减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，该电路在现有的原边反馈的恒流恒压控制器基础上增加了一个指数波发生器、一个第二比较器和一个或门。通过增加上述电路使得由本实用新型搭建的反激式变换器，不会再受到前沿消隐时间的限制即空载时可以实现更小的开通时间和更高的最低开关频率。因而，由本实用新型搭建的反激式变换器，在相同的条件下，相对于由现有的原边反馈的恒流恒压控制器搭建的反激式变换器，具备更好的动态响应能力和更低的待机功耗。
【专利说明】减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电流控制型开关调节系统，特别是涉及一种减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路。
【背景技术】
[0002]近年来手持式个人通讯终端(比如手机)产品发展迅速，其相关充电器市场也随之发展。其中，反激式变换器由于其自身成本、性能优势，被广泛应用于这个领域。而各种采用原边反馈的恒流恒压控制器，因其外围结构简单，成本低廉，同样被广泛接受和应用。
[0003]现有的利用原边反馈的恒流恒压控制器搭建的反激式变换器，如图1所示，包括:整流桥153、n型滤波器154、吸收电路155、变压器156 (其由初级绕组161、次级绕组162、辅助绕组163组成)、原边反馈的恒流恒压控制器175、次级整流二极管157、输出电容158、输出假负载159、辅助供电电路170 (其由第一辅助电阻171、第二辅助电阻172、辅助整流二极管173、辅助电容174组成)、开关管150和初级电流采样电阻151。
[0004]如图1所示，所述的原边反馈的恒流恒压控制器175包括:振荡器120、采样模块110、运算放大器112、比较器114、RS触发器122、驱动模块124、前沿消隐模块130 (其由单稳态电路131、传输开关133组成)等。工作时，所述原边反馈的恒流恒压控制器175需要提取与输出电压和输出负载有关的信息，通过输出调制信号125控制所述开关管150的导通和截止来稳定输出电压。在图1所示的系统中，所述与输出电压和输出负载有关的信息可以通过信号100和信号101被提取。其中，所述信号100等比例反映输出电压值；而所述信号101为流经所述初级`绕组161的电流在初级电流采样电阻151处形成的电压信号。假设，输出电压为Vo，次级绕组162匝数为Ns，辅助绕组163匝数为Naux，所述信号100在直流段的电压值为Vfb，其计算公式如下:
w 一、
[0005]pa+ (公式 I)
[0006]公式I可以看出，输出电压Vo与Vfb电压成线性关系，因此，可以通过恒定Vfb电压值的办法来输出恒定电压。
[0007]图1所示电路中，当所述开关管150导通时，则流经所述初级绕组161的电流线性增大，所述信号101也线性增大，所述信号101进入所述前沿消隐模块130，所述信号101经过所述传输开关133后生成信号102,生成的所述信号102与阈值电压信号113 —起进入所述比较器114生成信号115，当所述信号102超过所述阈值电压信号113时，则所述比较器114的输出信号115为高电平；当所述开关管150截止时，存储在所述变压器156中的能量被释放给输出端，此时去磁过程开始，在去磁过程中，所述采样模块110对信号100进行采样保持并输出信号111，所述信号111与参考电压Vrefl之差被所述误差放大器112放大以生成所述阈值电压信号113。
[0008]其次，所述振荡器120输出信号121。[0009]接着，所述RS触发器122接收所述信号121和115，并作为响应生成信号123。具体地，如果所述信号121为逻辑高电平并且所述信号115为逻辑低电平，则所述信号123为逻辑高电平；如果所述信号121为逻辑低电平并且所述信号115为逻辑高电平，则所述信号123为逻辑低电平。[0010]如果I所示，所述信号123被所述驱动模块124接收并输出信号125至所述开关管150的基极。如果所述信号123为高电平，则所述驱动模块124输出信号125使驱动所述开关管150导通；反之，如果所述信号123为低电平，则所述驱动模块124输出信号125使驱动所述开关管150截止。[0011]通过以上分析并参考图1所示电源变换器系统，为了提高轻载时的效率，降低空载时的待机功耗，可通过所述振荡器120控制开关频率，使得输出负载越小，开关频率越低，输出负载越大，开关频率越高。[0012]但是，如果输出负载动态切换时，负载突然从轻载切换到满载，由于原边反馈的反馈信息需要下一个周期内才能采样，那么在一个周期时间内，由于原边反馈的控制器无法检测到输出电压信息，会导致输出电压会持续跌落，从而影响电路的正常工作。[0013]比如，最新USB3.0标准对额定输出为5V1A的充电器提出了较高的动态响应能力，其输出电压范围为4.75~5.25V, 5V1A的充电器输出电容一般为1000uF,按照0.5V的跌落电压值，可通过以下公式计算出原边反馈控制器的最低开关频率:
【权利要求】
1.一种减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，该电路包括:采样模块(410);运算放大器(412);第一比较器(414);振荡器(420) ；RS触发器(422);驱动模块(424);前沿消隐模块(430)，所述前沿消隐模块(430)包括:第一端口、第二端口和第三端口，其特征在于，该电路还包括:指数波发生器(440);第二比较器(442);或门(444);其中，所述采样模块(410)的输入端接收外部辅助绕组(463)的电压分压信号，所述采样模块(410)的输出端与第一基准电压(Vrefl)—起进入所述运算放大器(412)，所述运算放大器(412)的输出端分别连接至所述第一比较器(414)的第一输入端和第二比较器(442)的第一输入端，所述第一比较器(414)的第二输入端连接至所述前沿消隐模块(430)的第三端口，所述第二比较器(442)的第二输入端连接至所述指数波发生器(440)的输出端，所述第一比较器(414)和第二比较器(442)输出至所述或门(444)的输入端，所述振荡器(420)输出至所述RS触发器(422)的S端，所述或门(444)输出至所述RS触发器(422)的R端，所述RS触发器(422)的Q端分别输出至所述指数波发生器(440)的输入端、所述驱动模块(424)的输入端和所述前沿消隐模块(430)的第二端口，所述驱动模块(424)输出至外部开关管(450)的基极，所述前沿消隐模块(430)的第一端口连接至所述外部开关管(450)的发射极。
2.根据权利要求1所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，该电路还包括:外部整流桥(453);外部TI型滤波器(454);外部吸收电路(455);由初级绕组(461)、次级绕组(462)及辅助绕组(463)组成的外部变压器(456);外部开关管(450);其中，外部输入电信号会依次经过所述外部整流桥(453)、外部TI型滤波器(454)、外部吸收电路(455)和外部变压器(456)，所述外部吸收电路(455)和初级绕组(461)并联后连接至所述外部开关管(450)的集电极，所述外部开关管(450)的发射极通过初级电流采样电阻(451)接地，所述次级绕组(462)与外部第一整流二极管(457)、外部第一输出电容(458)构成回路，所述外部第一整流二极管(457)通过其N极与所述外部第一输出电容(458)相连，所述辅助绕组(463)与外部第一电阻(471)、外部第二电阻(472)构成回路，外部第二整流二极管(473)通过其N极和外部第二输出电容(474)串联后与所述外部第一电阻(471)和外部第二电阻(472)组成的支路并联，所述外部第一电阻(471)和外部第二电阻(472)的连接点处输出所述外部辅助绕组(463)的电压分压信号至所述采样模块(410)的输入端。
3.根据权利要求2所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，该电路还包括:假负载电阻(459)，该假负载电阻(459)与所述外部第一输出电容(458)并联。
4.根据权利要求1所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，所述前沿消隐模块(430)包括:单稳态电路(431)和传输开关(433)，所述单稳态电路(431)的一端为所述第二端口，另一端连接至所述传输开关(433)的栅极；所述传输开关(433)的一端为所述第一端口，另一端为所述第三端口。
5.根据权利要求1所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，所述第一比较器(414)的第一输入端为负输入端，所述第一比较器(414)的第二输入端为正输入端；所述第二比较器(442)的第一输入端为负输入端，所述第二比较器(442)的第二输入端为正输入端。
6.根据权利要求1所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，所述采样模块(410)的输出端连接至所述运算放大器(412)的负输入端，所述第一基准电压(Vrefl)进入所述运算放大器(412)的正输入端。
7.根据权利要求1所述的减小电流控制型开关调节系统中开通时间的电路，其特征在于，所述指数波发生器(440)包括:第一非门(701)、第一开关(703)、第二开关(705)、第一电阻(702)和第一电容(704)，其中，所述指数波发生器(440)的输入端分别连接至所述第一非门(701)的输入端和第二开关(705)的栅极，所述第一非门(701)的输出端连接至所述第一开关(703)的栅极，所述第二开关(705)的一端连接至第二基准电压(Vref2)，所述第二开关(705)的另一端连接至所述第一电阻(702)的一端，所述第一电阻(702)的另一端分别连接至所述指数波发生器(440)的输出端、第一电容(704)的一端和第一开关(703)的一端，所述第一开关(703)的另 一端和第一电容(704)的另一端接地。
【文档编号】H02M1/08GK203466720SQ201320540732
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】杨全, 边彬, 陈畅 申请人:南京埃科孚电子科技有限公司