本公开涉及电子控制技术领域,具体地,涉及一种电源控制装置、方法和开关电源系统。
背景技术:
随着电子信息技术的不断发展,对于电子产品配备的供电电源的要求也不断提高。为了满足电子产品的各种需求,需要配备稳定的供电电源,以确保电子产品在各种情况下都能够稳定工作。反激式(英文:flyback)开关电源由于结构简单、成本低等优势,经常被选为电子产品的供电电源,在使用反激式开关电源时,需要配备相应的电源控制装置(例如ac/dc控制芯片)来控制开关电源,以实现恒压输出。其中,开关电源的辅助线圈进行次级电压采样,电源控制装置将采样到的输出电压提供给误差放大器,与基准电压进行误差放大,从而实现对开关电源的功率开关管的导通时间与工作频率的控制。
但是,电源控制装置容易受到外部干扰,尤其是在esd(英文:electro-staticdischarge,中文:静电释放)测试场景中,会导致电源控制装置的电压反馈端接收到的信号被瞬间抬高,电源控制装置误判当前开关电源的负载状态为轻载,导致开关电源输出的电压大幅度降低,甚至触发短路保护关断系统(即hiccup模式),从而影响整个电子产品的正常使用。
技术实现要素:
本公开的目的是提供一种电源控制装置、方法和开关电源系统,用于解决现有技术中存在的电源控制装置易受外部干扰,导致开关电源输出不稳定的问题。
为了实现上述目的,根据本公开实施例的第一方面,提供一种电源控制装置,所述控制装置包括:采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块;
所述采样保持模块的输入端为所述控制装置的电压反馈端,所述采样保持模块的输出端与所述误差放大模块的输入端连接,所述误差放大模块的输出端与所述抗干扰缓冲模块的输入端连接,所述抗干扰缓冲模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接,所述控制模块的输出端为所述控制装置的输出端,所述消磁时间采样模块的输入端与所述采样保持模块的输入端连接,所述消磁时间采样模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接;
所述采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号;
所述误差放大模块,用于将所述反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号;
所述抗干扰缓冲模块,用于根据所述误差放大信号确定所述反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若所述反馈电压信号受到干扰,所述缓冲信号为预设的上拉电压信号,若所述反馈电压信号未受到干扰,所述缓冲信号为所述误差放大信号;
所述消磁时间采样模块,用于采样所述开关电源的消磁时间信号;
所述控制模块,用于根据所述缓冲信号和所述消磁时间信号生成开关信号,所述开关信号用于控制所述开关电源的功率开关管。
可选地,所述控制装置还包括:补偿模块,所述补偿模块的输入端与所述误差放大模块的输出端连接,所述补偿模块的输入端还与所述控制模块的输出端连接,所述补偿模块的输出端与所述采样保持模块的输入端连接;
所述补偿模块,用于根据所述误差放大信号和所述开关信号生成补偿电压信号,并将所述补偿电压信号叠加到所述采样保持模块进行补偿。
可选地,所述控制模块包括:恒流恒压子模块、逻辑控制子模块和驱动子模块;
所述恒流恒压子模块的第一输入端为所述控制模块的第一输入端,所述恒流恒压子模块的第二输入端为所述控制模块的第二输入端,所述恒流恒压子模块的输出端与所述逻辑控制子模块的输入端连接,所述逻辑控制子模块的输出端与所述驱动子模块的输入端连接,所述驱动子模块的输出端为所述控制模块的输出端;
所述恒流恒压子模块,用于根据所述缓冲信号和所述消磁时间信号生成控制信号,所述控制信号用于指示所述功率开关管的工作周期和导通时间;
所述逻辑控制子模块,用于根据所述控制信号生成开关逻辑控制信号;
所述驱动子模块,用于根据所述开关逻辑控制信号生成所述开关信号。
可选地,所述抗干扰缓冲模块包括:第一控制开关、比较子模块、和触发子模块;
所述比较子模块的输入端为所述抗干扰缓冲模块的输入端,所述比较子模块的输出端与所述触发子模块的输入端连接,所述触发子模块的输出端与所述第一控制开关的控制端连接;
所述比较子模块,用于将所述误差放大信号与第一电压进行比较,以得到第一比较信号,并将所述误差放大信号与第二电压进行比较,以得到第二比较信号;
所述触发子模块,用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号触发开关控制信号;
所述开关控制信号,用于控制所述第一控制开关确定所述缓冲信号。
可选地,所述第一控制开关,用于若所述反馈电压信号受到干扰,通过控制上拉电源与所述控制模块的第一输入端连接,将所述缓冲信号确定为所述上拉电压信号;
所述第一控制开关,还用于若所述反馈电压信号未受到干扰,通过控制所述第一控制开关将所述误差放大模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接,将所述缓冲信号确定为所述误差放大信号。
可选地,所述比较子模块包括:第一比较器和第二比较器;
所述第一比较器的正相输入端与所述第一电压连接,所述第一比较器的反相输入端与所述误差放大信号连接,所述第二比较器的正相输入端与所述第二电压连接,所述第二比较器的反相输入端与所述误差放大信号连接,所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端,均与所述触发子模块连接。
可选地,所述触发子模块包括:第一rs触发器、第二rs触发器、第一非门、第一与非门和第二与非门;
所述第一比较器的输出端通过所述第一非门与所述第一rs触发器的s端连接,所述第一rs触发器的r端与所述开关逻辑控制信号连接,所述第一rs触发器的输出端与所述第一与非门的第一输入端连接,所述第二比较器的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接,所述第一与非门的输出端与所述第二与非门的第一输入端连接,所述第二与非门的第二输入端与使能信号连接,所述第二与非门的输出端与所述第二rs触发器的r端连接,所述第二rs触发器的s端与所述开关电源的消磁时间信号连接,所述第二rs触发器的输出端为所述触发子模块的输出端。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种电源控制方法,应用于本公开实施例的第一方面所述的电源控制装置,所述方法包括:
将开关电源的反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号;
根据所述误差放大信号,确定所述反馈电压信号是否受到干扰;
若所述反馈电压信号受到干扰,根据预设的上拉电压信号和所述开关电源的消磁时间信号控制所述开关电源的功率开关管;
若所述反馈电压信号未受到干扰,根据所述反馈电压信号和所述消磁时间信号控制所述功率开关管。
根据本公开实施例的第三方面,提供一种开关电源系统,所述系统包括:开关电源和本公开实施例的第一方面所述的电源控制装置,所述电源控制装置的电压反馈端与所述开关电源的反馈电压连接,所述电源控制装置的输出端与所述开关电源的功率开关管连接。
通过上述技术方案,本公开中的电源控制装置包括采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块,其中,采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号,误差放大模块,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号,抗干扰缓冲模块,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号,消磁时间采样模块,用于采样开关电源的消磁时间信号,控制模块,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。本公开通过抗干扰缓冲模块根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,能够避免开关电源由于受到外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是根据一示例性实施例示出的一种电源控制装置的框图;
图2是根据图1所示电源控制装置与开关电源连接的示意图;
图3是根据一示例性实施例示出的另一种电源控制装置的框图;
图4是根据图1所示电源控制装置中控制模块的框图;
图5是根据图1所示电源控制装置中抗干扰缓冲模块的框图;
图6是根据图4所示电源控制装置中抗干扰缓冲模块的连接示意图;
图7是根据图6所示电源控制装置中抗干扰缓冲模块的信号波形图;
图8a是无抗干扰缓冲模块的电源控制装置的信号波形图;
图8b是根据图6所示电源控制装置的信号波形图;
图9是根据一示例性实施例示出的一种电源控制方法的流程图;
图10是根据一示例性实施例示出的一种开关电源系统的示意图。
附图标记说明
101采样保持模块102误差放大模块
103消磁时间采样模块104控制模块
105抗干扰缓冲模块106补偿模块
1041恒流恒压子模块1042逻辑控制子模块
1043驱动子模块1053第一控制开关
1051比较子模块1052触发子模块
com1第一比较器com2第二比较器
rs1第一rs触发器rs2第二rs触发器
n1第一非门n2第一与非门
n3第二与非门tds消磁时间信号
vea误差放大信号pul开关逻辑控制信号
paers1的输出信号en使能信号
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电源控制装置的框图,如图1所示,该控制装置100包括:采样保持模块101、误差放大模块102、消磁时间采样模块103、控制模块104和抗干扰缓冲模块105。
采样保持模块101的输入端为控制装置的电压反馈端,采样保持模块101的输出端与误差放大模块102的输入端连接,误差放大模块102的输出端与抗干扰缓冲模块105的输入端连接,抗干扰缓冲模块105的输出端与控制模块104的第一输入端连接,控制模块104的输出端为控制装置的输出端,消磁时间采样模块103的输入端与采样保持模块101的输入端连接,消磁时间采样模块103的输出端与控制模块104的第二输入端连接。
采样保持模块101,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号。
误差放大模块102,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号。
抗干扰缓冲模块105,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号。
消磁时间采样模块103,用于采样开关电源的消磁时间信号。
控制模块104,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。
举例来说,以图2所示的电源控制装置100与开关电源连接的示意图为例,其中,电源控制装置100的输出端与开关电源的三极管q1的基极连接,电源控制装置100输出开关信号dri对三极管q1的通断状态进行控制,以将交流电(英文:alternatingcurrent)转换为稳定的直流电(英文:directcurrent)。当三极管q1开启时,直流电源vac输入电压给初级绕组(包括1端和4端)充电。当三极管q1关闭时,初级绕组上的能量向次级绕组(包括5端和6端)传递,滤波电容c5进行储能,因而开关电源的输出电压vout只能发生在次级二极管d6的消磁时间内。输出电压vout经过次级绕组和辅助绕组(包括2端和3端)的耦合以及分压电阻r5和r6分压后,得到开关电源的反馈电压vfb,反馈电压vfb通过控制装置100的电压反馈端输入到采样保持模块101中。电源控制装置100还可以包括电源反馈端和电源端,其中,电源反馈端与三极管q1的发射极连接,电源端通过一个二极管与辅助绕组的2端连接。
首先,由采样保持模块101对开关电源的反馈电压vfb进行采样并保持,得到反馈电压信号vsh,之后将反馈电压信号vsh输入至误差放大模块102,由误差放大模块102将反馈电压信号vsh与预设的基准电压信号vref进行比较,以得到误差放大信号vea。
之后,将误差放大信号vea输入至抗干扰缓冲模块105,由抗干扰缓冲模块105根据误差放大信号vea确定反馈电压信号vsh是否受到干扰,并进一步确定缓冲信号buff。其中,判断反馈电压信号vsh是否受到干扰,可以将误差放大信号vea分别与预设的第一电压值和第二电压值做比较来确定。例如,第一电压值为3v,第二电压值为1.5v,当误差放大信号vea大于3v时,确定负载状态为满载(即反馈电压信号vsh未受到干扰),当误差放大信号vea小于1.5v时,确定反馈电压信号vsh受到干扰(可以理解为控制装置100受到了外部干扰)。若确定反馈电压信号vsh受到干扰,那么将缓冲信号buff置为预设的上拉电压信号(由上拉电源输出),上拉电压信号为高电平。若确定反馈电压信号未受到干扰,那么将缓冲信号buff置为误差放大信号vea。
最后,控制模块104根据缓冲信号buff和消磁时间采样模块103采样的开关电源的消磁时间信号tds,生成开关信号dri,开关信号dri控制三极管q1的导通时间和工作频率,以使开关电源实现恒定的输出电压vout。其中开关信号dri可以通过pwm(英文:pulsewidthmodulation,中文:脉冲宽度调制)和pfm(英文:pulsefrequencymodulation,中文:脉冲频率调制)的模拟控制方式来控制三极管q1的导通时间和工作频率。
若反馈电压信号vsh受到干扰,对应的缓冲信号buff为上拉电压信号(即高电平),那么可以使控制模块104按照负载状态为满载的状态输出开关信号dri,使得三极管q1的导通时间和工作频率能够维持正常,即负载状态为满载时对应的导通时间和工作频率。若反馈电压信号vsh未受到干扰,对应的缓冲信号buff置为误差放大信号vea,那么控制模块104按照正常的控制流程,根据误差放大信号vea和消磁时间采样模块103确定开关信号dri,使得三极管q1的导通时间和工作频率能够维持正常,即按照误差放大信号vea指示的负载状态,控制导通时间和工作频率。因此,本公开所提供的电源控制装置能够根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,从而避免由于外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
综上所述,本公开中的电源控制装置包括采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块,其中,采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号,误差放大模块,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号,抗干扰缓冲模块,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号,消磁时间采样模块,用于采样开关电源的消磁时间信号,控制模块,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。本公开通过抗干扰缓冲模块根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,能够避免开关电源由于受到外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
图3是根据一示例性实施例示出的另一种电源控制装置的框图,如图3所示,该控制装置100还包括:补偿模块106,补偿模块的输入端与误差放大模块102的输出端连接,补偿模块的输入端还与控制模块104的输出端连接,补偿模块的输出端与采样保持模块101的输入端连接。
补偿模块106,用于根据误差放大信号和开关信号生成补偿电压信号,并将补偿电压信号叠加到采样保持模块101进行补偿。
示例的,该控制装置100中还可以包括补偿模块106,根据误差放大信号vea和开关信号dri生成补偿电压信号,补偿电压信号与反馈信号vfb进行叠加,共同输入到采样保持模块101中,以补偿导线产生的压降。进一步的,该控制装置100中还可以包括基准偏置模块、高低压转换模块和相应的启动电路。
图4是根据图1所示电源控制装置中控制模块的框图,如图4所示,控制模块104包括:恒流恒压子模块1041、逻辑控制子模块1042和驱动子模块1043。
恒流恒压子模块1041的第一输入端为控制模块104的第一输入端,恒流恒压子模块1041的第二输入端为控制模块104的第二输入端,恒流恒压子模块1041的输出端与逻辑控制子模块1042的输入端连接,逻辑控制子模块1042的输出端与驱动子模块1043的输入端连接,驱动子模块1043的输出端为控制模块104的输出端。
恒流恒压子模块1041,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成控制信号,控制信号用于指示功率开关管的工作周期和导通时间。
逻辑控制子模块1042,用于根据控制信号生成开关逻辑控制信号。
驱动子模块1043,用于根据开关逻辑控制信号生成开关信号。
具体的,恒流恒压子模块104在接收到抗干扰缓冲模块105输出的缓冲信号buff(可能是误差放大信号vea,也可能是上拉电压信号)后,在消磁时间信号tds的协助下将缓冲信号buff转换为对应负载的工作频率和导通时间的控制信号on/off进行输出,其中on信号用于决定控制装置100的工作频率(即开关电源的工作频率),off信号用于决定控制装置100工作的导通时间(即开关电源的工作周期),on信号与off信号在逻辑控制子模块1042内进行逻辑运算得到开关逻辑控制信号pul,再经过驱动子模块1043得到控制开关电源的功率管开关的dri信号。
图5是根据图1所示电源控制装置中抗干扰缓冲模块的框图,如图5所示,抗干扰缓冲模块105包括:第一控制开关1053、比较子模块1051、和触发子模块1052。
比较子模块1051的输入端为抗干扰缓冲模块105的输入端,比较子模块1051的输出端与触发子模块1052的输入端连接,触发子模块1052的输出端与第一控制开关1053的控制端连接。
比较子模块1051,用于将误差放大信号与第一电压进行比较,以得到第一比较信号,并将误差放大信号与第二电压进行比较,以得到第二比较信号。
触发子模块1052,用于根据第一比较信号和第二比较信号触发开关控制信号。
开关控制信号,用于控制第一控制开关1053确定缓冲信号。
举例来说,比较子模块1051用于将误差放大信号vea分别和第一电压、第二电压进行比较,并将比较结果发送至触发子模块1052,触发子模块1052以触发不同的开关控制信号,再根据开关控制信号控制第一控制开关1053来确定缓冲信号buff。以第一电压值为3v,第二电压值为1.5v为例,那么第一比较信号能够指示误差放大信号vea与3v的大小关系,若误差放大信号vea大于3v,表示开关电源当前的负载状态为满载,若误差放大信号vea小于3v,那么再进一步判断若误差放大信号vea与1.5v的关系,若误差放大信号vea大于1.5v,表示开关电源当前的负载状态为轻载到满载之间(开关电源能够正常输出电压),若误差放大信号vea小于1.5v,表示反馈电压信号vsh受到干扰(判断结果为负载状态为轻载)。
具体的,第一控制开关1053,用于若反馈电压信号受到干扰,通过控制上拉电源与控制模块104的第一输入端连接,将缓冲信号确定为上拉电压信号。
第一控制开关1053,还用于若反馈电压信号未受到干扰,通过控制第一控制开关1053将误差放大模块102的输出端与控制模块104的第一输入端连接,将缓冲信号确定为误差放大信号。
第一控制开关1053可以是多路开关,能够控制不同的信号与控制模块104的第一输入端连接,若反馈电压信号vsh受到干扰(例如:误差放大信号vea小于1.5v),将上拉电源与控制模块104的第一输入端(即抗干扰缓冲模块105的输出端)连接,那么此时缓冲信号buff为上拉电压信号。若反馈电压信号未受到干扰(例如:误差放大信号vea大于3v),将误差放大模块102的输出端与控制模块104的第一输入端连接,那么此时缓冲信号buff为误差放大信号vea。需要说明的是,图5中所示的第一控制开关1053的结构仅作举例说明,本公开对第一控制开关1053的开关种类不做具体限定
图6是根据图5所示电源控制装置中抗干扰缓冲模块105的连接示意图,如图6所示,比较子模块1051包括:第一比较器com1和第二比较器com2。
第一比较器com1的正相输入端与第一电压连接,第一比较器com1的反相输入端与误差放大信号连接,第二比较器com2的正相输入端与第二电压连接,第二比较器com2的反相输入端与误差放大信号连接,第一比较器com1的输出端和第二比较器com2的输出端,均与触发子模块1052连接。
触发子模块1052包括:第一rs触发器rs1、第二rs触发器rs2、第一非门n1、第一与非门n2和第二与非门n3。
第一比较器com1的输出端通过第一非门n1与第一rs触发器rs1的s端连接,第一rs触发器rs1的r端与开关逻辑控制信号连接,第一rs触发器rs1的输出端与第一与非门n2的第一输入端连接,第二比较器com2的输出端与第一与非门n2的第二输入端连接,第一与非门n2的输出端与第二与非门n3的第一输入端连接,第二与非门n3的第二输入端与使能信号en连接,第二与非门n3的输出端与第二rs触发器rs2的r端连接,第二rs触发器rs2的s端与开关电源的消磁时间信号连接,第二rs触发器rs2的输出端为触发子模块1052的输出端。
举例来说,第一rs触发器rs1和第二rs触发器rs2的初始态均r置0、s置1,第二rs触发器rs2输出的开关控制信号的初始态为1,其中,开关控制信号为1时,第一控制开关1053将误差放大模块102的输出端与控制模块104的第一输入端连接,那么此时缓冲信号buff为误差放大信号vea,开关控制信号为0时,第一控制开关1053将上拉电源与控制模块104的第一输入端(即抗干扰缓冲模块105的输出端)连接,那么此时缓冲信号buff为上拉电压信号。
若误差放大信号vea大于3v,认为反馈电压信号vsh未受到干扰,负载状态为满载,那么此时第一比较器com1的输出结果为0,第二比较器com2的输出结果也为0,输入至第一rs触发器rs1的s端的信号为1,输入至第一rs触发器rs1的r端的信号为开关逻辑控制信号pul,开关逻辑控制信号pul利用第一rs触发器rs1将误差放大信号vea锁定至下个开关逻辑控制信号pul发出,第一rs触发器rs1的输出信号pae,pae为1代表在该工作周期采样开始至前负载仍是满载状态。在pae为1期间,若误差放大信号vea下降到1.5v以下(即负载为轻载状态),确定反馈电压信号vsh受到干扰,第二rs触发器rs2的r端的被置1,第二rs触发器rs2输出的开关控制信号为0,将控制模块104的第一输入端由误差放大信号vea切换至上拉电压信号,切断误差放大信号vea与恒流恒压子模块1041的联系,将控制装置100的工作频率与导通时间控制在满载状态。给予差放大信号vea恢复的时间,经过下一周期(下一个消磁时间信号tds)的采样后,误差放大信号vea恢复正常,消磁时间信号tds结束时发出脉冲信号触发第二rs触发器rs2的s端,第二rs触发器rs2被复位为1,误差放大信号vea再次控制恒流恒压子模块1041。具体地,抗干扰缓冲模块105中误差放大信号vea、开关逻辑控制信号pul、信号pae、消磁时间信号tds和开关控制信号的波形图如图7中所示。
需要说明的是,若没有抗干扰缓冲模块105,那么电源控制装置100中的反馈信号vfb、开关逻辑控制信号pul、输出电压vout的波形图如图8a所示,能够看到,输出电压vout在反馈信号vfb受到干扰(即反馈电压信号vsh受到干扰)时,大幅降低,甚至触发短路保护关断系统(即vout为0)。通过抗干扰缓冲模块105根据反馈电压信号vsh是否受到干扰,来调节输出到控制模块104的缓冲信号buff,此时电源控制装置100中的反馈信号vfb、开关逻辑控制信号pul、输出电压vout的波形图如图8b所示,能够看到输出电压vout在反馈信号vfb受到干扰(即反馈电压信号vsh受到干扰)时,也能够稳定输出。
综上所述,本公开中的电源控制装置包括采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块,其中,采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号,误差放大模块,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号,抗干扰缓冲模块,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号,消磁时间采样模块,用于采样开关电源的消磁时间信号,控制模块,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。本公开通过抗干扰缓冲模块根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,能够避免开关电源由于受到外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
图9是根据一示例性实施例示出的一种电源控制方法的流程图,如图9所示,该方法应用于图1至图6所示的任一种电源控制装置,该方法包括:
步骤201,将开关电源的反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号。
步骤202,根据误差放大信号,确定反馈电压信号是否受到干扰。
步骤203,若反馈电压信号受到干扰,根据预设的上拉电压信号和开关电源的消磁时间信号控制开关电源的功率开关管。
步骤204,若反馈电压信号未受到干扰,根据误差放大信号和消磁时间信号控制功率开关管。
关于上述实施例中的方法,其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
综上所述,本公开中的电源控制装置包括采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块,其中,采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号,误差放大模块,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号,抗干扰缓冲模块,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号,消磁时间采样模块,用于采样开关电源的消磁时间信号,控制模块,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。本公开通过抗干扰缓冲模块根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,能够避免开关电源由于受到外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
图10是根据一示例性实施例示出的一种开关电源系统的示意图,如图10所示,该系统300包括:开关电源301和图1至图6所示的任一种电源控制装置100,电源控制装置100的电压反馈端与开关电源301的反馈电压连接,电源控制装置100的输出端与开关电源301的功率开关管连接。
关于上述实施例中的开关电源系统,其中电源控制装控制开关电源时执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
综上所述,本公开中的电源控制装置包括采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块,其中,采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号,误差放大模块,用于将反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号,抗干扰缓冲模块,用于根据误差放大信号确定反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若反馈电压信号受到干扰,缓冲信号为预设的上拉电压信号,若反馈电压信号未受到干扰,缓冲信号为误差放大信号,消磁时间采样模块,用于采样开关电源的消磁时间信号,控制模块,用于根据缓冲信号和消磁时间信号生成开关信号,开关信号用于控制开关电源的功率开关管。本公开通过抗干扰缓冲模块根据反馈电压信号是否受到干扰,来调节输出到控制模块的缓冲信号,能够避免开关电源由于受到外部干扰,导致轻载甚至重启的问题,提高了开关电源输出电压的稳定度。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
1.一种电源控制装置,其特征在于,所述控制装置包括:采样保持模块、误差放大模块、控制模块、消磁时间采样模块和抗干扰缓冲模块;
所述采样保持模块的输入端为所述控制装置的电压反馈端,所述采样保持模块的输出端与所述误差放大模块的输入端连接,所述误差放大模块的输出端与所述抗干扰缓冲模块的输入端连接,所述抗干扰缓冲模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接,所述控制模块的输出端为所述控制装置的输出端,所述消磁时间采样模块的输入端与所述采样保持模块的输入端连接,所述消磁时间采样模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接;
所述采样保持模块,用于对开关电源的反馈电压进行采样保持,以得到反馈电压信号;
所述误差放大模块,用于将所述反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号;
所述抗干扰缓冲模块,用于根据所述误差放大信号确定所述反馈电压信号是否受到干扰,并确定缓冲信号,若所述反馈电压信号受到干扰,所述缓冲信号为预设的上拉电压信号,若所述反馈电压信号未受到干扰,所述缓冲信号为所述误差放大信号;
所述消磁时间采样模块,用于采样所述开关电源的消磁时间信号;
所述控制模块,用于根据所述缓冲信号和所述消磁时间信号生成开关信号,所述开关信号用于控制所述开关电源的功率开关管。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述控制装置还包括:补偿模块,所述补偿模块的输入端与所述误差放大模块的输出端连接,所述补偿模块的输入端还与所述控制模块的输出端连接,所述补偿模块的输出端与所述采样保持模块的输入端连接;
所述补偿模块,用于根据所述误差放大信号和所述开关信号生成补偿电压信号,并将所述补偿电压信号叠加到所述采样保持模块进行补偿。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于,所述控制模块包括:恒流恒压子模块、逻辑控制子模块和驱动子模块;
所述恒流恒压子模块的第一输入端为所述控制模块的第一输入端,所述恒流恒压子模块的第二输入端为所述控制模块的第二输入端,所述恒流恒压子模块的输出端与所述逻辑控制子模块的输入端连接,所述逻辑控制子模块的输出端与所述驱动子模块的输入端连接,所述驱动子模块的输出端为所述控制模块的输出端;
所述恒流恒压子模块,用于根据所述缓冲信号和所述消磁时间信号生成控制信号,所述控制信号用于指示所述功率开关管的工作周期和导通时间;
所述逻辑控制子模块,用于根据所述控制信号生成开关逻辑控制信号;
所述驱动子模块,用于根据所述开关逻辑控制信号生成所述开关信号。
4.根据权利要求3所述的控制装置,其特征在于,所述抗干扰缓冲模块包括:第一控制开关、比较子模块、和触发子模块;
所述比较子模块的输入端为所述抗干扰缓冲模块的输入端,所述比较子模块的输出端与所述触发子模块的输入端连接,所述触发子模块的输出端与所述第一控制开关的控制端连接;
所述比较子模块,用于将所述误差放大信号与第一电压进行比较,以得到第一比较信号,并将所述误差放大信号与第二电压进行比较,以得到第二比较信号;
所述触发子模块,用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号触发开关控制信号;
所述开关控制信号,用于控制所述第一控制开关确定所述缓冲信号。
5.根据权利要求4所述的控制装置,其特征在于,所述第一控制开关,用于若所述反馈电压信号受到干扰,通过控制上拉电源与所述控制模块的第一输入端连接,将所述缓冲信号确定为所述上拉电压信号;
所述第一控制开关,还用于若所述反馈电压信号未受到干扰,通过控制所述第一控制开关将所述误差放大模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接,将所述缓冲信号确定为所述误差放大信号。
6.根据权利要求4所述的控制装置,其特征在于,所述比较子模块包括:第一比较器和第二比较器;
所述第一比较器的正相输入端与所述第一电压连接,所述第一比较器的反相输入端与所述误差放大信号连接,所述第二比较器的正相输入端与所述第二电压连接,所述第二比较器的反相输入端与所述误差放大信号连接,所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端,均与所述触发子模块连接。
7.根据权利要求6所述的控制装置,其特征在于,所述触发子模块包括:第一rs触发器、第二rs触发器、第一非门、第一与非门和第二与非门;
所述第一比较器的输出端通过所述第一非门与所述第一rs触发器的s端连接,所述第一rs触发器的r端与所述开关逻辑控制信号连接,所述第一rs触发器的输出端与所述第一与非门的第一输入端连接,所述第二比较器的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接,所述第一与非门的输出端与所述第二与非门的第一输入端连接,所述第二与非门的第二输入端与使能信号连接,所述第二与非门的输出端与所述第二rs触发器的r端连接,所述第二rs触发器的s端与所述开关电源的消磁时间信号连接,所述第二rs触发器的输出端为所述触发子模块的输出端。
8.一种电源控制方法,其特征在于,应用于权利要求1-7中任一项所述的电源控制装置,所述方法包括:
将开关电源的反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较,以得到误差放大信号;
根据所述误差放大信号,确定所述反馈电压信号是否受到干扰;
若所述反馈电压信号受到干扰,根据预设的上拉电压信号和所述开关电源的消磁时间信号控制所述开关电源的功率开关管;
若所述反馈电压信号未受到干扰,根据所述误差放大信号和所述消磁时间信号控制所述功率开关管。
9.一种开关电源系统,其特征在于,所述系统包括:开关电源和权利要求1-7中任一项所述的电源控制装置,所述电源控制装置的电压反馈端与所述开关电源的反馈电压连接,所述电源控制装置的输出端与所述开关电源的功率开关管连接。
技术总结