[发明专利]开关电源及其控制电路和控制方法

说明书

本发明公开了一种开关电源及其控制电路和控制方法。控制电路包括控制单元和驱动单元。控制单元根据开关电压与预设电压之间的比较结果控制驱动单元提供具有不同驱动强度的驱动信号，以调节功率开关管的关断速度。通过控制驱动信号的驱动强度来改进开关电压的上升速率，降低开关电压中的尖峰，保护电路中的各种元件不受电压尖峰的损坏，提高了电路的使用寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地涉及一种开关电源及其控制电路和控制方法。

背景技术

目前在各类电子电路系统中，由于雷电、电源启动和开关切换、静电放电等因素的存在，会使得电子元件的两端产生持续时间短但数值很高的电压尖峰，这些电压尖峰可能会使得电路中的电子元件造成损坏。

例如在开关电源中，由于功率开关的快速导通和关断，会引起电路中的电压和电流快速变化，这些瞬变的电压和电流可能通过电源线路、寄生参数等原因，在电路中产生浪涌和电流，影响电路的正常工作。

如图1示出一种常见的开关电源电路，开关电源100包括电感L1、功率开关管M1、续流二极管D1以及控制电路110。电感L1和功率开关管M1串联连接在直流输入电压Vin和地之间，续流二极管D1的阳极连接至电感L1和功率开关管M1之间的节点，阴极连接至直流输出电压Vout端。控制电路100用于控制功率开关管M1的导通和关断，以使得电感L1根据直流输入电压Vin得到直流输出电压Vout。当功率开关管M1在导通和关断之间切换时，由于电感电流不会突变，因此在电感L1和功率开关管M1的中间节点SW处会产生一电压尖峰，如图2所示。该电压尖峰可能会对功率开关管M1造成损坏，降低功率开关管M1的使用寿命。

现有的技术方案通过在外围电路增加电阻和电容对产生的电压尖峰进行吸收，增大了电路体积，提高了电路成本，还会造成系统能量的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关电源及其控制电路和控制方法，可有效降低开关电压中的尖峰，提高电路可靠性。

根据本发明的第一方面，提供了一种开关电源的控制电路，所述开关电源包括串联连接在输入电压地之间的功率开关管和电感，所述功率开关管和所述电感之间的开关节点提供输出电压，其中，所述控制电路包括：驱动单元，用于根据开关控制信号向所述功率开关管的控制端提供驱动信号；以及控制单元，与所述开关节点相连以获得到开关电压，根据所述开关电压与预设电压的比较结果获得逻辑控制信号，并根据所述逻辑控制信号控制所述驱动单元提供具有不同驱动强度的所述驱动信号，以调节所述功率开关管的关断速度，其中，所述驱动信号对所述功率开关管的控制端进行充电或放电，在放电阶段，当所述开关电压小于所述预设电压时，所述驱动信号具有第一驱动强度，当所述开关电压大于/等于所述预设电压时，所述驱动信号具有小于所述第一驱动强度的第二驱动强度。

优选地，所述驱动单元包括；第一驱动器，根据所述开关控制信号提供第一驱动信号；第二驱动器，根据所述逻辑控制信号提供第二驱动信号；以及输出节点，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号在所述输出节点上叠加以提供所述驱动信号。

优选地，所述控制单元包括：采样模块，用于根据所述开关电压得到电压采样信号；比较器，用于将所述电压采样信号与用于表征所述预设电压的参考电压信号进行比较以获得结果信号；以及逻辑模块，用于根据所述开关控制信号和所述结果信号得到所述逻辑控制信号。

优选地，在放电阶段，当所述结果信号表征所述电压采样信号小于所述参考电压信号时，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号对所述输出节点进行放电，以得到所述第一驱动强度的驱动信号，当所述结果信号表征所述电压采样信号大于/等于所述参考电压信号时，所述第一驱动信号对所述输出节点放电，所述第二驱动信号停止对所述输出节点放电，以得到所述第二驱动强度的驱动信号。

优选地，所述控制电路还包括在充电阶段，由第一驱动信号对输出节点进行充电。

优选地，所述逻辑模块为与门。