[发明专利]开关电源及实现恒定输出电流的开关电源控制器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术，尤其涉及一种开关电源及实现恒定输出电流的开关电源控制器。

背景技术

参考图1，传统的降压结构的LED驱动电路中，功率开关M1导通时，导通时间为Ton，输入电流流经功率开关M1、采样电阻Rcs、电感L1和输出负载电容C1，电感L1上的电流增加，电感L1存储能量，此时，流经输出负载电容C1、输出端的电流与流过采样电阻Rcs的电流相同。当电流达到设定值Vr1/Rcs时，比较器113的输出信号翻转，经逻辑和驱动电路112生成相应的触发信号Reset，使得功率开关M1关断。关断时间Toff由关断时间控制电路111决定，通过外置的电阻R1调节关断时间Toff。在功率开关M1关断后，电感L1上的电流经续流二极管D1续流，流经续流二极管D1以及输出负载电容C1、输出端，电感L1上的电流减小，电感L1释放能量到输出负载电容C1和输出端。

如图2，功率开关M1导通时，假设流经输出负载电容C1、输出端的平均电值为Iout1；上功率开关M1关断时，假设流经输出负载电容C1、输出端的平均电流值为Iout2，当电路处于电感电流连续模式时，Iout1和Iout2相同。当输出电压固定，由于峰值电流固定为Vr1/Rcs，且关断时间Toff固定，在Toff时间内电感电流下降值就是固定的，从而电流的纹波是确定的，进而可以做到输出电流固定。

图1中的开关电源实现了输出电流控制，电路简单、成本较低，但是也有缺点。当输出电压变化时，关断时间Toff不变，相同的关断时间Toff内的电感电流下降值就发生了变化，从而平均输出电流发生变化，导致输出电流的负载调整率较差。并且图1的电路中，由于不可避免的电路延迟，从比较器113的输出信号翻转到功率开关M1关断有一段关断延迟时间，而在该关断延迟时间内峰值电流会继续增加，从而导致输入电压变化时，输出电流也会发生变化，即电路的恒流特性不够好，恒流控制的精度不足。另外，该电路稳定工作后关断时间固定，导通时间固定，导致工作频率固定，由于开关电源的开关频率较高，因此会产生较大的电磁干扰（EMI）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种开关电源及实现恒定输出电流的开关电源控制器，能够精确控制输出电流，使得输出电流不受输出电压、输入电压等参数的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现恒定输出电流的开关电源控制器，包括：

振荡器，产生开通信号，该开通信号用于确定开关电源中功率开关的开关周期；

比较器，其第一输入端接收第一基准电压，其第二输入端接收外部输入的采样电压，其输出端产生关断信号；

逻辑和驱动电路，根据所述开通信号和关断信号产生驱动信号，该驱动信号用于控制所述功率开关的导通和关断；

环路控制模块，其输入端接收所述采样电压，其输出端与所述振荡器的输入端相连，用于调节所述开关周期以使所述功率开关导通期间所述采样电压的平均值与第二基准电压相等，其中，所述第一基准电压小于所述第二基准电压的2倍。

根据本发明的一个实施例，所述环路控制模块包括：跨导放大器，在所述功率开关导通期间，其输出电流与所述第二基准电压和采样电压的差值成正比，并且该输出电流用于向补偿电路充放电，在所述功率开关关断期间，所述跨导放大器的输出电流停止向所述补偿电路充放电，所述补偿电路上的电压用于调节所述振荡器确定的开关周期。

根据本发明的一个实施例，所述跨导放大器的第一输入端接收所述采样电压，所述跨导放大器的第二输入端接收所述第二基准电压，所述跨导放大器的输出端连接第一开关的第一端，所述第一开关的第二端连接所述补偿电路和所述振荡器的输入端，所述第一开关的控制端接收所述驱动信号，在所述功率开关导通期间所述第一开关导通，在所述功率开关关断期间所述第一开关关断。

根据本发明的一个实施例，所述跨导放大器的第一输入端连接第二开关的第一端和第三开关的第一端，所述跨导放大器的第二输入端接收所述第二基准电压，所述跨导放大器的输出端连接所述补偿电路和所述振荡器的输入端，所述第二开关的第二端接收所述采样电压，所述第二开关的控制端接收所述驱动信号，所述第三开关的第二端接收所述第二基准电压，所述第三开关的控制端接收所述驱动信号的反相信号，在所述功率开关导通期间，所述第二开关导通且所述第三开关关断，在所述功率开关关断期间，所述第二开关关断且所述第三开关导通。