[发明专利]基于纹波控制的控制电路、控制方法和开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种应用于开关电源中的基于纹波控制的控制电路和方法。

背景技术

现有技术中，开关电源的控制电路包括电压反馈型控制电路和电流反馈型控制电路，这两种控制电路均需要根据功率级电路的输出电压获得的电压反馈信号以及所期望的基准电压输出控制功率级电路的功率开关的控制信号。现有技术中，会在电压反馈信号或基准电压中叠加与功率级电路的模式(储能元件电流和/或输出电压)相关的叠加参量以使得控制电路可以快速响应功率级电路的模式变化。

但是，使用叠加参量的控制电路在功率级电路的负载切换为大电容或者功率级电路进入轻载模式时会对于功率级电路的模式失控，从而导致功率级在电路重新进入正常工作状态时，需要多个周期才能重新建立稳态，进而导致输出电压纹波较大。

例如，现有的基于纹波控制的控制方法，是在电压反馈信号中叠加根据PWM控制信号生成的三角波信号。该三角波注入控制方式在轻载大电容条件下是不稳定的。参考图1A，为现有技术中三角波信号的生成电路。主功率开关的PWM控制信号经过R1、C1构成的RC滤波电路后，生成带有直流量的三角波Vrip，带有直流量的三角波Vrip，再消去三角波平均值Vavg后得到三角波信号Vtri。参考图1B，为三角波信号从连续到断续的工作波形。该三角波信号Vtri在断续模式不能保持，会趋向于上升至平均值Vavg。原因在于：刚进入断续模式时，PWM控制信号悬空，带有直流量的三角波Vrip低于三角波平均值Vavg，电容R2通过电阻R2向电容R1充电，断续模式时间久了最终使得带有直流量的三角波Vrip的电压与三角波平均值Vavg相等，导致三角波信号Vtri不能保持。

参考图1C，为现有技术中基于纹波控制的控制电路的工作波形图。在断续模式时，电压反馈信号Vfb会缓慢下降，而三角波信号Vtri上升，电压反馈信号叠加三角波信号电压Vfb+Vtri在一段时间内总的效果是上升的，那么输出电压要下降更多才能比到电补偿电压Vcomp，从电感电流i_L的波形中可以看出，输出电压下降过多又会进入连续模式。在轻载大电容的情况下，由于输出电压下降斜率较慢更容易出现不稳定的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种，以解决现有的问题。

第一方面，提供一种基于纹波控制的控制电路，包括：

状态检测电路用以根据电路的工作状态获取表征电路工作状态的状态检测信号；

叠加电路用以在电路工作在第一状态时，将三角波信号和电压反馈信号进行叠加后生成的叠加信号作为环路反馈信号；

轻载程度判断电路用以根据所述状态检测信号判断电路的轻载程度是否大于预定的程度；

三角波取消电路，用以在电路工作在第二状态且电路的轻载程度大于预定的程度时，通过将所述叠加电路短路以取消所述三角波信号和电压反馈信号的叠加，直接将所述电压反馈信号传递至开关控制信号生成电路作为环路反馈信号；

开关控制信号生成电路根据所述环路反馈信号和电压补偿信号生成功率级电路的开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率级电路中的功率开关的导通状态。

优选地，所述第一状态是指电感电流处于连续区间，第二状态是指电感电流处于断续区间。

优选地，所述状态检测信号在电路工作在第一状态时维持低电平；在电路工作在第二状态时维持高电平。

优选地，所述轻载程度判断电路包括：

RC滤波器，用以将所述状态检测信号进行滤波后得到一状态检测平均电压；

第一比较器，同相输入端接收所述状态检测平均电压，反相输入端接收轻载阈值，输出轻载检测信号；

所述轻载检测信号为高电平时表征电路的轻载轻度大于预定的程度。

优选地，所述基于纹波控制的控制电路还包括一逻辑电路，所述逻辑电路用以根据所述状态检测信号和所述轻载检测信号生成取消叠加控制信号；

所述逻辑电路在所述状态检测信号和所述轻载检测信号同时为高电平时，输出高电平的取消叠加控制信号。

优选地，所述三角波取消电路并联连接在所述叠加电路的两端。

优选地，所述三角波取消电路为一开关，所述开关受所述取消叠加控制信号的控制导通或关断。

优选地，所述开关控制信号生成电路包括：

第二比较器，同相输入端接收所述电压补偿信号，反相输入端接收所述环路反馈信号，输出置位信号；

恒定导通时间电路，用以生成复位信号；