专利名称：一种开关电源控制电路及开关电源的制作方法
技术领域：
一种开关电源控制电路及开关电源技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种开关电源控制电路及开关电源。
技术背景[0002]现有的便携式电子设备无一例外地采用了电池作为能量提供装置，当电池能量 耗尽时，需要通过电源适配器为其充电以保证其正常工作。目前，由于开关模式电源的 电压适应范围宽、变换效率高，现已广泛应用于便携式电子设备中。[0003]开关模式电源通常有PWM (Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)和 PFM (Pulse Frequency Modulation,脉冲频率调制)两种工作模式，通过混合式开关电源转 换器对两种工作模式进行转换。混合式开关电源转换器在便携式电子设备中得到了广泛 的应用。[0004]在PWM工作模式下，混合式开关电源转换器工作在恒定开关频率下，PWM控 制单元根据负载的情况调整功率开关的导通时间。通常，在PWM工作模式下，混合式 开关电源转换器具有较强的负载能力，输出电压的纹波较小且频率固定，在重负载条件 下可以获得较高的效率，而在轻负载下，混合式开关电源转换器的固定开关损耗使得效 率下降。[0005]在PFM工作模式下，混合式开关电源转换器的工作频率随着负载大小而变化。 当负载较轻时，工作频率下降，因此开关损耗下降，从而使得混合式开关电源转换器在 轻负载下能够获得较高的效率。[0006]由上文可知，便携式电子设备所采用的混合式开关电源转换器，如果具有PWM 和PFM两种工作模式，并能根据负载情况在两种工作模式之间自动选择切换，则可以使 混合式开关电源转换器始终维持较高的工作效率，从而提高电源的利用效率，增加电池 续航时间。但是目前能够自动切换两种工作模式的混合式开关电源，需要一自动切换控 制电路、一 PWM电路、一 PFM电路；其中所述的自动切换电路根据实际需要控制开关 电源中的PWM电路和PFM切换工作，以控制开关电源主电路输出稳定的电压，但结构 复杂，实现比较困难。实用新型内容[0007]本实用新型要解决的技术问题为现有的混合式开关电源结构复杂的问题。[0008]为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供如下技术方案[0009]一种开关电源控制电路，用以控制一开关电源主电路输出电压；其特征在于 所述开关电源控制电路包括[0010]采样单元，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得一反映开关电 源主电路输出电压变化的电压反馈信号；[0011]开关状态选择单元，与采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一开关 状态选择信号；[0012]开关控制单元，与开关状态选择单元相连；所述开关控制单元具有多个代表加 载于开关电源主电路上能量强度大小的开关状态信息，每个开关状态信息包含特定的占 空比信息和频率信息；所述开关控制单元根据开关状态选择信号选择的开关状态信息， 输出具有特定占空比和频率的开关控制信号；[0013]驱动单元，与所述开关控制单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电 源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。[0014]进一步地，所述开关状态选择单元包括[0015]使能控制单元，与所述采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一使能 信号；[0016]编码器，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多个 状态信息与所述多个开关状态信息一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出状 态信息；[0017]译码器，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状态 选择信号。[0018]进一步地，所述编码器为可逆计数器，所述多个状态信息为可逆计数器的计数 值；所述多个开关状态信息代表的所述能量强度大小从大到小与所述计数值从小到大 一一对应；所述使能信号包括计数使能信号以及清零使能信号；计数使能信号用以控制 所述可逆计数器进行递增方向或递减方向计数并将计数值输出；清零使能信号用以在所 述电压反馈信号小于第一基准电压时，控制可逆计数器跳转至最小计数值并输出。[0019]进一步地，所述开关状态选择单元还包括溢出保护单元，用以在所述可逆计数 器出现溢出时，控制可逆计数器保持最大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器改 变计数方向。[0020]进一步地，所述开关状态选择单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码 器的状态保持若干个开关周期，直至所保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器 改变计数方向。[0021]进一步地，所述使能控制单元包括第一比较器、第二比较器；所述第一比较 器的负输入端与第一基准电压相连，所述第一比较器的正输入端与所述电压反馈信号相 连，所述第一比较器的输出端输出清零使能信号，所述第一比较器的输出端与所述编码 器相连；所述第二比较器的负输入端与第二基准电压相连，所述第二比较器的正输入端 与所述电压反馈信号相连，所述第二比较器的输出端输出计数使能信号，所述第二比较 器的输出端与所述编码器相连。[0022]进一步地，所述主电路为可以为隔离型功率变换电路或功率变换非隔离型电路。[0023]为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型实施例还提供了一包括上述开 关电源控制电路的开关电源。[0024]本实用新型实施例所提供的一种开关电源控制电路及开关电源，包括采样单 元，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得一反映开关电源主电路输出电 压变化的电压反馈信号；开关状态选择单元，与采样单元相连，用以根据所述电压反馈 信号产生一开关状态选择信号；开关控制单元，与开关状态选择单元相连；所述开关控制单元具有多个代表加载于开关电源主电路上能量强度大小的开关状态信息，每个开关 状态信息包含特定的占空比信息和频率信息；所述开关控制单元根据开关状态选择信号 选择的开关状态信息，输出具有特定占空比和频率的开关控制信号；驱动单元，与所述 开关控制单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通 及关断。与现有技术相比结构简单，易于实现。
[0025]图1为本实用新型实施例开关电源控制电路的原理框图；[0026]图2为本实用新型实施例一种开关状态选择单元的原理框图；[0027]图3为本实用新型实施例第二种开关状态选择单元的原理框图；[0028]图4为本实用新型实施例第三种开关状态选择单元的原理框图；[0029]图5为本实用新型实施例开关电源的电路图。[0030]具体实施方式
[0031]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以 下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0032]图1为本实用新型实施例开关电源控制电路的原理框图；如图1所示一种开 关电源控制电路10，用以控制一开关电源主电路20输出电压；所述开关电源控制电路包 括[0033]采样单元11，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得一反映开关 电源主电路输出电压变化的电压反馈信号；[0034]开关状态选择单元12，与采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一开 关状态选择信号；[0035]开关控制单元13，与开关状态选择单元相连；所述开关控制单元具有多个代 表加载于开关电源主电路上能量强度大小的开关状态信息，每个开关状态信息包含特定 的占空比信息和频率信息；所述开关控制单元根据开关状态选择信号选择的开关状态信 息，输出具有特定占空比和频率的开关控制信号。[0036]驱动单元14，与所述开关控制单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关 电源主电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。[0037]表2为本实用新型实施例开关电源控制电路的开关状态信息表；如表2所示[0038]D_max, fsw_max[0039]0.9*D_max, 0.9*fsw_max[0040]0.8*D_max, 0.8*faw_max[0041]0.7*D_max, 0.7*fsw_max[0042]0.6*D_max, 0.6*fsw_max[0043]0.5*D_max, 0.5*fsw_max[0044]0.4*D_max, 0.4*fsw_max[0045]0.3*D_max, 0.3*fsw_max[0046]0.2*D_max, 0.2*fsw_max6[0047]0.1*D_max, 0.1*fsw_max[0048]所述开关控制单元具有多个代表加载于开关电源主电路上能量强度大小的开关 状态信息，其中表2中的每一行，代表一个开关状态信息，在本实施例中，所述的开关 状态信息共有10个，其中每个开关状态信息包含特定的占空比信息和频率信息，即哪一 开关状态信息被选中，开关控制单元就会输出与该开关状态信息对应的具有特定占空比 和频率的开关控制信号；其中开关状态信息“D_maX，fsw_max"即对应占空比为0_ max且频率为fsw_max的开关控制信号；表2中的10个开关信息分别在“D_max，fsw_ max”的基础上，以10%的差距逐次递减至“0.1D_max，0.1fsw_max"；所述10个开关 状态信息所代表加载于开关电源主电路上能量强度大小也是逐次递减的；其中D_max， fSW_maX可根据实际需要进行选择，而且递减的方式也可不局限于等差数列的形式，同 时所述的占空比信息和频率信息也不一定对应于同样的倍数，例如开关状态信息也可以 是“D_max，0.9fsw_max"的形式，最重要是满足所述的多个开关状态信息代表加载于 开关电源主电路上的能量强度大小具有一个由大到小的趋势。[0049]图2为本实用新型实施例一种开关状态选择单元的原理框图；如图2所示的开关 状态选择单元，包括[0050]使能控制单元121，与所述采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一使 能信号；[0051]编码器122，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多 个状态信息与所述多个开关状态信息一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出 状态信息；[0052]译码器123，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状 态选择信号。[0053]表4为本实用新型实施例开关状态选择单元编码器的状态信息表；所述编码器 为可逆计数器，如表4所示[0054]
权利要求1.一种开关电源控制电路，用以控制一开关电源主电路输出电压；其特征在于所 述开关电源控制电路包括采样单元，与开关电源主电路相连，用以由开关电源主电路取得一反映开关电源主 电路输出电压变化的电压反馈信号；开关状态选择单元，与采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一开关状态 选择信号；开关控制单元，与开关状态选择单元相连；所述开关控制单元具有多个代表加载于 开关电源主电路上能量强度大小的开关状态信息，每个开关状态信息包含特定的占空比 信息和频率信息；所述开关控制单元根据开关状态选择信号选择的开关状态信息，输出 具有特定占空比和频率的开关控制信号；驱动单元，与所述开关控制单元相连，用以根据所述开关控制信号控制开关电源主 电路中功率开关的导通及关断，使得所述开关电源主电路的输出稳定的电压。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述开关状态选择 单元包括使能控制单元，与所述采样单元相连，用以根据所述电压反馈信号产生一使能信号；编码器，与所述使能控制单元相连，所述编码器具有多个状态信息，所述多个状态 信息与所述多个开关状态信息一一对应；所述编码器根据所述使能信号选择输出状态信 息；译码器，与所述编码器相连，用以将所述选择输出的状态信息转换为开关状态选择信号。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述编码器为可逆 计数器，所述多个状态信息为可逆计数器的计数值；所述多个开关状态信息代表的所述 能量强度从大到小与所述计数值从小到大一一对应；所述使能信号包括计数使能信号以 及清零使能信号；计数使能信号用以控制所述可逆计数器进行递增方向或递减方向计数 并将计数值输出；清零使能信号用以在所述电压反馈信号小于第一基准电压时，控制可 逆计数器跳转至最小计数值并输出。
4.根据权利要求3所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述开关状态选择 单元还包括溢出保护单元，用以在所述可逆计数器出现溢出时，控制可逆计数器保持最 大或最小计数值并输出，直至所述可逆计数器改变计数方向。
5.根据权利要求3所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述开关状态选择 单元还包括编码保持单元，用以将每个控制编码器的状态保持若干个开关周期，直至所 保持的若干个开关周期结束或者所述可逆计数器改变计数方向。
6.根据权利要求3所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述使能控制单元 包括第一比较器、第二比较器；所述第一比较器的负输入端与第一基准电压相连，所述 第一比较器的正输入端与所述电压反馈信号相连，所述第一比较器的输出端输出清零使 能信号，所述第一比较器的输出端与所述编码器相连；所述第二比较器的负输入端与第 二基准电压相连，所述第二比较器的正输入端与所述电压反馈信号相连，所述第二比较 器的输出端输出计数使能信号，所述第二比较器的输出端与所述编码器相连。
7.根据权利要求1所述的一种开关电源控制电路，其特征在于所述开关电源主电 路为可以为隔离型功率变换电路或功率变换非隔离型电路。
8.—种开关电源，其特征在于包括权利要求1至8任一项所述的开关电源控制电路。
专利摘要本实用新型提供一种开关电源控制电路及开关电源，包括采样单元，与开关电源主电路相连，由开关电源主电路取得一反映开关电源主电路输出电压变化的电压反馈信号；开关状态选择单元，与采样单元相连，根据所述电压反馈信号产生一开关状态选择信号；开关控制单元，与开关状态选择单元相连；开关控制单元具有多个代表加载于开关电源主电路上能量强度大小的开关状态信息，每个开关状态信息包含特定的占空比信息和频率信息；开关控制单元根据开关状态选择信号选择的开关状态信息，输出具有特定占空比和频率的开关控制信号；驱动单元，与所述开关控制单元相连，根据所述开关控制信号控制开关电源主电路中功率开关的导通及关断；结构简单，易于实现。
文档编号H02M7/217GK201805361SQ201020213389
公开日2011年4月20日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者叶文辉, 杨小华 申请人:比亚迪股份有限公司