[发明专利]准谐振控制电路及其谷底开通方法

说明书

公开了一种用于开关变换器中准谐振控制的控制电路和谷底开通方法。该控制电路包括开关模态设置单元和谷值信号产生单元用于谷底信号检测。开关模态设置单元用于在主开关关断一段时间后将主开关的控制端浮空。控制端浮空后，当主开关端电压下降时，将主开关控制端上的电压钳位在第一参考电压；当主开关端电压上升时，钳位失效，控制端电压上升；当控制端电压上升到第二参考电压时，代表主开关端电压达到谷值，主开关导通。该控制电路不需要随着参数的变化调整检测主开关端电压谷值的最优值，同时在具体的集成电路设计中，只需要复用驱动管脚，而不需要额外的电压采集管脚就可进行谷值检测。

技术领域

本发明涉及电子电路，具体涉及一种准谐振控制电路及其谷底开通方法。

背景技术

如今，许多电子设备需要直流电压供电，通常需要通过整流桥和开关变换器将交流电压转换为所需的直流供电电压。

开关变换器的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，其中以定频控制最为常用，但定频控制下的开关变换器开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化。变频控制则克服了这些缺点。最常用且较高效的变频控制为准谐振(Quasi-Resonant,QR)控制。在准谐振控制中，开关变换器工作在临界模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关两端的谐振电压在其最小电压值(谷底电压)时主开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而改善系统的EMI和减小开关损耗。当流过开关的电流大于与输出电压相关的反馈信号时主开关被关断，从而达到调节输出电压的目的。图1为准谐振控制的开关变换器的工作波形50的示意图。

在现有的谷底开通电路中，常采用电阻网络感测第三绕组的电压以得到副边绕组的电压情况。在电流过零以前，副边绕组的电压等于输出电压。而当电流过零之后，副边绕组的电压会开始下降，直至降低为零。通过检测此电压过零，就可以得到主开关的开关端电压的信息，然后在一定的延时之后，可以开通主开关，合理设计就可以使得主开关的开启刚好在主开关的开关端电压最小值上。

但是现有技术中的谷底电压检测需要第三绕组采样副边电压，在芯片设计中需要一个额外的管脚用于电压采样，其次，控制电路的设计可能会随着不同电感，寄生电容等参数的变化而变化，从而在每个不同的应用场合都需要重新优化设计以调整最优值。因此，针对现有技术，我们期望提出一种新的谷底电压检测方法。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于开关变换器准谐振控制的控制电路，所述开关变换器包括主开关和与该主开关耦接的储能元件，随着主开关的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量，进而将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：控制单元，产生控制信号用于控制主开关的导通与关断；开关模态设置单元，耦接在控制单元和主开关控制端之间，接收控制信号，并根据控制信号控制主开关关断一段消隐时间后，将主开关控制端浮空，并产生代表主开关控制端浮空的高阻态指示信号；以及谷值信号产生单元，接收高阻态指示信号和主开关控制端电压信号，并根据高阻态指示信号和主开关控制端电压信号产生谷底信号，并将谷底信号送至控制单元，用于控制主开关的导通，其中谷底信号代表主开关和储能元件的公共节点上的电压到达最小值。

本发明另一方面提供一种准谐振控制的开关变换器，包括：主开关，具有第一端、第二端和控制端，其中主开关的第二端耦接至原边参考地；变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中，原边绕组耦接在开关变换器的输入端和主开关的第一端之间，副边绕组耦接在开关变换器的输出端和副边参考地之间；输出电压反馈电路，采样输出电压，并产生代表开关变换器输出电压的反馈信号；电流采样电路，采样流过主开关的电流，并产生代表流过主开关的电流的电流采样信号；以及如上所述的控制电路，根据反馈信号、电流采样信号和谷底信号产生控制信号控制主开关的导通和关断。