[发明专利]一种开关电源及其控制电路和控制方法

说明书

本发明公开了一种开关电源及其控制电路和控制方法，控制电路包括输出电压采样单元，对输出电压进行采样以获得输出电压的采样电压；控制单元，生成第一控制信号；限压保护单元根据输出电压的采样电压、第一参考电压以及第一控制信号得到第二控制信号；驱动单元根据第二控制信号输出控制功率开关管的驱动信号，当输出电压的采样电压大于等于第一参考电压时，驱动单元根据第二控制信号关断功率开关管，以及在下一个控制周期，驱动单元根据第二控制信号导通功率开关管，不仅可以保证在雷击、电压跌落等一些情况下最大程度地抑制输出电压的波动，保护后端滤波电容和负载等器件，而且可以快速导通主电路的功率开关管，防止输出电压过低。

技术领域

本发明涉及开关电源控制技术领域，更具体地涉及一种开关电源及其控制电路和控制方法。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制功率开关管的导通和关断的时间比率维持输出电压稳定的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制电路和功率开关管(例如IGBT，(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管))构成。现有的开关电源的实现方式包括模拟控制方式、数字控制方式以及数模混合控制方式。近年来，由于数字控制方式具有可编程性，设计可延续性，元器件数量少等优点而越来越得到广泛应用和认可。

由于在大量的用电设备中存在非线性元件和储能元件，使得输入交流电流波形发生严重畸变，导致电网侧输入功率因数很低。因此在用电设备中必须加入PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正)控制系统。在PFC控制系统中，通过PWM控制信号控制功率开关管的导通和关断实现对系统功率因素以及输出电压的控制，同时需要对输出电压进行实时检测和保护，如果检测的输出电压高于设定的过压保护阈值，就应及时关闭PWM控制信号以防止输出电压过高造成后端器件的失效。

图1示出传统的PFC过压保护的波形示意图。传统的PFC过压保护可以分为软件保护和硬件保护两种，软件保护通过对输出电压信号进行电阻分压后送入微控制器的数模采样端口，然后对采样结果进行软件滤波，如果滤波值高于设定的过压保护阈值则关闭PWM控制信号输出。硬件保护通过硬件比较器对分压后的输出电压信号与硬件设定的参考电压(即过压保护阈值)进行比较，当分压后的输出电压高于参考电压时，比较器翻转，微控制器关闭PWM控制信号。

在很多的应用场合中，为了提高PFC控制系统的效率以及降低功率器件的温升，会将PFC过压保护的目标电压进行自动调节，如负载较轻时目标电压较低，负载较重时提高目标电压。但是传统的PFC软件过压保护由于需要对信号进行滤波处理，保护速度较慢，尤其是当输出端的滤波电容较小时，输出电压的上升下降速度都较快，实际输出电压都是高于过压保护阈值后才能断开PWM控制信号。而PFC硬件过压保护由于过压保护阈值无法调节，所以设定的过压保护阈值就高于PFC控制系统的最高目标电压。如图1所示，如果目标电压与过压保护阈值相差很大时，输出电压就会有很大的过冲，尤其是在频繁出现过压情况的场合，容易影响后端的滤波电容和负载等使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种开关电源及其控制电路和控制方法，解决因电网波动或者负载跳变等情况下，电路中发生输出电压过冲幅度较大的问题，本发明可以保证输出电压始终保持在设定的限压保护阈值以下，避免输出电压产生大幅度的过冲。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种开关电源的控制电路，所述控制电路包括：输出电压采样单元，对输出电压进行采样以获得输出电压的采样电压；控制单元，生成第一控制信号；限压保护单元，与所述控制单元连接，根据所述输出电压的采样电压、第一参考电压以及所述第一控制信号得到第二控制信号；以及驱动单元，与所述限压保护单元连接，以根据所述第二控制信号输出控制功率开关管的驱动信号，其中，当所述输出电压的采样电压大于等于所述第一参考电压时，所述驱动单元根据所述第二控制信号关断所述功率开关管，以及在下一个控制周期，所述驱动单元根据所述第二控制信号导通所述功率开关管。