开关电源系统的控制方法和开关电源系统与流程

本技术属于开关电源，尤其涉及一种开关电源系统的控制方法和开关电源系统。

背景技术：

1、在开关电源领域，反激式开关电源的工作电压较高，原边功率管的寄生电容较大，需要对功率管的谷底导通位置进行锁定，以降低开关损耗，相关技术中存在基于开关频率进行谷底锁定的方法，但该方法在输入电压变化较大的情况下，会导致功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换开通，从而导致开关频率紊乱，输出电压波纹增大，且会产生音频噪声，开关电源系统的整体效率较低。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种开关电源系统的控制方法和开关电源系统，避免了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，从而避免了开关频率紊乱和输出电压波纹增大的问题，且不会产生音频噪声，提高了开关电源系统的整体效率。

2、第一方面，本技术提供了一种开关电源系统的控制方法，该方法包括：

3、在所述开关电源系统中功率管处于关断状态的情况下，获取目标开关周期内所述开关电源系统对应的反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号；所述谷底信号用于表征谐振电压的波形谐振到达谷底，所述目标开关周期基于所述反馈电压确定；

4、基于所述反馈电压所处的电压区间，确定所述功率管对应的关断时间；所述电压区间内的候选反馈电压与候选关断时间之间具有对应关系，所述对应关系为函数关系；

5、基于所述关断时间、所述反馈电压、所述目标电压阈值和所述至少一个谷底信号，控制所述功率管在所述至少一个谷底信号中目标谷底信号对应的谷底处导通。

6、根据本技术实施例提供的开关电源系统的控制方法，通过反馈电压的大小自适应生成不同的关断时间，进而基于关断时间、反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号，确定功率管在至少一个谷底信号中第几个谷底处导通，使得功率管能够在对应的谷底位置导通，谷底锁定的效果较好，避免了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，从而避免了开关频率紊乱和输出电压波纹增大的问题，且不会产生音频噪声，提高了开关电源系统的整体效率。

7、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，在所述基于所述反馈电压所处的电压区间，确定所述功率管对应的关断时间之前，所述方法还包括：

8、基于所述目标电压阈值，得到多个所述电压区间；所述目标电压阈值包括顺次排列的目标上限值、第一电压阈值、第二电压阈值和目标下限值；

9、建立各所述电压区间内的所述候选反馈电压和所述候选关断时间之间的所述对应关系；所述对应关系用于表征所述候选关断时间随所述候选反馈电压变化的关系，所述对应关系包括常函数或反比例函数。

10、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，所述建立各所述电压区间内的所述候选反馈电压和所述候选关断时间之间的所述对应关系，包括：

11、在所述电压区间的下限值不小于所述目标上限值的情况下，将所述对应关系确定为第一线性函数；所述第一线性函数为常函数，所述第一线性函数的输出值为最小关断时间；

12、在所述电压区间的上限值小于所述目标上限值，且所述电压区间的下限值大于所述第一电压阈值的情况下，将所述对应关系确定为第二线性函数；所述第二线性函数为反比例函数，所述第二线性函数在所述电压区间内的最小输出值为所述最小关断时间，所述第二线性函数在所述电压区间内的最大输出值为第一关断时间；

13、在所述电压区间的上限值小于所述第一电压阈值，且所述电压区间的下限值大于所述第二电压阈值的情况下，将所述对应关系确定为第三线性函数；所述第三线性函数为反比例函数，所述第三线性函数在所述电压区间内的最小输出值为所述第一关断时间，所述第三线性函数在所述电压区间内的最大输出值为第二关断时间；

14、在所述电压区间的上限值小于所述第二电压阈值，且所述电压区间的下限值大于所述目标下限值的情况下，将所述对应关系确定为第四线性函数；所述第四线性函数为反比例函数，所述第四线性函数在所述电压区间内的最小输出值为所述第二关断时间，所述第四线性函数在所述电压区间内的最大输出值为最大关断时间；

15、在所述电压区间的上限值小于所述目标下限值的情况下，将所述对应关系确定为第五线性函数；所述第五线性函数为常函数，所述第五线性函数的输出值为所述最大关断时间。

16、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，所述基于所述关断时间、所述反馈电压、所述目标电压阈值和所述至少一个谷底信号，控制所述功率管在所述至少一个谷底信号中目标谷底信号对应的谷底处导通，包括：

17、基于所述功率管在所述目标开关周期内的关断时刻、所述关断时间、所述反馈电压以及所述目标电压阈值，获取所述功率管对应的关断时间信号；

18、在所述关断时间信号与所述至少一个谷底信号中第一谷底信号重合的情况下，控制所述功率管在所述目标谷底信号对应的谷底处导通；所述第一谷底信号为所述目标谷底信号的前一个谷底信号。

19、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，所述开关电源系统包括目标电容，所述基于所述功率管在所述目标开关周期内的关断时刻、所述关断时间、所述反馈电压以及所述目标电压阈值，获取所述功率管对应的关断时间信号，包括：

20、基于所述关断时刻和所述关断时间，确定所述关断时间信号的生成时刻；

21、基于所述反馈电压、所述目标电压阈值和所述目标电容对应的电容电压，在所述生成时刻生成所述关断时间信号；所述目标电压阈值包括顺次排列的目标上限值、第一电压阈值、第二电压阈值和目标下限值。

22、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，所述开关电源系统包括与所述目标电容串联连接的第一开关，以及分别与所述目标电容并联连接的第二开关、第三开关和第四开关；所述基于所述反馈电压、所述目标电压阈值和所述目标电容对应的电容电压，在所述生成时刻生成所述关断时间信号，包括：

23、在所述电容电压达到所述目标上限值的情况下，控制所述第一开关断开，所述目标电容结束充电模式；

24、在所述反馈电压大于所述第一电压阈值的情况下，控制所述第二开关和所述第三开关闭合，并控制所述第一开关和所述第四开关断开，所述目标电容进入放电模式，在所述放电模式下的电容电压小于所述反馈电压的情况下，生成所述关断时间信号；

25、在所述反馈电压小于所述第一电压阈值，且大于所述第二电压阈值的情况下，控制所述第二开关闭合，并控制所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关断开，所述目标电容进入所述放电模式，在所述放电模式下的电容电压小于所述反馈电压的情况下，生成所述关断时间信号；

26、在所述反馈电压小于所述第二电压阈值的情况下，控制所述第三开关闭合，并控制所述第一开关、所述第二开关和所述第四开关断开，所述目标电容进入所述放电模式，在所述放电模式下的电容电压小于所述反馈电压的情况下，生成所述关断时间信号。

27、本技术一个实施例的开关电源系统的控制方法，所述开关电源系统包括第二比较器、第三比较器和第四比较器，所述方法还包括：

28、基于所述第二比较器、所述第三比较器和所述第四比较器的输出结果，生成开关使能信号；

29、基于所述开关使能信号，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中与所述开关使能信号对应的开关闭合。

30、第二方面，本技术提供了一种基于如第一方面所述的开关电源系统的控制方法的开关电源系统，包括：

31、功率管；

32、谷底检测模块，所述谷底检测模块用于输出至少一个谷底信号；

33、关断时间模块，所述关断时间模块的输入端用于接收反馈电压；

34、谷底锁定模块，所述谷底锁定模块的输入端分别与所述谷底检测模块的输出端，以及所述关断时间模块的输出端连接；

35、驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述谷底锁定模块的输出端连接，所述驱动模块的输出端与所述功率管连接。

36、根据本技术实施例提供的开关电源系统，通过反馈电压的大小自适应生成不同的关断时间，进而基于关断时间、反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号，确定功率管在至少一个谷底信号中第几个谷底处导通，使得功率管能够在对应的谷底位置导通，谷底锁定的效果较好，避免了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，从而避免了开关频率紊乱和输出电压波纹增大的问题，且不会产生音频噪声，提高了开关电源系统的整体效率。

37、本技术一个实施例的开关电源系统，还包括：

38、pwm比较模块，所述pwm比较模块的一个输入端用于接收所述反馈电压，所述pwm模块的另一个输入端与所述功率管的源端所对应的采样电阻连接；

39、触发模块，所述触发模块的一个输入端与所述谷底锁定模块的输出端连接，所述触发模块的另一个输入端与所述pwm比较模块的输出端连接，所述触发模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接。

40、本技术一个实施例的开关电源系统，所述关断时间模块包括：

41、钳位电路；所述钳位电路用于接收所述反馈电压；

42、第一比较器；所述第一比较器的正相输入端与所述钳位电路的输出端连接；

43、第一上升沿检测电路；所述第一上升沿检测电路的输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一上升沿检测电路的输出端与所述谷底锁定模块连接；

44、目标电容；所述目标电容与所述第一比较器的反相输入端连接；

45、第一开关；所述第一开关与所述目标电容串联连接；

46、第二开关；所述第二开关与所述目标电容并联连接；

47、第三开关；所述第三开关与所述目标电容并联连接；

48、第四开关；所述第四开关与所述目标电容并联连接；

49、开关控制电路；所述开关控制电路分别与所述目标电容、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关连接。

50、本技术一个实施例的开关电源系统，所述钳位电路包括：

51、第一运算放大器；所述第一运算放大器的正相输入端用于接收目标上限值，所述第一运算放大器的反相输入端用于接收所述反馈电压；

52、nmos管；所述nmos管的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述nmos管的一个输出端接地，所述nmos管的另一个输出端与所述第一运算放大器的所述反相输入端连接；

53、第二运算放大器；所述第二运算放大器的正相输入端用于接收目标下限值，所述第二运算放大器的反相输入端用于接收所述反馈电压，所述第二运算放大器的反相输入端与所述nmos管的另一个输出端连接；

54、pmos管；所述pmos管的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述pmos管的一个输出端与电源连接，所述pmos管的另一个输出端与所述第二运算放大器的所述反相输入端连接。

55、本技术一个实施例的开关电源系统，所述开关控制电路包括：

56、第二比较器；所述第二比较器的正相输入端用于接收目标上限值，所述第二比较器的反相输入端用于接收所述目标电容的电容电压；

57、第三比较器；所述第三比较器的正相输入端用于接收第一电压阈值，所述第三比较器的反相输入端用于接收所述反馈电压；

58、第四比较器；所述第四比较器的正相输入端用于接收所述反馈电压，所述第四比较器的反相输入端用于接收第二电压阈值；

59、第一下降沿检测电路；所述第一下降沿检测电路与所述第二比较器的输出端连接；

60、第二上升沿检测电路；所述第二上升沿检测电路用于检测驱动信号的上升沿；

61、第二下降沿检测电路；所述第二下降沿检测电路用于检测所述驱动信号的下降沿。

62、第三方面，本技术提供了一种开关电源系统的控制装置，该装置包括：

63、第一处理模块，用于在所述开关电源系统中功率管处于关断状态的情况下，获取目标开关周期内所述开关电源系统对应的反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号；所述谷底信号用于表征谐振电压的波形谐振到达谷底，所述目标开关周期基于所述反馈电压确定；

64、第二处理模块，用于基于所述反馈电压所处的电压区间，确定所述功率管对应的关断时间；所述电压区间内的候选反馈电压与候选关断时间之间具有对应关系，所述对应关系为函数关系；

65、第三处理模块，用于基于所述关断时间、所述反馈电压、所述目标电压阈值和所述至少一个谷底信号，控制所述功率管在所述至少一个谷底信号中目标谷底信号对应的谷底处导通。

66、根据本技术实施例提供的开关电源系统的控制装置，通过反馈电压的大小自适应生成不同的关断时间，进而基于关断时间、反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号，确定功率管在至少一个谷底信号中第几个谷底处导通，使得功率管能够在对应的谷底位置导通，谷底锁定的效果较好，避免了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，从而避免了开关频率紊乱和输出电压波纹增大的问题，且不会产生音频噪声，提高了开关电源系统的整体效率。

67、第四方面，本技术提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的开关电源系统的控制方法。

68、第五方面，本技术提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的开关电源系统的控制方法。

69、第六方面，本技术提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第一方面所述的开关电源系统的控制方法。

70、第七方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的开关电源系统的控制方法。

71、本技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

72、通过反馈电压的大小自适应生成不同的关断时间，进而基于关断时间、反馈电压、目标电压阈值以及至少一个谷底信号，确定功率管在至少一个谷底信号中第几个谷底处导通，使得功率管能够在对应的谷底位置导通，谷底锁定的效果较好，避免了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，从而避免了开关频率紊乱和输出电压波纹增大的问题，且不会产生音频噪声，提高了开关电源系统的整体效率。

73、进一步地，通过反馈电压与目标电压阈值之间的大小关系确定反馈电压所处的电压区间，从而在反馈电压不同的情况下，基于不同的对应关系自适应设置关断时间，以基于关断时间确定开通的谷底数，可以更好地匹配原边峰值电流和开关频率，以获得更好的动态特性，使得在实际应用过程中功率管可以在对应的谷底位置导通，提高了对谷底进行锁定的准确率，解决了因输入电压或负载变化导致的功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题。

74、更进一步地，通过不同的反馈电压大小，经过逻辑电路后生成相应的开关使能信号以控制对应的开关闭合，从而生成关断时间信号，能够基于关断时间信号和至少一个谷底信号确定功率管的谷底导通位置，避免因输入电压或负载变化导致功率管在相邻谷底甚至多个谷底之间来回切换的问题，不会产生音频噪声，且提高了开关电源系统的整体效率。

75、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。