[发明专利]开关电源变换器的控制电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源，尤其涉及开关电源变换器的控制电路及控制方法。

背景技术

图1A示出了传统的源极驱动式降压结构的驱动电路，其可在连续工作模式中操作，并且包括开关电源控制器100。图1B示出了如图1A中所示的驱动电路的时序图。当第一功率开关M1导通并且第二功率开关M2也相应地导通时，由输入电压Vin产生的输入电流流经输出电容C1以及在输出端Vout与输出电容C1并联的负载（例如，LED），再流经电感L1、第二功率开关M2、第一功率开关M1、以及采样电阻Rcs，其中电感L1上的电流将逐渐增大，并且电感L1存储能量。此时，流经输出电容C1和负载两者的输出电流Iout与流过采样电阻Rcs的电流相同。比较器电路103获取流经采样电阻Rcs的电流信息（例如，采样电阻Rcs两端的采样电压Vcs），并将其与预设的基准电压Vr1作比较，以相应地控制第一功率开关M1（以及第二功率开关M2）的导通时间。其中当采样电阻Rcs的电流达到设定值Vr1/Rcs时，比较器电路103的输出信号翻转，从而经RS触发器电路104、逻辑和驱动电路102来关断第一功率开关M1，第二功率开关M2也相应地关断。如图1B中在时间Ton期间的波形所示，其中GT表示用于第一功率开关M1的驱动信号，V_DRAIN表示第二功率开关M2的漏极电压。

在功率开关M1、M2关断后，电感L1上的电流Iout经续流二极管D1续流，电感L1释放能量到输出电容C1和负载，电感L1上的电流Iout逐渐减小，如图1B中在时间Tdis期间的波形所示。当电感L1上的电流Iout降为零时，过零检测电路101检测到输出电流Iout的过零，从而产生过零检测信号ZCD给RS触发器电路104，经逻辑和驱动电路102来导通第一功率开关M1，从而再次进入如图1B中所示的Ton期间。

功率开关M1、M2重复上面描述的开关动作，电路持续工作，始终处于电感电流临界导通状态。如图1B中所示，在电感电流临界导通模式下，输出平均电流基本上是电感L1的电流峰值的一半。由于电感L1的峰值电流固定为Vr1/Rcs，这样就可以控制输出到负载（例如，LED）上的电流为恒定的，从而达到恒流目的。

图1A中实现输出电流控制的电路简单且成本较低，但是也存在缺点。首先，比较器电路103所采用的基准电压Vr1可能与采样电阻Rcs上的实际峰值电流所产生的峰值电压有偏差。这种偏差可能是由于从比较器103开始翻转到功率开关M1、M2完全关断之间有延迟时间，电流Iout在此期间会继续增大到大于Vr1/Rcs，从而导致输出电流的控制精度不够。其次，如图1A中所示，过零检测电路101检测的是第一功率开关M1的漏极电压是否过零，而不是电感L1上的电流Iout是否过零，其间存在偏差时间Toff-Tdis，其中Toff是第一功率开关M1的关断时间，Tdis是电感L1的去磁时间。偏差时间Toff-Tdis与外围设置的电感L1大小、寄生电容大小有关，电感L1的去磁时间Tdis与输出电压Vout有关。在不同的输出电压下，偏差时间Toff-Tdis与去磁时间Tdis的比值是变化的，使得输出电流的输出电压调整率变差，即在不同的输出电压下，输出电流是不同的，同样也影响了输出电流的控制精度。

发明内容

本发明提供一种开关电源变换器，其可提供恒定电流输出，利用输出电流等效值或输出电流采样电压值与基准信号之间的偏差来控制峰值电流，实现精确的输出恒流，线路简单，实现方便。

本发明提供了一种开关电源变换器，其可包括功率转换电路、采样电阻和开关电源控制器，所述开关电源变换器经由所述功率转换电路提供输出电流，所述开关电源控制器包括：功率开关，用于控制对所述功率转换电路的供电，其中所述采样电阻耦合至所述功率开关并提供采样电压信号；误差放大器，用于接收所述开关电源变换器的输出电流等效值和预设阈值，以产生误差电压，其中所述输出电流等效值指示所述开关电源变换器的输出电流的大小；比较器电路，用于比较所述采样电压信号和所述误差电压并产生比较输出信号；以及逻辑和驱动电路，用于产生驱动信号，其中在所述比较器电路产生的比较输出信号指示所述采样电压信号超过所述误差电压时，所述驱动信号关断所述功率开关。

在另一个实施例中，所述开关电源控制器还包括：过零检测电路，用于在检测到所述开关电源变换器的输出电流过零时发出过零检测信号，使得所述逻辑和驱动电路产生的所述驱动信号导通所述功率开关。