[发明专利]一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及开关电源

说明书

本发明公开了一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路，其中，所述连续和非连续模式恒压恒流控制电路（300）包括：恒压环路（310）、恒流环路（320）、限流阈值选择器（330）、第一比较器（340）、锁存器（350）和驱动单元（360），恒压环路（310）与锁存器（350）连接，恒流环路（320）与限流阈值选择器（330）连接，限流阈值选择器（330）与恒压环路（310）输出端连接，第一比较器（340）能够与电压采样点（341）连接，第一比较器（340）与限流阈值选择器（330）连接，第一比较器（340）与锁存器（350）连接，锁存器（350）与驱动单元（360）连接。本发明还公开了一种开关电源。本发明提供的连续和非连续模式恒压恒流控制电路提高了开关电源的转换效率、工作频率及功率密度。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种连续和非连续模式恒压恒流控制电路及包括该连续和非连续模式恒压恒流控制电路的开关电源。

背景技术

在开关电源技术领域，反激式开关电源因其应用结构简单及成本较低而被广泛应用。反激式开关电源主要采用源边反馈控制技术或副边反馈控制技术，其中，副变反馈控制技术通常需要利用光耦器件和精密稳压器TL431来隔离采样次级侧输出电压信号以进行环路调制，而源边反馈控制技术无需这些器件，因此应用简单，成本更低，广泛应用在中小功率开关电源领域。

源边反馈控制技术是通过次级线圈和辅助线圈的耦合关系，在变压器退磁过程中，将次级线圈上的电压信息传递到辅助线圈上，开关电源控制器在变压器退磁阶段采样辅助线圈上的电压，从而实现输出电压信号从次级侧到初级侧的隔离传递，因此，源边反馈要求退磁波形尽量完整。目前市场上源边反馈控制技术基本采用非连续工作模式。

如图1和图2所示，其中图1为现有技术中的源边反馈反激式开关电源控制系统结构示意图。由图1可以看出，该开关电源包括的开关电源控制单元120通常包括恒压环路、恒流环路、峰值电流比较器、开关锁存器及驱动电路等，其中恒压环路和恒流环路共同触发功率管的导通，而功率管的关断由峰值电流比较器来触发，功率管导通和关断触发信号经过锁存器及驱动器后，驱动功率管的导通和关断，从而控制能量从初级到次级的传递。开关电源的系统控制则是通过响应输出信号的变化来实现的，而输出信号的传递则是通过隔离辅助线圈实现。输出信号在每个开关周期内的退磁过程中被采样，退磁过程结束后，才能根据采样值进行下一次开关动作。

目前常见的开关电源是工作在断续工作模式(即DCM模式)，即在一次触发功率管导通之前，变压器退磁结束，初级线圈的电流恢复到零。这种工作模式的环路控制过程及恒压恒流计算相对比较简单。

图2所示为现有技术中的反激式开关电源通过图1中所示的控制系统进行恒流控制的开关周期示意图。由图2可以看出，该开关电源在一个开关周期内包括三个时间段，分别是变压器励磁时间T_ON、退磁时间T_Demag及死区时间T_DEAD，当死区时间T_DEAD为零时，开关电源工作在临界DCM模式(QR模式)。在这种控制过程中，变压器在每次开关周期内都能退磁结束，当输出电压恒定时，退磁时间T_Demag也将固定，此时输出恒流值取决于开关周期TS和初级峰值电流大小。因此死区时间为零时是系统的最大工作频率，表示为：

由上述公式可知，当输入电压比较低时，励磁时间将增加，而励磁时间增加将导致开关电源工作频率降低，由于开关电源的最大工作频率取决于最低输入电压下的工作频率。为了提高工作频率，现有技术中通常会采用电感量来减小退磁时间，这样一方面会影响转换效率，另一方面会影响空载下采样准确性，从而导致系统不稳定。

因此，如何在不影响系统稳定性的前提下提高开关电源的频率及功率密度成为亟待解决的技术问题。

发明内容