CN118801709A - 开关变换器及其控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了开关变换器及其控制电路和控制方法。该控制电路包括：轻载判断电路，产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号；电压比较电路，将代表输出电压的第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号；窗口产生电路，基于代表交流输入电压的第二反馈电压信号产生第二方波信号；以及开关控制电路，接收轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号，产生开关控制信号，其中当开关变换器工作在轻载模式，并且第一方波信号为第一电平时，开关控制电路控制开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。该控制电路提高了开关变换器的转换效率。

Description

开关变换器及其控制电路和控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其涉及开关变换器及其控制电路和控制方法。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，电视机、台式电脑以及笔记本电脑等电子设备快速普及。上述电子设备通常需要具备待机功能，尽可能地延长电子设备的待机时长已经成为重要设计指标之一。

开关变换器通过控制开关管的导通与关断，可以将输入电压转换为输出电压，进而为上述电子设备供电。当电子设备处于待机模式时，其消耗的功率较小，此时开关变换器工作在轻载状态。因此，为延长电子设备的待机时长，提高开关变换器在轻载状态下的转换效率至关重要。

针对上述问题，本发明提出一种开关变换器，即使其工作在轻载状态时也具有良好的转换效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供在轻载状态下具有高转换效率的开关变换器。

根据本发明的一实施例，公开了一种用于开关变换器的控制电路，该开关变换器包括具有至少一个开关管的开关电路，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压，控制电路包括：轻载判断电路，产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号；电压比较电路，接收代表输出电压的第一反馈电压信号，将第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号；窗口产生电路，接收代表交流输入电压的第二反馈电压信号，并基于第二反馈电压信号产生第二方波信号；以及开关控制电路，接收轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号，产生开关控制信号以控制该至少一个开关管，其中当开关变换器工作在轻载模式，并且第一方波信号为第一电平时，开关控制电路控制开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。

根据本发明的另一实施例，公开了一种开关变换器，包括具有至少一个开关管的开关电路，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压；以及如前所述的控制电路。

根据本发明的又一实施例，公开了一种用于开关变换器的控制方法，该开关变换器包括具有至少一个开关管的开关电路，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压，控制方法包括：产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号；将代表输出电压的第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号；基于代表交流输入电压的第二反馈电压信号产生第二方波信号；以及基于轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号产生开关控制信号以控制该至少一个开关管，其中当开关变换器工作在轻载模式并且第一方波信号为第一电平时，开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。

根据本发明的实施例，在轻载模式下，开关变换器在交流输入电压的过零点附近停止功率运行，减小了开关损耗，提高了开关变换器在轻载状态下的效率。

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是根据本发明一实施例的开关变换器100的电路框图；

图2是根据本发明另一实施例的开关变换器100A的电路框图；

图3是根据本发明又一实施例的开关变换器100B的电路结构示意图；

图4是根据本发明再一实施例的开关变换器100C的电路结构示意图；

图5是根据本发明一实施例的应用于图2所示开关变换器100A的控制电路20A的电路结构示意图；

图6是根据本发明一实施例的开关变换器100A的工作波形图；

图7A是根据本发明另一实施例的窗口产生电路203A的电路结构示意图；

图7B是根据本发明另一实施例的窗口产生电路203A的工作波形图；

图8是根据本发明另一实施例的开关控制电路204A的电路结构示意图；

图9是根据本发明一实施例的应用于开关变换器的控制方法900的流程图。

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，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。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1是根据本发明一实施例的开关变换器100的电路框图。开关变换器100包括控制电路10和开关电路11。开关电路11包括至少一个开关管，控制电路10通过产生开关控制信号CTRL控制该至少一个开关管的导通与关断，将交流输入电压Vin转换为输出电压Vout以向负载供电(未示出)。在一个实施例中，控制电路10可以集成在单个芯片中。

如图1所示，控制电路10包括轻载判断电路101、电压比较电路102、窗口产生电路103和开关控制电路104。

在本发明的实施例中，当负载为轻载时，开关变换器100工作在轻载模式，当负载为普通负载时，开关变换器100工作在普通模式。轻载判断电路101检测负载状态，并产生指示开关变换器100是否工作在轻载模式的轻载判断信号JE。在一个实施例中，轻载判断电路101检测输出电压Vout，并基于输出电压Vout或其分压与一基准电压之间的误差放大信号来判断开关变换器100是否工作在轻载模式。在其他实施例中，轻载判断电路101通过检测输出电流或输出功率来判断开关变换器100是否工作在轻载模式。本领域技术人员可以理解，轻载判断电路101还可以检测其他与负载相关的参数来检测负载状态，并产生轻载判断信号JE，这些检测方式均未脱离本发明的精神和保护范围。

本领域技术人员可以理解，上述轻载和普通负载可以根据具体应用来定义。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，而在负载小于该负载阈值时，则定义其为轻载。

电压比较电路102接收代表输出电压Vout的第一反馈电压信号Vfb1，并将第一反馈电压信号Vfb1分别与第一参考电压信号Vref1和第二参考电压信号Vref2进行比较，产生第一方波信号VCA。在一个实施例中，当第一反馈电压信号Vfb1增大至第一参考电压信号Vref时，第一方波信号VCA从第一电平切换至第二电平；当第一反馈电压信号Vfb1减小至第二参考电压信号Vref2时，第一方波信号VCA从第二电平切换至第一电平。

窗口产生电路103接收代表交流输入电压Vin的第二反馈电压信号Vfb2，并基于第二反馈电压信号Vfb2产生第二方波信号OP。在一个实施例中，在交流输入电压Vin的过零点附近，例如在包含交流输入电压Vin的过零点的第一时间范围内，第二方波信号OP为第一电平；在远离交流输入电压Vin的过零点处，第二方波信号OP为第二电平。在一个实施例中，窗口产生电路103基于第二反馈电压信号Vfb2、第一延时td1以及第二延时td2产生第二方波信号。例如，窗口产生电路103基于第二反馈电压信号Vfb2检测交流输入电压Vin的过零点，在检测到过零点后经过第一延时td1，窗口产生电路103将第二方波信号OP从第一电平切换至第二电平，在检测到过零点后经过第二延时td2，窗口产生电路103将第二方波信号OP从第二电平切换至第一电平，其中第一延时td1小于第二延时td2。在另一个实施例中，窗口产生电路103将第二反馈电压信号Vfb2与一阈值电压信号Vth比较，当第二反馈电压信号Vfb2小于阈值电压信号Vth时，第二方波信号OP为第一电平；当第二反馈电压信号Vfb2大于阈值电压信号Vth时，第二方波信号OP为第二电平。

开关控制电路104接收轻载判断信号JE、第一方波信号VCA和第二方波信号OP，并基于轻载判断信号JE、第一方波信号VCA和第二方波信号OP产生开关控制信号CTRL以控制该至少一个开关管。

在一个实施例中，当开关变换器100工作在轻载模式，并且第一方波信号VCA为第一电平时，控制电路10控制开关变换器100在第二方波信号OP为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号OP为第二电平期间进行功率运行。

在一个实施例中，当开关变换器100工作在轻载模式时，控制电路10控制开关变换器100在第一方波信号VCA为第二电平期间停止功率运行。

图2是根据本发明另一实施例的开关变换器100A的电路框图。与图1不同的是，开关变换器100A还包括窗口调节电路105。如图2所示，窗口调节电路105耦接至电压比较电路102以接收第一方波信号VCA，并基于第一方波信号VCA产生调节信号ADJ。窗口产生电路103接收调节信号ADJ，并基于调节信号ADJ调节第二方波信号OP保持第二电平的时长。在一个实施例中，窗口调节电路105将第一方波信号VCA的占空比D_vca与一目标占空比D_tar进行比较，并根据比较结果产生调节信号ADJ，其中占空比D_vca＝th/(th+tl)，th为第一方波信号VCA保持第一电平的时长，tl为第一方波信号VCA保持第二电平的时长。在一个实施例中，当占空比D_vca小于目标占空比D_tar时，窗口产生电路203减小第二方波信号OP保持第二电平的时长；当占空比D_vca大于目标占空比D_tar时，窗口产生电路203增大第二方波信号OP保持第二电平的时长。

图3是根据本发明又一实施例的开关变换器100B的电路结构示意图。如图3所示，开关变换器100B包括控制电路10B和开关电路11B。开关电路11B包括整流桥B1，耦接在开关电路11B的第一输入节点T1与第二输入节点T2之间；电感L1，耦接在整流桥B1与开关电路11B的开关节点SW之间；开关管MP，耦接在开关节点SW与参考地之间；二极管D1，耦接在开关节点SW与开关电路11B的输出节点T3之间；以及输出电容Cout，耦接在输出节点T3与参考地之间。控制电路10B产生开关控制信号CTRL以控制开关管MP。本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的开关管可以是任何可控半导体器件，例如BJT、JFET、MOSFET或IGBT等。在图3所示的实施例中，二极管D1也可由开关管替代。

开关变换器100B还包括第一反馈电路106和第二反馈电路107。第一反馈电路106接收输出电压Vout，并产生代表输出电压Vout的第一反馈电压信号Vfb1。在图3所示的实施例中，第一反馈电路106包括串联连接的电阻RF1和RF2，电阻RF1和RF2的公共连接点处提供第一反馈电压信号Vfb1。

第二反馈电路107接收交流输入电压Vin，并产生代表交流输入电压Vin的第二反馈电压信号Vfb2。在图3所示的实施例中，第二反馈电路107包括二极管DF1和DF2以及电阻RF3和RF4，电阻FR3和RF4的公共连接点处提供第二反馈电压信号Vfb2，其中Vfb2＝k|Vin|，k为比例系数。

图4是根据本发明再一实施例的开关变换器100C的电路结构示意图。如图4所示，开关变换器100C包括控制电路10C和开关电路11C。开关电路11C包括：电感L1，耦接在开关电路11C的第一输入节点T1与开关节点SW之间；第一开关管P1，耦接在输出节点T3与开关节点SW之间；第二开关管P2，耦接在开关节点SW与参考地之间；第三开关管P3，耦接在第二输入节点T2与参考地之间；第四开关管P4，耦接在输出节点T3与第二输入节点T2之间；以及输出电容Cout，耦接在输出节点T3与参考地之间。控制电路10C产生开关控制信号G1～G4以控制开关管P1～P4。本领域技术人员可以理解，在图4所示的实施例中，第三开关管P3和第四开关管P4也可由二极管替代。

在一个实施例中，当交流输入电压Vin处于正半周期时，第三开关管P3保持导通，第四开关管P4保持关断，第二开关管P2为主控管，第一开关管P1为同步管；当交流输入电压Vin处于负半周期时，第三开关管P3保持关断，第四开关管P4保持导通，第一开关管P1为主控管，第二开关管P2为同步管。

开关变换器100C还包括第一反馈电路106和第二反馈电路107C。与图3不同的是，在图4所示的实施例中，第二反馈电压信号Vfb2包括第一电压信号AC1和第二电压信号AC2。如图4所示，第二反馈电路107C包括电阻RF3～RF6，电阻RF3与RF4的公共连接点处提供第一电压信号AC1，电阻RF5与RF6的公共连接点处提供第二电压信号AC2。

窗口产生电路103基于第一电压信号AC1和第二电压信号AC2产生第二方波信号OP。在一个实施例中，窗口产生电路103将第一电压信号AC1与第二电压信号AC2进行比较，以检测交流输入电压Vin的过零点，当第一电压信号AC1与第二电压信号AC2相等时，认为检测到了交流输入电压Vin的过零点。在检测到过零点后经过第一延时td1，窗口产生电路103将第二方波信号OP从第一电平切换至第二电平，在检测到过零点后经过第二延时td2，窗口产生电路103将第二方波信号OP从第二电平切换至第一电平，其中第一延时td1小于第二延时td2。

本领域技术人员可以理解，图3和图4所示的实施例只是为了举例说明，其他能够实现相同功能的第一反馈电路106和第二反馈电路107也适用于本发明。在其他实施例中，第一反馈电路106和第二反馈电路107也可以省略，此时第一反馈电压信号Vfb1就是输出电压Vout本身，第二反馈电压信号Vfb2就是交流输入电压Vin本身。

图5是根据本发明一实施例的应用于图2所示开关变换器100A的控制电路20A的电路结构示意图。如图5所示，控制电路20A包括轻载判断电路201、电压比较电路202、窗口产生电路203、开关控制电路204和窗口调节电路205。

在图5所示的实施例中，轻载判断电路201包括误差放大器2011、第一比较器2012、第二比较器2013和RS触发器2014。误差放大器2011接收第一反馈电压信号Vfb1和参考电压信号Vref，基于参考电压信号Vref与第一反馈电压信号Vfb1之间的误差，误差放大器2011产生补偿信号Vcomp。第一比较器CMP1接收补偿信号Vcomp和进入轻载阈值Vbi，基于补偿信号Vcomp与进入轻载阈值Vbi之间的比较结果，第一比较器2012产生进入轻载设置信号BI。第二比较器2013接收退出轻载阈值Vbo和补偿信号Vcomp，基于退出轻载阈值Vbo与补偿信号Vcomp之间的比较结果，第二比较器2013产生退出轻载设置信号BO。RS触发器2014的置位端S接收退出轻载设置信号BO，复位端R接收进入轻载设置信号BI，基于退出轻载设置信号BO和进入轻载设置信号BI，RS触发器2014在输出端Q产生轻载判断信号JE。在一个实施例中，进入轻载阈值Vbi的值小于退出轻载阈值Vbo的值。在一个实施例中，可以用迟滞比较器代替第一比较器2012、第二比较器2013和RS触发器2014，实现相同的功能。

电压比较电路202包括迟滞比较器2021，迟滞比较器2021接收第一反馈电压信号Vfb1和参考电压信号Vref，并将第一反馈电压信号Vfb1分别与第一参考电压信号Vref1和第二参考电压信号Vref2进行比较，在输出端产生第一方波信号VCA，其中第一参考电压信号Vref1为迟滞比较器2021的高门限电压，第二参考电压信号Vref2为迟滞比较器2021的低门限电压。在一个实施例中，当第一反馈电压信号Vfb1增大至第一参考电压信号Vref1时，第一方波信号VCA由第一电平(如高电平)切换至第二电平(如低电平)，当第一反馈电压信号Vfb1减小至第二参考电压信号Vref2时，第一方波信号VCA由第二电平切换至第一电平。

窗口产生电路203包括过零比较器2031、延时单元2032和窗口信号产生单元2033。过零比较器2031接收第二反馈电压信号Vfb2和零电压信号Vzcd，基于第二反馈电压信号Vfb2与零电压信号Vzcd之间的比较结果，过零比较器2031产生过零检测信号ZCD。本领域技术人员可以理解，当第二反馈电压信号Vfb2包括第一电压信号AC1和第二电压信号AC2(如图4所示)时，过零比较器2031可以直接将第一电压信号AC1和第二电压信号AC2进行比较，以产生过零检测信号ZCD，也可以将差值电压信号Vsub与零电压信号Vzcd比较，以产生过零检测信号ZCD，其中差值电压信号Vsub代表第一电压信号AC1与第二电压信号AC2之差的绝对值。在检测到过零点后经过第一延时td1，延时单元2032产生第一延时脉冲信号DY1。窗口信号产生单元2033在第一延时脉冲信号DY1的触发下，将第二方波信号OP由第一电平(如低电平)切换至第二电平(如高电平)。在检测到过零点后经过第二延时td2，延时单元2032产生第二延时脉冲信号DY2。窗口信号产生单元2033在第二延时脉冲信号DY2的触发下，将第二方波信号OP由第二电平切换至第一电平。其中，将第二方波信号OP保持第二电平的时长记为tw，则tw＝td2-td1。

开关控制电路204包括或门电路2041、导通控制单元2042、与门电路2043、关断控制单元2044和RS触发器2045。或门电路2041接收负载判断信号JE和第二方波信号OP，基于负载判断信号JE和第二方波信号OP，或门电路2041产生或信号SP。导通控制单元2042产生导通信号Con用于控制开关管MP的导通时刻。在一个实施例中，当流过电感L1的电流减小至一电流阈值时，导通信号Con从低电平切换至高电平。与门电路2043接收或信号SP和导通控制信号Con，基于或信号SP和导通控制信号Con，与门电路2043产生与信号Cnd。关断控制单元2044产生关断信号Coff用于控制开关管MP的关断时刻。在一个实施例中，当开关管MP的导通时长达到一时间阈值时，关断信号Coff由低电平切换至高电平。RS触发器2045的置位端S接收与信号Cnd，复位端R接收关断信号Coff，基于与信号Cnd和关断信号Coff，RS触发器2045在输出端Q产生开关控制信号CTRL。

窗口调节电路205包括计时单元2051、占空比计算单元2052和调节信号产生单元2053。计时单元2051接收第一方波信号VCA，并分别检测第一方波信号VCA保持第一电平的时长th以及保持第二电平的时长tl。占空比计算单元2052接收时长th和时长tl，并计算获得占空比D_vca，其中占空比D_vca＝th/(th+tl)。调节信号产生单元2053接收占空比D_vca，并将占空比D_vca与目标占空比D_tar比较，产生调节信号ADJ。在一个实施例中，目标占空比D_tar是一个预设值，储存在存储器中。

在图5所示的实施例中，窗口产生电路203接收调节信号ADJ，并基于调节信号ADJ调节时长tw的大小，即调节第二方波信号OP保持第二电平的时长。其中，当占空比D_vca小于目标占空比D_tar时，窗口产生电路203以步长tstep减小时长tw；当占空比D_vca大于目标占空比D_tar时，窗口产生电路203以步长tstep增大时长tw。在一个实施例中，步长tstep的值可以预先设定，储存在存储器中。在一个实施例中，窗口产生电路203通过调节第一延时td1和/或第二延时td2的大小来调节时长tw。例如，窗口产生电路203可以增大第一延时td1和/或减小第二延时td2以减小时长tw，减小第一延时td1和/或增大第二延时td2以增大时长tw。

图6是根据本发明一实施例的开关变换器100A的工作波形图。在t1时刻，补偿信号Vcomp减小至进入轻载阈值Vbi，开关变换器100A进入轻载模式，负载判断信号JE从第一电平(如高电平)切换至第二电平(如低电平)。

之后，当输出电压Vout增大至第一目标电压Vtar1时(如t2、t5以及t7时刻)，即第一反馈电压信号Vfb1增大至第一参考电压信号Vref1时，第一方波信号VCA从第一电平(如高电平)切换至第二电平(如低电平)。当输出电压Vout减小至第二目标电压Vtar2时(如t3、t6以及t8时刻)，即第一反馈电压信号Vfb1减小至第二参考电压信号Vref2时，第一方波信号VCA从第二电平切换至第一电平。在交流输入电压Vin的过零点附近，例如，在包含过零点的第一时间范围tr1内，第二方波信号OP为第一电平(如低电平)，在远离交流输入电压Vin的过零点处，例如在第二时间范围tr2内，第二方波信号OP为第二电平(如高电平)。

在第一方波信号VCA为第一电平期间，当第二方波信号OP为第一电平时，开关变换器100A停止功率运行；当第二方波信号OP为第二电平时，开关变换器100A进行功率运行。在第一方波信号VCA为第二电平期间，开关变换器100A停止功率运行。

在t3～t6时间段内，第二方波信号OP保持第二电平的时长为tw1，第一方波信号VCA的占空比D_vca1＝th1/(th1+tl1)，小于目标占空比D_tar。窗口调节电路205基于该比较结果产生调节信号ADJ。窗口产生电路203基于调节信号ADJ将第二方波信号OP保持第二电平的时长从tw1减小至tw2。在t6～t8时间段内，第一方波信号VCA的占空比增大至D_vca2＝th2/(th2+tl2)。以此类推，经过一次或多次调节，控制电路10A将第一方波信号VCA的占空比D_vca调节至等于目标占空比D_tar。

在t9时刻，补偿信号Vcomp增大至退出轻载阈值Vbo，开关变换器100A退出轻载模式，负载判断信号JE从第二电平切换至第一电平。

根据本发明的实施例，开关变换器仅在输出电压Vout减小至第二目标电压Vtar2并且交流输入电压Vin的绝对值足够大时才进行功率运行，避免了在交流输入电压Vin的过零点附近进行能量转换，降低了开关损耗，提高了能量转换效率。

图7A是根据本发明另一实施例的窗口产生电路203A的电路结构示意图。图7B是根据本发明另一实施例的窗口产生电路203A的工作波形图。如图7A所示，窗口产生电路203A包括比较器2034，比较器2034接收第二反馈电压信号Vfb2，并将第二反馈电压信号Vfb2与阈值电压信号Vth进行比较，以产生第二方波信号OP。其中，当第二反馈电压信号Vfb2小于阈值电压信号Vth时，第二方波信号OP为第一电平(如低电平)；当第二反馈电压信号Vfb2大于阈值电压信号Vth时，第二方波信号OP为第二电平(如高电平)，如图7B所示。

在图7A所示的实施例中，窗口产生电路203A还包括阈值调节单元2035。阈值调节单元2035耦接至窗口调节电路205以接收调节信号ADJ，并基于调节信号ADJ调节阈值电压信号Vth的大小，从而调节第二方波信号OP保持第二电平的时长。在一个实施例中，当占空比D_vca小于目标占空比D_tar时，阈值调节单元2035基于调节信号ADJ将阈值电压信号Vth增大，从而减小第二方波信号OP保持第二电平的时长；当占空比D_vca大于目标占空比D_tar时，阈值调节单元2035基于调节信号ADJ将阈值电压信号Vth减小，从而增大第二方波信号OP保持第二电平的时长。

图8是根据本发明另一实施例的开关控制电路204A的电路结构示意图。开关控制电路204A包括或门电路2061、与门电路2062、反相电路2063、关断控制单元2064、或门电路2065、导通控制单元2066和RS触发器2067。或门电路2061接收负载判断信号JE和第二方波信号OP，基于负载判断信号JE和第二方波信号OP，或门电路2061产生或信号SP。与门电路2062接收或信号SP和第一方波信号VCA，基于或信号SP和第一方波信号VCA，与门电路2062产生与信号AP。反相电路2063接收与信号AP，并对与信号AP进行反相，产生反相与信号IAP。关断控制单元2064产生关断信号Coff用于控制开关管MP的关断时刻。或门电路2065接收反相与信号IAP和关断信号Coff，基于反相与信号IAP和关断信号Coff，或门电路2065产生或控制信号Cor。导通控制单元2066产生导通信号Con用于控制开关管MP的导通时刻。RS触发器2067的置位端S接收导通信号Con，复位端R接收或控制信号Cor，基于导通信号Con以及或控制信号Cor，RS触发器2067在输出端Q产生开关控制信号CTRL。

本领域技术人员应当理解，当比较器的输入极性改变时，输出信号的高低电平也会相应改变，从而导致整个电路的控制逻辑相应地变化。图1～8所示实施例只是为了举例说明，而不用于限制本发明。任意可以实现本发明电路的功能及工作过程的电路均不脱离本发明的精神或实质。在其他实施例中，可以采用VHDL、Verilog等数字描述语言来具体描述本发明前述的控制电路的工作过程，从而自动生成数字电路来实现控制电路的功能。

图9是根据本发明一实施例的应用于开关变换器的控制方法900的流程图，其中开关变换器包括至少一个开关管，开关变换器通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压。该控制方法900包括步骤S901～S904。

在步骤S901，产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号。

在步骤S902，将代表输出电压的第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号。在一个实施例中，当第一反馈电压信号增大至第一参考电压信号时，第一方波信号从第一电平切换至第二电平；当第一反馈电压信号减小至第二参考电压信号时，第一方波信号从第二电平切换至第一电平。在一个实施例中，第一电平为高电平，第二电平为低电平。

在步骤S903，基于代表交流输入电压的第二反馈电压信号产生第二方波信号。在一个实施例中，在交流输入电压的过零点附近，第二方波信号为第一电平，否则，第二方波信号为第二电平。在一个实施例中，第一电平为低电平，第二电平为高电平。

在步骤S904，基于轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号产生开关控制信号以控制该至少一个开关管，其中当开关变换器工作在轻载模式并且第一方波信号为第一电平时，开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。

在一个实施例中，控制方法900还包括：将第一方波信号的占空比与一目标占空比进行比较，产生调节信号；以及基于调节信号，调节第二方波信号保持第二电平的时长。

在一个实施例中，当第一方波信号的占空比小于目标占空比时，减小第二方波信号保持第二电平的时长；当第一方波信号的占空比大于目标占空比时，增大第二方波信号保持第二电平的时长。

注意，在上文描述的流程图中，框中所标注的功能也可以按照不同于图9中所示的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这取决于所涉及的具体功能。

在说明书中，相关术语例如第一和第二等可以只是用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必或不意味着在这些实体或动作之间存在这种顺序。数字顺序例如“第一”、“第二”、“第三”等仅仅指的是多个中的不同个体，并不意味着任何顺序或序列，除非权利要求语言有具体限定。在任何一个权利要求中的文本的顺序并不意味着处理步骤必须以这种顺序或逻辑顺序进行，除非权利要求语言有具体规定。在不脱离本发明范围的情况下，这些处理步骤可以按照任意顺序互换，只要这种互换不会使得权利要求语言矛盾并且不会出现逻辑上荒谬。

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 (12)

1.一种用于开关变换器的控制电路，该开关变换器包括具有至少一个开关管的开关电路，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压，控制电路包括：

轻载判断电路，产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号；

电压比较电路，接收代表输出电压的第一反馈电压信号，将第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号；

窗口产生电路，接收代表交流输入电压的第二反馈电压信号，并基于第二反馈电压信号产生第二方波信号；以及

开关控制电路，接收轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号，产生开关控制信号以控制该至少一个开关管，其中当开关变换器工作在轻载模式，并且第一方波信号为第一电平时，开关控制电路控制开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。

2.如权利要求1所述的控制电路，还包括：

窗口调节电路，将第一方波信号的占空比与一目标占空比进行比较，根据比较结果产生调节信号以调节第二方波信号保持第二电平的时长。

3.如权利要求2所述的控制电路，其中

当第一方波信号的占空比小于目标占空比时，减小第二方波信号保持第二电平的时长；以及

当第一方波信号的占空比大于目标占空比时，增大第二方波信号保持第二电平的时长。

4.如权利要求1所述的控制电路，其中：

窗口产生电路基于第二反馈电压信号检测交流输入电压的过零点，在检测到过零点且经过第一延时后，窗口产生电路将第二方波信号从第一电平切换至第二电平，在检测到过零点且经过第二延时后，窗口产生电路将第二方波信号从第二电平切换至第一电平，其中第一延时小于第二延时。

5.如权利要求1所述的控制电路，其中

当第一反馈电压信号增大至第一参考电压信号时，第一方波信号从第一电平切换至第二电平；以及

当第一反馈电压信号减小至第二参考电压信号时，第一方波信号从第二电平切换至第一电平。

6.一种开关变换器，包括：

开关电路，具有至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压；以及

如权利要求1至5中任意一项所述的控制电路。

7.如权利要求6所述的开关变换器，其中开关电路包括：

电感，耦接在开关电路的第一输入节点与开关电路的开关节点之间；

第一开关管，耦接在开关电路的输出节点与开关节点之间；

第二开关管，耦接在开关节点与参考地之间；

第三开关管，耦接在开关电路的第二输入节点与参考地之间；以及

第四开关管，耦接在输出节点与第二输入节点之间。

8.如权利要求7所述的开关变换器，还包括第二反馈电路，其中第二反馈电路包括：

第一电阻和第二电阻，串联耦接在第一输入节点与参考地之间，其中第一电阻和第二电阻的公共连接点提供第一电压信号；以及

第三电阻和第四电阻，串联耦接在第二输入节点与参考地之间，其中第三电阻和第四电阻的公共连接点提供第二电压信号；

其中窗口产生电路基于第一电压信号和第二电压信号产生第二方波信号。

9.一种用于开关变换器的控制方法，该开关变换器包括具有至少一个开关管的开关电路，通过该至少一个开关管的导通与关断将交流输入电压转换为输出电压，控制方法包括：

产生指示开关变换器是否工作在轻载模式的轻载判断信号；

将代表输出电压的第一反馈电压信号分别与第一参考电压信号和第二参考电压信号进行比较，产生第一方波信号；

基于代表交流输入电压的第二反馈电压信号产生第二方波信号；以及

基于轻载判断信号、第一方波信号和第二方波信号产生开关控制信号以控制该至少一个开关管，其中当开关变换器工作在轻载模式并且第一方波信号为第一电平时，开关变换器在第二方波信号为第一电平期间停止功率运行，在第二方波信号为第二电平期间进行功率运行。

10.如权利要求9所述的控制方法，还包括：

将第一方波信号的占空比与一目标占空比进行比较，产生调节信号；以及

基于调节信号，调节第二方波信号保持第二电平的时长。

11.如权利要求10所述的控制方法，其中

当第一方波信号的占空比小于目标占空比时，减小第二方波信号保持第二电平的时长；以及

当第一方波信号的占空比大于目标占空比时，增大第二方波信号保持第二电平的时长。

12.如权利要求9所述的控制方法，其中基于代表交流输入电压的第二反馈电压信号产生第二方波信号的步骤包括：

基于第二反馈电压信号检测交流输入电压的过零点；

在检测到过零点且经过第一延时后，将第二方波信号从第一电平切换至第二电平；以及

在检测到过零点且经过第二延时后，将第二方波信号从第二电平切换至第一电平，其中第一延时小于第二延时。