一種抗磁干擾的開關電源及其控制電路和控制方法技術

公開了開關電源及其控制電路和控制方法。控制電路包括根據開關電源的輸出電壓提供誤差放大信號的誤差放大單元、判斷開關電源是否受到外部磁場的影響并提供磁場檢測信號的磁場檢測單元、根據磁場檢測信號提供時鐘信號的頻率控制單元、以及提供開關控制信號以控制開關電源中的主功率開關的開關控制單元，其中開關控制單元響應于誤差放大信號控制主功率開關的占空比，響應于時鐘信號控制主功率開關的開關頻率。與現有技術相比，在實現開關頻率可控的同時，可以消除或減弱外部磁場對開關電源的干擾，具有較簡單的結構和較低的成本。

【技術實現步驟摘要】
一種抗磁干擾的開關電源及其控制電路和控制方法
本專利技術的實施例涉及一種電子電路，更具體地說，尤其涉及一種開關電源。
技術介紹
開關電源由于其具有較快的瞬態響應、較低的損耗等優點已廣泛的應用于各領域中。然而，當應用于電表等領域時，將面臨有可能存在外部強磁場干擾的問題。一種現有的解決方法是，增加機械屏蔽外殼，以屏蔽外部強磁場對開關電源的干擾，此種方法的缺點是增加了成本和體積。另一種現有的解決方法是，設計開關電源中的磁性元件時，例如設計電感或變壓器時，留有非常大的余量，此種方法將會導致開關電源中的磁性元件體積非常龐大，同時也增加了成本。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供一種開關電源及其控制電路和控制方法。根據本專利技術實施例的一種用于開關電源的控制電路，所述開關電源包括磁性元件、耦接至磁性元件的主功率開關、接收輸入電壓的輸入端口、以及提供輸出電壓的輸出端口，所述控制電路包括：誤差放大單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考信號，第二輸入端接收代表輸出電壓的電壓反饋信號，所述誤差放大單元根據參考信號和電壓反饋信號之間的差值，在輸出端提供誤差放大信號；磁場檢測單元，具有輸出端，所述磁場檢測單元判斷開關電源是否受到外部磁場的影響，并在其輸出端提供磁場檢測信號；頻率控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至磁場檢測單元的輸出端以接收磁場檢測信號，第二輸入端接收頻率設置電壓，第三輸入端接收頻率調整電壓，所述頻率控制單元根據磁場檢測信號、頻率設置電壓、以及頻率調整電壓在其輸出端提供時鐘信號，當磁場檢測信號指示開關電源未受到外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓控制時鐘信號的頻率等于一頻率預設值，當磁場檢測信號指示開關電源受到了外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓和頻率調整電壓控制時鐘信號的頻率等于所述頻率預設值的N倍，N為大于1的整數；以及開關控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至誤差放大單元的輸出端，第二輸入端耦接至頻率控制單元的輸出端以接收時鐘信號，所述開關控制單元在其輸出端提供開關控制信號以控制主功率開關的導通及關斷，其中開關控制單元響應于誤差放大信號控制主功率開關的占空比，響應于時鐘信號控制主功率開關的開關頻率。根據本專利技術實施例的一種開關電源，包括：變壓器，具有初級繞組和次級繞組，其中初級繞組接收輸入電壓；主功率開關，耦接至初級繞組；整流電路，耦接至次級繞組并提供輸出電壓；反饋電路，提供代表輸出電壓的電壓反饋信號；以及控制電路，接收電壓反饋信號，并根據電壓反饋信號提供開關控制信號以控制主功率開關的導通及關斷，所述控制電路響應于電壓反饋信號以控制主功率開關的占空比，所述控制電路根據開關電源是否受到外部磁場的影響控制主功率開關的開關頻率，其中當開關電源未受到外部磁場的影響時，控制主功率開關的開關頻率等于頻率預設值，以及當開關電源受到外部磁場的影響時，控制主功率開關的開關頻率等于所述頻率預設值的N倍，N為大于1的整數。根據本專利技術實施例的一種用于開關電源的控制方法，所述開關電源包括磁性元件、耦接至磁性元件的主功率開關、接收輸入電壓的輸入端口、以及提供輸出電壓的輸出端口，所述控制方法包括：根據輸出電壓提供電壓反饋信號；根據參考信號與電壓反饋信號之間的差值提供誤差放大信號；根據誤差放大信號，控制主功率開關的占空比；以及判斷開關電源是否受到外部磁場的影響；其中當開關電源未受到外部磁場的影響時，開關電源處于正常工作模式，控制開關頻率等于第一頻率預設值；以及當開關電源受到外部磁場的影響，開關電源進入抗磁模式，控制開關頻率等于第二頻率預設值，其中第二頻率預設值大于第一頻率預設值。根據本專利技術實施例的開關電源，在實現開關頻率可控的同時，可以消除或減弱外部磁場對開關電源的干擾，具有較簡單的結構和較低的成本。附圖說明為了更好的理解本專利技術，將根據以下附圖對本專利技術進行詳細描述：圖1示出了根據本專利技術一實施例的開關電源100的電路框圖；圖2示出了根據本專利技術一實施例的開關電源200的電路框圖；圖3示出了根據本專利技術一實施例的圖2所示開關電源200根據誤差放大信號COMP調整開關頻率Fs的示意圖；圖4示出了根據本專利技術一實施例的磁場檢測單元32的電路結構圖；圖5示出了根據本專利技術一實施例的圖2所示開關電源200根據電流檢測信號CS的斜率Rcs調整開關頻率Fs的示意圖；圖6示出了根據本專利技術另一實施例的磁場檢測單元32的電路結構圖；圖7示出了根據本專利技術一實施例的頻率控制單元33的電路結構圖；圖8示出了根據本專利技術一實施例的用于開關電源的控制方法流程圖。具體實施方式下面將詳細描述本專利技術的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本專利技術。在以下描述中，為了提供對本專利技術的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節來實行本專利技術。在其他實例中，為了避免混淆本專利技術，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本專利技術至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和、或子組合將特定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應當理解，當稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。針對
技術介紹
中提出的問題，本專利技術的實施例提出了一種可根據外部磁場調整開關頻率的開關電源。當開關電源未受到外部磁場的影響時，所述開關電源正常工作，開關頻率等于頻率預設值；當開關電源受到外部磁場的影響時，所述開關電源進入抗磁模式，開關頻率等于頻率預設值的N倍，N為大于1的正整數。圖1示出了根據本專利技術一實施例的開關電源100的電路框圖。開關電源100包括接收輸入電壓Vin的輸入端口、提供輸出電壓Vo的輸出端口、包括磁性元件11和主功率開關12的功率電路10、反饋電路20、以及控制電路30，其中主功率開關12耦接至磁性元件11。反饋電路20采樣輸出電壓Vo，并提供代表輸出電壓Vo的電壓反饋信號VFB。控制電路30接收電壓反饋信號VFB，并提供開關控制信號Vg以控制主功率開關12的導通及關斷。控制電路30根據電壓反饋信號VFB控制主功率開關12的占空比。本領域技術人員可知，主功率開關12的占空比代表了主功率開關12的導通時長和開關周期之比。控制電路30判斷開關電源是否受到外部磁場的影響。當開關電源100未受到外部磁場的影響時，開關電源100處于正常工作模式，控制電路30控制主功率開關12的開關頻率Fs等于頻率預設值Fset1；否則當開關電源100受到外部磁場的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于開關電源的控制電路，所述開關電源包括磁性元件、耦接至磁性元件的主功率開關、接收輸入電壓的輸入端口、以及提供輸出電壓的輸出端口，所述控制電路包括：誤差放大單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考信號，第二輸入端接收代表輸出電壓的電壓反饋信號，所述誤差放大單元根據參考信號和電壓反饋信號之間的差值，在輸出端提供誤差放大信號；磁場檢測單元，具有輸出端，所述磁場檢測單元判斷開關電源是否受到外部磁場的影響，并在其輸出端提供磁場檢測信號；頻率控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至磁場檢測單元的輸出端以接收磁場檢測信號，第二輸入端接收頻率設置電壓，第三輸入端接收頻率調整電壓，所述頻率控制單元根據磁場檢測信號、頻率設置電壓、以及頻率調整電壓在其輸出端提供時鐘信號，當磁場檢測信號指示開關電源未受到外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓控制時鐘信號的頻率等于一頻率預設值，當磁場檢測信號指示開關電源受到了外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓和頻率調整電壓控制時鐘信號的頻率等于所述頻率預設值的N倍，N為大于1的整數；以及開關控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至誤差放大單元的輸出端，第二輸入端耦接至頻率控制單元的輸出端以接收時鐘信號，所述開關控制單元在其輸出端提供開關控制信號以控制主功率開關的導通及關斷，其中開關控制單元響應于誤差放大信號控制主功率開關的占空比，響應于時鐘信號控制主功率開關的開關頻率。...

【技術特征摘要】
1.一種用于開關電源的控制電路，所述開關電源包括磁性元件、耦接至磁性元件的主功率開關、接收輸入電壓的輸入端口、以及提供輸出電壓的輸出端口，所述控制電路包括：誤差放大單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考信號，第二輸入端接收代表輸出電壓的電壓反饋信號，所述誤差放大單元根據參考信號和電壓反饋信號之間的差值，在輸出端提供誤差放大信號；磁場檢測單元，具有輸出端，所述磁場檢測單元判斷開關電源是否受到外部磁場的影響，并在其輸出端提供磁場檢測信號；頻率控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至磁場檢測單元的輸出端以接收磁場檢測信號，第二輸入端接收頻率設置電壓，第三輸入端接收頻率調整電壓，所述頻率控制單元根據磁場檢測信號、頻率設置電壓、以及頻率調整電壓在其輸出端提供時鐘信號，當磁場檢測信號指示開關電源未受到外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓控制時鐘信號的頻率等于一頻率預設值，當磁場檢測信號指示開關電源受到了外部磁場的影響時，頻率控制單元根據頻率設置電壓和頻率調整電壓控制時鐘信號的頻率等于所述頻率預設值的N倍，N為大于1的整數；以及開關控制單元，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至誤差放大單元的輸出端，第二輸入端耦接至頻率控制單元的輸出端以接收時鐘信號，所述開關控制單元在其輸出端提供開關控制信號以控制主功率開關的導通及關斷，其中開關控制單元響應于誤差放大信號控制主功率開關的占空比，響應于時鐘信號控制主功率開關的開關頻率。2.如權利要求1所述的控制電路，其中磁場檢測單元還包括輸入端，所述輸入端接收誤差放大信號，磁場檢測單元根據誤差放大信號判斷開關電源是否受到外部磁場的影響，其中當誤差放大信號大于第一閾值時，判斷開關電源受到外部磁場的影響，磁場檢測信號變為第一狀態，以及當誤差放大信號小于第二閾值時，判斷開關電源不再受到外部磁場的影響，磁場檢測信號變為第二狀態，其中第一閾值大于第二閾值。3.如權利要求1所述的控制電路，其中磁場檢測單元還包括輸入端，所述輸入端接收代表了流過主功率開關的電流的電流檢測信號，磁場檢測單元根據電流檢測信號的斜率判斷開關電源是否受到外部磁場的影響，其中當電流檢測信號的斜率大于第三閾值時，判斷開關電源受到外部磁場的影響，磁場檢測信號變為第一狀態，以及當電流檢測信號的斜率小于第四閾值時，判斷開關電源不再受到外部磁場的影響，磁場檢測信號變為第二狀態，其中第三閾值大于第四閾值。4.如權利要求1所述的控制電路，其中磁場檢測單元還包括：斜率檢測電路，接收代表了流過主功率開關的電流的電流檢測信號，所述斜率檢測電路根據電流檢測信號提供電流檢測信號的斜率；電壓前饋電路，根據輸入電壓提供第三閾值和第四閾值，其中第三閾值和第四閾值隨著輸入電壓的變化而變化，且第三閾值大于第四閾值；以及比較電路，根據電流檢測信號的斜率、第三閾值、以及第四閾值提供磁場檢測信號，其中當電流檢測信號的斜率大于第三閾值時，判斷開關電源受到外部磁場的影響，磁場檢測信號變為第一狀態，以及當電流檢測信號的斜率小于第四閾值時，判斷開關電源不再受到外部磁場的影響，磁場...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王斯然，
申請(專利權)人：成都芯源系統有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51