准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法发明专利

专利名称：准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011590831.0

专利申请（专利权）人：南京志行聚能科技有限责任公司
权利人地址：江苏省南京市浦口区经济开发区永宁园区琥珀路1号20号楼

专利发明（设计）人：边彬,居冬乾,陈畅,张磊

专利摘要：本发明提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法，其中，准谐振模式的开关电源的消抖电路通过所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态，屏蔽了非连续周期的变化，实现了消抖的功能，保证了系统工作的稳定性和可靠性。

主权利要求：
1.一种准谐振模式的开关电源的消抖电路，其特征在于，包括：系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路；所述系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路依次电性连接；
所述系统工作信号频率比较模块适于将输入到系统工作信号频率比较模块的系统工作信号频率与预设的频率范围进行比较，并将比较结果发送至加/减谷底状态产生电路；
所述加/减谷底状态产生电路适于依据所述系统工作信号频率比较模块发送的比较结果产生加/减谷底的状态指令并发送给所述加/减谷底信号产生电路；
所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态；
所述系统工作信号频率比较模块包括第一触发器、第二触发器以及第三触发器；所述第一触发器、所述第二触发器以及所述第三触发器并联设置；
所述第一触发器包括第一频率输入端，工作信号输入端、第一复位端以及第一输出端；
所述第一频率输入端与代表第一频率的高电平信号电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第一复位端与复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接；
所述第二触发器包括第二频率输入端，工作信号输入端、第二复位端以及第二输出端；
所述第二频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第二复位端与复位电压以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接；
所述第三触发器包括第三频率输入端，工作信号输入端、第三复位端以及第三输出端；
所述第三频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第三复位端复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接；
其中，所述第一频率小于所述第二频率；
所述加/减谷底状态产生电路包括第四触发器以及第五触发器；所述第四触发器以及所述第五触发器并联设置；
所述第四触发器包括第一系统电压输入端，第四信号输入端、第四复位端以及第四输出端；所第一系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第四信号输入端与所述第三触发器的第三输出端电性连接，所述第四复位端与复位电压、第一触发器的第一输出端以及第二触发器的第二输出端通过比较器电性连接；
所述第五触发器包括第二系统电压输入端，第五信号输入端、第五复位端以及第五输出端；所述第二系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第五信号输入端与所述第一触发器的第一输出端电性连接，所述第五复位端与复位电压、第二触发器的第二输出端以及第三触发器的第三输出端通过比较器电性连接；
所述加/减谷底信号产生电路为计数器单元，所述第四触发器的第四输出端以及所述第五触发器的第五输出端分别与所述加/减谷底信号产生电路电性连接；
所述频率范围由第一频率以及第二频率构成，所述比较结果包括三类：第一类比较结果，系统工作信号频率低于第一频率；
第二类比较结果，系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间；
第三类比较结果，系统工作信号频率大于所述第二频率。
2.一种基于权利要求1所述的消抖电路的消抖方法，其特征在于，所述方法包括：获取系统工作信号频率；
比较系统工作信号频率与预设频率范围的关系；
依据比较结果产生加/减谷底的状态指令；
判断加/减谷底的状态指令是否达到预设周期；
在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制。
3.如权利要求2所述的消抖方法，其特征在于，所述预设频率范围由第一频率以及第二频率构成，其中，所述第一频率小于所述第二频率。
4.如权利要求3所述的消抖方法，其特征在于，所述比较系统工作信号频率与预设频率范围的关系的方法包括：系统工作信号频率低于第一频率时，为第一类比较结果；
系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间时，为第二类比较结果；
系统工作信号频率大于所述第二频率时，为第三类比较结果。
5.如权利要求4所述的消抖方法，其特征在于，所述判断加/减谷底的状态指令是否达到预设周期的方法包括：统计系统工作信号频率处于当前比较结果类型的下降沿的个数；
如果下降沿的个数中断，则在前的下降沿个数清零；
获得当前下降沿的个数，并与预设周期进行比较；
在当前下降沿的个数大于等于预设周期时，则判断加/减谷底的状态指令已到达预设周期，反之，则未达到预设周期。
6.如权利要求5所述的消抖方法，其特征在于，所述在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制的方法包括：系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第一类型比较结果时，提高系统工作信号的频率；
系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第二类型比较结果时，维持系统工作信号的频率；
系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第三类型比较结果时，降低系统工作信号的频率。 说明书 : 准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法技术领域[0001] 本发明属于开关电源消抖领域，具体涉及一种准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法。背景技术[0002] 准谐振模式的开关电源在准谐振工作过程中，通过采样谷底信号，来动态地调节谷底导通的时间，调节系统的工作频率。为了满足系统的可靠性和稳定性的要求，需要对准谐振模式的开关电源在谷底导通之前进行消抖的操作。[0003] 上述问题是目前亟待解决的。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法。[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种准谐振模式的开关电源的消抖电路，包括：系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路；所述系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路依次电性连接；[0006] 所述系统工作信号频率比较模块适于将输入到系统工作信号频率比较模块的系统工作信号频率与预设的频率范围进行比较，并将比较结果发送至加/减谷底状态产生电路；[0007] 所述加/减谷底状态产生电路适于依据所述系统工作信号频率比较模块发送的比较结果产生加/减谷底的状态指令并发送给所述加/减谷底信号产生电路；[0008] 所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态。[0009] 进一步的，所述系统工作信号频率比较模块包括第一触发器、第二触发器以及第三触发器；所述第一触发器、所述第二触发器以及所述第三触发器并联设置；[0010] 所述第一触发器包括第一频率输入端，工作信号输入端、第一复位端以及第一输出端；所述第一频率输入端与代表第一频率的高电平信号电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第一复位端与复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接；[0011] 所述第二触发器包括第二频率输入端，工作信号输入端、第二复位端以及第二输出端；所述第二频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第二复位端与复位电压以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接；[0012] 所述第三触发器包括第三频率输入端，工作信号输入端、第三复位端以及第三输出端；所述第三频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第三复位端复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接；[0013] 其中，所述第一频率小于所述第二频率。[0014] 进一步的，所述加/减谷底状态产生电路包括第四触发器以及第五触发器；所述第四触发器以及所述第五触发器并联设置；[0015] 所述第四触发器包括第一系统电压输入端，第四信号输入端、第四复位端以及第四输出端；所第一系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第四信号输入端与所述第三触发器的第三输出端电性连接，所述第四复位端与复位电压、第一触发器的第一输出端以及第二触发器的第二输出端通过比较器电性连接；[0016] 所述第五触发器包括第二系统电压输入端，第五信号输入端、第五复位端以及第五输出端；所述第二系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第五信号输入端与所述第一触发器的第一输出端电性连接，所述第五复位端与复位电压、第二触发器的第二输出端以及第三触发器的第三输出端通过比较器电性连接。[0017] 进一步的，所述加/减谷底信号产生电路为计数器单元，所述第四触发器的第四输出端以及所述第五触发器的第五输出端分别与所述加/减谷底信号产生电路电性连接。[0018] 进一步的，所述频率范围由第一频率以及第二频率构成，所述比较结果包括三类：[0019] 第一类比较结果，系统工作信号频率低于第一频率；[0020] 第二类比较结果，系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间；[0021] 第三类比较结果，系统工作信号频率大于所述第二频率。[0022] 本发明还提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖方法，所述方法包括：[0023] 获取系统工作信号频率；[0024] 比较系统工作信号频率与预设频率范围的关系；[0025] 依据比较结果产生加/减谷底的状态指令；[0026] 判断加/减谷底的状态指令是否达到预设周期；[0027] 在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制。[0028] 进一步的，所述预设频率范围由第一频率以及第二频率构成，其中，所述第一频率小于所述第二频率。[0029] 进一步的，所述比较系统工作信号频率与预设频率范围的关系的方法包括：[0030] 系统工作信号频率低于第一频率时，为第一类比较结果；[0031] 系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间时，为第二类比较结果；[0032] 系统工作信号频率大于所述第二频率时，为第三类比较结果。[0033] 进一步的，所述判断加/减谷底的状态指令是否达到预设周期的方法包括：[0034] 统计系统工作信号频率处于当前比较结果类型的下降沿的个数；[0035] 如果下降沿的个数中断，则在前的下降沿个数清零；[0036] 获得当前下降沿的个数，并与预设周期进行比较；[0037] 在当前下降沿的个数大于等于预设周期时，则判断加/减谷底的状态指令已到达预设周期，反之，则未达到预设周期。[0038] 进一步的，所述在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制的方法包括：[0039] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第一类型比较结果时，提高系统工作信号的频率；[0040] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第二类型比较结果时，维持系统工作信号的频率；[0041] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第三类型比较结果时，降低系统工作信号的频率。[0042] 本发明的有益效果是：本发明提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法，其中，准谐振模式的开关电源的消抖电路通过所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态，屏蔽了非连续周期的变化，实现了消抖的功能，保证了系统工作的稳定性和可靠性。附图说明[0043] 下面结合附图和实施例对本发明作进二步说明。[0044] 图1是本发明实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路的原理框图。[0045] 图2是本发明实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路的系统工作信号频率比较模块的电路原理图。[0046] 图3是本发明实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路的所述加/减谷底状态产生电路的电路原理图。[0047] 图4是发明本实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路处于减谷底下的工作波形图。[0048] 图5是发明本实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路处于加谷底下的工作波形图。[0049] 图6是本发明实施例所提供准谐振模式的开关电源的消抖方法的流程图。具体实施方式[0050] 现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。实施例[0051] 请参阅图1，本实施例提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖电路包括：系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路；所述系统工作信号频率比较模块、加/减谷底状态产生电路、加/减谷底信号产生电路以及谷底导通电路依次电性连接；所述系统工作信号频率比较模块适于将输入到系统工作信号频率比较模块的系统工作信号频率与预设的频率范围进行比较，并将比较结果发送至加/减谷底状态产生电路；所述加/减谷底状态产生电路适于依据所述系统工作信号频率比较模块发送的比较结果产生加/减谷底的状态指令并发送给所述加/减谷底信号产生电路；所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态。屏蔽了非连续周期的变化，实现了消抖的功能，保证了系统工作的稳定性和可靠性。[0052] 请参阅图2，在本实施例中，所述系统工作信号频率比较模块包括第一触发器DFF1、第二触发器DFF2以及第三触发器DFF3；所述第一触发器DFF1、所述第二触发器DFF2以及所述第三触发器DFF3并联设置；[0053] 所述第一触发器DFF1包括第一频率输入端，工作信号输入端、第一复位端以及第一输出端；所述第一频率输入端与代表第一频率的高电平信号电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第一复位端与复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接。[0054] 其中，触发器都是在CLK的低电平触发，R端是低电平复位。[0055] 对于第一触发器DFF1，当LEB的低电平的下降沿信号落在OSC_f1的高电平区间，VCONS、VDEC信号都被复位为低电平，VINC输出高电平，当OSC_f1退出高电平，VINC又复位为低电平。[0056] 所述第二触发器DFF2包括第二频率输入端，工作信号输入端、第二复位端以及第二输出端；所述第二频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第二复位端与复位电压以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接。[0057] 当LEB的低电平信号落在OSC_f1的低电平与OSC_f2的高电平区间，VINC、VDEC信号都被复位为低电平，VCONS输出高电平，当OSC_f2退出高电平，VCONS又复位为低电平。[0058] 所述第三触发器DFF3包括第三频率输入端，工作信号输入端、第三复位端以及第三输出端；所述第三频率输入端与代表第一频率的高频电性号以及代表第二频率的高电平信号通过比较器电性连接，所述工作信号输入端与检测到的系统工作信号频率信号电性连接，所述第三复位端复位电压以及代表第一频率的高电平信号通过比较器电性连接。[0059] 当LEB的低电平信号落在OSC_f1的低电平与OSC_f1的高电平区间，VINC、VCONS信号都被复位为低电平，VDEC输出高电平，当OSC_f1退出低电平，VDEC又复位为低电平。[0060] 其中，所述第一频率小于所述第二频率。[0061] 在本实施例中，所述频率范围由第一频率以及第二频率构成，所述比较结果包括三类：[0062] 第一类比较结果，系统工作信号频率低于第一频率；[0063] 第二类比较结果，系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间；[0064] 第三类比较结果，系统工作信号频率大于所述第二频率。[0065] 当LEB工作频率低于f1，LEB下降沿信号产生于OSC_f1和OSC_f2的低电平信号区域，产生VDEC脉冲，VDECSTATE跳变为高电平。当VDECSTATE在连续的N个周期（一般选取为几百个周期）保持高电平状态，则输出DEC高电平信号给谷底选择电路，进行减谷底的操作，提高系统的工作频率。[0066] 当LEB工作频率处于f1与f2之间，LEB下降沿信号产生于OSC_f1的低电平信号和OSC_f2的高电平信号区域，产生VCONS脉冲，VDECSTATE和VINCSTATE为低电平信号，系统保持原有的工作频率不变。[0067] 当LEB工作频率大于f2，LEB下降沿信号产生于OSC_f1的高电平信号和OSC_f2的低电平信号区域，产生VINC脉冲，VINCSTATE跳变为高电平。当VINCSTATE在连续的N个周期保持高电平状态，则输出INC高电平信号给谷底选择电路，进行加谷底的操作，降低系统的工作频率。[0068] 请参阅图3，在本实施例中，所述加/减谷底状态产生电路包括第四触发器DFF4以及第五触发器DFF5；所述第四触发器DFF4以及所述第五触发器DFF5并联设置；[0069] 所述第四触发器DFF4包括第一系统电压输入端，第四信号输入端、第四复位端以及第四输出端；所第一系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第四信号输入端与所述第三触发器DFF3的第三输出端电性连接，所述第四复位端与复位电压、第一触发器DFF1的第一输出端以及第二触发器DFF2的第二输出端通过比较器电性连接。当VDEC信号产生下降沿信号时，VDECSTATE跳变为高电平，若无VINC和VCONS高电平信号的输入，则保持高电平状态，否则将被复位为低电平。[0070] 所述第五触发器DFF5包括第二系统电压输入端，第五信号输入端、第五复位端以及第五输出端；所述第二系统电压输入端与系统电压电性连接，所述第五信号输入端与所述第一触发器DFF1的第一输出端电性连接，所述第五复位端与复位电压、第二触发器DFF2的第二输出端以及第三触发器DFF3的第三输出端通过比较器电性连接。当VINC信号产生下降沿信号时，VINCSTATE跳变为高电平，若无VDEC和VCONS高电平信号的输入，则保持高电平状态，否则将被复位为低电平。[0071] 在本实施例中，所述加/减谷底信号产生电路为计数器单元，所述第四触发器DFF4的第四输出端以及所述第五触发器DFF5的第五输出端分别与所述加/减谷底信号产生电路电性连接。[0072] 对于减计数，当检测到VDECSTATE为高电平，每一个LEB下降沿到来时，计数器加1，当计数器计数达到N时，输出DEC高电平信号；若在达到N计数之前，VDECSTATE信号变为低电平，则计数器复位，系统保持当前工作状态。对于加计数，当检测到VINCSTATE为高电平，每一个LEB周期计算器加1，当计数器计数达到N时，输出INC高电平信号；若在达到N计数之前，VINCSTATE信号变为低电平，则计数器复位，系统保持当前工作状态。[0073] 请参阅图4，图4是本实施例提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路处于减谷底下的工作波形图。[0074] 请参阅图5，图5是本实施例提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路处于加谷底下的工作波形图。实施例[0075] 请参阅图6，本实施例提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖方法。本发明的消抖电路屏蔽了非连续周期的变化，实现了消抖的功能，保证了系统工作的稳定性和可靠性。[0076] 具体来说，准谐振模式的开关电源的消抖方法包括以下步骤：[0077] S110：获取系统工作信号频率；[0078] S120：比较系统工作信号频率与预设频率范围的关系。[0079] 其中，所述预设频率范围由第一频率以及第二频率构成，其中，所述第一频率小于所述第二频率。[0080] 具体的，系统工作信号频率低于第一频率时，为第一类比较结果；[0081] 系统工作信号频率在所述第一频率以及所述第二频率之间时，为第二类比较结果；[0082] 系统工作信号频率大于所述第二频率时，为第三类比较结果。[0083] S130：依据比较结果产生加/减谷底的状态指令。[0084] 具体地，统计系统工作信号频率处于当前比较结果类型的下降沿的个数；[0085] 如果下降沿的个数中断，则在前的下降沿个数清零；[0086] 获得当前下降沿的个数，并与预设周期进行比较；[0087] 在当前下降沿的个数大于等于预设周期时，则判断加/减谷底的状态指令已到达预设周期，反之，则未达到预设周期。[0088] S140：判断加/减谷底的状态指令是否达到预设周期；[0089] 在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制。[0090] 具体地，所述在达到预设周期时，依据加/减谷底的状态指令所表示的类型对谷底导通电路的工作状态进行控制的方法包括：[0091] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第一类型比较结果时，提高系统工作信号的频率；[0092] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第二类型比较结果时，维持系统工作信号的频率；[0093] 系统工作信号频率与预设频率范围的比较结果为第三类型比较结果时，降低系统工作信号的频率。[0094] 本实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖方法可以通过实施例所提供的准谐振模式的开关电源的消抖电路执行。[0095] 综上所述，本发明提供了一种准谐振模式的开关电源的消抖电路及方法，其中，准谐振模式的开关电源的消抖电路通过所述加/减谷底信号产生电路适于依据接收的加/减谷底的状态指令的持续周期以及类型来调节谷底导通电路的工作状态，屏蔽了非连续周期的变化，实现了消抖的功能，保证了系统工作的稳定性和可靠性。[0096] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

专利地区：江苏

专利申请日期：2020-12-29

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114696799B