專(zhuān)利名稱(chēng)：恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及電子電路，尤其涉及恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。
背景技術(shù)：
恒定導(dǎo)通時(shí)間(COT, constant on-time)控制由于其優(yōu)越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、簡(jiǎn)單的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和平滑的工作模式切換，在電源領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的COT控制開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓小于參考信號(hào)時(shí)被導(dǎo)通，而在導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)被關(guān)斷。對(duì)于傳統(tǒng)的COT控制開(kāi)關(guān)電源而言，其開(kāi)關(guān)頻率會(huì)隨著負(fù)載的減小而逐漸減小。在輕載場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)頻率可能被減小至落入音頻范圍(例如200Hz 20kHz),從而引起音頻噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供安靜、高效的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開(kāi)關(guān)電源的控制電路，該開(kāi)關(guān)電源包括具有第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該控制電路包括導(dǎo)通時(shí)間控制電路，產(chǎn)生控制第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)；比較電路，耦接至開(kāi)關(guān)電路，基于參考信號(hào)和代表開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)產(chǎn)生比較信號(hào)；以及邏輯電路，耦接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路和比較電路，基于導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)和比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)電路中第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)，控制電路進(jìn)入睡眠模式，導(dǎo)通時(shí)間控制電路減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)以增大開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開(kāi)關(guān)電源，包括如前所述的控制電路。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于開(kāi)關(guān)電源的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括具有第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該控制方法包括產(chǎn)生控制第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)；基于參考信號(hào)和代表開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)產(chǎn)生比較信號(hào)；基于導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)和比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)電路中第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；判斷開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率是否接近首頻范圍；以及在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率接近首頻范圍時(shí)，進(jìn)入睡眠模式，減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)以增大開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，可以減小第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間并増大開(kāi)關(guān)頻率，從而有效避免音頻噪聲的產(chǎn)生。此外，第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的減小可以降低第一開(kāi)關(guān)管上的導(dǎo)通損耗，提高開(kāi)關(guān)電源的工作效率。


圖I為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源100的框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源200的電路原理圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200的工作流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200在睡眠模式下的工作流程
圖5為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200在正常工作狀態(tài)下的工作波形圖；圖6和圖7為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所不開(kāi)關(guān)電源200在睡眠模式下的工作波形圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是不必采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“ー個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱(chēng)“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱(chēng)元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括ー個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)電源在其開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)進(jìn)入睡眠模式，減小開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間以増大開(kāi)關(guān)頻率。通過(guò)這種方法，可以有效避免音頻噪聲的產(chǎn)生。此外，導(dǎo)通時(shí)間的減小還可以降低開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通損耗，從而提高開(kāi)關(guān)電源的工作效率。圖I為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源100的框圖。開(kāi)關(guān)電源100包括導(dǎo)通時(shí)間控制電路101、邏輯電路102、開(kāi)關(guān)電路103、比較電路104和反饋電路105。導(dǎo)通時(shí)間控制電路101、邏輯電路102和比較電路104可以被集成在同一集成電路(例如控制IC)中，該集成電路可為數(shù)字集成電路、模擬集成電路或數(shù)模結(jié)合的集成電路。開(kāi)關(guān)電路103包括第ー開(kāi)關(guān)管，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0UT。開(kāi)關(guān)電路103可采用任何直流/直流或交流/直流變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如同步或非同步的升壓、降壓變換器，以及正激、反激變換器等等。開(kāi)關(guān)電路103中的開(kāi)關(guān)管可以為任何可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。反饋電路105耦接至開(kāi)關(guān)電路103的輸出端以接收輸出電壓VOUT，并產(chǎn)生代表輸出電壓VOUT的反饋信號(hào)VFB。在一些實(shí)施例中，反饋電路105可被省略。導(dǎo)通時(shí)間控制電路101產(chǎn)生控制第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton。比較電路104耦接至反饋電路105，基于反饋信號(hào)VFB和參考信號(hào)VREF產(chǎn)生比較信號(hào)SET。邏輯電路102耦接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路101和比較電路104，基于導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton和比較信號(hào)SET產(chǎn)生控制信號(hào)CTRL，以控制開(kāi)關(guān)電路103中第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。一般地，第一開(kāi)關(guān)管在反饋信號(hào)VFB小于參考信號(hào)VREF時(shí)被導(dǎo)通，在其導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton時(shí)被關(guān)斷。為了避免音頻噪聲的產(chǎn)生，在開(kāi)關(guān)電路103的開(kāi)關(guān)頻率Fs接近音頻范圍時(shí)，開(kāi)關(guān)電源100進(jìn)入睡眠模式，導(dǎo)通時(shí)間控制電路101減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton以減小第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而增大開(kāi)關(guān)電路103的開(kāi)關(guān)頻率Fs。判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs是否接近音頻范圍的方式多種多樣，例如可以將開(kāi)關(guān)頻率Fs與 預(yù)設(shè)頻率Fth，例如25KHz，進(jìn)行比較。若開(kāi)關(guān)頻率Fs小于預(yù)設(shè)頻率Fth或者在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)小于預(yù)設(shè)頻率Fth,則認(rèn)為開(kāi)關(guān)頻率Fs已接近音頻范圍。開(kāi)關(guān)頻率Fs的檢測(cè)可以通過(guò)檢測(cè)控制信號(hào)CTRL的開(kāi)關(guān)周期來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可采用任何其他合適的方法。為了避免開(kāi)關(guān)頻率Fs被増大至過(guò)高而影響開(kāi)關(guān)電源100的工作效率，在睡眠模式下，導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton可被調(diào)節(jié)以使得開(kāi)關(guān)頻率Fs約等于預(yù)設(shè)睡眠頻率。預(yù)設(shè)睡眠頻率通常大于20KHz，例如為25KHz。此外,在睡眠模式下,若檢測(cè)到開(kāi)關(guān)頻率Fs大于最大睡眠頻率Fsl_max，例如40KHz，則視為負(fù)載増大，開(kāi)關(guān)電源100將離開(kāi)睡眠模式而回到正常エ作狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)通時(shí)間控制電路101包括模式控制電路106、正常導(dǎo)通時(shí)間控制電路107、睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制電路108和選擇電路109。正常導(dǎo)通時(shí)間控制電路107產(chǎn)生控制正常工作狀態(tài)導(dǎo)通時(shí)間的正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm。睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制電路108產(chǎn)生控制睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間的睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl。模式控制電路106基于開(kāi)關(guān)電路103的開(kāi)關(guān)頻率Fs產(chǎn)生模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl。選擇電路109基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl,將正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm或睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton提供至邏輯電路102。在一個(gè)實(shí)施例中，若模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl為邏輯低電平(“0”)，開(kāi)關(guān)電源100處于正常工作狀態(tài)，選擇電路109將正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton提供至邏輯電路102。若模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl為邏輯高電平(“1”)，開(kāi)關(guān)電源100工作于睡眠模式，選擇電路109將睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton提供至邏輯電路102。正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm可以是預(yù)設(shè)恒定值，也可以是與輸入電壓VIN和/或輸出電壓VOUT相關(guān)的可變值。在一些實(shí)施例中，為了消除次諧波振蕩，開(kāi)關(guān)電源100還包括產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號(hào)的斜坡補(bǔ)償電路。該斜坡補(bǔ)償信號(hào)可以被疊加至反饋信號(hào)VFB，亦或從參考信號(hào)VREF中被減去。圖2為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源200的電路原理圖。開(kāi)關(guān)電源200包括導(dǎo)通時(shí)間控制電路201、邏輯電路202、開(kāi)關(guān)電路203、比較電路204和反饋電路205。開(kāi)關(guān)電路203采用降壓變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括開(kāi)關(guān)管HS、開(kāi)關(guān)管LS、電感器L、輸入電容器CIN以及輸出電容器C0UT。反饋電路205包括電阻器Rl和R2組成的電阻分壓器。比較電路204包括比較器CMP，比較器CMP的同相輸入端接收參考信號(hào)VREF，反相輸入端耦接至反饋電路205以接收反饋信號(hào)VFB，輸出端提供比較信號(hào)SET。邏輯電路202基于比較信號(hào)SET和導(dǎo)通時(shí)間控制電路201提供的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton，產(chǎn)生控制信號(hào)HCTRL和LCTRL，以控制開(kāi)關(guān)管HS和LS的導(dǎo)通與關(guān)斷。為了及時(shí)有效地避免音頻噪聲的產(chǎn)生，在一個(gè)實(shí)施例中，邏輯電路202在檢測(cè)到開(kāi)關(guān)頻率Fs小于預(yù)設(shè)頻率Fth (例如25kHz)吋，將開(kāi)關(guān)管LS導(dǎo)通以對(duì)輸出電容器COUT進(jìn)行放電，直至反饋信號(hào)VFB小于參考信號(hào)VREF。若開(kāi)關(guān)頻率Fs在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)Tl (例如5秒)內(nèi)持續(xù)小于預(yù)設(shè)頻率Fth，開(kāi)關(guān)電源200方進(jìn)入睡眠模式。在一個(gè)實(shí)施例中，在正常工作狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)管LS被用作同步整流管。當(dāng)反饋信號(hào)VFB小于參考信號(hào)VREF吋，開(kāi)關(guān)管HS被導(dǎo)通而開(kāi)關(guān)管LS被關(guān)斷，當(dāng)開(kāi)關(guān)管HS的導(dǎo)通時(shí)間 到達(dá)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton吋，開(kāi)關(guān)管HS被關(guān)斷而開(kāi)關(guān)管LS被導(dǎo)通。在輕載狀態(tài)下，為了減小開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)管LS的體ニ極管(未示出)代替開(kāi)關(guān)管LS在開(kāi)關(guān)管HS關(guān)斷時(shí)被用作續(xù)流。圖3為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200的工作流程圖，包括步驟S301 S304。在步驟S301，開(kāi)關(guān)電源200處于正常工作狀態(tài)，模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl為邏輯低電平。選擇電路209基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl，將正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton提供至邏輯電路202。在步驟S302，判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)Tl內(nèi)是否持續(xù)小于預(yù)設(shè)頻率Fth。若是，則至步驟S303，否則繼續(xù)判斷。在步驟S303，開(kāi)關(guān)電源200進(jìn)入睡眠模式，標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl為邏輯高電平。選擇電路209基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl，將睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton提供至邏輯電路202。在步驟S304，判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs是否大于最大睡眠頻率Fsl_max，例如40kHz。若是，則至步驟S301，開(kāi)關(guān)電源200回到正常工作狀態(tài)；否則至步驟S303，開(kāi)關(guān)電源200繼續(xù)工作在睡眠模式。圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200在睡眠模式下的工作流程圖，包括步驟S401 S414。在步驟S401，判斷模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl是否為邏輯高電平，是則至步驟S402，否則繼續(xù)判斷。在步驟S402，使睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl等于正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton—nm0在步驟S403，判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs是否小于高睡眠閾值頻率Fsl_high (例如28. 5kHz)。若是，則至步驟S404，否則至步驟S407。在步驟S404，進(jìn)行延時(shí)。在步驟S405,判斷睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl是否等于最小導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)Ton_min。若是，則至步驟S403，否則至步驟S406。在步驟S406，減小睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl，使其等于原睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)與步進(jìn)信號(hào)step之差。
在步驟S407，判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs是否大于低睡眠閾值頻率Fsl_low。若是，則至步驟S408，否則至步驟S411。低睡眠閾值頻率Fsl_low可以等于預(yù)設(shè)頻率Fth，例如25kHz。在步驟S408，進(jìn)行延時(shí)。在步驟S409，判斷睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl是否等于正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm。若是，則至步驟S407，否則至步驟S410。在步驟S410，増大睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl，使其等于原睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)與步進(jìn)信號(hào)step之和。在步驟S411，屏蔽開(kāi)關(guān)管LS，使開(kāi)關(guān)管LS在開(kāi)關(guān)頻率Fs小于預(yù)設(shè)頻率Fth時(shí)不再被導(dǎo)通。

在步驟S412，進(jìn)行延時(shí)。在步驟S413，判斷開(kāi)關(guān)頻率Fs是否位于預(yù)設(shè)頻率范圍Fsl Fs2內(nèi)(例如20kHz 30kHz)。若是，則至步驟S412，否則至步驟S414。在步驟S414，開(kāi)關(guān)電源200退出睡眠模式而回到正常工作狀態(tài)，模式標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_sl為邏輯低電平。步驟S404、S408、S412中的延時(shí)時(shí)間可根據(jù)具體應(yīng)用情況來(lái)確定。在某些實(shí)施例中，延時(shí)步驟S404、S408、S412可以被省略。在一個(gè)實(shí)施例中，正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm、睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl和導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton均為數(shù)字信號(hào)，步進(jìn)信號(hào)step等于ILSB (最低有效位)。圖5為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200在正常工作狀態(tài)下的工作波形圖，其中信號(hào)Flag_ultra為指示開(kāi)關(guān)頻率Fs是否小于預(yù)設(shè)頻率Fth的標(biāo)識(shí)信號(hào)。如圖5所示，在正常工作狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)管HS的導(dǎo)通時(shí)間等于正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_nm。當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)關(guān)頻率Fs大于預(yù)設(shè)頻率Fth,即開(kāi)關(guān)周期小于1/Fth時(shí),標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_ultra為邏輯低電平，開(kāi)關(guān)管LS維持關(guān)斷。當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)關(guān)頻率Fs小于預(yù)設(shè)頻率Fth，即開(kāi)關(guān)周期大于1/Fth時(shí),標(biāo)識(shí)信號(hào)Flag_ultra為邏輯高電平，開(kāi)關(guān)管LS被導(dǎo)通以對(duì)輸出電容器COUT進(jìn)行放電，直至反饋信號(hào)VFB小于參考信號(hào)VREF。圖6和圖7為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖2所示開(kāi)關(guān)電源200在睡眠模式下的工作波形圖。其中開(kāi)關(guān)管HS的導(dǎo)通時(shí)間等于睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl。圖6為睡眠模式下睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl逐漸減小的工作波形圖。如圖6所示，開(kāi)關(guān)電源200進(jìn)入睡眠模式后，睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl逐漸減小，開(kāi)關(guān)頻率Fs逐漸増大，直至開(kāi)關(guān)頻率Fs大于或等于高睡眠閾值頻率Fsl_high。 圖7為睡眠模式下睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl逐漸増大的工作波形圖。如圖7所示，在開(kāi)關(guān)頻率Fs被調(diào)節(jié)至大于或等于高睡眠閾值頻率Fsl_high后，睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)Ton_sl逐漸増大，開(kāi)關(guān)頻率Fs逐漸減小，直至開(kāi)關(guān)頻率Fs小于或等于低睡眠閾值頻率Fsl_low。其后，開(kāi)關(guān)管LS被屏蔽。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開(kāi)關(guān)電源的控制電路，該開(kāi)關(guān)電源包括具有第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該控制電路包括 導(dǎo)通時(shí)間控制電路，產(chǎn)生控制第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)； 比較電路，耦接至開(kāi)關(guān)電路，基于參考信號(hào)和代表開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)產(chǎn)生比較信號(hào)；以及 邏輯電路，耦接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路和比較電路，基于導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)和比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)電路中第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；其中 在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入睡眠模式，導(dǎo)通時(shí)間控制電路減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)以增大開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率。
2.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中導(dǎo)通時(shí)間控制電路包括 正常導(dǎo)通時(shí)間控制電路，產(chǎn)生正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)； 睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制電路，產(chǎn)生睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)； 模式控制電路，產(chǎn)生模式標(biāo)識(shí)信號(hào)； 選擇電路，接收正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)、睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)和模式標(biāo)識(shí)信號(hào)，選擇電路基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)，將正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)或睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)提供至邏輯電路。
3.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中在睡眠模式下，導(dǎo)通時(shí)間控制電路調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，使得開(kāi)關(guān)頻率約等于預(yù)設(shè)睡眠頻率，其中該預(yù)設(shè)睡眠頻率大于20KHz。
4.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中在睡眠模式下，若開(kāi)關(guān)頻率大于最大睡眠頻率，則開(kāi)關(guān)電源離開(kāi)睡眠模式而回到正常工作狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其中開(kāi)關(guān)電路還包括第二開(kāi)關(guān)管以及與負(fù)載并聯(lián)的輸出電容器，邏輯電路在檢測(cè)到開(kāi)關(guān)頻率小于預(yù)設(shè)頻率時(shí)，導(dǎo)通第二開(kāi)關(guān)管以對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電，直至反饋信號(hào)小于參考信號(hào)，其中該預(yù)設(shè)頻率大于20KHz。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其中若開(kāi)關(guān)頻率在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)持續(xù)小于預(yù)設(shè)頻率，則開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入睡眠模式，選擇電路基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)，將睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)提供至邏輯電路。
7.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其中在睡眠模式下，睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制電路進(jìn)行如下操作 使睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)等于正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)； 逐步減小睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，直至開(kāi)關(guān)頻率大于高睡眠閾值頻率；以及 逐步增大睡眠模式導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，直至開(kāi)關(guān)頻率小于低睡眠閾值頻率； 其中在開(kāi)關(guān)頻率被調(diào)節(jié)至小于低睡眠閾值頻率后，邏輯電路將第二開(kāi)關(guān)管屏蔽，使第二開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)頻率小于預(yù)設(shè)頻率時(shí)不再被導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求7所述的控制電路，其中低睡眠閾值頻率與預(yù)設(shè)頻率相等。
9.如權(quán)利要求7所述的控制電路，其中在第二開(kāi)關(guān)管被屏蔽后，若開(kāi)關(guān)頻率變化至預(yù)設(shè)頻率范圍外，則開(kāi)關(guān)電源離開(kāi)睡眠模式而回到正常工作狀態(tài)，選擇電路基于模式標(biāo)識(shí)信號(hào)，將正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)作為導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)提供至邏輯電路。
10.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其中正常導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)為恒定值，亦或?yàn)榕c輸入電壓和/或輸出電壓相關(guān)的可變值。
11.一種恒定導(dǎo)通時(shí)間控制開(kāi)關(guān)電源，包括如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的控制電路。
12.一種用于開(kāi)關(guān)電源的恒定導(dǎo)通時(shí)間控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括具有第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路通過(guò)第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該控制方法包括 產(chǎn)生控制第一開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)； 基于參考信號(hào)和代表開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的反饋信號(hào)產(chǎn)生比較信號(hào)； 基于導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)和比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以控制開(kāi)關(guān)電路中第一開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷； 判斷開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率是否接近音頻范圍；以及 在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)，進(jìn)入睡眠模式，減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)以增大開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率。
13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中在睡眠模式下，導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)被調(diào)節(jié)以使得開(kāi)關(guān)頻率約等于預(yù)設(shè)睡眠頻率，其中該預(yù)設(shè)睡眠頻率大于20KHz。
14.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中在睡眠模式下，若開(kāi)關(guān)頻率大于最大睡眠頻率，則開(kāi)關(guān)電源離開(kāi)睡眠模式而回到正常工作狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中開(kāi)關(guān)電路還包括第二開(kāi)關(guān)管以及與負(fù)載并聯(lián)的輸出電容器，第二開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)頻率小于預(yù)設(shè)頻率時(shí)被導(dǎo)通，以對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電，直至反饋信號(hào)小于參考信號(hào)，其中該預(yù)設(shè)頻率大于20KHz。
16.如權(quán)利要求15所述的控制方法，其中若開(kāi)關(guān)頻率在預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)持續(xù)小于預(yù)設(shè)頻率，則開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入睡眠模式。
17.如權(quán)利要求15所述的控制方法，其中在睡眠模式下的步驟包括 逐步減小導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，直至開(kāi)關(guān)頻率大于高睡眠閾值頻率； 逐步增大導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，直至開(kāi)關(guān)頻率小于低睡眠閾值頻率； 屏蔽第二開(kāi)關(guān)管，使第二開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)頻率小于預(yù)設(shè)頻率時(shí)不再被導(dǎo)通； 判斷開(kāi)關(guān)頻率是否位于預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)；以及 若開(kāi)關(guān)頻率位于預(yù)設(shè)頻率范圍外，則離開(kāi)睡眠模式而回到正常工作狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求17所述的控制方法，其中低睡眠閾值頻率與預(yù)設(shè)頻率相等。
19.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中在正常工作狀態(tài)下，導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)為恒定值，亦或?yàn)榕c輸入電壓和/或輸出電壓相關(guān)的可變值。
全文摘要
公開(kāi)了恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率接近音頻范圍時(shí)，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入睡眠模式，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間被減小以增大開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率，從而避免音頻噪聲的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H02M3/10GK102769378SQ20121026977
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者吳小康, 姜禮節(jié), 歐陽(yáng)茜 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司