CN113098243B - 一种开关电源的控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了开关电源的控制电路及控制方法。开关电源具有功率开关控制输入输出的功率转换。控制电路提供控制信号用于控制功率开关的通断。本发明控制电路在负载反馈信号大于第一值时控制开关电源工作于普通模式，在负载反馈信号小于第二值时控制开关电源工作于轻载模式。在普通模式下，控制电路提供反馈脉冲信号用于控制功率开关的导通，且该反馈脉冲信号的脉冲频率始终大于音频范围的上限值。在轻载模式下，控制电路提供脉冲频率渐减的轻载脉冲信号用于控制功率开关的导通，且该轻载脉冲信号的脉冲频率始终小于音频范围的下限值。

Description

一种开关电源的控制电路及其控制方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种隔离式开关电源的控制电路。

背景技术

隔离式开关电源，例如图1所示的常见的Flyback电路10，具有变压器T1，以及被变压器T1隔离的原副边。所述变压器T1具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组接收输入电压Vi，并耦接原边开关PM1，所述副边绕组提供输出电压Vo。如图1所示，Flyback电路10采用原边控制方式。也就是说，Flyback电路10通过间接的方式，例如第三绕组等，得到反映副边负载信息的反馈信号Vfb，原边控制电路101基于反馈信号Vfb来控制耦接至变压器T1的原边绕组的原边开关PM1的通断，将能量由原边传递至副边以对控制对负载供能。

图1中的Flyback电路10采用的原边控制方式，省略了光耦器件等隔离器件，因此其反馈信号Vfb并不是直接从输出端得到的，无法准确反馈负载情况，从而会导致Flyback电路无法及时进入轻载模式，进而导致Flyback电路的轻载效率较低。

同时，在现有技术中，为了得到较低的轻载损耗或空载损耗，通常在轻载或空载时将开关频率降得特别低。然而开关频率较低时，系统的环路补偿就变得非常困难，而且较低的开关频率也可能引入音频噪声。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源的控制电路和控制方法，可确保开关电源普通模式和轻载模式之间的平滑切换，并且通过控制开关电源轻载下的开关频率，不仅使开关电源免于引入音频噪声，还可以简化系统的环路补偿设计。

根据本发明的实施例，提出了一种开关电源的控制电路，包括：反馈脉冲电路，接收反馈信号，基于反馈信号，所述反馈脉冲电路在输出端输出反馈脉冲信号；负载判断电路，接收反馈信号，基于反馈信号，输出负载判断信号；轻载脉冲电路，接收负载判断信号和频率调节信号，基于负载判断信号和频率调节信号，输出轻载脉冲信号；频率调节电路，接收负载判断信号、轻载脉冲信号和反馈脉冲选定信号，基于负载判断信号、轻载脉冲信号和反馈脉冲选定信号，所述频率调节电路输出频率调节信号至轻载脉冲电路；以及选择电路，接收负载判断信号、反馈脉冲信号和轻载脉冲信号，基于负载判断信号、反馈脉冲信号和轻载脉冲信号输出导通控制信号和反馈脉冲选定信号；其中所述导通控制信号用于控制开关电源的原边开关的导通。

根据本发明的实施例，还提出了一种开关电源，包括前述控制电路，还包括原边开关。

根据本发明的实施例，还提出了一种开关电源，包括前述控制电路，还包括原边开关和变压器。

根据本发明的实施例，还提出了一种开关电源的控制方法，包括：基于反馈信号产生反馈脉冲信号，其中，所述反馈信号与开关电源的负载大小成比例，所述反馈脉冲信号的脉冲频率与反馈信号的大小成比例；产生一可调的轻载脉冲信号，当开关电源进入轻载模式时，所述轻载脉冲信号的脉冲频率逐渐减小；基于反馈信号产生负载判断信号，其中，在反馈信号小于进入轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源进入轻载模式，在反馈信号大于退出轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源退出轻载模式；以及基于轻载脉冲信号和反馈脉冲信号产生导通控制信号，用于控制开关电源的功率开关的导通。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：

图1示出了现有的Flyback电路10的电路结构示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路20的电路结构示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路30的电路结构示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的控制电路30的各信号波形示意图；

图5示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路50的电路结构示意图；

图6示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制方法60的步骤示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图2示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路20的电路结构示意图。如图2所示，所述控制电路20包括：反馈脉冲电路201，接收反馈信号Vcomp，基于反馈信号Vcomp，所述反馈脉冲电路201在输出端输出反馈脉冲信号P1；负载判断电路202，接收反馈信号Vcomp，基于反馈信号Vcomp，输出负载判断信号J1；轻载脉冲电路203，接收负载判断信号J1和频率调节信号Fr1，基于负载判断信号J1和频率调节信号Fr1，输出轻载脉冲信号P2；频率调节电路204，接收负载判断信号J1、轻载脉冲信号P2和反馈脉冲选定信号PS1，基于负载判断信号J1、轻载脉冲信号P2和反馈脉冲选定信号PS1，所述频率调节电路204输出频率调节信号Fr1至轻载脉冲电路203；以及选择电路205，接收负载判断信号J1、反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2，基于负载判断信号J1、反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2输出导通控制信号Con和反馈脉冲选定信号PS1。进一步地，所述控制电路20还包括：关断控制电路206，接收反馈信号Vcomp和关断阈值信号Vth_off，基于反馈信号Vcomp和关断阈值信号Vth_off的比较结果，所述关断控制电路206输出关断控制信号Coff；以及驱动逻辑电路207，接收导通控制信号Con和关断控制信号Coff，基于导通控制信号Con和关断控制信号Coff，输出原边开关控制信号G1。所述原边开关控制信号G1用于控制如图1所示的Flyback电路10的原边开关PM1。

在本发明实施例中，当负载较轻时，所述开关电源工作在轻载模式，否则，所述开关电源工作在普通模式。所述反馈信号Vcomp反映了负载状态。在一个实施例中，所述开关电源通过第三绕组采样输出电压Vo，而所述反馈信号Vcomp是采样得到的输出电压Vo或其分压与一基准值之间的误差放大信号。在一个实施例中，当开关电源的负载增大时，所述反馈信号Vcomp的值增大，当开关电源的负载减小时，所述反馈信号Vcomp的值减小。在其他实施例中，开关电源的负载与反馈信号Vcomp的值也可以是反比关系。

在一个实施例中，所述反馈脉冲电路201是电压频率转换电路，根据反馈信号Vcomp的电压大小，来产生具有相应频率的反馈脉冲信号P1。在一个实施例中，所述反馈信号Vcomp的电压值越大，所述反馈脉冲信号P1的脉冲频率越高。

在控制电路20中，所述负载判断电路202根据反馈信号Vcomp的值输出负载判断信号J1用以表征负载的轻重。所述选择电路205，接收负载判断信号J1，在负载普通情况下，选择输出反馈脉冲信号P1作为导通控制信号Con，在轻载时，则选择输出轻载脉冲信号P2作为导通控制信号Con。在一个实施例中，所述开关电源通过第三绕组采样输出电压Vo，并且所述反馈信号Vcomp是采样得到的输出电压Vo或其分压与一基准值之间的误差放大信号。

本发明所提及的普通负载和轻载是根据应用需要自定义的概念。本领域普通技术人员可以根据自己应用的需要，根据负载的大小，定义普通负载状态和轻载状态，例如可以设定一个负载阈值，在负载大于该负载阈值时，则定义其为普通负载状态，而在负载小于该负载阈值时，则定义其为轻载状态。同时，本发明所述的普通工作模式，是指在普通负载状态对应的工作模式，而轻载模式，是指在轻载状态对应的工作模式。

所述轻载脉冲电路203输出的轻载脉冲信号P2具有特定的频率。在部分实施例中，轻载脉冲信号P2的频率被控制在音频范围下限之下，即小于20Hz。所述频率调节信号204输出频率调节信号Fr1调整该特定频率，使其在开关电源进入轻载模式后由预设值逐渐减小或增大，直至达到轻载脉冲信号P2在当前负载下的最佳频率为止。

在负载判断信号J1表征跳出轻载模式后，所述反馈脉冲信号P1输出成为反馈脉冲选定信号PS1。在开关电源的负载处于轻载和普通之间的临界状态时，为防止轻载脉冲信号P2的脉冲频率反复变化，所述反馈脉冲选定信号PS1用于控制频率调节电路204，将其输出的频率调节信号Fr1维持在当前值，进而控制轻载脉冲信号P2维持当前频率。在部分实施例中，负载判断信号J1也可替代反馈脉冲选定信号PS1，用于控制频率调节信号204。

在图2实施例中，所述关断控制电路206包括比较器，所述比较器接收关断阈值信号Vth_off和反馈信号Vcomp，并基于两者的比较结果，输出关断控制信号Coff。所述驱动逻辑电路207包括RS触发器，所述RS触发器具有设置端“S”(第一输入端)和重置端“R”(第二输入端)，所述设置端“S”接收导通控制信号Con，所述重置端“R”接收关断控制信号Coff，基于导通控制信号Con和关断控制信号Coff，所述RS触发器输出原边开关控制信号G1。在一个实施例中，所述导通控制信号Con通过脉冲置位RS触发器，使原边开关控制信号G1为高电平，所述关断控制信号Coff通过脉冲复位RS触发器，使原边开关控制信号G1为低电平，进而控制开关电源的原边开关PM1的通断。应当理解，各个信号的控制方式(脉冲控制或电平控制)、原边开关控制信号G1的电平形式及其与原边开关PM1通断之间的关系，均可以根据具体的应用来选择，本发明对此不作限制。

在图2实施例中，关断控制电路206基于反馈信号Vcomp和关断阈值信号Vth_off的比较结果输出关断控制信号Coff。应当理解，在其他实施例中，表征开关电源的输出电流或开关电源的电感电流的其他信号也可以用于和关断阈值信号相比较后输出关断控制信号以控制开关电源的功率开关的关断。进一步地，在部分实施例中，还可以通过其他方式控制开关电源的功率开关的关断，例如固定导通时长控制方式等等。

图3示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路30的电路结构示意图。所述控制电路30可用于控制如图1所示的Flyback电路，也可以用于控制具有其他拓扑的开关电源，例如Buck、Boost和Buck-Boost等。如图3所示，控制电路30包括：反馈脉冲电路301，接收反馈信号Vcomp，基于反馈信号Vcomp，所述反馈脉冲电路301在输出端输出反馈脉冲信号P1；负载判断电路302，接收反馈信号Vcomp，基于反馈信号Vcomp，输出负载判断信号J1；轻载脉冲电路303，接收负载判断信号J1和频率调节信号Fr1，基于负载判断信号J1和频率调节信号Fr1，输出轻载脉冲信号P2；频率调节电路304，接收负载判断信号J1、轻载脉冲信号P2和反馈脉冲选定信号PS1，基于负载判断信号J1、轻载脉冲信号P2和反馈脉冲选定信号PS1，所述频率调节电路304输出频率调节信号Fr1至轻载脉冲电路303；以及选择电路305，接收负载判断信号J1、反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2，基于负载判断电路J1、反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2输出导通控制信号Con和反馈脉冲选定信号PS1。

如图3所示，所述负载判断电路302包括退出轻载模式比较器3021、进入轻载模式比较器3022和RS触发器3023。所述退出轻载模式比较器3021具有第一输入端接收退出轻载模式阈值Vbo，第二输入端接收反馈信号Vcomp，基于退出轻载模式阈值Vbo和反馈信号Vcomp的比较结果，所述退出轻载模式比较器3021在输出端输出退出轻载模式设置信号F1。所述进入轻载模式比较器3022具有第一输入端接收反馈信号Vcomp，第二输入端接收进入轻载模式阈值Vbi，基于反馈信号Vcomp和进入轻载模式阈值Vbi的比较结果，所述进入轻载模式比较器3022在输出端输出进入轻载模式设置信号B1。在一个实施例中，所述进入轻载模式阈值Vbi的值小于退出轻载模式阈值Vbo的值。所述RS触发器3023具有置位端“S”(第一输入端)接收进入轻载模式设置信号B1，复位端“R”(第二输入端)接收退出轻载模式设置信号F1，基于进入轻载模式设置信号B1和退出轻载模式设置信号F1，所述RS触发器3023在输出端“Q”输出负载判断信号J1。

如图3所示，所述轻载脉冲电路303包括轻载脉冲比较器3031、充电控制开关S1、放电控制开关S2、电容C1和电流源I1。所述轻载脉冲比较器3031具有第一输入端接收电容电压Vc1，第二输入端接收轻载脉冲阈值Vref1，基于电容电压Vc1和轻载脉冲阈值Vref1的比较结果，所述电容电压比较器3031在输出端输出轻载脉冲信号P2。所述电流源I1对电容C1充电，以在其上形成电容电压Vc1。所述充电控制开关S1由负载判断信号J1控制，当负载判断信号J1表征开关电源轻载状态时，所述充电控制开关S1导通，电流源I1可以对电容C1充电。所述放电控制开关S2由轻载脉冲信号P2控制，在轻载脉冲信号P2产生脉冲时，放电控制开关S2闭合，电容C1被放电。所述电流源I1对电容C1的充电电流由频率调节信号Fr1控制。在一个实施例中，频率调节信号Fr1的值越大，所述电流源I1的充电电流就越小。在其他实施例中，可以根据应用需要使电流源I1的充电电流大小与频率调节信号Fr1的值成正比。

如图3所示，所述频率调节电路304包括逻辑门3041、第一计数控制电路Ct1、计数器3044和第二计数控制电路Ct2。在图3实施例中，逻辑门3041包括或门电路，所述或门电路接收反馈脉冲选定信号PS1和轻载脉冲调节信号Pr1，输出第一清零信号Clr1至第一计数控制电路Ct1。第一计数控制电路Ct1接收第一清零信号Clr1和轻载脉冲信号P2，输出端输出轻载脉冲调节信号Pr1。第二计数控制电路Ct2接收负载判断信号J1和反馈脉冲选定信号PS1，输出第二清零信号Clr2。计数器3044具有复位端“R”接收第二清零信号Clr2，输入端接收轻载脉冲调节信号Pr1，输出端输出频率调节信号Fr1。

在一个实施例中，所述第一计数控制电路Ct1包括计数器3042和比较器3043。所述计数器3042接收轻载脉冲信号P2，计数轻载脉冲信号P2的脉冲数，输出轻载脉冲计数信号Cp2。所述比较器3043接收轻载脉冲计数信号Cp2和轻载脉冲阈值信号Vref2，基于轻载脉冲计数信号Cp2和轻载脉冲阈值信号Vref2的比较结果，所述比较器3043在输出端输出轻载脉冲调节信号Pr1。在一个实施例中，比较器3043可以是数字比较器。在其他实施例中，若计数器3042输出的轻载脉冲计数信号Cp2经过数模转换后再输入至比较器3043，则比较器3043可以是模拟比较器。当轻载脉冲计数信号Cp2达到轻载脉冲阈值信号Vref2时，所述比较器3043输出高电平的轻载脉冲调节信号Pr1至计数器3044，并同时通过或门电路3041复位计数器3042，使其重新开始计数。所述计数器3044接收轻载脉冲调节信号Pr1，输出频率调节信号Fr1。在一个实施例中，当轻载脉冲调节信号Pr1跳变为高电平时，频率调节信号Fr1减小。也就是说，当轻载脉冲信号P2的脉冲数达到由轻载脉冲阈值信号Vref2决定的数量时，比如说4，频率调节信号Fr1就会减小，并相应地减小电流源I1的充电电流，使电容电压Vc1的增长速度变慢，减小轻载脉冲信号P2的脉冲频率。反馈脉冲选定信号PS1的脉冲也将通过或门电路3041复位计数器3042。也就是说，当反馈脉冲选定信号PS1有脉冲输出时，计数器3042复位，频率调节信号Fr1的值不变，并且轻载脉冲信号P2的频率保持不变。

在一个实施例中，所述第二计数控制电路Ct2包括计数器3045和比较器3046。所述计数器3045接收反馈脉冲选定信号PS1，计数反馈脉冲选定信号PS1的脉冲数，输出反馈脉冲计数信号Cp3。所述比较器3046接收反馈脉冲计数信号Cp3和反馈脉冲阈值信号Vref3，基于反馈脉冲计数信号Cp3和反馈脉冲阈值信号Vref3的比较结果，所述比较器3046在输出端输出第二清零信号Clr2。在一个实施例中，比较器3046可以是数字比较器。在其他实施例中，若计数器3045输出的反馈脉冲计数信号Cp3经过数模转换后再输入至比较器3046，则比较器3046可以是模拟比较器。在一个实施例中，当反馈脉冲选定信号PS1的脉冲数达到反馈脉冲阈值信号Vref3时，例如4，所述比较器3046输出高电平的第二清零信号Clr2至计数器3044的复位端“R”，复位计数器3044，使其重新开始计数。

所述计数器3044的输入端接收轻载脉冲调节信号Pr1，复位端“R”接收第二清零信号Clr2，输出端输出频率调节信号Fr1。当轻载脉冲调节信号Pr1跳变为高电平时，频率调节信号Fr1减小。当反馈脉冲选定信号PS1的脉冲数量达到反馈脉冲阈值信号Vref3时，判断开关电源需要退出轻载模式，第二清零信号Clr2复位计数器3044，使得下一次进入轻载模式时，频率调节信号Fr1的值从初始值开始变化。

如图3所示，所述选择电路305包括与门电路3051和或门电路3052。与门电路3051接收反馈脉冲信号P1和负载判断信号J1，输出反馈脉冲选定信号PS1。或门电路3052接收反馈脉冲选定信号PS1和轻载脉冲信号P2，输出导通控制信号Con。在图3实施例中，所述负载判断信号J1的反相信号被输入至与门电路3051。当负载判断信号J1为0时，说明退出轻载模式信号F1复位了RS触发器3023，指示开关电源退出轻载模式，此时负载判断信号J1的反相信号为1，与门电路3051将反馈脉冲信号P1输出为反馈脉冲选定信号PS1。当负载判断信号J1为1时，说明进入轻载模式信号B1置位了RS触发器3023，指示开关电源进轻载模式，此时负载判断信号J1的反相信号为0，与门电路3051将反馈脉冲信号P1屏蔽，反馈脉冲选定信号PS1保持为低电平。或门电路3052将反馈脉冲选定信号PS1和轻载脉冲信号P2相加后输出导通控制信号Con以控制原边开关PM1的导通。应当理解，图3所示的选择电路305仅用于说明各信号之间的逻辑关系。当各信号的有效逻辑电平改变时，选择电路305所包括的逻辑关系和逻辑门电路也会相应地改变。例如当负载判断信号J1为0时指示开关电源进轻载模式，那么负载判断信号J1就不需要反相后再送入与门电路3051。

图4示出了根据本发明一实施例的控制电路30的各信号波形示意图，其中，电流Io表示开关电源的输出电流，即提供给负载的电流，表征了负载的大小。

下面结合图3和图4来阐述图3中的控制电路30的工作原理。如图4所示，在t0时刻，输出电流Io骤减，反馈信号Vcomp的值开始减小。在t1时刻，反馈信号Vcomp的值减小至进入轻载模式阈值Vbi，负载判断信号J1变高，控制电路30进入轻载模式。此时，反馈脉冲信号P1被与门电路3051所屏蔽，反馈脉冲选定信号PS1无脉冲输出，导通控制信号Con与轻载脉冲信号P2一致。在t2时刻，轻载脉冲信号P2的脉冲数达到4，轻载脉冲计数信号Cp2达到轻载脉冲阈值信号Vref2，轻载脉冲调节信号Pr1跳转为高电平，使得计数器3044输出的频率调节信号Fr1增大，从而使电流源I1输出的电流减小，导致电容电压Vc1的上升斜率变小，t2-t3时段的轻载脉冲信号P2的频率减小。同时，跳高的轻载脉冲调节信号Pr1通过或门电路3041复位计数器3042，使其输出为零，从而轻载脉冲调节信号Pr1恢复低电平。在t3时刻，轻载脉冲信号P2的脉冲数再次达到4，轻载脉冲计数信号Cp2再次达到轻载脉冲阈值信号Vref2，轻载脉冲调节信号Pr1再次跳转为高电平，使得计数器3044输出的频率调节信号Fr1再度增大，电流源I1输出的电流进一步减小，从而使得在t3-t4时刻，轻载脉冲信号P2的脉冲频率进一步减小。而在t3时刻，由于开关电源在轻载模式下输出的功率已无法满足负载需求，反馈信号Vcomp上升，当其到达退出反馈模式阈值Vbo时，负载判断信号J1变低，使得反馈脉冲信号P1的脉冲通过与门电路3051，即反馈脉冲选定信号PS1有脉冲产生，并和轻载脉冲信号P2相加，从而导通控制信号Con既有轻载脉冲信号P2的脉冲，又有反馈脉冲信号P1的脉冲。在t3-t4时段内，控制电路30处于轻载模式和普通模式的临界处，因此，反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2的脉冲叠加至导通控制信号Con。在t4时刻，负载增大，输出电流Io变大，反馈信号Vcomp的值逐渐变大，反馈脉冲信号P1的脉冲频率上升。在t5时刻，反馈信号Vcomp达到退出轻载模式阈值Vbo，反馈脉冲信号P1的脉冲传递至导通控制信号Con。在t5-t6时段内，控制电路30仍处于轻载模式和普通模式的临界处，反馈脉冲信号P1和轻载脉冲信号P2的脉冲叠加至导通控制信号Con。在t6时刻，负载再次增大，输出电压Io变大。在t7时刻，反馈信号Vcomp的值增大至退出轻载模式阈值Vbo，并保持在退出轻载模式阈值Vbo之上，控制电路30工作于普通模式。此时，反馈脉冲选定信号PS1的脉冲数量达到一定值，使得反馈脉冲计数信号Cp3达到反馈脉冲阈值信号Vref3，比较器3046输出第二清零信号Clr2至计数器3044的复位端“R”，使得频率调节信号Fr1的值回归初始值，为下一次进入轻载模式做好准备。并且，负载判断信号J1将充电控制开关S1断开，电容C1不再充电，轻载脉冲信号P2无脉冲产生，导通控制信号Con与反馈脉冲信号P1保持一致。

本领域普通技术人员应当知道，人耳可以听到的音频范围在20Hz-20kHz之间。在本发明部分实施例中，为了避开音频范围，消除开关电源的音频噪声，当开关电源工作于普通模式时，通过设置进入轻载模式阈值Vbi的值，开关频率，即反馈脉冲信号P1的脉冲频率被控制在音频范围之上，即大于20kHz。当开关电源工作于轻载模式时，通过设置电流源I1的电流及电容C1的容值，轻载脉冲信号P2的脉冲频率被控制在音频范围之下，即小于20Hz。

图5示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制电路50的电路结构示意图。控制电路50的电路结构与图3所示的控制电路30的电路结构基本相似，不同的是，在控制电路30中，频率调节信号Fr1用于调节电流源I1的电流，使电流逐渐减小，以减小轻载频率信号P2的频率。而在控制电路50中，频率调节信号Fr1用于调节轻载脉冲阈值Vref1的取值。在一个实施例中，轻载脉冲阈值Vref1的值随着频率调节信号Fr1的值增大而增大，使得电容电压Vc1达到轻载脉冲阈值Vref1的时间变长，从而使得轻载频率信号P2的频率减小。

图6示出了根据本发明一实施例的开关电源的控制方法60的步骤示意图。所述开关电源包括用于控制输入输出能量转换的功率开关，例如可以是图1所示的flyback电路。应当理解，所述开关电源还可以具有其他拓扑结构，例如buck、boost、buck-boost等。所述控制方法60可用于控制开关电源的功率开关的通断。如图6所示，控制方法60包括：

步骤601，基于反馈信号产生反馈脉冲信号，其中，所述反馈信号与开关电源的负载大小成比例，所述反馈脉冲信号的脉冲频率与反馈信号的大小成比例；

步骤602，产生一可调的轻载脉冲信号，当开关电源进入轻载模式时，所述轻载脉冲信号的脉冲频率逐渐减小；

步骤603，基于反馈信号产生负载判断信号，其中，在反馈信号小于进入轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源进入轻载模式，在反馈信号大于退出轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源退出轻载模式；以及

步骤604，基于轻载脉冲信号和反馈脉冲信号产生导通控制信号，用于控制开关电源的功率开关的导通。

在一个实施例中，所述控制方法60还包括步骤605，基于反馈信号和关断阈值信号的比较结果输出关断控制信号，所述关断控制信号用于控制所述功率开关的关断。

在一个实施例中，所述进入轻载模式阈值小于所述退出轻载模式阈值。

在一个实施例中，所述轻载脉冲信号的脉冲频率小于音频范围的下限值，即小于20Hz。

在一个实施例中，所述反馈脉冲信号的脉冲频率大于音频范围的上限值，即大于20kHz。

在一个实施例中，所述步骤602包括：

采用电流源对电容充电来产生电容电压；

采用电容电压与一轻载脉冲阈值的比较来产生轻载脉冲信号；

采用轻载脉冲信号的脉冲来对电容放电；以及

在负载判断信号表征开关电源进入普通模式时，停止对电容充电；

其中，所述电流源的电流在进入轻载模式后逐渐减小。

在一个实施例中，所述步骤602包括：

采用电流源对电容充电来产生电容电压；

采用电容电压与一轻载脉冲阈值的比较来产生轻载脉冲信号；

采用轻载脉冲信号的脉冲来对电容放电；以及

在负载判断信号表征开关电源进入普通模式时，停止对电容充电；

其中，所述轻载脉冲阈值的值在进入轻载模式后逐渐增大。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种开关电源的控制电路，包括：

反馈脉冲电路，接收反馈信号，基于反馈信号，所述反馈脉冲电路在输出端输出反馈脉冲信号；

负载判断电路，接收反馈信号，基于反馈信号，输出负载判断信号；

轻载脉冲电路，接收负载判断信号和频率调节信号，基于负载判断信号和频率调节信号，输出轻载脉冲信号；

频率调节电路，接收负载判断信号、轻载脉冲信号和反馈脉冲选定信号，基于负载判断信号、轻载脉冲信号和反馈脉冲选定信号，所述频率调节电路输出频率调节信号至轻载脉冲电路；以及

选择电路，接收负载判断信号、反馈脉冲信号和轻载脉冲信号，基于负载判断信号、反馈脉冲信号和轻载脉冲信号输出导通控制信号和反馈脉冲选定信号；

其中所述导通控制信号用于控制开关电源的原边开关的导通。

2.如权利要求1所述的控制电路，还包括：

关断控制电路，接收反馈信号和关断阈值信号，基于反馈信号和关断阈值信号的比较结果，所述关断控制电路输出关断控制信号；以及

驱动逻辑电路，接收导通控制信号和关断控制信号，基于导通控制信号和关断控制信号，输出原边开关控制信号控制开关电源的原边开关的通断。

3.如权利要求1所述的控制电路，其中所述反馈脉冲信号的脉冲频率与反馈信号成比例，并且所述反馈信号与开关电源的负载成比例。

4.如权利要求1所述的控制电路，其中所述反馈脉冲电路包括电压频率转换电路。

5.如权利要求1所述的控制电路，其中所述负载判断电路包括：

退出轻载模式比较器，具有第一输入端接收退出轻载模式阈值，第二输入端接收反馈信号，基于退出轻载模式阈值和反馈信号的比较结果，所述退出轻载模式比较器在输出端输出退出轻载模式设置信号；

进入轻载模式比较器，具有第一输入端接收反馈信号，第二输入端接收进入轻载模式阈值，基于反馈信号和进入轻载模式阈值的比较结果，所述进入轻载模式比较器在输出端输出进入轻载模式设置信号；以及

RS触发器，具有第一输入端接收进入轻载模式设置信号，第二输入端接收退出轻载模式设置信号，基于进入轻载模式设置信号和退出轻载模式设置信号，所述RS触发器在输出端输出负载判断信号；

其中所述进入轻载模式阈值的值小于退出轻载模式阈值的值。

6.如权利要求1所述的控制电路，其中所述轻载脉冲电路包括：

电流源；

电容，所述电流源对电容充电，以在其上形成电容电压；

轻载脉冲比较器，具有第一输入端接收电容电压，第二输入端接收轻载脉冲阈值，基于电容电压和轻载脉冲阈值的比较结果，所述轻载脉冲比较器在输出端输出轻载脉冲信号；

充电控制开关，由负载判断信号控制，当负载判断信号表征开关电源轻载状态时，所述充电控制开关导通，电流源对电容充电，否则，所述充电控制开关断开，电流源与电容断开；以及

放电控制开关，由轻载脉冲信号控制，在轻载脉冲信号产生脉冲时，放电控制开关闭合，电容被放电。

7.如权利要求6所述的控制电路，其中，所述电流源的电流由频率调节信号控制。

8.如权利要求6所述的控制电路，其中，所述轻载脉冲阈值由频率调节信号控制。

9.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述频率调节电路包括：

逻辑门，接收反馈脉冲选定信号和轻载脉冲调节信号，基于反馈脉冲选定信号和轻载脉冲调节信号的逻辑运算结果，输出第一清零信号；

第一计数控制电路，接收第一清零信号和轻载脉冲信号，输出轻载脉冲调节信号；

第二计数控制电路，接收负载判断信号和反馈脉冲选定信号，输出第二清零信号；以及

计数器，接收第二清零信号和轻载脉冲调节信号，输出频率调节信号。

10.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述选择电路包括：

与门电路，接收反馈脉冲信号和负载判断信号，输出反馈脉冲选定信号；以及

或门电路，接收反馈脉冲选定信号和轻载脉冲信号，输出导通控制信号。

11.一种开关电源，包括如权利要求1-10任一项所述的控制电路，还包括原边开关。

12.如权利要求11所述的开关电源，还包括变压器。

13.一种开关电源的控制方法，包括：

基于反馈信号产生反馈脉冲信号，其中，所述反馈信号与开关电源的负载大小成比例，所述反馈脉冲信号的脉冲频率与反馈信号的大小成比例；

产生一可调的轻载脉冲信号，当开关电源进入轻载模式时，所述轻载脉冲信号的脉冲频率随着进入轻载模式的时间的推移而逐渐减小；

基于反馈信号产生负载判断信号，其中，在反馈信号小于进入轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源进入轻载模式，在反馈信号大于退出轻载模式阈值时，所述负载判断信号表征开关电源退出轻载模式；以及

基于轻载脉冲信号和反馈脉冲信号产生导通控制信号，用于控制开关电源的功率开关的导通。

14.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，还包括：

基于反馈信号和关断阈值信号的比较结果输出关断控制信号，所述关断控制信号用于控制所述功率开关的关断。

15.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，其中产生一可调的轻载脉冲信号包括：

采用电流源对电容充电来产生电容电压；

采用电容电压与一轻载脉冲阈值的比较来产生轻载脉冲信号；

采用轻载脉冲信号的脉冲来对电容放电；以及

在负载判断信号表征开关电源进入普通模式时，停止对电容充电；

其中，所述电流源的电流在进入轻载模式后逐渐减小。

16.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，其中产生一可调的轻载脉冲信号包括：

采用电流源对电容充电来产生电容电压；

采用电容电压与一轻载脉冲阈值的比较来产生轻载脉冲信号；

采用轻载脉冲信号的脉冲来对电容放电；以及

在负载判断信号表征开关电源进入普通模式时，停止对电容充电；

其中，所述轻载脉冲阈值的值在进入轻载模式后逐渐增大。

17.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，其中所述进入轻载模式阈值小于所述退出轻载模式阈值。

18.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，其中所述轻载脉冲信号的脉冲频率小于音频范围的下限值。

19.如权利要求13所述的开关电源的控制方法，其中所述反馈脉冲信号的脉冲频率大于音频范围的上限值。

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