混合式开关电源转换器在便携式电子设备中得到了广泛的应用。
在PWM工作模式下，混合式开关电源转换器工作在恒定开关频率下，PWM控制单元根据负载的情况调整功率开关的导通时间。通常，在PWM工作模式下，混合式开关电源转换器具有较强的负载能力，输出电压的纹波较小且频率固定，在重负载条件下可以获得较高的效率，而在轻负载下，混合式开关电源转换器的固定开关损耗使得效率下降。
在PFM工作模式下，混合式开关电源转换器的工作频率随着负载大小而变化。当负载较轻时，工作频率下降，因此开关损耗下降，从而使得混合式开关电源转换器在轻负载下能够获得较高的效率。
由上文可知，便携式电子设备所采用的混合式开关电源转换器，如果具有PWM和PFM两种工作模式，并能根据负载情况在两种工作模式之间自动选择切换，则可以使混合式开关电源转换器始终维持较高的工作效率，从而提高电源的利用效率，增加电池续航时间。但是目前能够自动切换两种工作模式的混合式开关电源，需要一自动切换控制电路、一PWM电路、一PFM电路；其中所述的自动切换电路根据实际需要控制开关电源中的PWM电路和PFM切换工作，以控制开关电源主电路输出稳定的电压，但结构复杂，实现比较困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有的混合式开关电源结构复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
一种开关电源控制电路，用以控制一开关电源主电路输出电压；所述开关电源控制电路包括：
开关状态选择单元，用以根据一电压反馈信号产生一开关状态选择信号；所述电压反馈信号反映开关电源主电路输出电压的变化；
基准电压产生单元，与开关状态选择单元相连，所述基准电压产生单元具有多个电压输出状态，所述基准电压电路根据开关状态选择信号选择的电压输出状态，输出特定的基准电压；
第一比较器，与所述基准电压产生单元相连，用以根据所述基准电压和一电流反馈信号输出PWM控制信号；所述电流反馈信号反映开关电源主电路电流充电回路充电电流的变化；
PFM控制单元，与开关状态选择单元相连，所述PFM控制单元具有多个频率输出状态，所述PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；
逻辑单元，分别与第一比较器及PFM控制单元相连，用以根据PWM控制信号和PFM控制信号输出开关控制信号；
驱动单元，与所述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。
进一步地，所述开关状态选择单元包括：
使能控制单元，用以根据所述电压反馈信号产生一使能信号；
编码器，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多个状态信息分别与所述多个电压输出状态及所述多个频率输出状态一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出状态信息；
译码器，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状态选择信号。
进一步地，所述编码器为可逆计数器，所述多个状态信息为可逆计数器的计数值；所述多个电压输出状态的电压从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述多个频率输出状态的频率从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述使能信号包括计数使能信号以及清零使能信号；计数使能信号用以控制所述可逆计数器进行递增方向或递减方向计数并将计数值输出；清零使能信号用以在所述电压反馈信号小于第一基准电压时，控制可逆计数器跳转至最小计数值并输出。
进一步地，所述开关状态选择单元还包括溢出保护单元，用以在所述可逆计数器出现溢出时，控制可逆计数器保持最大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器改变计数方向。
进一步地，所述开关状态选择单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码器的状态保持若干个开关周期，直至所保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器改变计数方向。
进一步地，所述使能控制单元包括第二比较器、第三比较器；所述第二比较器的正输入端与第一基准电压相连，所述第二比较器的负输入端与所述电压反馈信号相连，所述第二比较器的输出端输出清零使能信号，所述第二比较器的输出端与所述编码器相连；所述第三比较器的负输入端与第二基准电压相连，所述第三比较器的正输入端与所述电压反馈信号相连，所述第三比较器的输出端输出计数使能信号，所述第三比较器的输出端与所述编码器相连。
进一步地，所述PFM控制单元包括：变频单元，与开关状态选择单元相连，所述变频单元具有多个频率输出状态，所述变频单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号。
进一步地，所述的逻辑单元包括：RS触发器，所述RS触发器的R端与所述第一比较器的输出端连接，所述RS触发器的S端与所述PFM控制单元的输出端连接，所述RS触发器的Q端输出开关控制信号。
进一步地，所述开关电源主电路为可以为隔离型功率变换电路或功率变换非隔离型电路。
进一步地，所述的一种开关电源控制电路还包括：第一采样电路，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得所述电压反馈信号。
进一步地，所述的一种开关电源控制电路还包括：第二采样电路，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得所述电流反馈信号。
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例还提供了一包括上述开关电源控制电路的开关电源。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例所提供的一种开关电源控制电路，用以控制一开关电源主电路输出电压；所述开关电源控制电路包括：
开关状态选择单元，用以根据一电压反馈信号产生一开关状态选择信号；所述电压反馈信号反映开关电源主电路输出电压的变化；
基准电压产生单元，与开关状态选择单元相连，所述基准电压产生单元具有多个电压输出状态，所述基准电压电路根据开关状态选择信号选择的电压输出状态，输出特定的基准电压；
第一比较器，与所述基准电压产生单元相连，用以根据所述基准电压和一电流反馈信号输出PWM控制信号；所述电流反馈信号反映开关电源主电路电流充电回路充电电流的变化；
PFM控制单元，与开关状态选择单元相连，所述PFM控制单元具有多个频率输出状态，所述PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；
逻辑单元，分别与第一比较器及PFM控制单元相连，用以根据PWM控制信号和PFM控制信号输出开关控制信号；
驱动单元，与所述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。与现有技术相比结构简单，易于实现，并同时具备较快的响应速度以及良好的系统稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例开关电源控制电路的原理框图；
图2为本发明实施例开关控制信号的开关导通时间信息和开关频率信息关系图；
图3为本发明实施例一种开关状态选择单元的原理框图；
图4为本发明实施例开关状态选择单元编码器的状态信息图；
图5为本发明实施例状态信息分别与开关控制信号的开关导通时间信息及开关频率信息的对应图；
图6为本发明实施例第二种开关状态选择单元的原理框图；
图7为本发明实施例第三种开关状态选择单元的原理框图；
图8为本发明实施例PFM控制单元、基准电压产生单元、第一比较器以及逻辑单元相结合的原理图；
图9为本发明实施例开关电源的电路图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例开关电源控制电路的原理框图；如图1所示：一种开关电源控制电路10，用以控制一开关电源主电路20输出电压；所述开关电源控制电路包括：
开关状态选择单元，用以根据一电压反馈信号产生一开关状态选择信号；所述电压反馈信号反映开关电源主电路输出电压的变化；
基准电压产生单元，与开关状态选择单元相连，所述基准电压产生单元具有多个电压输出状态，所述基准电压电路根据开关状态选择信号选择的电压输出状态，输出特定的基准电压；
第一比较器，与所述基准电压产生单元相连，用以根据所述基准电压和一电流反馈信号输出PWM控制信号；所述电流反馈信号反映开关电源主电路电流充电回路充电电流的变化；
PFM控制单元，与开关状态选择单元相连，所述PFM控制单元具有多个频率输出状态，所述PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；
逻辑单元，分别与第一比较器及PFM控制单元相连，用以根据PWM控制信号和PFM控制信号输出开关控制信号；
驱动单元，与所述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。
图2为本发明实施例开关控制信号的开关导通时间信息和开关频率信息的关系图；如图2所示：左边一列为开关控制信号的开关导通时间信息，右边一列为开关控制信号的开关频率信息；在本实施例中，图2的每一行代表一个开关控制信号，如“D_max”、“fsw_max”对应开关导通时间信息为D_max，且开关频率信息为fsw_max开关控制信号，以控制功率开关以频率fsw_max，导通时间D_max进行开关动作；如图2所示，所述开关控制信号共有10个。
在本实施例中，所述的基准电压产生单元，具有10个电压输出状态，一个被开关状态选择信号选择的电压输出状态，对应一个输出电压；所述第一比较器将输出电压与所述电流反馈信号进行比较，输出决定开关控制信号的开关导通时间信息的PWM控制信号，即一个输出电压对应一个开关控制信号的开关导通时间信息，所述的10个电压输出状态对应10个开关控制信号的开关导通时间信息。
在本实施例中，PFM控制单元具有10个频率输出状态，PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有该频率的PFM控制信号，所述PFM控制信号决定开关控制信号的开关频率信息。
图2中的10个开关导通时间信息在“D_max”的基础上，以10％的差距逐次递减至“0.1D_max；图2中的10个开关频率信息在“fsw_max”的基础上以以10％的差距逐次递减至“0.1fsw_max”；其中D_max，fsw_max的大小可根据实际需要进行选择，而且递减的方式也可不局限于等差数列的形式。
图3为本发明实施例一种开关状态选择单元的原理框图；如图3所示的开关状态选择单元，包括：
使能控制单元121，与所述采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一使能信号；
编码器122，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多个状态信息分别与上述开关导通时间信息及开关导通频率信息一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出状态信息；
译码器123，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状态选择信号。
图4为本发明实施例开关状态选择单元编码器的状态信息图；所述编码器为可逆计数器，如图4所示：所述多个状态信息为可逆计数器的计数值；所述的计数值为10个四位二进制数；为了与编码器相对应，本实施例中的译码器为4-16译码器。
图5为本发明实施例状态信息分别与开关控制信号的开关导通时间信息及开关频率信息的对应图；如图5所示：所述多个状态信息分别与所述开关控制信号的开关导通时间信息及开关频率信息一一对应；所述开关导通时间信息的的导通时间从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述开关频率信息的频率从大到小与所述计数值从小到大一一对应；如可逆计数器的最小计数值“0000”对应的开关导通时间信息为“D_max”，最小计数值“0000”对应的开关频率信息为“fsw_max”；如可逆计数器的最大计数值“1001”对应的开关导通时间信息为“0.1D_max”，最大计数值“1001”对应的开关频率信息为“0.1fsw_max”；该对应方式仅为本发明的优选实施方式，在某些情况下也可以使用其他对应方式。所述使能信号包括计数使能信号以及清零使能信号；计数使能信号用以控制所述可逆计数器进行递增方向或递减方向计数并将计数值输出；清零使能信号用以在所述电压反馈信号小于第一基准电压时，控制可逆计数器跳转至最小计数值并输出。
图6为本发明实施例第二种开关状态选择单元的原理框图；如图6所示：所述开关状态选择单元还包括溢出保护单元，用以在所述可逆计数器出现溢出时，控制可逆计数器保持最大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器根据计数使能信号的控制改变计数方向；所述开关状态选择单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码器的状态保持若干个开关周期，直至所保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器改变计数方向，即所述使能信号翻转。
图7为本发明实施例第三种开关状态选择单元的原理框图；如图7所示：所述使能控制单元包括第二比较器C2、第三比较器C3；所述第二比较器的正输入端与第一基准电压Vref1相连，所述第二比较器的负输入端与所述电压反馈信号VFB相连，所述第二比较器的输出端输出清零使能信号，所述第二比较器的输出端与所述编码器相连；所述第三比较器的负输入端与第二基准电压Vref2相连，所述第三比较器的正输入端与所述电压反馈信号相连，所述第三比较器的输出端输出计数使能信号，所述第三比较器的输出端与所述编码器相连；当第二比较器输出高电平时，此时编码器会清0，输出最小计数值；当第三比较器输出高电平时，编码器进行“+1”计数，当第三比较器输出低电平时，编码器进行“-1”计数。
图8为本发明实施例PWM控制单元、基准电压产生单元、第一比较器以及逻辑单元相结合的原理图；如图8所示，基准电压产生单元具有多个电压输出状态，所述的多个电压输出状态与开关控制信号的开关导通时间信息代表的开关导通时间一一对应且成正比，所述基准电压电路根据开关状态选择信号选择的电压输出状态，输出特定的基准电压；以及第一比较器C1，所述第一比较器的正输入端与所述电流反馈信号相连，所述第一比较器的负输入端与基准电压产生单元的输出端相连，第一比较器的输出端输出PWM控制信号；在本实施例中，所述基准电压产生单元所具有的电压输出状态为10个，所述的10个电压输出状态的电压从大到小与所述可逆计数器的10个四位二进制数从小到大一一对应，即可根据开关状态选择信号输出10种不同的电压，本实施例中所述的基准电压产生单元包括10个分压电阻和10路电压输出开关，并且与一系统电压相连；该10路电压输出开关由经4-16译码器将四位二进制数转换成的开关状态选择信号，从而根据可逆计数器的10个四位二进制数分别输出10个不同基准电压；当所述可逆计数器输出某一计数值时，译码器将该计数值译码为10路开关选择信号，分别控制所述10路输出开关的导通及关断，从而得到一个特定的基准电压，第一比较器将该基准电压与电流反馈信号进行比较，并将比较结果输出；因此第一比较器会根据可逆计数器计数值的不断跳变而输出不同的比较结果，从而产生PWM控制信号，以决定开关控制信号的开关导通时间信息。
如图8所示，所述PFM控制单元包括：变频单元，与开关状态选择单元相连，所述变频单元具有多个频率输出状态，所述变频单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；具体地，所述变频单元可采用多路变频器和固定频率的方波振荡器来实现；所述变频器为10路，在本实施例中，频率输出状态为10个，所述的10个频率输出状态的频率大到小与所述可逆计数器的10个四位二进制数从小到大一一对应，即可根据开关状态选择信号输出10种不同的频率控制信号；本实施例中的变频单元包括固定频率的方波振荡器以及10路变频器，当所述可逆计数器输出某一数值时，译码器将该计数值译码为10路开关选择信号，分别对10路变频器进行控制，从而输出一个特定频率的方波；因此变频单元会根据可逆计数器计数值的不断跳变而输出PFM控制信号，以决定开关控制信号的开关频率信息。
如图8所示，所述的逻辑单元包括：RS触发器，所述RS触发器的R端与所述第一比较器的输出端连接，所述RS触发器的S端与所述PFM控制单元的输出端连接，所述RS触发器的Q端输出开关控制信号。
图9为发明实施例开关电源的电路图，所述开关单元电路包含本发明实施例提供的开关电源控制电路，以及一开关电源主电路，在本实施例中所采用的开关电源主电路为隔离型功率变换电路，在某些实施例中也可以采用功率变换非隔离型电路；所述的隔离型功率变换电路，包括：变压器Lp，功率开关Q1，二极管D7，电容C4，电阻R5，所述变压器Lp包括初级线圈A和次级线圈B；所述开关电源控制电路的第一采样电路包括：辅助线圈C，电阻R6，电阻R7，采样保持单元；所述电压反馈信号VFB为由辅助线圈感应并经电阻R6和电阻R7分压再经采样保持单元整形后获得的连续的电压信号，电压反馈信号VFB反映开关电源主电路输出电压的变化；此处的第一采样电路也可以采用光耦直接将开关电源主电路的输出电压反馈至开关电源控制电路等方式实现；所述的第二采样电路为电阻R8。
下面结合图1至图9对本发明实施例的工作过程作详细说明：
稳压过程：
开关电源进入稳压模式后，比较器C2将反映开关电源主电路输出电压变化电压反馈信号VFB与第一基准电压Vref1进行比较，比较器C3将所述电压反馈信号VFB与第二基准电压Vref2进行比较，其中Vref1小于Vref2。
当VFB大于Vref2时，说明输出电压Vout较高，比较器C2输出计数使能信号给编码器，此时的计数使能信号为高电平，由此控制编码器进行在上一计数值的基础上加1计数，再由译码器转换为开关状态选择信号分别输出给变频单元和基准电压产生单元；此时加1后的计数值对应变频单元减小的频率输出状态，变频单元输出频率减小的PFM控制信号至RS触发器的S端，导致开关控制信号的开关频率信息减小；同时加1后的计数值对应基准电压产生单元减小的电压输出状态，基准电压产生单元输出减小的电压给第一比较器的负输入端，第一比较器将其正输入端接入的电流反馈信号IFB与减小的基准电压进行比较，并输出PWM控制信号给RS触发器的R端，导致开关控制信号的开关导通时间信息减小；由此得到减小的开关导通时间信息及开关频率减小的开关控制信号，使得开关管的导通时间和开关频率均减小，以降低开关电源主电路的输出电压。
当VFB小于Vref2时，说明输出电压较低，比较器C2输出计数使能信号给编码器，此时的计数使能信号为低电平，由此控制编码器进行在上一计数值的基础上减1计数，再由译码器转换为开关状态选择信号分别输出给变频单元和基准电压产生单元；此时减1后的计数值对应变频单元增加的频率输出状态，变频单元输出频率增加的PFM控制信号至RS触发器的S端，导致开关控制信号的开关频率信息增大；同时减1后的计数值对应基准电压产生单元增加的电压输出状态，基准电压产生单元输出增加的电压给第一比较器的负输入端，第一比较器将其正输入端接入的电流反馈信号IFB与增加的基准电压进行比较，并输出PWM控制信号给RS触发器的R端，导致开关控制信号的开关导通时间信息增加；由此得到增加的开关导通时间信息及开关频率增加的开关控制信号，使得开关管的导通时间和开关频率均增加，以提高开关电源主电路的输出电压。
当VFB小于Vref1时，说明适配器出现输出瞬间过载或者瞬间短路等情况，比较器C2输出清零使能信号给编码器，此时的清零使能信号为高电平，用以控制编码器输出最小计数值，以选择最大的导通占空比和最高的开关频率来驱动功率开关管Q1，可以有效地减少适配器输出的下冲电压。
溢出保护：
如果计数使能信号一直处于高电平，那么编码器会不断进行加1计数，为避免出现溢出的情况，溢出保护单元用以当编码器出现溢出时，控制编码器保持最大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器改变计数方向。
编码保持：所述开关状态选择单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码器的状态保持若干个开关周期，直至所保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器改变计数方向，即所述使能信号翻转；以提高整个电路的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种开关电源控制电路，用以控制一开关电源主电路输出电压；其特征在于：所述开关电源控制电路包括：
开关状态选择单元，用以根据一电压反馈信号产生一开关状态选择信号；所述电压反馈信号反映开关电源主电路输出电压的变化，所述开关状态选择单元包括：使能控制单元，用以根据所述电压反馈信号产生一使能信号；编码器，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多个状态信息分别与所述多个电压输出状态及所述多个频率输出状态一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出状态信息；译码器，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状态选择信号；
基准电压产生单元，与开关状态选择单元相连，所述基准电压产生单元具有多个电压输出状态，所述基准电压电路根据开关状态选择信号选择的电压输出状态，输出特定的基准电压；
第一比较器，与所述基准电压产生单元相连，用以根据所述基准电压和一电流反馈信号输出PWM控制信号；所述电流反馈信号反映开关电源主电路电流充电回路充电电流的变化；
PFM控制单元，与开关状态选择单元相连，所述PFM控制单元具有多个频率输出状态，所述PFM控制单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号；
逻辑单元，分别与第一比较器及PFM控制单元相连，用以根据PWM控制信号和PFM控制信号输出开关控制信号；
驱动单元，与所述逻辑单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述编码器为可逆计数器，所述多个状态信息为可逆计数器的计数值；所述多个电压输出状态的电压从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述多个频率输出状态的频率从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述使能信号包括计数使能信号以及清零使能信号；计数使能信号用以控制所述可逆计数器进行递增方向或递减方向计数并将计数值输出；清零使能信号用以在所述电压反馈信号小于第一基准电压时，控制可逆计数器跳转至最小计数值并输出。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述开关状态选择单元还包括溢出保护单元，用以在所述可逆计数器出现溢出时，控制可逆计数器保持最大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器改变计数方向。
4.根据权利要求2所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述开关状态选择单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码器的状态保持若干个开关周期，直至所保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器改变计数方向。
5.根据权利要求2所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述使能控制单元包括第二比较器、第三比较器；所述第二比较器的正输入端与第一基准电压相连，所述第二比较器的负输入端与所述电压反馈信号相连，所述第二比较器的输出端输出清零使能信号，所述第二比较器的输出端与所述编码器相连；所述第三比较器的负输入端与第二基准电压相连，所述第三比较器的正输入端与所述电压反馈信号相连，所述第三比较器的输出端输出计数使能信号，所述第三比较器的输出端与所述编码器相连。
6.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述PFM控制单元包括：变频单元，与开关状态选择单元相连，所述变频单元具有多个频率输出状态，所述变频单元根据开关状态选择信号选择的频率输出状态，输出具有特定频率的PFM控制信号。
7.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述的逻辑单元包括：RS触发器，所述RS触发器的R端与所述第一比较器的输出端连接，所述RS触发器的S端与所述PFM控制单元的输出端连接，所述RS触发器的Q端输出开关控制信号。
8.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：所述开关电源主电路为可以为隔离型功率变换电路或功率变换非隔离型电路。
9.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：还包括：第一采样电路，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得所述电压反馈信号。
10.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于：还包括：第二采样电路，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得所述电流反馈信号。
11.一种开关电源，其特征在于：包括权利要求1至10任一项所述的开关电源控制电路。
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| CN102647073B (zh) * | 2012-05-15 | 2014-11-26 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关稳压电路及其控制电路和方法 |
| CN104038082B (zh) * | 2013-03-04 | 2017-12-12 | 比亚迪股份有限公司 | 开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片 |
| CN104734510B (zh) * | 2013-12-20 | 2017-05-03 | 比亚迪股份有限公司 | 开关电源及其控制芯片 |
| CN105790550A (zh) * | 2014-12-23 | 2016-07-20 | 上海岭芯微电子有限公司 | 多段自适应的pfm控制器 |
| US11183928B2 (en) * | 2015-01-12 | 2021-11-23 | Hua Cao | Switching regulator and control method thereof |
| CN105048782A (zh) * | 2015-08-09 | 2015-11-11 | 安徽普为智能科技有限责任公司 | 一种大功率开关电源的控制电路 |
| US9602088B1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-21 | Texas Instruments Incorporated | Ultra-low power comparator with sampling control loop adjusting frequency and/or sample aperture window |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0685923A1 (de) * | 1994-06-03 | 1995-12-06 | Inventio Ag | Geräuscharmer Betrieb einer von einem Pulswechselrichter gespeisten Maschine |
| CN1707929A (zh) * | 2004-06-08 | 2005-12-14 | 尼克森微电子股份有限公司 | 一种具有自动切换脉冲宽度/频率调变模式的转换器 |
| CN101515756A (zh) * | 2008-02-18 | 2009-08-26 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 具有多种模式的用于高效功率控制的方法和系统 |
| CN101542881A (zh) * | 2007-01-22 | 2009-09-23 | 株式会社理光 | 电压升/降型开关调节器和逆向电流防止方法 |
| JP2009278713A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Ricoh Co Ltd | スイッチングレギュレータ |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2421594A (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-28 | Cambridge Semiconductor Ltd | Switch mode power supply digital control system |
| EP1900087A2 (en) * | 2005-07-06 | 2008-03-19 | Cambridge Semiconductor Limited | Switch mode power supply control systems |
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| GB2433654A (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | Cambridge Semiconductor Ltd | Switch mode power supply controller |
| WO2009032685A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Iwatt Inc. | Hybrid pwm and pfm current limit control |
| JP2009213228A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nec Electronics Corp | Ｄｃコンバータ |
| CN101667019B (zh) * | 2009-07-01 | 2012-10-03 | 成都诺奇尔微电子技术有限公司 | 双模调制且模式平滑转换的开关电源控制方法及电路 |
| US8274270B2 (en) * | 2009-07-16 | 2012-09-25 | Feeling Technology Corp. | Adaptive pulse width control power conversation method and device thereof |
| TWI410033B (zh) * | 2010-04-06 | 2013-09-21 | Anpec Electronics Corp | 穩定轉換脈波調變模式之電流式降壓轉換器 |
| CN102769383B (zh) * | 2011-05-05 | 2015-02-04 | 广州昂宝电子有限公司 | 用于利用初级侧感测和调整进行恒流控制的系统和方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0685923A1 (de) * | 1994-06-03 | 1995-12-06 | Inventio Ag | Geräuscharmer Betrieb einer von einem Pulswechselrichter gespeisten Maschine |
| CN1707929A (zh) * | 2004-06-08 | 2005-12-14 | 尼克森微电子股份有限公司 | 一种具有自动切换脉冲宽度/频率调变模式的转换器 |
| CN101542881A (zh) * | 2007-01-22 | 2009-09-23 | 株式会社理光 | 电压升/降型开关调节器和逆向电流防止方法 |
| CN101515756A (zh) * | 2008-02-18 | 2009-08-26 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 具有多种模式的用于高效功率控制的方法和系统 |
| JP2009278713A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Ricoh Co Ltd | スイッチングレギュレータ |
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