一种开关电源控制器的输入欠压保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种开关电源控制器的输入欠压保护电路，包括：电流检测电路，包含控制器内置电阻R2和外置电阻R1，R2的阻值远小于R1；基准电压产生电路，包含内置电阻R3和基准电流源Iref，R3和R2是控制器内部同一类型的电阻；欠压保护信号产生电路，包含比较器comp；脉冲输出控制电路；保护点输入电压Vin(p)满足公式：当开关电源的输入电压Vin下降到低于保护点输入电压Vin(p)时，比较器comp的输出端UVP产生欠压保护信号，控制脉冲输出控制电路关断控制器GATE引脚的脉冲输出。本发明简化控制器的外围电路，损耗小，同时，输入欠压保护的精度高，受工艺偏差小。本发明还提出一种带前馈补偿的输入欠压保护电路，其前馈补偿电流Icom与输入电压成比例，精度高，受工艺偏差小。
【专利说明】—种开关电源控制器的输入欠压保护电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关电源控制器的输入欠压保护电路，并涉及带前馈补偿的输入欠压保护电路。
【背景技术】
[0002]如图1所示，是未包含前馈补偿电路(或称为过功率补偿电路)的典型开关电源转换器的应用电路图，GATE引脚是控制器的驱动输出；CS引脚通过检测电流采样电阻RCS的电压来决定流过功率MOS管的电流，常称为电流环路；通过设计RI引脚到“地”的电阻Ri可以设定控制器的工作频率；UVP是输入欠压保护功能，在最小输入电压以下设计一个保护电压值，当输入电压小于该值时控制器GATE停止输出，因为输入电压太小，在最大功率输出时变压器容易饱和而烧坏电源。开关电源一般有最大输出功率的限制，在开关电源控制器中也常常设计了过功率保护，当输出Vott所带的负载超过了最大输出功率时，电源会进入过功率保护模式，防止长期过功率运作导致电源烧坏。然而，在输入电压变化范围比较宽时，控制器控制延时的存在导致输入高低压的过功率限制点不一样。如图2所示，是在不同输入电压下图1中采样电阻R?上的电压波形，Vh是指在高输入电压下最大峰值电流的实际值，'是指在低输入电压下最大峰值电流的实际值。Vck是控制器内部设定的过流保护的阈值电压，Td是控制器CS端口的电压达到\c时开始直到功率MOS关断为止所产生的延时时间，对于同一款控制器来说，Td基本是常数。正是因为这个延时的存在以及Rcs上的电压斜率不一样(该斜率k=Vin/L，Vin是电源输入电压，L是变压器主边电感量)，导致在相同的延迟时间内Rcs上的电压 上升值不一样。过流时Rcs上的实际电压为:
【权利要求】
1.一种开关电源控制器的输入欠压保护电路，其特征在于，包括: 电流检测电路，包含控制器内置电流采样电阻R2，其一端与结点A相连，另一端接地，结点A与控制器的VIN引脚相连；设有控制器外置电阻R1，该电阻Rl —端连接开关电源的输入电压Vin，另一端连接控制器的VIN引脚，所述内置电阻R2的阻值远小于外置电阻Rl ； 基准电压产生电路，包含控制器内置电阻R3和基准电流源Iref，该基准电流源Iref的输出端与内置电阻R3的一端相连，连接的结点为B，该电阻R3的另一端接地，该电阻R3和电阻R2是控制器内部同一类型的电阻； 欠压保护信号产生电路，包含比较器comp，该比较器comp的比较输入端与电流检测电路的结点A相连，参考输入端与基准电压产生电路的结点B相连，输出端UVP输出欠压保护信号; 脉冲输出控制电路，其控制端连接比较器comp的输出端UVP，其输出端连接控制器的GATE引脚； 保护点输入电压Vin(p)满足公式:
2.根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于，所述电流检测电路还包含电子开关和电阻R5，该电阻R5和电阻R2串联，所述电子开关并接在电阻R5的两端，该电子开关的控制端连接欠压保护信号产生电路中的比较器comp输出端UVP ； 当开关电源的输入电压Vin在正常输入电压范围时，比较器comp输出端UVP的电平信号控制电子开关断开，采样电阻是电阻R2与电阻R5的串联电阻， 保护点输入电压Vin (p’ )满足公式:
3.根据权利要求2所述的输入欠压保护电路，其特征在于，所述电子开关包含非门not、N沟道MOS管丽3，所述欠压保护信号产生电路的比较器comp，其比较输入端为正输入端，参考输入端为负输入端，非门not的输入端为电子开关的控制端，连接比较器comp输出端UVP，该非门not的输出端与MOS管丽3的栅极相连，电阻R5的一端与MOS管丽3的漏极以及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与结点A相连，MOS管丽3的源极和电阻R5的另一端都与地相连； 当比较器comp输出端UVP输出低电平欠压保护信号时，MOS管丽3导通，电子开关导通，采样电阻为电阻R2，当比较器comp输出端UVP输出高电平正常工作信号时，MOS管丽3截止，电子开关断开，采样电阻是电阻R2与电阻R5的串联电阻。
4.根据权利要求1至3任一项所述的输入欠压保护电路，其特征在于，所述基准电流源Iref包含运算放大器amp2、N沟道MOS管丽2和电流镜CM2，运算放大器amp2的正输入端接内部带隙基准电压Vref，负输入端与MOS管丽2的源极以及控制器RI引脚相连，该控制器的RI引脚与地之间连接外置电阻Ri，所述运算放大器amp2的输出端与MOS管丽2的栅极相连，电流镜CM2的输入端与MOS管丽2的漏极相连，输出端为基准电流源Iref的输出端; 基准电流Iref满足公式:
5.根据权利要求4所述的输入欠压保护电路，其特征在于，所述脉冲输出控制电路包含振荡器OSC和与门and,所述与门and的一个输入端为脉冲输出控制电路的控制端,连接比较器comp的输出端UVP，所述振荡器OSC的输入端口与基准电压产生电路中电流镜CM2的第三端口相连，该振荡器OSC输出的脉冲信号输入与门and的另一个输入端,该与门and的输出端为脉冲输出控制电路的输出端，连接控制器的GATE引脚； 当比较器comp的输出端UVP产生低电平欠压保护信号时，与门and的输出端持续输出低电平信号，关断控制器GATE引脚的脉冲输出。
6.根据权利要求1至3任一项所述的输入欠压保护电路，其特征在于，还包括: 前馈补偿电流产生电路，包含电压跟随器和电流镜CMl，该电压跟随器包含运算放大器ampl、N沟道MOS管丽I和补偿电流复制电阻R4，运算放大器amp I的正输入端与结点A相连，负输入端与丽I的源极以及电阻R4的一端相连，该电阻R4的另一端接地，电流镜CMl的输入端与MOS管丽I的漏极相连，该电流镜CMl的输出端经内置电阻L连接控制器CS引脚，或该电流镜CMl的输出端直接连接控制器CS引脚，该控制器CS引脚串接外置电阻Ru ； 电流镜CMl输出端输出的前馈补偿电流Icom满足公式:
【文档编号】H02M1/00GK103795036SQ201410016910
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】唐盛斌, 曾正球 申请人:广州金升阳科技有限公司