專利名稱：升降壓開關(guān)電源及其控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技木，尤其涉及一種升降壓開關(guān)電源及其控制器。
背景技術(shù)：
參考圖1，傳統(tǒng)的升降壓結(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動電路中，功率開關(guān)101導(dǎo)通時，輸入電流流經(jīng)功率開關(guān)101、第二采樣電阻Rsa、電感103，電感103上的電流增加，電感103存儲能量，第ニ采樣電阻Rsa采樣流過功率開關(guān)101的電流，得到第二采樣電壓。功率開關(guān)101關(guān)斷吋，電流流經(jīng)電感103、第一采樣電阻Rsb、續(xù)流ニ極管Dl以及輸出負(fù)載電容Cbulk、LED燈串，電感103上的電流減小，電感103釋放能量到輸出負(fù)載電容Cbulk、LED燈串。第一采樣電阻Rsb采樣流輸出端的電流，得到第一采樣電壓。
電路穩(wěn)定以后，輸出負(fù)載電容Cbulk上的平均電流為零，所以流過第一采樣電阻Rsb上的平均電流與輸出到LED上的平均電流相同，采樣流過第一采樣電阻Rsb上的電流能完全體現(xiàn)輸出到LED上的平均電流?？刂屏鬟^第一采樣電阻Rsb平均電流，就能準(zhǔn)確的控制輸出電流。進(jìn)ー步而言，控制器100包括跨導(dǎo)誤差放大器電路113，連接第一采樣電阻Rsb的一端(即端ロ CSB)，把第一采樣電壓和基準(zhǔn)電壓做跨導(dǎo)型的誤差放大，輸出連接到補(bǔ)償管腳COMP ;補(bǔ)償管腳C0MP，外接補(bǔ)償電容，用于環(huán)路補(bǔ)償；導(dǎo)通時間控制電路112，根據(jù)補(bǔ)償管腳COMP的電平高低決定功率開關(guān)101的導(dǎo)通時間長度；峰值限制電路114，連接第二采樣電阻Rsa的一端，將第二采樣電壓與第一基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)?shù)诙蓸与妷焊哂诘谝换鶞?zhǔn)電壓時，產(chǎn)生關(guān)斷功率開關(guān)101的信號，限制流過功率開關(guān)101的電流；邏輯電路111和驅(qū)動電路110，連接導(dǎo)通時間控制電路112和峰值限制電路114，控制功率開關(guān)101的導(dǎo)通和關(guān)斷時間長度。功率開關(guān)101的關(guān)斷時間長度可由系統(tǒng)工作模式?jīng)Q定。比如當(dāng)采用臨界導(dǎo)通模式時，根據(jù)過零信號來決定關(guān)斷時間長度；采用定頻模式工作時，導(dǎo)通時間長度確定后，關(guān)斷時間長度隨之確定。在圖1所示的電路中，分別使用第一采樣電阻Rsb和第二采樣電阻Rsa采樣輸出電流和流過功率開關(guān)101的電流，雖然電路實(shí)現(xiàn)較為簡單，但需要使用兩個采樣電阻，同時控制器100需要兩個管腳CSA、CSB連接到外圍電路，不利于進(jìn)一歩減少控制器100的管腳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種升降壓開關(guān)電源及其控制器，簡化了電路結(jié)構(gòu)從而可以采用更小的封裝，有利于降低成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源控制器，包括跨導(dǎo)誤差放大器，其輸入端接收外部輸入的采樣電壓并將其與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓做跨導(dǎo)型誤差放大，其輸出端連接補(bǔ)償端ロ，該補(bǔ)償端ロ配置為外接補(bǔ)償電容；導(dǎo)通時間控制電路，根據(jù)所述補(bǔ)償端ロ的電壓確定開關(guān)電源的功率開關(guān)的導(dǎo)通時間長度；峰值電流檢測電路，其輸入端接收所述外部輸入的采樣電壓，根據(jù)該采樣電壓得到上一功率開關(guān)周期內(nèi)流經(jīng)該功率開關(guān)的電流值；導(dǎo)通時間限制電路，其輸入端連接所述峰值電流檢測電路的輸出端，根據(jù)所述峰值電流檢測電路的輸出信號確定后續(xù)一個或多個功率開關(guān)周期內(nèi)該功率開關(guān)的最大導(dǎo)通時間限制值；邏輯電路，連接所述導(dǎo)通時間控制電路和導(dǎo)通時間限制電路，根據(jù)所述導(dǎo)通時間長度和最大導(dǎo)通時間限制值產(chǎn)生驅(qū)動信號，以控制所述功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述峰值電流檢測電路檢測到采樣電壓高于預(yù)設(shè)的電壓值時，產(chǎn)生過流檢測信號并輸出至所述導(dǎo)通時間限制電路，所述導(dǎo)通時間限制電路在所述過流檢測信號控制下減小所述最大導(dǎo)通時間限制值，并在后續(xù)的功率開關(guān)周期依次增大所述最大導(dǎo)通時間限制值。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述跨導(dǎo)誤差放大器包括第一三極管，其基極接收所述采樣電壓，其發(fā)射極經(jīng)由第一電阻連接基準(zhǔn)電流源；第二三極管，其基極接收所述預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓，其發(fā)射極經(jīng)由第二電阻連接所述基準(zhǔn)電流源；第一鏡像電流源，其輸入端連接所述第一三極管的集電極；第二鏡像電流源，其輸入端連接所述第二三極管的集電極；第三鏡像電流源，其輸入端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其輸出端連接所述第二鏡像電流源的輸出端。 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述開關(guān)電源控制器還包括驅(qū)動電路，所述邏輯電路輸出的驅(qū)動信號經(jīng)由所述驅(qū)動電路傳輸至所述功率開關(guān)。本發(fā)明還提供了一種升降壓開關(guān)電源，包括以上任一項(xiàng)所述的開關(guān)電源控制器；功率開關(guān)，其第一端接收輸入電壓，其控制端接收所述開關(guān)電源控制器輸出的驅(qū)動信號；電感，其第一端連接所述功率開關(guān)的第二端，其第二端接地；采樣電阻，其第一端連接所述功率開關(guān)的第二端，其第二端與所述開關(guān)電源控制器的跨導(dǎo)誤差放大器以及峰值電流檢測電路的輸入端相連；續(xù)流二極管，其負(fù)極連接所述采樣電阻的第二端；輸出電容，其第一端連接所述續(xù)流二極管的正極，其第二端接地。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述輸出電容配置為與負(fù)載并聯(lián)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例的升降壓開關(guān)電源及其控制器中，通過檢測流經(jīng)續(xù)流二極管的電流來判斷流經(jīng)功率開關(guān)的電流的大小，并根據(jù)該電流的大小來限制后續(xù)的一個或多個開關(guān)周期的功率開關(guān)的最大導(dǎo)通時間限制值，可以有效地限制流經(jīng)功率開關(guān)的峰值電流，并且省去了 一個用于采樣功率開關(guān)電流的采樣電阻，使得控制器減少了一個對外的端口(換言之，電路管腳)，從而簡化了電路結(jié)構(gòu)，有利于降低成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中ー種升降壓LED驅(qū)動電路的電路圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的升降壓開關(guān)電源的電路圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的跨導(dǎo)誤差放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的升降壓開關(guān)電源在臨界導(dǎo)通模式下正常工作時的電流時序圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的升降壓開 關(guān)電源在啟動和瞬間短路時的電流時序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。參考圖2，本實(shí)施例的升降壓開關(guān)電源包括開關(guān)電源控制器200、功率開關(guān)101、電感L、采樣電阻Rsb、續(xù)流ニ極管D1、輸出電容Cbulk。其中，功率開關(guān)101的第一端接收輸入電壓Vin，功率開關(guān)101的控制端接收開關(guān)電源控制器200輸出的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號經(jīng)由端ロ GD輸出，功率開關(guān)的第二端連接電感L的第一端以及采樣電阻Rsb的第一端。功率開關(guān)101的第二端連接的端ロ Vs同時作為開關(guān)電源控制器200的浮動地。功率開關(guān)101在開關(guān)電源控制器200輸出的驅(qū)動信號控制下導(dǎo)通和關(guān)斷，當(dāng)功率開關(guān)101導(dǎo)通時，輸入電壓Vin傳遞至功率開關(guān)101的第二端。電感L的第一端連接功率開關(guān)101的第二端，電感L的第二端接地(也即輸入電壓Vin的接地端)。在功率開關(guān)101導(dǎo)通吋，電感L存儲能量；在功率開關(guān)101關(guān)斷吋，電感L向輸出端傳遞能量。采樣電阻Rsb的第一端連接功率開關(guān)101的第二端，采樣電阻Rsb的第二端與開關(guān)電源控制器200的端ロ CSB相連。續(xù)流ニ極管Dl與采樣電阻Rsb串聯(lián)，其負(fù)極連接采樣電阻Rsb的第二端，其正極連接輸出電容Cbulk的第一端，輸出電容Cbulk的第二端接地。輸出電容Cbulk與負(fù)載并聯(lián)，負(fù)載例如可以是LED燈串。其中，采樣電阻Rsb采樣流經(jīng)續(xù)流ニ極管Dl的電流，采樣電阻Rsb兩端的采樣電壓經(jīng)由端ロ CSB傳輸至開關(guān)電源控制器200。開關(guān)電源控制器200包括跨導(dǎo)誤差放大器113、導(dǎo)通時間控制電路112、峰值電流檢測電路211、導(dǎo)通時間限制電路210、邏輯電路111、驅(qū)動電路110。其中，跨導(dǎo)誤差放大器113的輸入端連接采樣電阻Rsb的第二端，把采樣電壓和預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓做跨導(dǎo)型誤差放大，跨導(dǎo)誤差放大器113的輸出端連接到補(bǔ)償端ロ C0MP。補(bǔ)償端ロ COMP配置為外接補(bǔ)償電容(圖中未示出)，用于環(huán)路補(bǔ)償。導(dǎo)通時間控制電路112，根據(jù)補(bǔ)償端ロ COMP的電壓高低確定功率開關(guān)101的導(dǎo)通時間長度。峰值電流檢測電路211的輸入端連接采樣電阻Rsb的第二端，根據(jù)采樣電阻Rsb上的采樣電壓得到上ー個功率開關(guān)周期內(nèi)流經(jīng)功率開關(guān)101的電流值。導(dǎo)通時間限制電路210，其輸入端連接峰值電流檢測電路211的輸出端，根據(jù)峰值電流檢測電路211的輸出信號確定后續(xù)ー個或多個功率開關(guān)周期內(nèi)功率開關(guān)101的最大導(dǎo)通時間限制值，以避免功率開關(guān)101的電流過大。邏輯電路111連接導(dǎo)通時間控制電路112和導(dǎo)通時間限制電路210，根據(jù)導(dǎo)通時間長度和最大導(dǎo)通時間限制值產(chǎn)生驅(qū)動信號，輸出控制功率開關(guān)101的驅(qū)動信號。驅(qū)動電路110根據(jù)邏輯電路111的輸出，控制功率開關(guān)101的導(dǎo)通和關(guān)斷的時間長度。功率開關(guān)101的關(guān)斷時間長度可由系統(tǒng)工作模式?jīng)Q定，比如當(dāng)采用臨界導(dǎo)通模式時，根據(jù)過零信號來決定關(guān)斷時間長度；采用定頻模式工作時，導(dǎo)通時間長度確定后，關(guān)斷時間長度隨之確定。為了防止在電路初始啟動時的第一個開關(guān)周期發(fā)生電流過流，可以設(shè)置在電路啟動開始時就將最大導(dǎo)通時間限制值設(shè)置為逐漸加大。圖3示出了一種跨導(dǎo)誤差放大器的具體電路，將輸入信號Va與基準(zhǔn)電壓Vrefl比較，輸出誤差電流。該跨導(dǎo)型放大器包括第一三極管Q1，其基極接收輸入信號Va (在應(yīng)用于圖2所示的開關(guān)電源時，該輸入信號Va即是采樣電壓)，其發(fā)射極經(jīng)由第一電阻&連接基準(zhǔn)電流源I。；第二三極管Q2，其基極接收預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓Vref 1，其發(fā)射極經(jīng)由第二電阻R2連接基準(zhǔn)電流源Itl ;第一鏡像電流源31，其輸入端連接第一三極管Q1的集電極；第二鏡像電流源32，其輸入端連接第二三極管Q2的集電極；第三鏡像電流源Q3,其輸入端連接第一鏡像電流源31的輸出端，其輸出端連接第二鏡像電流源32的輸出端。進(jìn)一步而言，第一鏡像電流源31包括MOS晶體管Ml和M3，第二鏡像電流源32包括MOS晶體管M2和M4，第三鏡像電流源33包括MOS晶體管M5和M6。假設(shè)第二鏡像電流源32的鏡像電流比是K2，第一鏡像電流源31和第三鏡像電流源33 二者等效的鏡像比為Kl，則MOS晶體管M4的電流14為I4=K2 · I2, MOS晶體管M6的電流16為I6=K1 · Ip則誤差電流Iramp為
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源控制器，其特征在于，包括 跨導(dǎo)誤差放大器，其輸入端接收外部輸入的采樣電壓并將其與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓做跨導(dǎo)型誤差放大，其輸出端連接補(bǔ)償端口，該補(bǔ)償端口配置為外接補(bǔ)償電容； 導(dǎo)通時間控制電路，根據(jù)所述補(bǔ)償端口的電壓確定開關(guān)電源的功率開關(guān)的導(dǎo)通時間長度； 峰值電流檢測電路，其輸入端接收所述外部輸入的采樣電壓，根據(jù)該采樣電壓得到上一功率開關(guān)周期內(nèi)流經(jīng)該功率開關(guān)的電流值； 導(dǎo)通時間限制電路，其輸入端連接所述峰值電流檢測電路的輸出端，根據(jù)所述峰值電流檢測電路的輸出信號確定后續(xù)一個或多個功率開關(guān)周期內(nèi)該功率開關(guān)的最大導(dǎo)通時間限制值； 邏輯電路，連接所述導(dǎo)通時間控制電路和導(dǎo)通時間限制電路，根據(jù)所述導(dǎo)通時間長度和最大導(dǎo)通時間限制值產(chǎn)生驅(qū)動信號，以控制所述功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制器，其特征在于，所述峰值電流檢測電路檢測到采樣電壓高于預(yù)設(shè)的電壓值時，產(chǎn)生過流檢測信號并輸出至所述導(dǎo)通時間限制電路，所述導(dǎo)通時間限制電路在所述過流檢測信號控制下減小所述最大導(dǎo)通時間限制值，并在后續(xù)的功率開關(guān)周期依次增大所述最大導(dǎo)通時間限制值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制器，其特征在于，所述跨導(dǎo)誤差放大器包括 第一三極管，其基極接收所述采樣電壓，其發(fā)射極經(jīng)由第一電阻連接基準(zhǔn)電流源； 第二三極管，其基極接收所述預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓，其發(fā)射極經(jīng)由第二電阻連接所述基準(zhǔn)電流源； 第一鏡像電流源，其輸入端連接所述第一三極管的集電極； 第二鏡像電流源，其輸入端連接所述第二三極管的集電極； 第三鏡像電流源，其輸入端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其輸出端連接所述第二鏡像電流源的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源控制器，其特征在于，還包括 驅(qū)動電路，所述邏輯電路輸出的驅(qū)動信號經(jīng)由所述驅(qū)動電路傳輸至所述功率開關(guān)。
5.一種升降壓開關(guān)電源，其特征在于，包括 權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的開關(guān)電源控制器； 功率開關(guān)，其第一端接收輸入電壓，其控制端接收所述開關(guān)電源控制器輸出的驅(qū)動信號; 電感，其第一端連接所述功率開關(guān)的第二端，其第二端接地； 采樣電阻，其第一端連接所述功率開關(guān)的第二端，其第二端與所述開關(guān)電源控制器的跨導(dǎo)誤差放大器以及峰值電流檢測電路的輸入端相連； 續(xù)流二極管，其負(fù)極連接所述采樣電阻的第二端； 輸出電容，其第一端連接所述續(xù)流二極管的正極，其第二端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的升降壓開關(guān)電源，其特征在于，所述輸出電容配置為與負(fù)載并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種升降壓開關(guān)電源及其控制器，該控制器包括跨導(dǎo)誤差放大器，輸入端接收外部輸入的采樣電壓并將其與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓做跨導(dǎo)型誤差放大，輸出端連接補(bǔ)償端口，該補(bǔ)償端口配置為外接補(bǔ)償電容；導(dǎo)通時間控制電路，根據(jù)補(bǔ)償端口的電壓確定功率開關(guān)的導(dǎo)通時間長度；峰值電流檢測電路，根據(jù)該采樣電壓得到上一功率開關(guān)周期內(nèi)流經(jīng)該功率開關(guān)的電流值；導(dǎo)通時間限制電路，根據(jù)峰值電流檢測電路的輸出信號確定后續(xù)一個或多個功率開關(guān)周期內(nèi)該功率開關(guān)的最大導(dǎo)通時間限制值；邏輯電路，根據(jù)導(dǎo)通時間長度和最大導(dǎo)通時間限制值產(chǎn)生驅(qū)動信號，以控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。本發(fā)明簡化了電路結(jié)構(gòu)從而可以采用更小的封裝，有利于降低成本。
文檔編號H02M1/32GK103023314SQ20121059144
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者姚云龍, 吳建興 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司