專利名稱：開關(guān)電源電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子電路，更具體地說，本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
在典型的數(shù)字用戶線路應(yīng)用、非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路以及固態(tài)硬盤驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用中。為了在系統(tǒng)掉電時(shí)給系統(tǒng)供電，常將多個(gè)儲(chǔ)能電容并聯(lián)耦接在一起。但這將增加系統(tǒng)成本。以高壓形式存儲(chǔ)電能，并在掉電時(shí)釋放該電能，能夠減少儲(chǔ)能電容的數(shù)量?，F(xiàn)有技術(shù)采用電荷泵和LDO (低壓差)電路的結(jié)合來管理能量，其中電荷泵將系統(tǒng)的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓信號(hào)，而LDO則負(fù)責(zé)在系統(tǒng)掉電時(shí)釋放該高壓信號(hào)，以維持系統(tǒng)的工作。但是，電荷泵包括多個(gè)開關(guān)，將使系統(tǒng)變得復(fù)雜。尤其是需要將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓值很高的高壓信號(hào)時(shí)，電荷泵所需的開關(guān)就更多了。同時(shí)，在釋放高壓信號(hào)時(shí)，LDO電路的功耗較大，加重了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，提出一種開關(guān)電源電路及其控制方法。根據(jù)上述目的，本發(fā)明提出了一種開關(guān)電源電路，包括輸入端口，接收輸入信號(hào)；儲(chǔ)能端口，提供儲(chǔ)能電壓；電感，具有第一端和第一端，其中所述第一端耦接至輸入端口接收輸入 目號(hào)；功率級(jí)電路，稱接在所述電感的弟~■端和儲(chǔ)能端口之間；儲(chǔ)能電各，稱接在儲(chǔ)能端口和參考地之間；升壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)大于升壓閾值時(shí)，所述升壓控制器輸出升壓控`制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在升壓模式；以及降壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)小于降壓閾值，同時(shí)儲(chǔ)能電壓大于輸入信號(hào)時(shí)，所述降壓控制器輸出降壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在降壓模式；其中，所述降壓閾值小于所述升壓閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率級(jí)電路包括上拉功率管和下拉功率管，所述上拉功率管和所述下拉功率管串聯(lián)耦接在儲(chǔ)能端口和參考地之間，兩者的共同連接節(jié)點(diǎn)耦接至電感的第二端。在一個(gè)實(shí)施例中，所述升壓控制器包括第一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第一閾值信號(hào)，基于前饋信號(hào)和第一閾值信號(hào)，所述第一比較器在輸出端輸出升壓指示信號(hào)；以及升壓控制邏輯電路，耦接至第一比較器的輸出端接收升壓指示信號(hào)，基于升壓指示信號(hào)，所述升壓控制邏輯電路輸出升壓控制信號(hào)；其中所述第一閾值信號(hào)與升壓閾值相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述降壓控制器包括第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)；以及降壓控制邏輯電路，耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)，所述降壓控制邏輯電路輸出降壓控制信號(hào)；其中所述第二閾值信號(hào)與降壓閾值相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述降壓控制器包括第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和所述第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)；遲滯比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，第二輸入端接收參考信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)、參考信號(hào)和遲滯比較器的遲滯寬度，所述遲滯比較器在輸出端輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，所述第二輸入端耦接至遲滯比較器的輸出端接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述降壓控制器包括第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)；恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)，所述恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，所述第二輸入端耦接至恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種開關(guān)電源電路的控制方法，包括將輸入信號(hào)與欠壓鎖定參考信號(hào)相比較，當(dāng)輸入信號(hào)大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，開關(guān)電源電路開始正常工作；將輸入信號(hào)與升壓閾值相比較，當(dāng)輸入信號(hào)的值大于升壓閾值時(shí)，開關(guān)電源電路進(jìn)入升壓模式，生成電壓值高于輸入信號(hào)的儲(chǔ)能電壓；將輸入信號(hào)分別與降壓閾值和儲(chǔ)能電壓相比較，當(dāng)輸入信號(hào)小于降壓閾值，并且小于儲(chǔ)能電壓時(shí)，開關(guān)電源電路進(jìn)入降壓模式，釋放儲(chǔ)能電壓；重新比較輸入信號(hào)和欠壓鎖定參考信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)小于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，開關(guān)電源電路停止工作過程，否則跳轉(zhuǎn)到將輸入信號(hào)分別與降壓閾值和儲(chǔ)能電壓相比較的步驟；其中所述降壓閾值小于所述升壓閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路的控制方法還包括在降壓模式中采用遲滯控制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路的控制方法還包括在降壓模式中采用恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路的控制方法還包括在輸入信號(hào)大于降壓閾值并且小于升壓閾值時(shí)，使開關(guān)電源電路保持原有的工作模式。根據(jù)本發(fā)明各方面的上述開關(guān)電源電路及其控制方法降低了電路功耗，提高了系統(tǒng)效率。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路100的電路示意圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路200的電路示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路300的電路示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路400的電路示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路的控制方法的流程圖500。
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)人員顯而易見的是不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(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)說明書中，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)明至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(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)稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時(shí)，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”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“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路100的電路示意圖。如圖1所示，開關(guān)電源電路100包括輸入端口，接收輸入信號(hào)Vin ;儲(chǔ)能端口，提供儲(chǔ)能電壓Vs ;電感103，具有第一端和第一端，其中所述第一端耦接至輸入端口接收輸入信號(hào)Vin ;功率級(jí)電路110，奉禹接在所述電感103的弟_■端和儲(chǔ)能端口之間；儲(chǔ)能電各104,稱接在儲(chǔ)能端口和參考地之間，用以儲(chǔ)能；升壓控制器105，接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)Vin大于升壓閾值時(shí)，所述升壓控制器105輸出升壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路110工作在升壓模式；以及降壓控制器106,接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)Vin小于降壓閾值，同時(shí)儲(chǔ)能電壓Vs大于輸入信號(hào)Vin時(shí),所述降壓控制器106輸出降壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路110工作在降壓模式；其中，所述降壓閾值小于所述升壓閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路100還包括欠壓鎖定電路(圖中未示出)。所述欠壓鎖定電路將輸入信號(hào)Vin與欠壓鎖定參考信號(hào)相比較當(dāng)輸入信號(hào)Vin大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，所述開關(guān)電源電路100開始正常工作；當(dāng)輸入信號(hào)Vin小于或等于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，所述開關(guān)電源電路100停止工作。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路100還包括輸入電容107。所述輸入電容107耦接在輸入端口和參考地之間，用來平滑輸入信號(hào)Vin的波形。在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率級(jí)電路110包括上拉功率管101和下拉功率管102。所述上拉功率管101和所述下拉功率管102串聯(lián)耦接在儲(chǔ)能端口和參考地之間，兩者的的共同連接節(jié)點(diǎn)耦接至電感103的第二端。在一個(gè)實(shí)施例中，所述上拉功率管101和所述下拉功率管102均包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，上拉功率管101和下拉功率管102也可能包括例如絕緣柵門極晶體管、三極管之類的其它半導(dǎo)體器件。當(dāng)輸入信號(hào)Vin大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí),所述開關(guān)電源電路100正常工作。在輸入信號(hào)Vin大于升壓閾值時(shí)，降壓控制器106被屏蔽，升壓控制器105提供升壓控制信號(hào)給功率級(jí)電路110，使功率級(jí)電路110工作在升壓模式。在該模式下，儲(chǔ)能端口的儲(chǔ)能電壓Vs被抬高；在輸入信號(hào)Vin小于降壓閾值，同時(shí)儲(chǔ)能電壓Vs的值大于輸入信號(hào)Vin的值時(shí),升壓控制器105被屏蔽，降壓控制器106提供降壓控制信號(hào)給功率級(jí)電路110，使功率級(jí)電路110工作在降壓模式。在該模式下，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容104中的能量釋放至功率級(jí)電路110和電感103 ;在輸入信號(hào)Vin小于升壓閾值但大于降壓閾值時(shí),所述功率級(jí)電路110維持原先的工作模式。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路200的電路示意圖。在圖2中，采用與圖1類似的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中附圖標(biāo)記是三位數(shù)字，第一位是“2”，第二位和第三位與圖1中的相應(yīng)元件的相應(yīng)數(shù)字相同。為敘述簡(jiǎn)明，對(duì)兩個(gè)實(shí)施例中相同的元件將不再詳述。所述開關(guān)電源電路200包括升壓控制器205和降壓控制器206。如圖2所示，所述升壓控制器205包括第一比較器51,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中,所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第一閾值信號(hào)Vrefl，基于前饋信號(hào)和第一閾值信號(hào)Vrefl,所述第一比較器51在輸出端輸出升壓指不信號(hào)PWM_boost ;以及升壓控制邏輯電路52，耦接至第一比較器51的輸出端接收升壓指示信號(hào)PWM_boost，基于升壓指示信號(hào)PWM_b00st，所述升壓控制邏輯電路52輸出升壓控制信號(hào)。所述降壓控制器206包括第二比較器61,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)Vref2，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)Vref2，所述第二比較器61在輸出端輸出降壓指示信號(hào)PWM_buck ；以及降壓控制邏輯電路62，耦接至第二比較器61的輸出端接收降壓指示信號(hào)PWM_buck，基于所述降壓指示信號(hào)PWM_buck，所述降壓控制邏輯電路62輸出降壓控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一閾值信號(hào)Vrefl大于所述第二閾值信號(hào)Vref2。其中，第一閾值信號(hào)Vrefl與升壓閾值相關(guān)，第二閾值信號(hào)Vref2與降壓閾值相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電源電路200還包括前饋電路208。所述前饋電路208耦接至輸入端口接收輸入信號(hào)VIN，并且基于輸入信號(hào)Vin生成前饋信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，前饋電路208包括第一電阻和第二電阻。所述第一電阻和第二電阻串聯(lián)耦接在輸入端口和參考地之間，兩者的共同連接節(jié)點(diǎn)提供前饋信號(hào)。圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路300的電路示意圖。在圖3中，采用與圖1類似的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中附圖標(biāo)記是三位數(shù)字，第一位是“3”，第二位和第三位與圖1中的相應(yīng)元件的相應(yīng)數(shù)字相同。為敘述簡(jiǎn)明，對(duì)兩個(gè)實(shí)施例中相同的元件將不再詳述。所述開關(guān)電源電路300包括降壓控制器306。如圖3所示，所述降壓控制器306包括第二比較器61,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)Vref2，基于所述前饋信號(hào)和所述第二閾值信號(hào)Vref2，所述第二比較器61在輸出端輸出降壓指示信號(hào)PWM_buck ;遲滯比較器63,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，第二輸入端接收參考信號(hào)VK，基于所述前饋信號(hào)、參考信號(hào)\和遲滯比較器63遲滯寬度(inherent hysteresis),所述遲滯比較器63在輸出端輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及邏輯電路64，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器61的輸出端接收降壓指示信號(hào)PWM_buck，所述第二輸入端耦接至遲滯比較器63的輸出端接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)PWM_buck和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路64在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述邏輯電路64包括與門。當(dāng)輸入信號(hào)Vin大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí),所述開關(guān)電源電路300正常工作。在前饋信號(hào)大于所述第一閾值信號(hào)Vrefl時(shí),也就是在輸入信號(hào)Vin的值大于升壓閾值時(shí)，降壓控制器306被屏蔽，升壓控制器305正常工作，所述功率級(jí)電路310工作在升壓模式；在前饋信號(hào)的值小于第二閾值信號(hào)Vref2，也就是輸入信號(hào)Vin小于降壓閾值，并且儲(chǔ)能電壓Vs大于輸入信號(hào)Vin時(shí)，升壓控制器305被屏蔽，降壓控制器306正常工作，所述功率級(jí)電路310工作在降壓模式。具體而言，當(dāng)功率級(jí)電路310工作在降壓模式時(shí)，一方面，所述第二比較器61提供邏輯高電平的降壓指示信號(hào)？麗_1311(^給與門；另一方面，前饋信號(hào)與遲滯比較器63的上下限相比較，其中遲滯比較器63的上下限由參考信號(hào)Vk和遲滯比較器63遲滯寬度決定。當(dāng)前饋信號(hào)低于遲滯比較器63的下限時(shí)，開關(guān)控制信號(hào)為邏輯高電平，從而邏輯電路64產(chǎn)生的降壓指示信號(hào)PWM_buck為高電平。此時(shí)，上拉功率管301導(dǎo)通，下拉功率管302關(guān)斷，使得上拉功率管301的導(dǎo)通時(shí)間被延長(zhǎng)，而下拉功率管302的導(dǎo)通時(shí)間被縮短，導(dǎo)致輸入信號(hào)Vin的值上升。當(dāng)輸入信號(hào)Vin的值上升至使前饋信號(hào)達(dá)到遲滯比較器63的上限時(shí)，遲滯比較器63輸出的開關(guān)控制信號(hào)跳轉(zhuǎn)為低電平，使得邏輯電路64產(chǎn)生的降壓指示信號(hào)PWM_buck也為低電平。相應(yīng)地，上拉功率管301關(guān)斷，下拉功率管302導(dǎo)通，使得上拉功率管301的導(dǎo)通時(shí)間被縮短，下拉功率管的導(dǎo)通時(shí)間被延長(zhǎng)，導(dǎo)致輸入信號(hào)Vin的值下降。當(dāng)輸入信號(hào)Vin的值降低至使前饋信號(hào)達(dá)到遲滯比較器63的下限時(shí)，降壓控制器306重新導(dǎo)通上拉功率管301，并且關(guān)斷下拉功率管302，上述工作過程重復(fù)。當(dāng)開關(guān)電源電路工作在降壓模式下時(shí)，通過上述電壓`調(diào)節(jié)方式，遲滯比較器63使得輸入信號(hào)Vin的值能夠跟隨參考信號(hào)Vk的值。圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路400的電路示意圖。在圖4中，采用與圖1類似的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中附圖標(biāo)記是三位數(shù)字，第一位是“4”，第二位和第三位與圖1中的相應(yīng)元件的相應(yīng)數(shù)字相同。為敘述簡(jiǎn)明，對(duì)兩個(gè)實(shí)施例中相同的元件將不再詳述。所述開關(guān)電源電路400包括降壓控制器406。如圖4所示，所述降壓控制器406包括第二比較器61,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)Vref2，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)Vref2,所述第二比較器61在輸出端輸出降壓指不信號(hào)PWM_buck ;恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路65，接收表征輸入信號(hào)Vin的前饋信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)，所述恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路65輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及邏輯電路64,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器61的輸出端接收降壓指示信號(hào)PWM_buck，所述第二輸入端耦接至恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路65接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)PWM_buck和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路64在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述邏輯電路64包括與門。當(dāng)輸入信號(hào)Vin大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，所述開關(guān)電源電路400正常工作。當(dāng)開關(guān)電源電路400工作在降壓模式時(shí),恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路65輸出的開關(guān)控制信號(hào)在每一開關(guān)周期內(nèi)都具有恒定的導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)和可變的關(guān)斷時(shí)長(zhǎng)，因此，通過調(diào)節(jié)開關(guān)控制信號(hào)的關(guān)斷時(shí)長(zhǎng)可將輸入信號(hào)Vin的值固定在預(yù)設(shè)值上。以上列出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的部分開關(guān)電源電路。與傳統(tǒng)電路相比，上述開關(guān)電源電路只需用到一個(gè)功率級(jí)電路(即只需要串聯(lián)連接的兩個(gè)功率管)，通過升降壓工作模式的轉(zhuǎn)換，即可實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放。并且，上述開關(guān)電源電路可通過調(diào)節(jié)功率級(jí)電路得到具有任意值的儲(chǔ)能電壓，無需像電荷泵一樣變更開關(guān)數(shù)量。此外，所述功率級(jí)電路工作在開關(guān)模式，降低了電路的功耗，從而提高了系統(tǒng)的效率。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源電路的控制方法的流程圖500。所述控制方法包括步驟501，將輸入信號(hào)與欠壓鎖定參考信號(hào)相比較，當(dāng)輸入信號(hào)大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟502，否則，重復(fù)步驟501 ;步驟502，開關(guān)電源電路開始正常工作；步驟503，監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)；步驟504，將輸入信號(hào)與升壓閾值相比較，當(dāng)輸入信號(hào)的值大于升壓閾值時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟505，否則，跳轉(zhuǎn)到步驟506 ;步驟505，開關(guān)電源電路進(jìn)入升壓模式，生成電壓值高于輸入信號(hào)的儲(chǔ)能電壓；步驟506，將輸入信號(hào)分別與降壓閾值和儲(chǔ)能電壓相比較，當(dāng)輸入信號(hào)小于降壓閾值，并且小于儲(chǔ)能電壓時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟507，否則，回到步驟503 ;步驟507，開關(guān)電源電路進(jìn)入降壓模式，釋放儲(chǔ)能電壓；步驟508，重新比較輸入信號(hào)和欠壓鎖定參考信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)小于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟509，否則，跳回步驟506 ；以及步驟509，結(jié)束工作過程；其中所述降壓閾值小于所述升壓閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括在降壓模式中采用遲滯控制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括在降壓模式中采用恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)控制。在一個(gè)實(shí)施例中,所述控制方法還包括在輸入信號(hào)大于降壓閾值并且小于升壓閾值時(shí)，使開關(guān)電源電路保持原有的工作模式。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)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。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，因此落入權(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
1.一種開關(guān)電源電路，包括 輸入端口，接收輸入信號(hào)； 儲(chǔ)能端口，提供儲(chǔ)能電壓； 電感，具有第一端和第一端，其中所述第一端耦接至輸入端口接收輸入信號(hào)； 功率級(jí)電路，稱接在所述電感的弟_■端和儲(chǔ)能端口之間； 儲(chǔ)能電容，耦接在儲(chǔ)能端口和參考地之間； 升壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)大于升壓閾值時(shí)，所述升壓控制器輸出升壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在升壓模式；以及 降壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)小于降壓閾值，同時(shí)儲(chǔ)能電壓大于輸入信號(hào)時(shí)，所述降壓控制器輸出降壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在降壓模式；其中，所述降壓閾值小于所述升壓閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其中所述功率級(jí)電路包括上拉功率管和下拉功率 管，所述上拉功率管和所述下拉功率管串聯(lián)耦接在儲(chǔ)能端口和參考地之間，兩者的共同連接節(jié)點(diǎn)耦接至電感的第二端。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其中所述升壓控制器包括 第一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第一閾值信號(hào)，基于前饋信號(hào)和第一閾值信號(hào)，所述第一比較器在輸出端輸出升壓指示信號(hào)；以及 升壓控制邏輯電路，耦接至第一比較器的輸出端接收升壓指示信號(hào)，基于升壓指示信號(hào)，所述升壓控制邏輯電路輸出升壓控制信號(hào)； 其中所述第一閾值信號(hào)與升壓閾值相關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其中所述降壓控制器包括 第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)；以及 降壓控制邏輯電路，耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)，所述降壓控制邏輯電路輸出降壓控制信號(hào)； 其中所述第二閾值信號(hào)與降壓閾值相關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其中所述降壓控制器包括 第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和所述第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)； 遲滯比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，第二輸入端接收參考信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)、參考信號(hào)和遲滯比較器的遲滯寬度，所述遲滯比較器在輸出端輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，所述第二輸入端耦接至遲滯比較器的輸出端接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其中所述降壓控制器包括 第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，所述第二輸入端接收第二閾值信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)和第二閾值信號(hào)，所述第二比較器在輸出端輸出降壓指示信號(hào)； 恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，基于所述前饋信號(hào)，所述恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路輸出開關(guān)控制信號(hào)；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接至第二比較器的輸出端接收降壓指示信號(hào)，所述第二輸入端耦接至恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)電路接收開關(guān)控制信號(hào)，基于所述降壓指示信號(hào)和開關(guān)控制信號(hào)，所述邏輯電路在輸出端輸出降壓控制信號(hào)。
7.一種開關(guān)電源電路的控制方法，包括 將輸入信號(hào)與欠壓鎖定參考信號(hào)相比較，當(dāng)輸入信號(hào)大于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，開關(guān)電源電路開始正常工作； 將輸入信號(hào)與升壓閾值相比較，當(dāng)輸入信號(hào)的值大于升壓閾值時(shí)，開關(guān)電源電路進(jìn)入升壓模式，生成電壓值高于輸入信號(hào)的儲(chǔ)能電壓； 將輸入信號(hào)分別與降壓閾值和儲(chǔ)能電壓相比較，當(dāng)輸入信號(hào)小于降壓閾值，并且小于儲(chǔ)能電壓時(shí)，開關(guān)電源電路進(jìn)入降壓模式，釋放儲(chǔ)能電壓； 重新比較輸入信號(hào)和欠壓鎖定參考信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)小于欠壓鎖定參考信號(hào)時(shí)，開關(guān)電源電路停止工作過程，否則跳轉(zhuǎn)到將輸入信號(hào)分別與降壓閾值和儲(chǔ)能電壓相比較的步驟； 其中所述降壓閾值小于所述升壓閾值。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，還包括在降壓模式中采用遲滯控制。
9.如權(quán)利要求7所述的控制方法，還包括在降壓模式中采用恒定導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)控制。
10.如權(quán)利要求7所述的控制方法,還包括在輸入信號(hào)大于降壓閾值并且小于升壓閾值時(shí)，使開關(guān)電源電路保持原有的工作模式。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種開關(guān)電源電路及其控制方法。所述開關(guān)電源電路包括輸入端口，接收輸入信號(hào)；儲(chǔ)能端口，提供儲(chǔ)能電壓；電感，具有第一端和第一端，其第一端耦接至輸入端口；功率級(jí)電路，耦接在所述電感的第二端和儲(chǔ)能端口之間；儲(chǔ)能電容，耦接在儲(chǔ)能端口和參考地之間；升壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)大于升壓閾值時(shí)，所述升壓控制器輸出升壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在升壓模式；以及降壓控制器，接收表征輸入信號(hào)的前饋信號(hào)，在輸入信號(hào)小于降壓閾值，同時(shí)儲(chǔ)能電壓大于輸入信號(hào)時(shí)，所述降壓控制器輸出降壓控制信號(hào)來控制功率級(jí)電路工作在降壓模式。所述開關(guān)電源電路及其控制方法降低了電路功耗，提高了系統(tǒng)效率。
文檔編號(hào)H02H7/10GK103066836SQ20121056709
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者賴鵬捷, 周景海, 楊先慶 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司