[实用新型]恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及电子电路，尤其涉及恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路。

背景技术

恒定导通时间(COT，constant on-time)控制由于其优越的负载瞬态响应、简单的内部结构和平滑的工作模式切换，在电源领域得到了很好的应用。在传统的COT控制开关电源中，开关管在开关电源的输出电压小于参考信号时被导通，而在导通时间到达预设时间时被关断。

对于传统的COT控制开关电源而言，其开关频率会随着负载的减小而逐渐减小。在轻载场合，开关频率可能被减小至落入音频范围(例如200Hz～20kHz)，从而引起音频噪声。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供安静、高效的恒定导通时间控制开关电源及其控制电路。

根据本实用新型实施例的一种用于恒定导通时间控制开关电源的控制电路，该开关电源包括具有第一开关管的开关电路，开关电路通过第一开关管的导通与关断将输入电压转换为输出电压以驱动负载，其特征在于，该控制电路包括：导通时间控制电路，产生控制第一开关管导通时间的导通时间控制信号；比较电路，耦接至开关电路，基于参考信号和代表开关电路输出电压的反馈信号产生比较信号；以及逻辑电路，耦接至导通时间控制电路和比较电路，基于导通时间控制信号和比较信号产生控制信号，以控制开关电路中第一开关管的导通与关断；其中在开关电路的开关频率接近音频范围时，开关电源进入睡眠模式，导通时间控制电路减小导通时间控制信号以增大开关电路的开关频率。

在一个实施例中，导通时间控制电路包括：正常导通时间控制电路，产生正常导通时间控制信号；睡眠模式导通时间控制电路，产生睡眠模式导通时间控制信号；模式控制电路，产生模式标识信号；选择电路，接收正常导通时间控制信号、睡眠模式导通时间控制信号和模式标识信号，选择电路基于模式标识信号，将正常导通时间控制信号或睡眠模式导通时间控制信号作为导通时间控制信号提供至逻辑电路。

在一个实施例中，在睡眠模式下，导通时间控制电路调节导通时间控制信号，使得开关频率约等于预设睡眠频率，其中该预设睡眠频率大于20KHz。

在一个实施例中，在睡眠模式下，若开关频率大于最大睡眠频率，则开关电源离开睡眠模式而回到正常工作状态。

在一个实施例中，开关电路还包括第二开关管以及与负载并联的输出电容器，逻辑电路在检测到开关频率小于预设频率时，导通第二开关管以对输出电容器进行放电，直至反馈信号小于参考信号，其中该预设频率大于20KHz。

在一个实施例中，若开关频率在预设时长内持续小于预设频率，则开关电源进入睡眠模式，选择电路基于模式标识信号，将睡眠模式导通时间控制信号作为导通时间控制信号提供至逻辑电路。

在一个实施例中，在睡眠模式下，睡眠模式导通时间控制电路进行如下操作：使睡眠模式导通时间控制信号等于正常导通时间控制信号；逐步减小睡眠模式导通时间控制信号，直至开关频率大于高睡眠阈值频率；以及逐步增大睡眠模式导通时间控制信号，直至开关频率小于低睡眠阈值频率；其中在开关频率被调节至小于低睡眠阈值频率后，逻辑电路将第二开关管屏蔽，使第二开关管在开关频率小于预设频率时不再被导通。

在一个实施例中，低睡眠阈值频率与预设频率相等。

在一个实施例中，在第二开关管被屏蔽后，若开关频率变化至预设频率范围外，则开关电源离开睡眠模式而回到正常工作状态，选择电路基于模式标识信号，将正常导通时间控制信号作为导通时间控制信号提供至逻辑电路。

在一个实施例中，正常导通时间控制信号为恒定值，亦或为与输入电压和/或输出电压相关的可变值。

根据本实用新型实施例的一种恒定导通时间控制开关电源，包括如前所述的控制电路。

根据本实用新型的实施例，在开关频率接近音频范围时减小导通时间控制信号，可以减小第一开关管的导通时间并增大开关频率，从而有效避免音频噪声的产生。此外，第一开关管导通时间的减小可以降低第一开关管上的导通损耗，提高开关电源的工作效率。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例的开关电源100的框图；

图2为根据本实用新型一实施例的开关电源200的电路原理图；

图3为根据本实用新型一实施例的图2所示开关电源200的工作流程图；

图4为根据本实用新型一实施例的图2所示开关电源200在睡眠模式下的工作流程图；

图5为根据本实用新型一实施例的图2所示开关电源200在正常工作状态下的工作波形图；