准谐振谷底检测电路、控制电路及准谐振控制方法与流程

本发明涉及开关电源控制，特别涉及一种准谐振谷底检测电路、控制电路及准谐振控制方法。

背景技术：

1、开关电源具有易于控制、效率高、体积小、可靠性好等优点，被广泛应用于移动充电器、led照明、电源适配器等电子设备上。为了使得开关电源能实现更高的开关频率的同时减少开关损耗，目前通常采用准谐振(quasi resonant，qr)控制技术。工作在准谐振模式下的开关电源通常通过谷底检测(vally detection)技术，检测功率开关两端的电压是否为零电压或低电压，进而控制该功率开关导通的时刻为准谐振反馈电压的波谷谷底，从而减少开关损耗，且准谐振控制技术也有利于弱化电磁干扰(electromagneticinterference，可简称为emi)信号。

2、因此，如何实现更低成本、更加精确的准谐振谷底检测，是采用准谐振控制技术的开关电源领域一直关注的热点问题之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种准谐振谷底检测电路、控制电路及准谐振控制方法，能够实现更低成本、更加精确的准谐振谷底检测，尽可能最大程度地减少开关损耗。

2、为实现上述目的，本发明提供一种准谐振谷底检测电路，包括：

3、过零检测电路，用于检测所述开关电源的反馈端的反馈电压的过零点并提取谐振周期的信息；

4、谷底检测电路，耦接所述过零检测电路，用于根据所述谐振周期的信息得到表征所述谐振周期的信息内正半周期的第一电压，以及得到表征所述谐振周期的信息内负半周期的第二电压，且在所述第二电压与所述第一电压相等的时刻产生谷底信号；

5、谷底开通电路，耦接所述谷底检测电路，并用于根据所述谷底信号产生开通信号，以控制所述开关电源的功率开关在相应的所述时刻导通。

6、可选地，所述谷底检测电路包括：

7、控制信号产生电路，耦接所述过零检测电路，用于接收刷新请求信号并根据所述谐振周期的信息和所述刷新请求信号产生第一控制信号以及根据所述谐振周期的信息产生第二控制信号；

8、第一电压产生电路，耦接所述控制信号产生电路，并用于根据所述第一控制信号产生所述第一电压；

9、第二电压产生电路，耦接所述控制信号产生电路，并用于根据所述第二控制信号产生所述第二电压；

10、谷底信号产生电路，耦接所述第一电压产生电路和第二电压产生电路，用于检测所述第二电压与所述第一电压相等的时刻，并在所述时刻产生所述谷底信号。

11、可选地，所述第一电压在所述第一控制信号的有效阶段内随时间逐渐增大，在所述第一控制信号的无效阶段内为恒定值；所述第二电压在所述第二控制信号的有效阶段内随时间逐渐增大，所述第二电压的最大值大于所述恒定值，所述时刻为所述第二电压等于所述恒定值的时刻。

12、可选地，所述控制信号产生电路用于根据所述谐振周期的信息和所述刷新请求信号产生第三控制信号以及根据所述谐振周期的信息产生第四控制信号，所述第三控制信号用于控制所述第一电压产生电路对所述第一电压进行刷新，所述第四控制信号用于控制所述第二电压产生电路对所述第二电压进行刷新。

13、可选地，所述刷新请求信号为一次性强制刷新请求信号或周期性刷新请求信号。

14、可选地，所述第一电压产生电路包括依次耦接的第一电流源、第一充电开关电路和第一电容；所述第一充电开关电路的控制端耦接所述控制信号产生电路，所述第一充电开关电路与所述第一电容的连接节点作为所述第一电压产生电路的输出端，所述输出端耦接所述谷底信号产生电路的第一输入端；所述第一充电开关电路在所述第一控制信号有效时导通，使得所述第一电流源向所述第一电容充电以产生所述第一电压，所述第一充电开关电路在所述第一控制信号无效时截止，使得所述第一电压被所述第一电容稳定在恒定值。

15、可选地，所述第一电压产生电路还包括第一放电开关电路，所述第一放电开关电路与所述第一电容并联，且所述第一放电开关电路的控制端耦接所述控制信号产生电路，所述第一放电开关电路在所述控制信号产生电路的控制下导通，对所述第一电容进行放电，以刷新所述第一电压。

16、可选地，所述第二电压产生电路包括依次耦接的第二电流源、第二充电开关电路和第二电容；所述第二充电开关电路的控制端耦接所述控制信号产生电路，所述第二充电开关电路与所述第二电容的连接节点作为所述第二电压产生电路的输出端，所述输出端耦接所述谷底信号产生电路的第二输入端；所述第二充电开关电路在所述第二控制信号有效时导通，使得所述第二电流源向所述第二电容充电，以产生所述第二电压，所述第二充电开关电路在所述第二控制信号无效时截止。

17、可选地，所述第二电容和所述第一电容的容值相等，所述第二电流源提供的充电电流是所述第一电流源提供的充电电流的两倍。

18、可选地，所述第二电压产生电路还包括第二放电开关电路，所述第二放电开关电路与所述第二电容并联，且所述第二放电开关电路的控制端耦接所述控制信号产生电路，所述第二放电开关电路在所述控制信号产生电路的控制下导通，对所述第二电容进行放电，以刷新所述第二电压。

19、可选地，所述谷底信号产生电路包括第二比较器和脉冲发生器，所述第二比较器的第一输入端耦接所述第一电压产生电路，所述第二比较器的第二输入端耦接所述第二电压产生电路，所述第二比较器的输出端耦接所述脉冲发生器，所述第二比较器在检测到所述第二电压等于所述第一电压的时刻，使能所述脉冲发生器，所述脉冲发生器在使能后输出所述谷底信号。

20、可选地，所述过零检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端用于接收参考电压，所述第一比较器的第二输入端用于接收所述反馈电压，输出端耦接所述谷底检测电路。

21、可选地，所述谷底开通电路包括与逻辑电路，所述与逻辑电路的一输入端耦接所述谷底检测电路的输出端，另一输入端用于接收开通请求信号，所述与逻辑电路的输出端输出所述开通信号。

22、可选地，所述的准谐振谷底检测电路还包括以下计时电路中的至少一个：

23、第一计时电路，所述第一计时电路的输入端耦接所述过零检测电路的输出端，所述第一计时电路的输出端耦接所述过零检测电路的使能端，所述第一计时电路用于在所述过零检测电路检测到所述反馈电压第一次过零后开始计时，且在计时达到第一预设时间后，使所述过零检测电路禁能；

24、第二计时电路，所述第二计时电路的输入端用于接收驱动信号，所述第二计时电路的输出端耦接所述过零检测电路的使能端，所述第二计时电路用于在所述功率开关的驱动信号由高电平跳转到低电平时开始计时，且在计时达到第二预设时间后，使所述过零检测电路禁能；

25、第三计时电路，所述第三计时电路的输入端用于接收所述开通请求信号，所述第三计时电路的输出端耦接一或逻辑电路的一输入端，所述或逻辑电路的另一输入端耦接所述谷底检测电路的输出端，所述或逻辑电路的输出端耦接所述谷底开通电路，所述第三计时电路用于在接收到所述开通请求信号时开始计时，且在计时达到第三预设时间时，使所述谷底开通电路产生所述开通信号。

26、可选地，在所述功率开关截止后且在所述开关电源的前沿消隐时间内，所述准谐振谷底检测电路被禁能。

27、基于同一发明构思，本发明还提供一种控制电路，用于对开关电源进行控制，其包括如本发明任一项所述的准谐振谷底检测电路。

28、可选地，所述的控制电路还包括以下电路中的至少一个：

29、屏蔽时间检测电路，耦接所述准谐振谷底检测电路，用于在所述功率开关截止后检测所述开关电源的前沿消隐时间，并使得所述准谐振谷底检测电路在所述前沿消隐时间内禁能；

30、基准电路，耦接所述准谐振谷底检测电路，用于给所述准谐振谷底检测电路中的过零检测电路提供参考电压；

31、采样电路，耦接所述准谐振谷底检测电路，用于对所述开关电源的输出电压进行采样，以向所述准谐振谷底检测电路中的过零检测电路提供反馈电压；

32、逻辑控制电路，耦接所述准谐振谷底检测电路，用于向所述准谐振谷底检测电路提供刷新请求信号和开通请求信号。

33、基于同一发明构思，本发明还提供一种准谐振控制方法，用于控制开关电源，其包括：

34、检测所述开关电源的反馈端的反馈电压的过零点并提取谐振周期的信息；

35、根据所述谐振周期的信息得到表征所述谐振周期的信息内正半周期的第一电压，以及得到表征所述谐振周期的信息内负半周期的第二电压，且在所述第二电压与所述第一电压相等的时刻作为检测到准谐振谷底的时刻，并产生谷底信号；

36、根据所述谷底信号控制所述开关电源的功率开关在相应的所述时刻导通。

37、可选地，所述准谐振控制方法还包括：在每个谐振周期内刷新所述第二电压，和/或者根据刷新请求信号刷新所述第一电压。

38、可选地，所述准谐振控制方法还包括：在所述功率开关截止后，在所述开关电源的前沿消隐时间内屏蔽准谐振谷底的检测。

39、可选地，所述准谐振控制方法还包括：在有请求导通所述功率开关的开通请求信号且检测到准谐振谷底时，根据所述谷底信号控制所述功率开关在相应的所述时刻导通；若在有所述开通请求信号时开始计时，且计时达到第三预设时间时，仍没有检测到准谐振谷底，则直接导通所述功率开关。

40、可选地，所述准谐振控制方法还包括：在检测到所述反馈电压第一次过零后开始计时，且计时达到第一预设时间时，停止检测所述反馈电压的过零点；

41、和/或，在所述功率开关截止后开始计时，且计时达到第二预设时间时，停止检测所述反馈电压的过零点。

42、与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果之一：

43、1、能够根据对反馈电压的过零检测来提取谐振周期的信息，产生表征谐振周期的信息内正半周期的第一电压，以及表征谐振周期的信息内负半周期的第二电压，进而在所述第二电压与所述第一电压相等的时刻作为检测到准谐振谷底的时刻，由此能够实现自适应的准谐振谷底检测，以精确地找到准谐振谷底，达到在准谐振谷底导通开关电源的功率开关的目的，提高开关电源整体系统的效率，降低功耗，且避免在准谐振谷底检测时造成偏差，提高谷底检测精度。

44、2、本发明的准谐振谷底检测电路，设计简单，可以集成在开关电源的控制芯片的内部，因此不会增加开关电源的控制芯片的外部器件或者pin脚的使用，因此能够节省系统总成本。