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CN107248817A - 一种准谐振控制的开关电路及方法 - Google Patents

一种准谐振控制的开关电路及方法 Download PDF

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CN107248817A CN201710504478.1A CN201710504478A CN107248817A CN 107248817 A CN107248817 A CN 107248817A CN 201710504478 A CN201710504478 A CN 201710504478A CN 107248817 A CN107248817 A CN 107248817A
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Abstract

本发明公开了一种准谐振控制的开关电源电路及方法，通过调节电流峰值和开关频率的对应关系，达到防止音频噪声产生的目的。其电路包括：储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；谷底检测电路，检测开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号；模式检测电路，检测开关电源电路是否工作于连续电流模式；以及峰值信号调整电路，在满足非连续电流模式和非谷底导通的条件下，调整峰值信号的值。

Description

一种准谐振控制的开关电路及方法
技术领域
本发明涉及一种开关电源，特别地，涉及开关电源的准谐振控制。
背景技术
开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。
开关电源的控制方式很多，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电源开关损耗大，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。最常用的变频控制为准谐振控制(Quasi-ResonantControl)，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在临界模式下，当流过储能元件的电流Ics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VDS在其最小电压值时开关被控制信号PG导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关的电流大于一与输出电压相关的反馈信号Vfb时开关被控制信号PG关断，从而达到调节输出电压的目的。
然而谷底开通会导致开关电源的输出功率不连续，经过环路调节后，开关频率会在几个开关周期内跳变，从而引起音频噪声。
发明内容
本发明提供一种准谐振控制的开关电源电路及方法，通过调整峰值电流信号来实现准谐振控制，在检测到非电流连续模式下开关端电压未实现谷底开通时，调整峰值电流信号的值，使其最终达到谷底开通，达到防止音频噪声产生的目的。
依据本发明提出的一种准谐振控制的开关电源电路，具有开关和储能元件，包括：峰值信号调整电路，输出峰值调整信号，在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，所述峰值信号调整电路调整峰值调整信号的值。
在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：脉冲电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收谷底检测信号，所述第二输入端接收模式检测信号，基于谷底检测信号和模式检测信号，所述输出端输出脉冲信号；计数电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至脉冲电路的输出端接收脉冲信号，基于脉冲信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数器的输出端接收计数信号，基于计数信号，所述输出端输出峰值调整信号。
在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：计数电路，具有输入端、时钟端、复位端和输出端，所述输入端接收谷底检测信号，所述时钟端接收频率控制信号，所述复位端接收模式检测信号，基于谷底检测信号，频率控制信号和模式检测信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数电路的输出端接收计数信号，基于所述计数信号，所述输出端输出峰值调整信号。
在一个实施例中，所述峰值信号调整电路包括：阈值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收峰值调整信号，所述第二输入端接收基准信号，基于峰值调整信号和基准信号，所述阈值比较器在输出端输出比较信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至阈值比较器的输出端接收比较信号，所述第二输入端接收谷底检测信号，所述第三输入端接收模式检测信号，基于比较信号、谷底检测信号和模式检测信号，所述逻辑电路在第一输出端输出充电开关控制信号，在第二输出端输出放电开关控制信号；以及充放电电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至逻辑电路的第一输出端接收充电开关控制信号，所述第二输入端耦接至逻辑电路的第二输出端接收放电开关控制信号，基于充电开关控制信号和放电开关控制信号，所述充放电电路在输出端输出峰值调整信号。
在上述实施例中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。
依据本发明提出的一种开关电源电路的控制方法，所述开关电源电路包括储能元件和开关，所述控制方法包括在开关电源电路工作于连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，调整峰值调整信号的值。
在一个实施例中，所述控制方法包括：基于频率控制信号导通开关；检测开关电源电路是否处于连续电流模式，若是，则设置峰值调整信号的值为初始值或者保持峰值调整信号的值不变；在开关电源电路处于非连续电流模式下时检测开关电压在开关导通时刻是否处于谷底，若是，则保持峰值调整信号的值不变，否则调整峰值调整信号的值；以及基于电流检测信号和峰值信号的值关断开关；其中，电流检测信号表征流过储能元件的电流，峰值信号包括峰值基准信号和峰值调整信号。
在一个实施例中，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率大于预设的第二频率时，峰值基准信号的值保持最大值不变。
在一个实施例中，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率在预设的第二频率和第三频率之间时，峰值基准信号的值具有中间值；当频率控制信号的频率大于预设的第三频率时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；当频率控制信号的频率到达最大值时，峰值基准信号的值达到最大值。
本发明采用上述结构的电路和/或上述方法，在非电流连续模式下，逐步地调整峰值信号的值，使开关在开关端电压谷底时刻导通。从而在不影响开关频率的前提下，通过调整电流峰值和开关频率的对应关系，实现了准谐振控制，同时保证开关频率和电流峰值的相对稳定，有效地避免了音频噪声的产生。此外，本发明采用的电路和方法可以兼容开关电源电路的电流连续模式。
附图说明
图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图；
图2为根据本发明一实施例的准谐振控制开关电源电路的框图；
图3示出了根据本发明一实施例的开关电源电路的控制方法30；
图4为根据本发明一实施例的峰值信号调整电路40的电路结构示意图；
图5示出了图4所示峰值信号调整电路40的部分波形示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的峰值信号调整电路60的电路结构示意图；
图7示出了根据本发明一实施例的峰值信号调整电路70的电路结构示意图；
图8示出了根据本发明一实施例的谷底检测电路80的电路结构示意图；
图9示出了根据本发明实施例的峰值基准信号Ipk_ref和频率控制信号Fs之间的关系图；
图10示出了根据本发明实施例的峰值基准信号Ipk_ref和频率控制信号Fs之间的关系图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图2为根据本发明一实施例的准谐振控制开关电源电路20的电路框图。如图2所示，开关电源电路20包括变压器T1、开关M1、二极管D1、输出电容Co、谷底检测电路201、模式检测电路202、峰值信号调整电路203、峰值比较电路204以及逻辑电路205。
所述谷底检测电路201检测开关M1两端的开关电压VDS，即谐振电压，是否低于谷底基准信号ZCD_ref，并且输出谷底检测信号VL。在一个实施例中，当开关电压VDS高于谷底基准信号ZCD_ref时，所述谷底检测信号VL具有第一电平值；当开关电压VDS低于或等于谷底基准信号ZCD_ref时，所述谷底检测信号VL具有第二电平值。
所述模式检测电路202检测开关电源电路20是否工作于连续电流模式(CCM,continuous current mode)，并且输出模式检测信号VM表征开关电源电路20的工作模式。在一个实施例中，当开关电源电路20工作于非连续电流模式下时，模式检测信号VM具有第二电平值；当开关电源电路20工作于连续电流模式下时，模式检测信号VM具有第一电平值。所述非连续电流模式包括断续电流模式(DCM,discontinuous current mode)和临界电流模式(CRM,critical current mode)。
在一个实施例中，模式检测电路202可通过检测流过储能元件T1的电流是否过零来得到模式检测信号VM，包括检测储能元件T1的副边线圈的电流、检测副边开关D1的电流、或者检测辅助线圈(未在图2示出)的电流等方法。任何公知的检测开关电源电路是否工作于连续电流模式的电路均可以用于本发明。
在一个实施例中，所述第一电平值为低电平，所述第二电平值为高电平。在其他实施例中，第一电平值和第二电平值的值也可以根据应用需要有所变化。相应地，其对应的逻辑电路也需要用适应性调整。
所述峰值信号调整电路203接收谷底检测信号VL和模式检测信号VM，输出峰值调整信号ΔIpk。在一个实施例中，当模式检测信号VM表征开关电源电路20工作于非连续电流模式，并且当谷底检测信号VL表征开关电压VDS在开关M1导通时刻并非处于谷底时，所述峰值信号调整电路203调整峰值调整信号ΔIpk的值。
所述峰值比较电路204的第一输入端(正相输入端)接收电流检测信号Ics，第二输入端接收峰值信号Ipk，基于电流检测信号Ics和峰值信号Ipk的比较结果，峰值比较电路204在输出端输出电流控制信号Ictrl。在一个实施例中，所述峰值信号Ipk由峰值基准信号Ipk_ref和峰值调整信号ΔIpk经过运算生成。例如图2所示峰值信号Ipk是峰值基准信号Ipk_ref和峰值调整信号ΔIpk的差值信号。在其他实施例中，峰值信号Ipk可以是峰值基准信号Ipk_ref和峰值调整信号ΔIpk的叠加信号。本领域普通技术人员应当了解，峰值调整信号ΔIpk也可以作用于电流检测信号Ics。例如图2中，峰值比较电路204的正相输入端可以是电流检测信号Ics和峰值调整信号ΔIpk的叠加信号，而负相输入端可以是峰值基准信号Ipk_ref。
所述电流检测信号Ics表征流过储能元件T1的电流。任何用于检测流过储能元件T1的电流的电路都可以用于本发明。在一个实施例中，通过检测流过储能元件T1的原边线圈可得到电流检测信号Ics。在其他实施例中，也可以通过检测流过开关M1的电流来得到电流检测信号Ics。
所述逻辑电路205具有第一输入端接收频率控制信号Fs，第二输入端接收电流控制信号Ictrl，基于频率控制信号Fs和电流控制信号Ictrl，输出端输出开关控制信号PG控制开关M1的通断。在一个实施例中，所述逻辑电路205包括RS触发器FF1。RS触发器FF1的置位端“S”接收频率控制信号Fs，复位端“R”接收电流控制信号Ictrl。在一个实施例中，当频率控制信号Fs置位RS触发器FF1时，开关控制信号PG控制开关M1导通，所述变压器T1的原边储存能量；当电流检测信号Ics增大至峰值信号Ipk的值时，峰值比较电路204输出电流控制信号Ictrl复位RS触发器FF1，此时开关控制信号PG控制开关M1关断，能量由变压器T1的原边传递至副边。
图3示出了根据本发明一实施例的开关电源电路的控制方法30。该方法可用于控制本发明实施例的开关电源电路，如图2所示电路。如图3所示，开关电源电路的开关周期开始后，在步骤301，基于频率控制信号Fs导通开关M1。在步骤302，检测流过变压器T1的电流是否过零来判断开关电源电路是否处于连续电流模式，若是，则设置峰值调整信号ΔIpk的值为初始值或者保持峰值调整信号ΔIpk的值不变，并跳转至步骤304，若否，则跳转至步骤303；步骤303，检测开关电压VDS在开关M1导通时刻是否处于谷底，若是，则峰值调整信号ΔIpk的值保持不变，并跳转至步骤304，否则，调整峰值调整信号ΔIpk的值后跳转至步骤304；步骤304，基于电流检测信号和峰值信号的值关断开关M1，其中，电流检测信号表征流过储能元件的电流，峰值信号包括峰值基准信号Ipk_ref和峰值调整信号ΔIpk。
在一个实施例中，所述峰值调整信号ΔIpk具有预设最大值和预设最小值。
在一个实施例中，所述调整峰值调整信号ΔIpk的值包括使峰值调整信号ΔIpk的值在预设最大值和预设最小值之间以三角波形式演化。
在一个实施例中，所述调整峰值调整信号ΔIpk的值包括使峰值调整信号ΔIpk的值在预设最大值和预设最小值之间以踞齿波形式演化。
图4示出了根据本发明一实施例的峰值信号调整电路40的电路结构示意图。如图4所示，峰值信号调整电路40包括：脉冲电路401，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收谷底检测信号VL，所述第二输入端接收模式检测信号VM，基于谷底检测信号VL和模式检测信号VM，所述输出端输出脉冲信号VP；计数电路402，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至脉冲电路401的输出端接收脉冲信号VP，基于脉冲信号VP，所述计数电路402在输出端输出计数信号Xn；以及数模转换电路403，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数器402的输出端接收计数信号Xn，基于计数信号Xn，所述输出端输出峰值调整信号ΔIpk。
如图4所示，所述脉冲电路401包括阻抗网络RN1、或门电路OR1、开关S1、电容C1和比较器COMP1。所述阻抗网络RN1包括电阻R1和二极管D2串联后再与电阻R2并联组成的电路。
图5示出了图4所示峰值信号调整电路40的部分波形示意图。下面结合图5和图4来阐述峰值信号调整电路40的工作原理。如图5所示，在时间段T1，模式检测信号VM表征开关电源电路20工作于非连续电流模式(图中未示出)，并且谷底检测信号VL表征开关M1未在开关电压VDS的谷底开通，即VL高电平，此时开关S1断开，阻抗网络RN1给电容C1充电，电容C1上的电压信号VC1增大。当电压信号VC1增大至基准信号T_ref时，比较器COMP1翻转，脉冲信号VP的脉冲开始，并且通过或门电路OR1导通开关S1。从而电容C1被放电，电压信号VC1下降，比较器COMP1再次翻转，脉冲信号VP的脉冲结束。在时间段T2，谷底检测信号VL表征开关M1已是在开关电压VDS的谷底开通，即VL低电平。此时阻抗网络RN1未对电容C1充电，脉冲信号VP始终为低电平，无脉冲产生。若模式检测信号VM为高电平，则电容C1的残存的电荷通过开关S1放电。若模式检测信号VM为低电平，则电容C1的残存电荷通过电阻R2放电。在该情况下，计数电路402未计数，计数信号Xn和峰值调整信号ΔIpk保持不变。
计数电路402接收脉冲信号VP，并且每一次脉冲都将触发计数电路402计数。本领域普通技术人员可以根据应用的需要，将计数电路402设置为顺序计数器、倒序计数器或循环计数器等任意形式的计数电路。数模转换电路403将计数电路402输出的计数信号Xn转换为模拟信号，即峰值调整信号ΔIpk。图5示出计数电路402为顺序计数器时的峰值信号Ipk的波形。结合图3、图4和图5可知，每当脉冲信号VP产生一次脉冲，计数电路402计数一次，计数信号Xn和峰值调整信号ΔIpk增加。相应地，峰值信号Ipk减小。所述计数信号Xn可以是任意位的数字信号。
在一些实施例中，阻抗网络RN1也可以有其他形式，例如可以由单个电阻组成。在其他实施例中，阻抗网络RN1也可以由受控电流源替代。该受控电流源可由谷底检测信号VL控制。当谷底检测信号VL表征开关M1非谷底导通时，受控电流源给电容C1充电，否则，该受控电流源不工作。
图6示出了根据本发明一实施例的峰值信号调整电路60的电路结构示意图。如图6所示，峰值信号调整电路60包括：计数电路601，具有输入端、时钟端、复位端和输出端，所述输入端接收谷底检测信号VL，所述时钟端接收频率控制信号Fs，所述复位端接收模式检测信号VM，基于谷底检测信号VL，频率控制信号Fs和模式检测信号VM，所述计数电路601在输出端输出计数信号Xn；以及数模转换电路403，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数电路601的输出端接收计数信号Xn，基于所述计数信号Xn，所述输出端输出峰值调整信号ΔIpk。
在图6实施例中，计数电路601包括D触发器FF2，计数器CT1和CT2，以及与门电路AND1。当满足非连续电流模式和非谷底导通的条件，即谷底检测信号VL为高电平，而模式检测信号VM为低电平时，计数器CT1在每个时钟到来时(即每个周期)递增计数。当计数器CT1计数至预设最大值，即计数器CT1的多位输出信号均为高电平时，与门电路AND1触发D触发器FF2，使其输出高电平信号至计数器CT2，使计数器CT2计数，调整计数信号Xn的值，进而调整峰值调整信号ΔIpk的值。当开关电源电路进入连续电流模式时，模式选择信号VM复位计数器CT2，峰值调整信号ΔIpk的值保持不变。
在一个实施例中，当模式检测信号VM为高电平，而谷底检测信号VL为低电平时，计数器CT1在每个时钟到来时(即每个周期)递减计数。当计数器CT1计数至预设最小值时，则重新开始递增计数。即计数器CT1循环计数。
在一些实施例中，当开关电源电路进入连续电流模式时，模式检测信号VM同时复位计数器CT1和CT2，使计数信号Xn的值变为初始值。相应地，峰值调整信号ΔIpk的值也还原为初始值。
在其他实施例中，计数电路601包括单个计数器。在每个周期中，只要满足非连续电流模式和开关在非谷底导通两个条件，计数器就开始计数。模式检测信号VM可作为计数电路的复位信号。在一些实施例中，在满足非连续电流模式和开关在非谷底导通两个条件的前提下，计数器每隔N个开关周期计数一次。N的数值可根据应用的需要进行调整。
图7示出了根据本发明一实施例的峰值信号调整电路70的电路结构示意图。如图7所示，峰值信号调整电路70包括：阈值比较器701，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收峰值调整信号ΔIpk，所述第二输入端接收基准信号Hys_ref，基于峰值调整信号ΔIpk和基准信号Hys_ref，所述阈值比较器701在输出端输出比较信号Vcp；逻辑电路702，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至阈值比较器701的输出端接收比较信号Vcp，所述第二输入端接收谷底检测信号VL，所述第三输入端接收模式检测信号VM，基于比较信号Vcp、谷底检测信号VL和模式检测信号VM，所述逻辑电路702在第一输出端输出充电开关控制信号CHA，在第二输出端输出放电开关控制信号DCHA；以及充放电电路703，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至逻辑电路702的第一输出端接收充电开关控制信号CHA，所述第二输入端耦接至逻辑电路702的第二输出端接收放电开关控制信号DCHA，基于充电开关控制信号CHA和放电开关控制信号DCHA，所述充放电电路703在输出端输出峰值调整信号ΔIpk。
在图7所示实施例中，逻辑电路701包括与门电路AND2、AND3和AND4。阈值比较器701为迟滞比较器。充放电电路703包括电流源Is1、开关S2和S3，以及电容C2。当开关电源电路工作在非电流连续模式，并且开关M1在开关电压VDS非谷底时开通，即模式检测信号VM为低电平而谷底检测信号VL为高电平时，与门电路AND2输出高电平信号，比较信号Vcp控制与门电路AND3和AND4分别输出相位相反的充电开关控制信号CHA和放电开关控制信号DCHA，因此开关S2和S3轮流导通。当开关S2导通，开关S3关断时，电流源Is2给电容C2充电，峰值调整信号ΔIpk上升。当峰值调整信号ΔIpk的值上升至基准信号Hys_ref的上限值时，阈值比较器701翻转，充电开关控制信号CHA控制开关S2关断，放电开关控制信号DCHA控制开关S3导通，电容C2被放电，峰值调整信号ΔIpk下降。当峰值调整信号ΔIpk下降至基准信号Hys_ref的下限值时，阈值比较器701再次翻转，开关S2导通而S3关断，电容C2再次充电，峰值调整信号ΔIpk上升。如此周而复始。当谷底检测信号VL为低电平或者模式检测信号VM为高电平时，与门电路AND2输出低电平信号，充电开关控制信号CHA和放电开关控制信号DCHA控制开关S2和S3关断，峰值调整信号ΔIpk的值保持不变。
图8示出了根据本发明一实施例的谷底检测电路80的电路结构示意图。如图8所示，谷底检测电路80包括谷底比较器801和D触发器FF3。频率控制信号Fs输入至D触发器FF3的时钟端。当频率控制信号Fs导通开关M1，谷底比较器801的输出信号输入至D触发器FF3。当开关电压VDS小于或等于谷底基准信号ZCD_ref时，谷底比较器801输出高电平信号至D触发器FF3的输入端。从而D触发器FF3的输出信号，即谷底检测信号VL也为高电平。
谷底检测电路并不限于图8所示实施例。本领域公知的任意可在开关M1导通时刻，检测开关电压VDS是否处于谷底的电路均可用作谷底检测电路。
本发明中的频率控制信号Fs可采用本领域的常用技术手段来生成。例如可通过压控振荡器来实现，压控振荡器的输入信号可以是开关电源电路的输出电压Vout的反馈信号与一基准信号之间的误差放大信号。
本发明中的峰值基准信号Ipk_ref可以是恒定值，也可以是与频率控制信号Fs成一定函数关系的信号，即Ipk_ref＝f(Fs)。图9和图10分别示出了根据本发明实施例的峰值基准信号Ipk_ref和频率控制信号Fs之间的关系图。
在图9中，当频率控制信号Fs的频率低于预设的第一频率f1时，峰值基准信号Ipk_ref具有最小值Ipk_ref_min；当频率控制信号Fs的频率在预设的频率t第一频率f1和第二频率f2之间时，峰值基准信号Ipk_ref的值随着频率控制信号Fs的频率的增大而增大；当频率控制信号Fs的频率大于预设的第二频率f2时，峰值基准信号Ipk_ref的值保持最大值Ipk_ref_max不变。
在图10中，当频率控制信号Fs的频率低于预设的第一频率f1时，峰值基准信号Ipk_ref具有最小值Ipk_ref_min；当频率控制信号Fs的频率在预设的第一频率f1和第二频率f2之间时，峰值基准信号Ipk_ref的值随着频率控制信号Fs的频率的增大而增大；当频率控制信号Fs的频率在预设的第二频率f2和第三频率f3之间时，峰值基准信号Ipk_ref的值具有中间值Ipk_ref_mid；当频率控制信号Fs的频率大于预设的第三频率f3时，峰值基准信号Ipk_ref的值随着频率控制信号Fs的频率的增大而增大；当频率控制信号Fs的频率到达最大值f_max时，峰值基准信号Ipk_ref的值达到最大值Ipk_ref_max。
本领域普通技术人员可以根据图9和图10的波形示意图，采用开关、电容和电流源等电路来生成峰值基准信号Ipk_ref。同时，本领域普通技术人员也可以根据图9和图10的启发，使峰值基准信号Ipk_ref与频率控制信号Fs具有符合应用的任意合适的函数关系。
本发明采用了反激电路作为实施例来具体阐述电路工作原理。应当理解，本发明也可用于BUCK、BOOST、BUCK-BOOST等其他开关电源电路。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种准谐振控制的开关电源电路，具有开关和储能元件，包括：
峰值信号调整电路，输出峰值调整信号，在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，所述峰值信号调整电路调整峰值调整信号的值。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：
脉冲电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收谷底检测信号，所述第二输入端接收模式检测信号，基于谷底检测信号和模式检测信号，所述输出端输出脉冲信号；
计数电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至脉冲电路的输出端接收脉冲信号，基于脉冲信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及
数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数器的输出端接收计数信号，基于计数信号，所述输出端输出峰值调整信号；
其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。
3.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：
计数电路，具有输入端、时钟端、复位端和输出端，所述输入端接收谷底检测信号，所述时钟端接收频率控制信号，所述复位端接收模式检测信号，基于谷底检测信号，频率控制信号和模式检测信号，所述计数电路在输出端输出计数信号；以及
数模转换电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至计数电路的输出端接收计数信号，基于所述计数信号，所述输出端输出峰值调整信号；
其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。
4.如权利要求2或3任一项所述的开关电源电路，其中所述计数电路包括顺序计数器、倒序计数器或循环计数器。
5.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述峰值信号调整电路包括：
阈值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收峰值调整信号，所述第二输入端接收基准信号，基于峰值调整信号和基准信号，所述阈值比较器在输出端输出比较信号；
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至阈值比较器的输出端接收比较信号，所述第二输入端接收谷底检测信号，所述第三输入端接收模式检测信号，基于比较信号、谷底检测信号和模式检测信号，所述逻辑电路在第一输出端输出充电开关控制信号，在第二输出端输出放电开关控制信号；以及
充放电电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至逻辑电路的第一输出端接收充电开关控制信号，所述第二输入端耦接至逻辑电路的第二输出端接收放电开关控制信号，基于充电开关控制信号和放电开关控制信号，所述充放电电路在输出端输出峰值调整信号；
其中，所述谷底检测信号表征开关两端的开关电压是否低于谷底基准信号，而模式检测信号表征开关电源电路是否处于连续电流模式。
6.如权利要求1所述的开关电源电路，还包括谷底检测电路，包括：
谷底比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收开关两端的开关电压，所述第二输入端接收谷底基准信号，基于开关电压和谷底基准信号，所述谷底比较器在输出端输出谷底比较信号；以及
D触发器，具有输入端、时钟端和输出端，所述输入端耦接至谷底比较器的输出端接收谷底比较信号，所述时钟端接收频率控制信号，基于谷底比较信号和频率控制信号，所述输出端输出谷底检测信号。
7.如权利要求1-3、5-6任一项所述的开关电源电路，还包括：
峰值比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值信号，基于电流检测信号和峰值信号，所述输出端输出电流控制信号；以及
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收频率控制信号，所述第二输入端接收电流控制信号，基于频率控制信号和电流控制信号，所述输出端输出开关控制信号控制开关电源电路的开关的通断；
其中，所述峰值信号为峰值基准信号和峰值调整信号的叠加信号，或者所述峰值信号为峰值基准信号和峰值调整信号的差值信号。
8.如权利要求7所述的开关电源电路，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：
当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；
当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率大于预设的第二频率时，峰值基准信号的值保持最大值不变。
9.如权利要求7所述的开关电源电路，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：
当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；
当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率在预设的第二频率和第三频率之间时，峰值基准信号的值具有中间值；
当频率控制信号的频率大于预设的第三频率时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率到达最大值时，峰值基准信号的值达到最大值。
10.一种开关电源电路的控制方法，所述开关电源电路包括储能元件和开关，所述控制方法包括在开关电源电路工作于非连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，调整峰值调整信号的值。
11.如权利要求10所述的控制方法，其中在开关电源电路工作于连续电流模式下并且开关两端的开关电压高于谷底基准信号时，调整峰值调整信号的值包括：
基于频率控制信号导通开关；
检测开关电源电路是否处于连续电流模式，若是，则设置峰值调整信号的值为初始值或者保持峰值调整信号的值不变；
在开关电源电路处于非连续电流模式下时检测开关电压在开关导通时刻是否处于谷底，若是，则保持峰值调整信号的值不变，否则调整峰值调整信号的值；以及
基于电流检测信号和峰值信号的值关断开关；
其中，电流检测信号表征流过储能元件的电流，峰值信号包括峰值基准信号和峰值调整信号。
12.如权利要求10所述的控制方法，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：
当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；
当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率大于预设的第二频率时，峰值基准信号的值保持最大值不变。
13.如权利要求10所述的控制方法，其中峰值基准信号与频率控制信号具有如下关系：
当频率控制信号的频率低于预设的第一频率时，峰值基准信号具有最小值；
当频率控制信号的频率在预设的第一频率和第二频率之间时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率在预设的第二频率和第三频率之间时，峰值基准信号的值具有中间值；
当频率控制信号的频率大于预设的第三频率时，峰值基准信号的值随着频率控制信号的频率的增大而增大；
当频率控制信号的频率到达最大值时，峰值基准信号的值达到最大值。
14.如权利要求8所述的控制方法，其中调整峰值调整信号的值包括使峰值调整信号的值在预设最大值和预设最小值之间以三角波形式演化。
15.如权利要求8所述的控制方法，其中调整峰值调整信号的值包括使峰值调整信号的值在预设最大值和预设最小值之间以锯齿波形式演化。
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