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CN105634252A - 开关电源的控制电路 - Google Patents

开关电源的控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开关电源的控制电路。其中，该控制电路包括：输出电路，用于向负载供电；电压比较电路，与输出电路连接，用于在采集到的输出电路的输出电压小于第一基准电压时，生成唤醒信号；控制模块，分别与电压比较电路以及开关电源连接，用于根据唤醒信号控制开关电源以高频运行。本发明解决了在相关技术中，负载突然变重导致开关电源的运行频率切换不及时的技术问题。

Description

开关电源的控制电路
技术领域
本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种开关电源的控制电路。
背景技术
开关电源因其效率高、体积小、成本低广泛应用于各种电子设备、家电产品中。因为开关电源不区分待机状态和工作状态，因此，尽管电子设备处于待机状态，开关电源的工作频率也不会发生变化，这无疑导致了能源浪费。
在现有的开关电源控制设计中，通过检测负载的电流来切换开关电源的工作频率，即在负载电流小的时候，开关电源切换到低频运行。
需要说明的是，上述开关电源控制的方案中，当负载变大的时候，电流检测的速度慢，导致开关电源工作电压切换频率不及时，开关电源过载，输出电压被拉低从而电路失控。
针对上述在相关技术中，负载突然变重导致开关电源的运行频率切换不及时的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种开关电源的控制电路，以至少解决在相关技术中，负载突然变重导致开关电源的运行频率切换不及时的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种开关电源的控制电路，包括：输出电路，用于向负载供电；电压比较电路，与输出电路连接，用于在采集到的输出电路的输出电压小于第一基准电压时，生成唤醒信号；控制模块，分别与电压比较电路以及开关电源连接，用于根据唤醒信号控制开关电源以高频运行。
进一步地，控制电路还包括：第二基准电路，与光耦反馈电路连接，用于向光耦反馈电路发送第二基准电压；光耦反馈电路，与输出电路以及控制模块连接，用于根据输出电压与第二基准电压的电压差向控制模块发送电流；控制模块还用于根据引脚的电压控制开关电源切换至低频运行。
进一步地，光耦反馈电路包括：发光二极管阳极，与输出电路连接，用于接收输出电路的输出电压；发光二极管阴极，与第二基准电路连接，用于接收第二基准电压。
进一步地，控制电路还包括：高频变压器，分别与开关电源以及输出电路连接。
进一步地，开关电源还包括：MOSFET开关管，与高频变压器一次绕组连接，用于通过高频变压器向输出电路输电。
进一步地，控制电路还包括：尖峰吸收电路，与开关电源的MOSFET开关管连接，用于吸收MOSFET开关管开通或关断时产生的尖锋电压。
进一步地，控制电路还包括：整流稳压电路，与高频变压器连接，用于将直流电转换成交流电。
进一步地，控制电路还包括：EMI滤波电路，与整流稳压电路连接，用于衰减直流电上的谐波。
进一步地，控制电路还包括：强电保护电路，与EMI滤波电路连接。
进一步地，控制电路还包括：电源电路，与控制模块连接，用于向控制模块供电。
在本发明实施例中，开关电源的控制电路包括：输出电路，用于向负载供电；电压比较电路，与输出电路连接，用于在采集到的输出电路的输出电压小于第一基准电压时，生成唤醒信号；控制模块，分别与电压比较电路以及开关电源连接，用于根据唤醒信号控制开关电源以高频运行。解决了在相关技术中，负载突然变重导致开关电源的运行频率切换不及时的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种开关电源的控制电路的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选地开关电源的控制电路的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选地开关电源的控制电路的示意图；以及
图4是根据本发明实施例的一种可选地开关电源的控制电路的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本申请提供了一种开关电源的控制电路，如图1所示，该控制电路可以包括：
输出电路10，用于向负载11供电。
电压比较电路12，与输出电路连接，用于在采集到的输出电路的输出电压小于第一基准电压时，生成唤醒信号。
具体地，在本方案中，上述电压比较电路可以为一个比较器电路，结合图2，该比较器电路可以与上述输出电路连接，当输出电路向负载供电时，比较器电路可以从上述输出电路的输出端采集输出电压作为采样值。需要说明的是，结合图2，输出电路为二次绕组，提供能量(包括电压和电流)给负载。比较器电路可以接收第一基准电路发送的第一基准电压Vref1，比较器电路可以将上述第一基准电压Vref1与上述输出电压进行比较。在输出电压小于第一基准电压Vref1的情况下，比较器电路可以向控制模块输出或高或地的唤醒信号，需要说明的是，结合图2，上述控制模块与开关电源的开关管MOSFET连接，用于控制开关电源的工作频率。还需要说明的是，开关管MOSFET的开通关断起到传递能量的作用，将一次绕组的能量传递到二次绕组的输出电路。
控制模块14，分别与电压比较电路以及开关电源连接，用于根据唤醒信号控制开关电源16以高频运行。
上述控制模块可以根据上述唤醒信号来判断负载是否处于重载，在负载处于重载的情况下，控制模块可以控制开关电源以高频进行开通关断。
本实施例通过电压比较电路从输出电路中获取输出电压，其中，输出电压用于向负载供电；电压比较电路接收第一基准电路发送的第一基准电压；在输出电压小于第一基准电压的情况下，电压比较电路向控制模块发送唤醒信号，其中，控制模块与开关电源连接；控制模块根据唤醒信号控制开关电源以高频运行，解决了在相关技术中，负载突然变重导致开关电源的运行频率切换不及时的技术问题。
可选地，上述控制电路还可以包括：
第二基准电路，与光耦反馈电路连接，用于向光耦反馈电路发送第二基准电压。光耦反馈电路，与输出电路以及控制模块连接，用于根据输出电压与第二基准电压的电压差向控制模块发送电流。控制模块还用于根据引脚的电压控制开关电源切换至低频运行。
具体地，在本方案中，结合图2，上述输出电路可以与光耦反馈电路连接，并且经过电阻R2向上述光耦反馈电路发送上述输出电压。上述光耦反馈电路还可以接收第二基准电路发送的第二基准电压Vref2，在光耦反馈电路中即产生输出电压与第二基准电压的电压差。在光耦反馈电路中产生的电压差使得光耦反馈电路中的二极管产生电流，二极管中产生的电流被输入至光耦反馈电路中的光耦接收端，结合图2，光耦接收端接在控制模块的EN引脚，控制模块的EN引脚从而产生电压。控制模块可以检测EN引脚的电压VEN的大小，然后将同VE预设电压进行比较，在EN引脚的电压VEN的大小与预设电压的大小符合预定规则的情况下，控制模块控制开关电源从高频切换至低频进行开通关断。
需要说明的是，在本方案中，控制模块可以根据EN引脚的电压VEN，可以判断输出电路的负载情况，负载轻时的VEN的值比一般负载时的VEN低。
可选地，上述光耦反馈电路包括：发光二极管阳极，与输出电路连接，用于接收输出电路的输出电压；发光二极管阴极，与第二基准电路连接，用于接收第二基准电压。
具体地，上述阴极和阳极可以为光耦反馈电路中发光二极管的两极，当两极产生电压差使，二极管中产生电流。
可选地，上述控制电路还包括：高频变压器，分别与开关电源以及输出电路连接。
可选地，上述开关电源还包括：MOSFET开关管，与高频变压器一次绕组连接，用于通过开通或关断向输出电路输电。
可选地，上述控制电路还包括：尖峰吸收电路，与开关电源的MOSFET开关管连接，用于吸收MOSFET开关管开通或关断时产生的尖锋电压。
可选地，上述控制电路还包括：整流稳压电路，与高频变压器连接，用于将直流电转换成交流电。
可选地，上述控制电路还包括：EMI滤波电路，与整流稳压电路连接，用于衰减直流电上的谐波。
可选地，上述控制电路还包括：强电保护电路，与EMI滤波电路连接。
可选地，上述控制电路还包括：电源电路，与控制模块连接，用于向控制模块供电。
下面结合图2，介绍一种优选的实施例：
如图2所示，开关电压的控制电路可以包括：强电保护电路、EMI滤波电路、整流稳压电路、以及开关电源主电路。电网交流电源经过强电保护电路、EMI滤波电路，进入整流稳压电路，再接入开关电源主电路。开关电源主电路可以包括高频变压器、尖峰吸收电路、开关管MOSFET、输出电路、电源电路VBP、开关管控制电路、基准电压电路1、基准电路2、光耦反馈电路、比较器电路。下面分别介绍上述各个模块中主要模块的作用：
强电保护电路：包括放电管和保险管，起到预防电网电压浪涌(例如雷击)的作用，同时保险管在开关电源过流时发生熔断保护其它电路。
EMI滤波电路：既能衰减电网上的杂波，保护开关电源不受干扰，也能衰减开关电源产生的谐波，使电网不受污染。
整流稳压电路：包括整流电路和电解电容稳压电路，将交流电转化为直流电。
尖峰吸收电路：用于吸收开关管MOSFET开通关断时产生的尖峰电压，保护开关管MOSFET受到过压损伤。
光耦反馈电路，用于接收输出电路通过电阻R2输送的输出电压，以及基准电路2输送的基准电压，其中，输出电压接到光耦发光二极管阳极，基准电路2接在光耦发光二极管阴极，二极管因为电压差产生电流，电流再输送至开关管控制电路。
开关管控制电路，用于控制MOSFET开关管以高频或低频运行。
上述各个模块的协同工作过程：
步骤A，电网交流电经过强电保护电路、EMI滤波电路，然后通过整流稳压电路转换为直流电。开关管控制电路得到直流电供电开始工作，控制PWM驱动电路驱动MOSFET开关管开通关断，输出电路输出能量给负载。
步骤B，比较器电路接收基准电路的基准电压以及输出电压，如果输出电压小于输出电压，比较器向开关管控制电路发送唤醒信号，开关管控制电路中的控制模块可以根据唤醒信号控制MOSFET开关管高频运行。
步骤C，光耦反馈电路接收基准电压以及输出电压，光耦反馈电路因为基准电压以及输出电压的电压差生成电流，电流输送至开关管控制电路，使得开关管控制电路的EN引脚产生引脚电压。
步骤D，开关管控制电路检测引脚电压，如果引脚电压小于预设电压，开关管控制电路控制MOSFET开关管低频运行。
在一种可选地实施例中，开关管控制电路可以取样多个时钟周期上升沿的EN引脚电压值VEN，当VEN值低于某参考电压值的次数达到一定次数，则进入轻载模式，通过上述方式，可以避免了因输出电压波动导致开关电源运行模式频繁切换。本申请提供的此开关电源有唤醒功能，当输出电压值在连续几个时钟周期内低于某参考电压值，则避开反应较慢的光比较器电路耦反馈电路，通过比较器电路进行唤醒，开关电源以高频模式运行，高频模式运行一段时间，重新进入判断轻载或重载模式，可选地，当开关电源以高频模式运行时，开关管控制电路中控制模块的引脚电压示意图如图3所示，当开关电源以低频模式运行时，开关管控制电路中控制模块的引脚电压示意图如图4所示。
综上，本申请提出了一种带唤醒功能的可以以变频方式工作的低待机功耗开关电源，可以降低开关电源待机功耗，且在负载变重时避开反应较慢的光耦反馈电路，通过一路独立的电路可以迅速唤醒提高开关频率提高功率输出。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种开关电源的控制电路，其特征在于，包括：
输出电路，用于向负载供电；
电压比较电路，与所述输出电路连接，用于在采集到的所述输出电路的输出电压小于第一基准电压时，生成唤醒信号；
控制模块，分别与所述电压比较电路以及开关电源连接，用于根据所述唤醒信号控制所述开关电源以高频运行。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
第二基准电路，与光耦反馈电路连接，用于向所述光耦反馈电路发送第二基准电压；
所述光耦反馈电路，与所述输出电路以及所述控制模块连接，用于根据所述输出电压与所述第二基准电压的电压差向所述控制模块发送电流；
所述控制模块还用于根据所述控制模块的引脚的电压控制所述开关电源切换至低频运行。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述光耦反馈电路包括：
发光二极管阳极，与所述输出电路连接，用于接收所述输出电路的输出电压；
发光二极管阴极，与所述第二基准电路连接，用于接收所述第二基准电压。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
高频变压器，分别与所述开关电源以及所述输出电路连接。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述开关电源还包括：
MOSFET开关管，与所述高频变压器一次绕组连接，用于通过所述高频变压器向所述输出电路输电。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
尖峰吸收电路，与所述开关电源的MOSFET开关管连接，用于吸收所述MOSFET开关管开通或关断时产生的尖锋电压。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
整流稳压电路，与所述高频变压器连接，用于将直流电转换成交流电。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
EMI滤波电路，与所述整流稳压电路连接，用于衰减所述直流电上的谐波。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
强电保护电路，与所述EMI滤波电路连接。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
电源电路，与所述控制模块连接，用于向所述控制模块供电。
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