[发明专利]一种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：输入电流采样单元，对输入电流进行采样以获得输入电流的采样电压；控制单元，用于生成第一控制信号；第一保护单元，根据所述输入电流的采样电压、第一参考电压以及第一控制信号输出第二控制信号；驱动单元，根据第二控制信号输出控制功率开关管的驱动信号，其中，当输入电流的采样电压大于等于第一参考电压时，驱动单元根据第二控制信号关断功率开关管，以及在下一个控制周期，所述驱动单元根据第二控制信号导通功率开关管。不仅可以避免电路中输入电流过冲的情况的发生，保护功率开关管以及后端的滤波电容和负载，而且可以快速导通主电路的功率开关管，防止输出电压过低。

技术领域

本发明涉及开关电源控制技术领域，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

开关电源是利用现代电力电子技术，控制功率开关管的导通和关断的时间比率维持输出电压稳定的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制电路和功率开关管(例如IGBT，(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管))构成。现有的开关电源的实现方式包括模拟控制方式、数字控制方式以及数模混合控制方式。近年来，由于数字控制方式具有可编程性、设计可延续性、元器件数量少等优点而越来越得到广泛应用和认可。

由于在大量的用电设备中存在非线性元件和储能元件，使得交流输入电流波形发生严重畸变，导致电网侧输入功率因数很低。因此在用电设备中必须加入PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正)控制系统。在PFC控制系统中，通过PWM控制信号控制功率开关管的导通和关断实现对系统功率因数以及输出电压的控制，同时需要对输入电流进行实时检测和保护，如果检测到的输入电流高于设定的保护阈值，就应及时关闭PWM控制信号以防止输入电流过高造成功率开关管以及后端器件的失效。

传统的PFC过流保护可以分为软件保护和硬件保护两种，软件保护包括将表征输入电流的采样电压送入微控制器的数模采样端口，然后对采样结果进行软件滤波，如果滤波后的值高于设定的保护阈值则关闭PWM控制信号的输出。硬件保护通过硬件比较器对根据输入电流得到的采样电压与硬件设定的参考电压(即过流保护阈值)进行比较，当采样电压高于参考电压时，比较器翻转，微控制器关闭PWM控制信号的输出。

传统的PFC过流保护在瞬态的电流冲击或者干扰时容易引起过流保护的误触发，导致不必要的停机保护。此外，PFC软件过流保护由于需要对信号进行滤波处理，保护速度较慢，都是在输入电流高于保护阈值后才能关闭PWM控制信号的输出。而PFC硬件过流保护由于保护阈值无法调节，所以设定的保护阈值通常会高于PFC控制系统的最高目标电流。如果目标电流与保护阈值相差很大时，输入电流就会有很大的过冲，尤其是在频繁出现过流情况的场合，容易影响功率开关管以及后端的滤波电容和负载等的使用寿命。

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，解决因电压跌落等输入电压跳变的情况下，电路中发生输入电流过冲幅度较大的问题，本发明既能保证输入电流始终保持在设定的限流保护阈值以下，避免不必要的频繁停机，且能在电流过冲恢复后以最快速度恢复功率开关管的导通，维持输出电压的稳定，保证后端负载的稳定运行。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种开关电源的控制电路，所述控制电路包括：输入电流采样单元，对输入电流进行采样以获得输入电流的采样电压；控制单元，用于生成第一控制信号；第一保护单元，与所述控制单元连接，根据所述输入电流的采样电压、第一参考电压以及所述第一控制信号输出第二控制信号；以及驱动单元，与所述第一保护单元连接，根据所述第二控制信号输出控制功率开关管的驱动信号，其中，当所述输入电流的采样电压大于等于所述第一参考电压时，所述驱动单元根据所述第二控制信号关断所述功率开关管，以及在下一个控制周期，所述驱动单元根据所述第二控制信号导通所述功率开关管。