开关电源控制电路和开关电源系统的制作方法

本实用新型涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种开关电源控制电路和开关电源系统。

背景技术：

电源是各个电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及其能否安全可靠的工作，而目前主流应用是开关电源(switchmodepowersupply)。开关电源又称之为开关变换器，是利用现代电力电子技术，通过调整开关器件的导通比或者频率来使输出电压恒定或输出电流恒定的一种电源。开关电源相对于传统线性电源具有体积小、稳定性好、转换效率高的特点，因此被广泛应用于充电器、电源适配器、led驱动电源、无线通信设备、液晶屏电源管理、电子冰箱、以太网电源等场合。

由于开关电源需要适应于不同的工作条件，对开关电源的动态响应性能要求越来越高。举例而言，在开关电源应用于电子设备(例如手机)充电器时，充电器的线端电压(也即被充电端，例如手机端)的稳定性是衡量充电器的性能的一个重要指标。请参考图1，图1为现有的充电器(即原边控制的开关电源)的系统原理图。该充电器由桥式整流电路u1、高压滤波电容c1、变压器原边绕组lp、变压器辅助绕组laux、变压器副边绕组ls、开关电源控制电路ic、功率开关管m1等组成。变压器原边绕组lp、变压器辅助绕组laux和变压器副边绕组ls组成变压器，主要用于输入和输出的电气隔离和能量传输。交流电源vac经过桥式整流电路u1产生母线电压vbus，母线电压vbus为变压器的原边供电。功率开关管m1的栅极连接开关电源控制电路ic的驱动端dri，漏极连接变压器原边绕组lp的一端，源极通过串联采样电阻rcs而接地，功率开关管m1的源极和采样电阻rcs的公共端连接开关电源控制电路ic的原边峰值电压或峰值电流采样端cs端。变压器原边绕组lp的另一端连接桥式整流电路u1的输出端，以接收母线电压vbus。变压器辅助绕组laux同名端通过连接串联的两个反馈电阻rfb1和rfb2而接地，以得到反馈电压vfb，用于实现副边输出电压vout向开关电源控制电路ic的反馈，具体地，因为变压器辅助绕组laux的电压与变压器副边绕组ls的电压存在匝比关系，所以反馈电压vfb能够反映副边输出电压vout的变化，两个反馈电阻rfb1和rfb2的公共端连接控制电路ic的开关电源输出电压反馈端fb端。变压器辅助绕组laux的一端还通过连接二极管daux的阳极，二极管daux的阴极连接电阻rst和电容c2的公共端，电阻rst和电容c2组成rc启动电路，电阻rst和电容c2的公共端还连接开关电源控制电路ic的vcc端，以对母线电压vbus采样得到开关电源控制电路ic所需的工作电压vcc。变压器副边绕组ls的一端连接二极管ds的阳极，变压器副边绕组ls的另一端接地。二极管ds的阴极和地之间并联电容c3和电阻r0以及负载rl，二极管ds用于整流、稳压，并联电容c3和电阻r0用于组成滤波电路，对输出电压vout进行滤波。

图2中示出了vfb随时间的变化曲线，从图2中可以看出，充电器正常工作时的一个m1开关周期t实际被分为三个阶段：原边导通阶段tonp(tonp即原边导通时间)，副边导通阶段tons(tons即副边导通时间)以及原边和副边均关断阶段toff(toff即关断时间)，结合图1，在原边导通阶段tonp内原边绕组lp存储能量，在副边导通阶段tons内原边绕组lp存储的能量向副边电路进行传输，副边电流逐渐降为0。

然而，由于目前充电器厂家输入母线电容容量有越用越小的趋势，加上psr(原边反馈)架构的开关电源控制电路ic一般都采用dcm(断续模式)工作方式，低母线电压输入时满负载下有输出工频纹波(ripple)问题，可能不能满足产品的性能要求。而且此输出工频纹波问题在ac/dc全系列的pfm(脉冲频率调制)架构的开关电源控制电路中都存在，其本质原因是：因为其恒流的实现原理是分别固定峰值电压vcs、比值tons/tsw(又称为副边导通时间占空比，其中，tsw＝tonp+tons+toff)，进而得到恒流的公式而且vbus*tonp＝lp*vcs/rcs，其中lp为变压器原边绕组的电感值。当低母线电压输入且满负载情况下，vbus电压会随市电的频率以10ms为周期变化，当vbus降到谷底时，lp、vcs、rcs都不变，tonp就会变大，这就会挤掉toff时间，当toff时间降到0，而vbus继续降低，tonp继续增大时，就会出现输出功率受限的情况，由此，在输出电流不变的情况下，会表现为输出电压vout下降，电源性能方面即表现为输出工频纹波变大，严重时甚至会超出规格。

因此，如何改进开关电源控制电路及方法和开关电源系统设计，来减小开关电源的输出工频纹波，提高输出精度，是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种开关电源控制电路和开关电源系统，能够减小开关电源的输出工频纹波，提高输出精度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种开关电源控制电路，包括：

fb波形检测电路，用于实时反馈开关电源的副边的输出电压，以得到fb波形，且在检测到所述fb波形出现满占空比状态时，产生qr模式触发信号，以使得所述开关电源进入qr模式；

模式切换电路，连接所述fb波形检测电路，并用于接收所述qr模式触发信号，且在所述qr模式触发信号有效时，把所述开关电源的原边峰值电压vcs抬高至k*vcs，同时把所述开关电源的副边导通时间tons和开关周期tsw的比值tons/tsw缩小至tons/k*tsw，其中，k>1；

恒流控制电路，连接所述模式切换电路，用于根据所述模式切换电路输出的峰值电压和比值tons/tsw产生恒流控制逻辑信号；以及，

驱动电路，连接所述恒流控制电路和所述开关电源的功率开关管，用于根据所述恒流控制逻辑信号输出驱动信号，以控制所述开关电源的功率开关管的通断。

可选地，所述fb波形检测电路在开关电源当前的原边峰值电压vcs能达到最高原边峰值电压值vcs_h的条件下，当检测到连续多个所述开关周期tsw内出现所述开关电源的关断时间toff小于第一设定阈值时，就判定所述fb波形出现满占空比状态。

可选地，所述fb波形检测电路在所述开关电源的母线电压升高或者负载减轻的情况发生时，且在检测到连续多个所述开关周期tsw内出现所述关断时间toff大于第二设定阈值时，产生非qr模式触发信号，以使得所述开关电源退出qr模式。

可选地，所述fb波形检测电路包括：

第一使能信号产生模块，用于接收初始化信号，并根据所述开关电源的原边导通时间tonp对应的延迟信号和所述开关电源的关断时间toff对应的延一迟信号产生第一使能信号；

第一时钟信号产生模块，用于接收初始化信号，并根据所述开关电源的原边峰值电压和所述开关电源的原边导通时间tonp产生第一时钟信号；

第一计数模块，用于在第一使能信号的控制下，对第一时钟信号的上升沿进行连续计数，以检测所述fb波形出现满占空比状态；

第一脉冲发生器，用于根据所述第一计数模块的连续计数的结果，产生第一脉冲信号；

第二使能信号产生模块，用于接收初始化信号，并根据所述开关电源的关断时间toff对应的另一延迟信号和所述开关电源的采样时间产生第二使能信号；

第二时钟信号产生模块，用于接收初始化信号，并根据所述开关电源的原边导通时间tonp产生第二时钟信号；

第二计数模块，用于在第二使能信号的控制下，对第二时钟信号的上升沿进行连续计数，以检测所述开关电源的母线电压升高或者负载减轻的情况发生；

第二脉冲发生器，用于根据所述第二计数模块的连续计数的结果，产生第二脉冲信号；以及，

qr模式触发模块，用于根据第一脉冲信号和第二脉冲信号产生qr模式触发信号或非qr模式触发信号。

可选地，所述模式切换电路包括峰值电压切换电路和副边导通时间占空比切换电路；其中，所述峰值电压切换电路包括第一开关、第二开关和比较器，所述第一开关的输入端接入原边峰值电压信号vcs，所述第一开关的控制端接入所述非qr模式触发信号以使得所述第一开关在所述非qr模式触发信号有效时导通，所述第二开关的输入端接入k倍的峰值电压信号k*vcs，所述第二开关的控制端接入所述qr模式触发信号以使得所述第二开关在所述qr模式触发信号有效时导通，所述第一开关和所述第二开关的输出端均连接所述比较器的反相输入端，所述比较器的同相输入端接入峰值电压信号，所述比较器的输出端连接所述恒流控制电路的输入端；所述副边导通时间占空比切换电路包括第三开关和第四开关，所述第三开关的输入端接入比值信号tons/tsw(即副边导通时间占空比)，所述第三开关的控制端接入所述非qr模式触发信号以使得所述第三开关在所述非qr模式触发信号有效时导通，所述第四开关的输入端接入1/k倍的比值信号tons/k*tsw，所述第四开关的控制端接入所述qr模式触发信号以使得所述第四开关在所述qr模式触发信号有效时导通，所述第三开关和所述第四开关的输出端连接所述恒流控制电路的输入端。

可选地，所述fb波形检测电路在开关电源当前的峰值电压vcs能达到最高峰值电压值vcs_h的条件下，当检测到连续多个开关周期tsw内出现所述开关电源的关断时间toff小于第一设定阈值时，产生所述qr模式触发信号；在所述开关电源的母线电压升高或者负载减轻的情况发生时，在检测到连续多个开关周期tsw内出现关断时间toff大于第二设定阈值时，产生所述非qr模式触发信号。

基于同一实用新型构思，本实用新型还提供一种开关电源系统，包括如本实用新型所述的开关电源控制电路和功率开关管，所述功率开关管连接所述开关电源控制电路的驱动电路。

可选地，所述的开关电源系统还包括：

输入整流滤波电路，用于将交流电压信号转换为母线电压信号；

变压器，具有与所述输入整流滤波电路耦合的原边绕组、副边绕组以及一个辅助绕组，所述开关电源控制电路中的驱动电路耦合到所述原边绕组；

输出整流滤波电路，与所述副边绕组电连接，用以将所述副边绕组的输出信号进行整流滤波；

输出电压反馈电路，连接在所述辅助绕组和所述开关电源控制电路的fb波形检测电路之间，用于对所述副边绕组的输出电压进行采样和反馈；以及，

峰值电压采样电阻，连接在所述功率开关管和地之间，且所述峰值电压采样电阻和所述功率开关管的连接节点连接所述开关电源控制电路的模式切换电路。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

在开关电源具有低母线电压vbus输入时，其副边的输出电压vout下降，在这种情况下，本实用新型的开关电源控制电路，能够检测到用于反馈开关电源的副边的输出电压vout情况的反馈电压vfb波形出现满占空比，并判定为出现输出工频纹波问题，进而会把开关电源的峰值电压vcs抬高k倍(k＝1.1或是别的数值)，同时把开关电源的副边导通时间与开关周期的比值tons/tsw缩小k倍，以此维持vcs*tons/tsw乘积不变，继而维持了开关电源的恒流输出；同时由于tons/tsw缩小，即tons不变，tsw增大，可供原边导通时间tonp“吃掉”的关断时间toff增大，在开关电源具有低母线电压vbus输入时能有更多的空间给tonp去调整，由此优化了输出工频纹波问题，提高了开关电源的输出精度。本实用新型的技术方案能够应用于各自开关电源系统，例如充电器、电源适配器、led驱动电源、无线通信设备、液晶屏电源管理、电子冰箱或以太网电源等，以增强开关电源系统的动态响应性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的一种充电器的系统原理图。

图2是图1所示的充电器系统的输出电压的反馈值vfb随时间的变化曲线。

图3是本实用新型具体实施例的开关电源控制电路的电路原理图。

图4是本实用新型具体实施例的开关电源系统的原理图。

图5是本实用新型具体实施例的fb波形检测电路的原理图。

图6是本实用新型具体实施例的fb波形检测电路所需的输入信号和开关电源的各阶段对应的时序图。

图7是本实用新型具体实施例的fb波形检测电路的输入信号、各个中间输出信号、qr触发信号以及开关电源的输出电压的反馈值的时序图。

图8a是本实用新型具体实施例的峰值电压切换电路的原理图。

图8b是本实用新型具体实施例的副边导通时间占空比切换电路的原理图。

图9是本实用新型具体实施例和现有技术之间的输出工频纹波效果对比图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，本文中，“开关电源的峰值电压vcs抬高k倍”的含义是“开关电源的峰值电压vcs放大至之前的k*vcs”，“比值tons/tsw缩小k倍”的含义是“比值tons/tsw缩小至之前的k分之一，即缩小至tons/k*tsw”。此外，本文中，低母线电压是指将交流市电220v整流滤后输出的小于80v的母线电压，低母线电压可以低至70v左右，且低母线电压输入会引起输出工频纹波，母线电压在80v以上时一般不会出现输出工频纹波问题。本实用新型的技术方案的核心就在于解决开关电源具有低母线电压输入时而导致的输出工频纹波问题。

请参考图3和图4，本实用新型提供一种开关电源控制电路10，用于减小因开关电源具有低母线电压vbus输入而引起的输出工频纹波问题，所述开关电源控制电路10包括：fb波形检测电路101、模式切换电路102、恒流控制电路103以及驱动电路104。开关电源控制电路具有电源供电端vcc、开关电源输出电压反馈端fb、原边峰值电压或原边峰值电压或峰值电流采样端cs以及驱动端dri。本实用新型的开关电源控制电路可以是一控制器芯片，能够接入到原边反馈控制的开关电源系统中，以对开关电源系统的原边峰值电压vcs和峰值电流ipk进行采样，并驱动开关电源系统的功率开关管工作，进而控制开关电源系统的副边输出电压vout的大小。

请参考图3至图5，fb波形检测电路101连接输出电压反馈端fb，输出端连接模式切换电路102的输入端。fb波形检测电路101用于实时反馈开关电源的副边的输出电压vout，以得到fb波形vfb(即所述输出电压vout的反馈电压vfb的波形)，且在检测到所述fb波形vfb出现满占空比状态时，产生qr模式触发信号，以使得所述开关电源进入qr模式。其中，在开关电源具有低母线电压vbus输入时，在输出电流不变的情况下，输出电压vout会下降，所述输出电压vout的反馈电压vfb也会相应下降，而当反馈电压vfb对应的fb波形出现满占空比状态时，开关电源的副边导通时间tons一结束，下个原边导通时间tonp会立即开启或者仅仅经过非常短的时间后开启，这样一来，在开关电源的一个完整的开关周期tsw时间内，基本上没有toff时间，因此，用于检测所述fb波形vfb出现满占空比状态的fb波形检测电路101的设计方法可以有多种，例如，fb波形检测电路101被设计为：在检测到tonp和tons之和与开关周期tsw之间的大小关系，相等或者接近相等时，就判定所述fb波形出现满占空比状态。再例如，本实施例中，fb波形检测电路101被设计为：在开关电源当前的原边峰值电压能达到最高原边峰值电压值vcs_h(即vcs＝vcs_h)的条件下，当其检测到连续多个所述开关周期tsw(例如连续4个周期)内的所述开关电源的关断时间toff小于第一设定阈值(例如为1μs)时，就判定所述fb波形出现满占空比状态，即判定开关电源出现输出工频纹波问题，此时，就产生一个触发开关电源进入qr模式(即准谐振模式)的qr模式触发信号qr_mode，所述开关电源能根据所述qr模式触发信号qr_mode进入qr模式，qr模式发生后，qr_mode信号从0变成1，即qr_mode信号为高电平1时有效。

具体地，请参考图5，本实施例的fb波形检测电路101包括第一使能信号产生模101a、第一时钟信号产生模块101b、第一计数模块101c、第一脉冲发生器p1、第二使能信号产生模块101d、第二时钟信号产生模块101e、第二计数模块101f、第一脉冲发生器p2以及qr模式触发模块101g。其中，第一使能信号产生模101a用于接收初始化信号init_hl以初始化，并根据所述开关电源的原边导通时间tonp对应的延迟信号(定义为第二信号pdon_leb)和所述开关电源的关断时间toff对应的一延迟信号(定义为第一信号toff_1μslh)产生第一使能信号enable。第一时钟信号产生模块101b用于接收初始化信号init_hl以初始化，并根据所述开关电源的原边峰值电压vcs和所述开关电源的原边导通时间tonp产生第一时钟信号clk1。第一计数模块101c用于在第一使能信号enable的控制下，对第一时钟信号clk1的上升沿进行连续计数(本实施例中对clk1的上升沿进行计数)，以检测所述fb波形出现满占空比状态。第一脉冲发生器p1用于根据所述第一计数模块号clk1的连续计数的结果，产生第一脉冲信号on_qr_pulse。第二使能信号产生模块101d用于接收初始化信号init_hl以初始化，并根据所述开关电源的关断时间toff对应的另一延迟信号(定义为第五信号toff_4μslh)和所述开关电源的vfb采样时间(本实施例中定义了一与所述vfb采样时间有关的第六信号sh)产生第二使能信号enable_4μs。第二时钟信号产生模块101e用于接收初始化信号init_hl以初始化，并根据所述开关电源的原边导通时间tonp产生第二时钟信号clk2。第二计数模块101f用于在第二使能信号enable_4μs的控制下，对第二时钟信号clk2的上升沿进行连续计数，以检测所述开关电源的母线电压vbus升高或者负载减轻的情况发生。第二脉冲发生器p2用于根据所述第二计数模块101f的连续计数的结果，产生第二脉冲信号off_qr_pulse。qr模式触发模块101g用于根据第一脉冲信号on_qr_pulse和第二脉冲信号off_qr_pulse产生qr模式触发信号qr_mode或非qr模式触发信号qr_mode_n。

其中，第一使能信号产生模块101a可以包括一rs触发器及其连接的逻辑门，第一使能信号产生模块101a中的rs触发器可以由第一或非门nor1和第二或非门nor2的输入端和输出端交叉连接形成。第一计数模块101c由级联的第一至第三触发器tff1～tff3组成，第一时钟信号产生模块101b包括与门and。第二使能信号产生模块101d可以包括另一rs触发器及其连接的逻辑门，第二使能信号产生模块101d中的rs触发器可以由第四或非门nor4和第五或非门nor5的输入端和输出端交叉连接形成。第二计数模块101f由级联的第四至第六触发器tff4～tff6组成。第二时钟信号产生模块101e包括反相器inv。qr模式触发模块101g可以包括又一rs触发器，qr模式触发模块101g中的rs触发器可以由第八或非门nor8和第九或非门nor9的输入端和输出端交叉连接形成。此外，第一使能信号产生模块101a的rs触发器输出端连接第三或非门nor3作为该rs触发器连接的逻辑门，第二使能信号产生模块101d的rs触发器输出端依次连接第六或非门nor6和第七或非门nor7作为该rs触发器连接的逻辑门。也就是说，本实施例的fb波形检测电路101包括第一至第九或非门nor1～nor9、与门and、反相器inv、第一至第六触发器tff1～tff6以及第一至第二脉冲发生器p1～p2。其中的具体电路连接关系如下：所述第一或非门nor1的一输入端接收第一信号toff_1μslh，所述第一或非门nor1的另一输入端连接所述第二或非门nor2的输出端和第三或非门nor3的一输入端，所述第一或非门nor1的输出端连接所述第二或非门nor2的第一输入端；所述第二或非门nor2的第三输入端接入第二信号pdon_leb；所述第三或非门nor3的输出端连接第一至第三触发器tff1～tff3的异步置位端preset，以向第一至第三触发器tff1～tff3输送第一使能信号enable，进而使能第一至第三触发器tff1～tff3，所述与门and的一输入端接入第三信号pd_on，所述与门and的另一输入端接入第四信号ipk_high，所述与门and的输出端输出第一时钟信号clk1；第一至第三触发器tff1～tff3依次串联，即第一触发器tff1的同相输出端q连接第二触发器tff2的时钟端clk，以向第二触发器tff2提供信号q1，第二触发器tff2的同相输出端q接第三触发器tff3的时钟端clk，以向第三触发器tff3提供信号q2，且其中的第一触发器tff1的时钟端clk连接所述与门and的输出端，以接收第一时钟信号clk1，第三触发器tff3的反相输出端qb连接第一脉冲发生器p1的输入端，以向第一脉冲发生器p1提供信号q3n，所述第一脉冲发生器p1的输出端连接第八或非门nor8的一输入端，以向第八或非门nor8提供第一脉冲信号on_qr_pulse，所述第八或非门nor8的另一输入端连接第九或非门nor9的输出端，所述第八或非门nor8的输出端连接所述第九或非门nor9的第一输入端，所述第四或非门nor4的一输入端接收第五信号toff_4μslh，所述第四或非门nor4的另一输入端连接所述第五或非门nor5的输出端和第六或非门nor6的一输入端，所述第四或非门nor4的输出端连接所述第五或非门nor5的第一输入端；所述第五或非门nor5的第三输入端接入第六信号sh；所述第五或非门nor5的输出端连接第六或非门nor6的一输入端，所述第六或非门nor6的另一输入端接入第七信号pdon_reset_n，所述第六或非门nor6的输出端连接第七或非门nor7的一输入端，所述第七或非门nor7的输出端连接第四至第六触发器tff4～tff6的异步置位端preset，以向第四至第六触发器tff4～tff6输送第二使能信号enable_4μs，进而使能第四至第六触发器tff4～tff6，所述反相器inv的输入端接入所述第三信号pd_on，所述反相器inv的输出端输出第二时钟信号clk2，第四至第六触发器tff4～tff6依次串联，即第四触发器tff4的同相输出端q连接第五触发器tff5的时钟端clk，以向第五触发器tff5提供信号q1a，第五触发器tff2的同相输出端q接第六触发器tff6的时钟端clk，以向第六触发器tff3提供信号q2a，且其中的第四触发器tff4的时钟端clk连接所述反相器inv的输出端，第六触发器tff6的反相输出端qb连接第二脉冲发生器p2的输入端，以向第二脉冲发生器p2提供信号q3an，所述第二或非门nor2的第二输入端和所述第三或非门nor3的另一输入端、第五或非门nor5的第二输入端以及第七或非门nor7的另一输入端均接入用于初始化所述fb波形检测电路的初始化信号init_hl，所述第二脉冲发生器p2的输出端连接第九或非门nor9的第三输入端，以向第九或非门nor9提供第二脉冲信号off_qr_pulse，所述第八或非门nor8的另一输入端连接第九或非门nor9的输出端，所述第八或非门nor8的输出端连接所述第九或非门nor9的第一输入端，所述第九或非门nor9的输出端输出所述qr模式触发信号qr_mode。请参考图6，其中，所述第一信号toff_1μslh是一种相对开关电源的关断时间toff的开始时刻有延迟(例如延迟1μs)的信号，具体例如为在所述开关电源进入关断阶段的时间大于设定的第一时间阈值(例如为1μs)至所述关断阶段结束的时间段内为高的信号(即该信号的脉冲宽度为toff减去第一时间阈值)，所述第三信号pd_on等于所述开关电源的原边导通时间tonp，所述第二信号pdon_leb为所述原边导通时间tonp延迟预定时间(例如500ns)后的信号，所述第四信号ipk_high为当所述开关电源的原边峰值电压vcs能达到最高原边峰值电压值vcs_h时为高的信号(该信号也可以直接用最高峰值电流ipk来表示)，所述第五信号toff_4μslh是另一种相对开关电源的关断时间toff的开始时刻有延迟(例如4μs)的信号，具体例如为在所述开关电源进入关断阶段的时间大于设定的第二时间阈值(例如为4μs)至所述关断阶段结束的时间段内为高的信号(即该信号的脉冲宽度为toff减去第二时间阈值)，所述第六信号sh是一种与开关电源的vfb采样时间有关的信号，例如为采样时间结束的一段时间内为高的一种信号(即一种可以标识采样时间段长度的周期性脉冲信号)，其脉冲宽度例如为0.25μs～0.5μs；所述第七信号pdon_reset_n是所述第二信号pdon_leb相对所述第三信号pd_on延迟的时间段(即图中的500ns)内为低的一种信号(即一种可以标识第二信号pdon_leb相对所述第三信号pd_on延迟的时间段长度的周期性脉冲信号)。请参考图7，图7中示出了fb波形检测电路101中的信号vfb、k*vcs_h、vcs_h、vcs、ipk_high、pd_on、pdon_leb、toff_1μslh、enable、q1～q3、q3n、on_qr_pulse、sh、toff_4μslh、pdon_reset_n、enable_4μs、clk2、q1a、q2a、q3a、q3an、off_qr_pulse以及qr模式触发信号qr_mode的时序图，其中q1～q3分别为第一至第三触发器tff1～tff3的同相输出端q输出的信号，q1a、q2a、q3a分别为第四至第六触发器tff4～tff6的同相输出端q输出的信号。从图7中可以看出，当进入qr模式后，vcs信号变为k*vcs，其脉冲峰值由vcs_h变为k*vcs_h。

结合图5至图7所示，所述fb波形检测电路101还用于在所述开关电源的母线电压vbus升高或者负载减轻的情况发生时(此时toff时间会增大)，当其检测到连续多个所述开关周期tsw内出现关断时间toff大于第二设定阈值(例如为4μs)时，产生非qr模式触发信号qr_mode_n，以使得所述开关电源退出qr模式。qr_mode_n信号是qr_mode信号的非，也是高电平1有效。其中，第一设定阈值和第二设定阈值的不同，实现了回差设置，由此可以避免在某个负载状态下，开关电源系统在qr模式与非qr模式之间来回切换。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，所述fb波形检测电路101也可以采用其他电路设计方式来实现开关电源进入qr模式和退出qr模式，本实用新型的技术方案并不仅仅限于图5所示的电路设计。

模式切换电路102的输入端连接所述fb波形检测电路101的输出端，用于接收所述qr模式触发信号qr_mode和非qr模式触发信号qr_mode_n，且在所述qr模式触发信号qr_mode有效(qr_mode为高电平)时，把所述开关电源的原边峰值电压vcs抬高k倍，同时把所述开关电源的副边导通时间tons和开关周期tsw的比值tons/tsw缩小k倍，其中，k>1，即将副边导通时间占空比由tons/tsw缩小为tons/k*tsw；在非qr模式触发信号qr_mode_n有效时，把所述开关电源的被抬高k倍的原边峰值电压k*vcs变回vcs，同时把所述开关电源的被缩小k倍的副边导通时间tons和开关周期tsw的比值tons/k*tsw变回tons/tsw，即将副边导通时间占空比由tons/k*tsw变回tons/tsw，以使得开关电源退出qr模式而进入常规的恒流控制模式。

请参考图8a和图8b，本实施例的模式切换电路102包括峰值电压切换电路1021和副边导通时间占空比切换电路1022。其中，请参考图8a，所述峰值电压切换电路1021用于根据qr模式触发信号qr_mode是否有效来切换开关电源的原边峰值电压vcs，具体地，所述峰值电压切换电路1021包括第一开关s1、第二开关s2和比较器p3，所述第一开关s1的输入端接入原边峰值电压信号vcs，所述第一开关s1的控制端接入所述非qr模式触发信号qr_mode_n以使得所述第一开关在所述非qr模式触发信号qr_mode_n有效(即qr_mode_n＝1)时导通，所述第二开关s2的输入端接入k倍的峰值电压信号k*vcs，所述第二开关s2的控制端接入所述qr模式触发信号qr_mode以使得所述第二开关在所述qr模式触发信号qr_mode有效(即qr_mode＝1)时导通，所述第一开关s1和所述第二开关s2的输出端均连接所述比较器p3的反相输入端-，所述比较器p3的同相输入端+接入峰值电压信号vcs，所述比较器p3的输出端连接所述恒流控制电路103的输入端。请参考图8b，所述副边导通时间占空比切换电路1022用于根据qr模式触发信号qr_mode是否有效来切换开关电源的比值tons/tsw(即副边导通时间占空比)，具体地，所述副边导通时间占空比切换电路1022包括第三开关s3和第四开关s4，所述第三开关s3的输入端接入比值信号tons/tsw，所述第三开关s3的控制端接入所述非qr模式触发信号qr_mode_n以使得所述第三开关在所述非qr模式触发信号qr_mode_n有效(即qr_mode_n＝1)时导通，所述第四开关s4的输入端接入1/k倍的比值信号tons/k*tsw(即被缩小k倍的副边导通时间占空比)，所述第四开关s4的控制端接入所述qr模式触发信号qr_mode以使得所述第四开关s4在所述qr模式触发信号qr_mode有效(即qr_mode＝1)时导通，所述第三开关s3和所述第四开关s4的输出端连接所述恒流控制电路103的输入端。

恒流控制电路103连接所述模式切换电路102，恒流控制电路103用于根据所述模式切换电路102当前输出的峰值电压vcs和比值tons/tsw产生恒流控制逻辑信号。驱动电路104连接所述恒流控制电路103和所述开关电源的功率开关管m1，驱动电路104用于根据所述恒流控制逻辑信号输出驱动信号，以控制所述开关电源的功率开关管m1的通断，使得所述开关电源的输出电流iout恒定不变。

由于实现开关电源恒流输出的公式np/ns是开关电源的变压器的匝比，np为所述变压器的原边绕组的匝数，ns是所述变压器的副边绕组的匝数，当开关电源的低母线电压vbus输入导致tons/tsw受限时，副边的输出电压vout下降，会出现输出工频纹波问题。因此本实用新型的技术方案，提出一种输出工频纹波检测机制和模式切换机制，即当出现输出工频纹波问题时，开关电源系统的脉冲会以一种满占空比的形式在出，通过fb波形检测电路101检测出此状态(此时检测到反馈开关电源的副边的输出电压vout情况的反馈电压vfb波形以满占比在出)，并在此状态下就会产生一个qr模式触发信号qr_mode，去控制下一步的动作，即在fb波形检测电路101检测到这种状态时，模式切换电路102用qr模式触发信号qr_mode去把vcs抬高k倍(k＝1.1或是别的数值)，同时把副边导通时间占空比tons/tsw缩小k倍，这样的好处有：一方面，能够维持vcs*tons/tsw乘积不变，即维持了恒流值iout不变；二是，由于tons/tsw缩小，即tons不变，tsw增大，可供tonp“吃掉”的toff增大，在低母线电压vbus输入时能有更多的空间给tonp去调整，也就优化了输出工频纹波问题。请参考图9，图9中示出了现有技术和本实用新型的方案下的输出工频纹波问题，由于现有技术中实现恒流输出的原理是分别固定vcs、tons/tsw，而且vbus*tonp＝lp*vcs/rcs，因此当vbus降低时，lp,vcs,rcs都不变，tonp就会变大，就会挤掉toff时间，当toff时间降到0，而vbus继续降低，tonp继续增大时，就会出现输出功率受限的情况，即导致tons/tsw受限时，进而就会出现可能超出规格要求的输出工频纹波问题，即输出工频纹波的最高点和最低点之间的差值h1较大；而本实用新型中，把vcs抬高k倍，同时把tons/tsw缩小k倍，同样能维持vcs*tons/tsw乘积不变，即维持了恒流输出值iout不变，而且由于tons/tsw缩小，即tons不变，tsw增大，因此可供tonp“吃掉”的toff增大，在vbus较低时能有更多的空间给tonp去调整，也就优化了输出工频纹波问题，即输出工频纹波的最高点和最低点之间的差值h2较小(h2<h1)。

综上所述，当开关电源具有低母线电压vbus输入时，开关电源的输出电压vout出现下降，在这种情况下，本实用新型的开关电源控制电路，能够检测到用于反馈开关电源的副边的输出电压vout情况的反馈电压vfb波形出现满占空比，此时判定为出现输出工频纹波问题，进而会把开关电源的峰值电压vcs抬高k倍(k＝1.1或是别的数值)，同时把开关电源的副边导通时间与开关周期的比值tons/tsw缩小k倍，以此维持vcs*tons/tsw乘积不变，继而维持了开关电源的恒流输出；同时由于tons/tsw缩小，即tons不变，tsw增大，可供原边导通时间tonp“吃掉”的关断时间toff增大，在开关电源具有低母线电压vbus输入时能有更多的空间给tonp去调整，由此优化了输出工频纹波问题，提高了开关电源的输出精度。

基于同一实用新型构思，请参考图4，本实用新型还提供一种开关电源系统，不仅包括如本实用新型所述的开关电源控制电路10和功率开关管m1，还包括：输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路、输出电压反馈电路、原边峰值电压或峰值电流采样电路以及供电电压采样电路。其中，变压器具有变压器原边绕组lp、变压器辅助绕组laux和变压器副边绕组ls，变压器主要用于输入和输出的电气隔离和能量传输。输入整流滤波电路用于将交流电压信号vac转换为母线电压vbus，以为变压器的原边绕组lp供电。输出整流滤波电路与所述变压器副边绕组ls电连接，用以将所述副边绕组ls的输出电压vout进行整流滤波。输出电压反馈电路连接在所述辅助绕组laux和所述开关电源控制电路10之间，用于对所述副边绕组ls的输出电压vout进行采样和反馈。原边峰值电压或峰值电流采样电路用于对原边峰值电压vcs和/或峰值电流ipk进行采样，并将采样结果传输至模式切换电路102。供电电压采样电路用于对母线电压vbus进行采样，以为开关电源控制电路10提供工作电压vcc。

本实施例中，输入整流滤波电路包括桥式整流电路u1、输入滤波电容c1。输出整流滤波电路包括输出滤波电容c3和整流二极管ds。输出电压反馈电路包括整流二极管daux、串联在一起的两个反馈电阻rfb1和rfb2。原边峰值电压或峰值电流采样电路包括峰值采样电阻rcs。供电电压采样电路包括采样电阻rst和滤波电容c2。本实施例的开关电源系统中的具体电路连接包括：

输入滤波电容c1一端连接在桥式整流电路u1的输出端和变压器原边绕组lp的一端，输入滤波电容c1的另一端接地，交流电源vac经过桥式整流电路u1的整流以及输入滤波电容c1的滤波后产生母线电压vbus，母线电压vbus为变压器的原边供电。功率开关管m1的栅极连接开关电源控制电路10的驱动端dri，漏极连接变压器原边绕组lp的一端，源极通过串联峰值采样电阻rcs而接地，功率开关管m1的源极和峰值采样电阻rcs的公共端连接开关电源控制电路10的原边峰值电压或峰值电流采样端cs端。变压器原边绕组lp的另一端连接桥式整流电路u1的输出端，以接收输入vbus。变压器辅助绕组laux一端通过连接串联的两个反馈电阻rfb1和rfb2而接地，以得到反馈电压vfb，用于实现副边输出电压vout向开关电源控制电路的反馈，具体地，因为变压器辅助绕组laux的电压与变压器副边绕组ls的电压存在匝比关系，所以反馈电压vfb能够反映副边输出电压vout的变化，两个反馈电阻rfb1和rfb2的公共端连接开关电源控制电路10的开关电源输出电压反馈端fb端。变压器辅助绕组laux的一端还通过连接整流二极管daux的阳极，整流二极管daux的阴极连接采样电阻rst和滤波电容c2的公共端，以对母线电压vbus采样得到开关电源控制电路10所需的工作电压vcc。变压器辅助绕组laux的另一端接地，采样电阻rst和滤波电容c2的公共端还连接开关电源控制电路10的vcc端。变压器的副边绕组ls的一端连接整流二极管ds的阳极，变压器副边绕组ls的另一端接地。整流二极管ds的阴极和地之间并联输出滤波电容c3和滤波电阻r0以及负载rl，整流二极管ds用于整流、稳压，并联的滤波电容c3和滤波电阻r0用于组成滤波电路，对输出电压vout进行滤波。开关电源控制电路10根据其开关电源输出电压反馈端得到的vfb、供电端得到的vcc、原边峰值电压或峰值电流采样端得到vcs以及内部预设的参考电压vref来调整原边绕组lp的峰值电流ipk，进而产生相应的pfm信号输出至驱动端dri来控制功率开关管m1的导通和关断，实现能量由变压器原边绕组lp传送到变压器副边绕组ls的输出端的过程，以维持恒流输出。

本实施例的开关电源系统正常工作时，功率开关管m1的一个开关周期t实际被分为三个阶段：原边导通阶段tonp(tonp即原边导通时间)，副边导通阶段tons(tons即副边导通时间)以及原边和副边均关断阶段toff(toff即关断时间)，结合图4，在原边导通阶段tonp内原边绕组lp存储能量，在副边导通阶段tons内原边绕组lp存储的能量向副边电路进行传输，副边电流逐渐降为0。

本实施例的开关电源系统，由此采用了本实用新型的开关电源控制电路，因此输出工频纹波问题得到改善，输出精度得到提高。本实用新型的开关电源系统可以是任意原边控制式的开关电源系统，例如充电器、电源适配器、led驱动电源、无线通信设备、液晶屏电源管理、电子冰箱或以太网电源等。

基于同一实用新型构思，本实用新型还提供一种开关电源控制方法，包括：

首先，实时反馈开关电源的副边的输出电压，以得到fb波形，且在检测到所述fb波形出现满占空比状态时，产生qr模式触发信号，以使得所述开关电源进入qr模式；

其次，在所述qr模式触发信号有效时，把所述开关电源的原边峰值电压vcs抬高k倍，同时把所述开关电源的副边导通时间tons和开关周期tsw的比值tons/tsw缩小k倍；

然后，根据调整后的峰值电压和比值tons/tsw产生恒流控制逻辑信号，并根据所述恒流控制逻辑信号输出驱动信号，以控制所述开关电源的功率开关管的通断，使得所述开关电源的输出电流恒定不变。

请参考图3至图8b，本实用新型提供的一种开关电源控制方法，可以通过本实用新型的开关电源控制电路10来实现，即将本实用新型的开关电源控制电路10接入到开关电源上后，在开关电源的输出电压vout出现下降时，首先，通过开关电源控制电路10中的fb波形检测电路101实时反馈开关电源的副边的输出电压vout，以得到fb波形，且在检测到所述fb波形出现满占空比状态时，产生qr模式触发信号，以使得所述开关电源进入qr模式；然后，通过开关电源控制电路10中的模式切换电路102来接收所述qr模式触发信号，并在所述qr模式触发信号有效时，把所述开关电源的原边峰值电压vcs抬高k倍，同时把所述开关电源的副边导通时间tons和开关周期tsw的比值tons/tsw缩小k倍；之后，通过开关电源控制电路10中的恒流控制电路103根据模式切换电路102调整后的峰值电压和比值tons/tsw产生恒流控制逻辑信号，并根据所述恒流控制逻辑信号输出驱动信号；之后，通过开关电源控制电路中的驱动电路来根据所述控制逻辑信号输出驱动信号(一般是pfm信号)，以控制所述开关电源的功率开关管m1的通断，以控制所述开关电源的功率开关管的通断，使得所述开关电源的输出电流恒定不变。

综上，当开关电源具有低母线电压vbus输入时，开关电源的输出电压vout出现下降，在这种情况下，本实用新型的开关电源控制电路及方法和开关电源系统，能够检测到用于反馈开关电源的副边的输出电压vout情况的反馈电压vfb波形出现满占空比，此时判定为出现输出工频纹波问题，进而会把开关电源的峰值电压vcs抬高k倍(k＝1.1或是别的数值)，同时把开关电源的副边导通时间与开关周期的比值tons/tsw缩小k倍，以此维持vcs*tons/tsw乘积不变，继而维持了开关电源的恒流输出；同时由于tons/tsw缩小，即tons不变，tsw增大，可供原边导通时间tonp“吃掉”的关断时间toff增大，在开关电源具有较低的母线电压vbus输入时能有更多的空间给tonp去调整，由此优化了输出工频纹波问题，提高了开关电源的输出精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。