本發(fā)明涉及開關(guān)電源電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

在電源管理芯片中，特別是在PWM的升壓型和降壓型的開關(guān)電源電路中，通常需要對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，以控制輸出電流恒定。

請(qǐng)參閱圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的輸出電流檢測(cè)及恒流輸出控制方案為：通過(guò)與負(fù)載R_load串接的采樣電阻Rsen檢測(cè)輸出電流I_out的大小，產(chǎn)生反饋控制信號(hào)FB，反饋控制信號(hào)FB的電壓信號(hào)為V_FB＝I_OUT*R_sen，其中，I_OUT為流經(jīng)采樣電阻Rsen的電流，即輸出電流。進(jìn)而通過(guò)反饋控制信號(hào)FB的負(fù)反饋控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恒流輸出。

但是，由于采樣電阻Rsen的存在，輸出電流在采樣電阻Rsen上產(chǎn)生壓降和功耗，降低了轉(zhuǎn)換效率。所有輸出電流流經(jīng)采樣電阻Rsen,在大電流輸出條件下需要功率電阻，增加了系統(tǒng)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置及方法，能夠在不需要采樣電阻的同時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行恒定控制。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制方法，該控制方法包括：

獲取所述PWM開關(guān)電源電路的電感電流；

根據(jù)所述電感電流獲取所述PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值；

根據(jù)所述輸出電流檢測(cè)值控制所述PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出。

其中，電感電流包括峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI以及平均電感電流I_DC；

所述獲取所述PWM開關(guān)電源電路的電感電流的步驟包括：

分別獲取峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI；

根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算得到所述平均電感電流I_DC：

其中，根據(jù)所述電感電流獲取所述PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值的步驟包括：

獲取不同PWM開關(guān)電源電路的類型；

根據(jù)所述類型獲得所述平均電感電流I_DC及其與輸出電流的不同關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換出輸出電流檢測(cè)值。

其中，根據(jù)所述類型獲得所述平均電感電流I_DC及其與輸出電流的不同關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換出輸出電流檢測(cè)值的步驟包括：

所述輸出電流檢測(cè)值和所述電感電流平均值滿足以下關(guān)系：

I_OUTS＝K*I_DC；

其中，K為不同PWM開關(guān)電源電路的比例系數(shù)；

所述PWM開關(guān)電源電路的類型包括降壓型、升壓型以及降壓-升壓型；

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓型，則比例系數(shù)為：K＝1；

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓-升壓型，則比例系數(shù)為：

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為升壓型，則比例系數(shù)為：

其中D為PWM占空比，V_IN為輸入電壓，V_OUT為輸出電壓。

其中，根據(jù)所述輸出電流檢測(cè)值控制所述PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出的步驟包括：

通過(guò)所述輸出電流檢測(cè)值與目標(biāo)值比較反饋實(shí)現(xiàn)恒流輸出。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置，該控制裝置包括：

第一獲取模塊，用于獲取所述PWM開關(guān)電源電路的電感電流；

第二獲取模塊，用于根據(jù)所述電感電流獲取所述PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值；

控制模塊，用于根據(jù)所述輸出電流檢測(cè)值控制所述PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出。

其中，電感電流包括峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI以及平均電感電流I_DC；

所述第一獲取模塊分別獲取峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI，并根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算得到所述平均電感電流I_DC：

其中，第二獲取模塊具體獲取不同PWM開關(guān)電源電路的類型，并根據(jù)所述類型獲得所述平均電感電流I_DC及其與輸出電流的不同關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換出輸出電流檢測(cè)值。

其中，輸出電流檢測(cè)值與所述電感電流平均值的關(guān)系為：

I_OUTS＝K*I_DC；

其中，I_OUTS為輸出電流檢測(cè)值，K為不同PWM開關(guān)電源電路的比例系數(shù)；

所述PWM開關(guān)電源電路的類型包括降壓型、升壓型以及降壓-升壓型；

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓型，則比例系數(shù)為：K＝1；

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓-升壓型，則比例系數(shù)為：

若所述PWM開關(guān)電源電路的類型為升壓型，則比例系數(shù)為：

其中D為PWM占空比，V_IN為輸入電壓，V_OUT為輸出電壓。

其中，控制模塊具體通過(guò)所述輸出電流檢測(cè)值與目標(biāo)值比較反饋實(shí)現(xiàn)恒流輸出。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置及方法，該控制方法包括以下步驟：首先獲取PWM開關(guān)電源電路的電感電流，然后根據(jù)電感電流獲取PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值，最后根據(jù)輸出電流檢測(cè)值控制PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出。因此，本發(fā)明能夠在不需要采樣電阻的同時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行恒定控制，從而降低了成本，提高了效率。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的PWM開關(guān)電源電路的恒流控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制方法的流程圖；

圖3是電感電流的波形圖；

圖4是降壓型PWM開關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是升壓型PWM開關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是降壓-升壓型PWM開關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是輸出電流檢測(cè)信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行誤差放大的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制方法的流程圖。如圖2所示，本實(shí)施例的控制方法包括以下步驟：

步驟S1：獲取PWM開關(guān)電源電路的電感電流。電感電流包括峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI以及平均電感電流I_DC。其中，峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI以及平均電感電流I_DC的波形圖請(qǐng)參閱圖3所示。平均電感電流I_DC即是電感電流I_L的平均值，其大小僅決定于PWM開關(guān)電源電路傳輸能量的大小，即維持相應(yīng)的輸入或輸出電壓和輸出功率所需要的平均能量。

本步驟具體為分別獲取峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI。

在開關(guān)電源電路中，電感作為儲(chǔ)能元件，會(huì)不斷的進(jìn)行勵(lì)磁和消磁動(dòng)作。如圖3所示，在CCM(Continuous Conduction Mode，連續(xù)導(dǎo)通模式)下，電感電流隨著勵(lì)磁消磁動(dòng)作呈現(xiàn)出高頻的鋸齒波形，其峰值電流I_PK通過(guò)系統(tǒng)環(huán)路控制，跟隨輸入電壓、電流，輸出負(fù)載的變化而變化。

進(jìn)一步的，根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算得到平均電感電流I_DC：

步驟S2：根據(jù)電感電流獲取PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值。

具體而言，首先獲取不同PWM開關(guān)電源電路的類型，根據(jù)該類型獲得平均電感電流I_DC及其與輸出電流的不同關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換出輸出電流檢測(cè)值。更具體的，輸出電流檢測(cè)值和電感電流平均值滿足以下關(guān)系：

I_OUTS＝K*I_DC，其中，I_OUTS為輸出電流檢測(cè)值，K為不同PWM開關(guān)電源電路的比例系數(shù)。

本實(shí)施例中，PWM開關(guān)電源電路的類型包括降壓型、升壓型以及降壓-升壓型，其電路結(jié)構(gòu)圖分別如圖4-6所示。若PWM開關(guān)電源電路的類型為升壓型，則比例系數(shù)為：即I_OUTS＝I_DC*(1-D)＝I_DC*V_IN/V_OUT，其中，D為PWM占空比，V_IN為輸入電壓，V_OUT為輸出電壓。即在獲取平均電感電流I_DC后，通過(guò)占空比D轉(zhuǎn)換為輸出電流檢測(cè)值I_OUTS。

若PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓型，則比例系數(shù)為：K＝1，即I_OUTS＝I_DC。

若PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓-升壓型，則比例系數(shù)為：即I_OUTS＝I_DC*(1-D)＝I_DC*V_IN/(V_IN+V_OUT)。

步驟S3：根據(jù)輸出電流檢測(cè)值控制PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出。

具體是根據(jù)獲得的輸出電流檢測(cè)值I_OUTS與設(shè)定的目標(biāo)值I_REF的差值反饋來(lái)控制PWM開關(guān)電源電路的占空比，加大或者減小PWM開關(guān)電源電路的輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)輸出電流的恒定控制。

更具體的實(shí)現(xiàn)如圖7所示，輸出電流檢測(cè)值I_OUTS與目標(biāo)值I_REF通過(guò)誤差放大器EA產(chǎn)生誤差控制信號(hào)V_C,其中，誤差控制信號(hào)V_C控制PWM開關(guān)電源電路的占空比。

承前所述，本實(shí)施例是通過(guò)輸出電流檢測(cè)值與平均電感電流的關(guān)系，然后通過(guò)控制平均電感電流以達(dá)到控制輸出電流恒定。無(wú)需如現(xiàn)有技術(shù)一樣增加采樣電阻，因此能夠在降低成本、提高效率的同時(shí)，對(duì)輸出電流進(jìn)行恒定控制。

本發(fā)明還提供了一種PWM開關(guān)電源電路的恒定輸出電流的控制裝置，該控制裝置適用于前文所述的控制方法中。具體請(qǐng)參閱圖8。

如圖8所示，本實(shí)施的控制裝置80包括獲取模塊81和82以及控制模塊83。

其中，獲取模塊81用于獲取PWM開關(guān)電源電路的電感電流。電感電流包括峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI以及平均電感電流I_DC。獲取模塊81具體是分別獲取峰值電流I_PK、電感勵(lì)磁起始電流I_INI，并根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算得到平均電感電流I_DC：

具體電感電流的獲取方式如前文所述，在此不再贅述。

獲取模塊82用于根據(jù)電感電流獲取PWM開關(guān)電源電路的輸出電流檢測(cè)值。具體是獲取不同PWM開關(guān)電源電路的類型，并根據(jù)類型獲得平均電感電流I_DC及其與輸出電流的不同關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換出輸出電流檢測(cè)值。

其中，降壓型、升壓型以及降壓-升壓型的電路的結(jié)構(gòu)示意圖分別參見(jiàn)圖4-6所示。輸出電流檢測(cè)值與平均電感電流平均值的關(guān)系為I_OUTS＝K*I_DC，其中，I_OUTS為輸出電流檢測(cè)值，K為不同PWM開關(guān)電源電路的比例系數(shù)。

若PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓型，則比例系數(shù)為：K＝1，即I_OUTS＝I_DC。

若PWM開關(guān)電源電路的類型為降壓-升壓型，則比例系數(shù)為：即I_OUTS＝I_DC*(1-D)＝I_DC*V_IN/(V_IN+V_OUT)。

若PWM開關(guān)電源電路的類型為升壓型，則比例系數(shù)為：即I_OUTS＝I_DC*(1-D)＝I_DC*V_IN/V_OUT，其中，D為PWM占空比，V_IN為輸入電壓，V_OUT為輸出電壓。即在獲取平均電感電流I_DC后，通過(guò)占空比D轉(zhuǎn)換為輸出電流檢測(cè)值I_OUTS。

控制模塊83用于根據(jù)輸出電流檢測(cè)值控制PWM開關(guān)電源電路實(shí)現(xiàn)其恒流輸出。具體是用于根據(jù)獲得輸出電流檢測(cè)值，與目標(biāo)值比較，進(jìn)而反饋實(shí)現(xiàn)輸出電流的恒定控制。

因此，本發(fā)明能夠在無(wú)需采樣電阻的同時(shí)，對(duì)輸出電流進(jìn)行恒定控制。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。