隔离式变换器及应用其的开关电源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及隔离式变换器及应用所述隔离式变换器的开关电源，所述隔离式变换器包括变压器、功率开关、开关控制电路、电压反馈电路、过压保护电路和副边整流电路；所述功率开关连接在输入电压源与所述原边绕组的第一端之间，所述原边绕组的第二端与接地端连接；所述电压反馈电路连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间，用于根据所述原边绕组两端电压以输出电压反馈信号；所述开关控制电路用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率开关；所述过压保护电路在所述电压反馈信号超出过压保护阈值时输出重置信号，所述重置信号用于重置所述开关控制电路。本发明可以在省去辅助绕组的前提下仍然实现隔离式变换器的原边控制。
【专利说明】隔离式变换器及应用其的开关电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种不需要辅助绕组的隔离式变换器及应用该隔离式变换器的开关电源。
【背景技术】
[0002]隔离式变换器被广泛应用于各种离线供电系统中。隔离式变换器通常包括原边侧电路和副边侧电路，通过控制原边侧电路中功率开关的通断，以实现在副边侧电路输出恒定的电压或恒定的电流。
[0003]为了防止输出电压过压对电路造成损坏，需要根据反馈参量判断输出电压是否过压，并在出现过压时对隔离式变换器进行保护。
[0004]在现有技术中，隔离式变换器采用在变压器中增加辅助绕组来获取反馈参量。但是，辅助绕组的绕制工艺较为复杂，会增加隔离式变换器的生产成本和制作难度，而且，由于辅助绕组具有较大的体积，因此使用辅助绕组的隔离式变换器电路体积较大。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出一种隔离式变换器及应用其的开关电源，以在省去辅助绕组的前提下仍然实现对隔离式变换器的过压保护。
[0006]第一方面，一种隔离式变换器，包括变压器、功率开关、开关控制电路、电压反馈电路、过压保护电路和副边整流电路；所述变压器包括原边绕组和副边绕组；所述副边整流电路与所述副边绕组连接；
[0007]所述功率开关连接在输入电压源与所述原边绕组的第一端之间，所述原边绕组的第二端与接地端连接；
[0008]所述电压反馈电路连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间，用于根据所述原边绕组两端电压以输出电压反馈信号；
[0009]所述开关控制电路用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率开关;
[0010]所述过压保护电路在所述电压反馈信号超出过压保护阈值时输出重置信号，所述重置信号用于重置所述开关控制电路。
[0011]优选地，所述过压保护电路包括过压比较器和消隐逻辑电路；
[0012]所述过压比较器比较所述电压反馈信号和所述过压保护阈值，在所述电压反馈信号超过所述过压保护阈值时输出过压提示信号；
[0013]所述消隐逻辑电路用于在消隐时间区间外接收到所述过压提示信号时输出所述
重置信号。
[0014]优选地，所述消隐逻辑电路包括单脉冲生成电路、第一反相器、第二反相器和与逻辑电路；
[0015]所述第一反相器的输入端输入所述开关控制信号，其输出端与所述与逻辑电路的第一输入端以及所述单脉冲生成电路的输入端连接；
[0016]所述单脉冲生成电路连接在所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输入端之间，所述第二反相器的输出端连接到所述与逻辑电路的第二输入端；
[0017]所述与逻辑电路的第三输入端输入所述过压提示信号；
[0018]所述单脉冲生成电路根据其输入端信号的上升沿触发生成具有预定脉冲宽度的单脉冲信号；
[0019]所述与逻辑电路对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出所述重置信号。
[0020]优选地，所述消隐逻辑电路包括第三反相器、延迟电路和与逻辑电路；
[0021]所述第三反相器的输入端输入所述开关控制信号，其输出端与所述与逻辑电路的第一输入端以及所述延迟电路的输入端连接；
[0022]所述延迟电路连接在所述第三反相器的输出端和所述与逻辑电路的第二输入端之间；
[0023]所述延迟电路将其输入信号延迟预定延迟时间输出；
[0024]所述与逻辑电路的第三输入端输入所述过压提示信号；
[0025]所述与逻辑电路对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出所述重置信号。
[0026]优选地，所述消隐时间区间为所述开关控制信号切换为关断状态后的预定时间区间；或者
[0027]所述消隐时间区间为所述开关控制信号切换为关断状态后的可变时间区间，所述可变时间区间的长度与当前负载相关。
[0028]优选地，所述隔离式变换器还包括电流采样电路，所述电流采样电路用于采样流过所述功率开关的电流。
[0029]优选地，所述电流采样电路包括电流采样电阻，所述电流采样电阻和所述功率开关串联连接在所述输入电压源和所述原边绕组的第一端之间。
[0030]优选地，所述隔离式变换器还包括偏置电压产生电路，所述偏置电压产生电路与所述输入电压源连接，用于为所述开关控制电路提供偏置电压。
[0031 ] 优选地，所述开关控制电路和所述过压保护电路被集成为开关控制集成电路。
[0032]第二方面，提供一种开关电源，包括整流桥和如上所述的隔离式变换器。
[0033]本发明通过将功率开关和原边绕组的位置进行互换，并根据原边绕组两端的电压实现过压保护，由此，可以在变压器中省去辅助绕组，简化了生产工艺，降低了生产成本，同时减小了电路的体积，加强了电路的保护功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0035]图1是现有的使用辅助绕组实现反馈的隔离式变换器的电路示意图；
[0036]图2是本发明第一实施例的隔离式变换器的电路示意图；
[0037]图3是本发明第一实施例的一个优选方案的电路不意图；[0038]图4是本发明第二实施例的隔离式变换器的电路示意图；
[0039]图5是本发明第二实施例的信号波形图；
[0040]图6是本发明第三实施例的隔离式变换器的电路示意图；
[0041]图7是本发明第三实施例的信号波形图；
[0042]图8是本发明的开关电源的电路示意图。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。虽然本发明是结合以下的优选实施例进行描述的，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0044]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0045]在本发明的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0046]在本发明的描述中，“信号”是指作用于电路节点上的、随时间变化的电压或电流。
[0047]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0048]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0049]本发明可以被应用于任何隔离式变换器，在以下的详细描述中，仅以反激式变换器(fIybackconverter)为例解释本发明的具体工作原理。
[0050]图1是现有的使用辅助绕组实现反馈的隔离式变换器的电路示意图。如图1所示，隔离式变换器10包括变压器T、功率开关S、开关控制电路11、电压反馈电路12、副边整流电路13和供电电路14以及电流采样电阻Rsm。变压器T包括原边绕组LI以及与其耦合的副边绕组L2和辅助绕组L3 ;副边整流电路13与副边绕组L2连接，用于对副边绕组L2两端电压进行整流以输出恒定的电压。副边整流电路13包括副边整流二极管Dl和副边输出电容Cl。其中，供电电路14与辅助绕组L3连接，通过对辅助绕组L3两端的电压进行整流以输出稳定的偏置电压为开关控制电路11供电。开关控制电路11包括偏置电压输入端Vb、电流检测信号输入端SEN、反馈电压输入端FB、信号接地端GND和开关控制信号输出端DRV，供电电路14的输出端连接到偏置电压输入端Vb。电流采样电阻Rsm将流过功率开关的电流转换为电压信号，其远离接地点的一端与开关控制电路11的电流检测信号输入端SEN连接。电压反馈电路12为连接在辅助绕组L3两端的分压电路，其将辅助绕组L3两端的电压分压后输入到开关控制电路11的反馈电压输入端FB。通常来说，开关控制电路11为集成电路，隔离式变换器10的其他部分采用分立元件构建为所述集成电路的外围电路。
[0051]由于辅助绕组的绕制工艺较为复杂，会增加隔离式变换器的生产成本和制作难度，而且，具有较大体积的辅助绕组会增大电路体积。虽然目前部分开关控制集成电路中集成了偏置电压产生电路，不需要利用辅助绕组L3来为开关控制电路11供电。但是，获取反馈电压还需要依靠辅助绕组L3，由于生成开关控制信号以及进行过压保护都需要依赖于反馈电压，因此，仍然需要在现有技术的电路中保留辅助绕组。
[0052]图2是本发明第一实施例的隔离式变换器的电路示意图。如图2所示，隔离式变换器20包括变压器Tl、功率开关S1、开关控制电路21、电压反馈电路22、过压保护电路23和副边整流电路24。变压器Tl只包括相互耦合的原边绕组LI和副边绕组L2，去掉了辅助绕组。副边整流电路24与副边绕组L2连接。
[0053]功率开关SI连接在输入电压源Vin与原边绕组LI的第一端之间。原边绕组LI的第二端与接地端连接。
[0054]在本实施例中，功率开关SI可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)等。在功率开关SI选用MOSFET时，功率开关SI与原边绕组LI连接的一端可以是其源极端，与输入电压源Vin连接的一端可以是其漏极端。
[0055]电压反馈电路22连接在原边绕组LI的第一端和第二端之间，用于根据原边绕组LI两端的电压以输出电压反馈信号VFB。
[0056]优选地，如图2所示，本实施例的隔离式变换器还可以包括连接在所述原边绕组两端的RCD吸收电路，其用于吸收原边绕组的漏感能量，以防止原边的功率开关承受较大的反向尖峰电压。RCD吸收电路包括吸收二极管D2、吸收电阻Rl和吸收电容C2。
[0057]吸收二极管D2连接在原边绕组LI的第二端和RCD吸收电路的中间端之间，吸收电阻Rl和吸收电容C2并联连接在RCD吸收电路的中间端和原边绕组LI的第一端之间。
[0058]当然，本领域技术人员可以理解，上述电路并非必须的，同时，其结构也并非唯一，本领域技术人员可以根据实际需要选择是否在隔离式变换器中采用RCD吸收电路，并进而选择其结构和参数。
[0059]电压反馈电路22的输出端分别连接到开关控制电路21的电压反馈信号输入端和过压保护电路23的电压反馈信号输入端，根据原边绕组LI两端电压输出电压反馈信号VFB。
[0060]开关控制电路21根据电压反馈信号Vfb输出开关控制信号Q，开关控制信号Q用于控制功率开关SI导通或关断。开关控制电路21的电路接地端与原边绕组LI的第一端连接，并不直接接地。
[0061]过压保护电路23与开关控制电路21连接，在电压反馈信号Vfb超出过压保护阈值Vth时输出重置信号，重置开关控制电路。重置开关控制电路意味着开关控制电路接收到重置信号后，保持输出指示功率开关SI关断的开关控制信号，由此控制功率开关SI保持关断，隔离式变换器停止工作。
[0062]优选地，在正常工作期间，功率开关SI关断后，由于功率开关SI的寄生电容与原边绕组LI的漏感发生谐振，原边绕组LI两端电压会存在振荡，从而引起电压反馈信号的振荡。为了避免电压反馈信号的振荡导致过压保护电路23发生误动作，可以设置一消隐时间区间，在消隐时间区间内不输出重置信号。也即，在消隐时间区间外，如果电压反馈信号Vfb超出过压保护阈值Vth，过压保护电路23输出重置信号，重置开关控制电路，从而避免由于原边绕组LI两端电压振荡引起电路误动作。
[0063]对于本实施例而言，由于电压反馈电路22反馈的原边绕组两端的电压与现有的通过辅助绕组获得的绕组两端电压为正比关系，因此，通过电压反馈电路22的参数，使得输入到开关控制电路21中的电压反馈信号能表征现有的隔离式变换器的输出电压状态。因此，与偏置电压产生电路类似，无需对现有的开关控制电路进行改变即可将其应用于本实施例的隔离式变换器。
[0064]由此，本实施例通过将功率开关和原边绕组的位置进行互换，并根据原边绕组两端的电压实现过压保护，由此，可以在变压器中省去辅助绕组，简化了生产工艺，降低了生产成本，同时减小了电路的体积，加强了电路的保护功能。
[0065]在本实施例的一个优选实施方式中，如图3所示，隔离式变换器20还包括电流采样电路25和偏置电压产生电路26。
[0066]其中，电流采样电路25用于采样流过功率开关SI的电流，也即，采样原边电流。
[0067]优选地，电流采样电路25包括电流采样电阻Rsen。电流采样电阻Rsen与功率开关SI连接的公共端输出电流检测信号Vsen。当然，本领域技术人员可以理解，电流采样电路23也可以通过其它形式的电流检测电路来实现，例如电流互感器。
[0068]在图3所示的隔离式变换器中，开关控制电路21包括电路接地端GND，电路接地端GND与原边绕组LI的第一端连接。
[0069]开关控制电路21的开关控制信号输出端连接到功率开关SI的控制端，开关控制电路21用于根据电流检测信号Vsm和电压反馈信号Vfb输出开关控制信号Q。开关控制信号Q用于控制功率开关SI的导通和关断，从而控制绕组的电流变化，进而控制隔离式变换器的副边侧电路输出恒定电压和/或电流。
[0070]偏置电压产生电路26与输入电压源Vin连接，用于生成偏置电压，为开关控制电路21供电。
[0071]优选地，如图3所示，偏置电压产生电路26包括偏置电容Cb以及与偏置电容Cb连接的充电控制电路261，偏置电容Cb连接在偏置电压输出端和偏置电压产生电路的电路接地端之间；偏置电压产生电路26的电路接地端与原边绕组LI的第一端连接，也即，偏置电压产生电路26的电路接地端与开关控制电路21的电路接地端GND连接，而这两个接地端并未直接接地，由此，偏置电压产生电路26和开关控制电路21具有相同的参考电位。充电控制电路261连接在偏置电压输出端和输入电压源之间。充电控制电路261控制直流母线电压(也即输入电压源)对偏置电容Cb充电，在偏置电压输出端产生可以供开关控制电路21工作的偏置电压Vb。
[0072]由此，在本实施例中，偏置电压产生电路26实际上连接在输入电压源和原边绕组LI的第一端之间，其仍然是利用功率开关和电流采样电路组成的串联电路上的电压降来产生偏置电压Vb，这与现有的偏置电压产生电路相同。因此，现有的偏置电压产生电路可以直接应用于本实施例。
[0073]更优选地，如图3所示，偏置电压产生电路26还可以包括启动电阻Rst。偏置电容Cb可以通过启动电阻Rst连接至直流母线(也即输入电压源)，在需要启动开关控制电路时，直流母线的电能通过启动电阻Rst对偏置电容Cb充电，从而得到供开关控制电路21工作的偏置电压Vb。
[0074]图3所示的偏置电压产生电路可以不需要辅助绕组而直接产生偏置电压，从而可以和开关控制电路集成在一起，形成具有内部供电功能的集成电路芯片。根据以上分析，本领域技术人员容易理解，偏置电压产生电路并不限于上述电路结构，任何可以集成在电路芯片中的基于原边侧功率开关和电流采样电路的电压来产生偏置电压的偏置电压产生电路均可以应用于本实施例。
[0075]对于图3所示的隔离式变换器而言，由于电流采样电路25输出的电流检测信号Vsm与流过功率开关SI电流对应，电压反馈电路22反馈的原边绕组两端的电压与现有的通过辅助绕组获得的绕组两端电压为正比关系，因此，通过调整电流采样电路25和电压反馈电路26的参数，使得输入到开关控制电路21中的电流检测信号与电压反馈信号能表征现有的隔离式变换器的运行状态。由此，开关控制电路21可以根据电流检测信号和电压反馈信号调整开关控制信号，控制功率级电路的输出电压或电流恒定。
[0076]如上所述，由于隔离式变换器20的开关控制电路、过压保护电路、偏置电压产生电路均可使用适于形成在集成电路中的电路结构，因此，可以将上述电路集成在集成电路中，提高隔离式变换器的集成度，降低外部电路复杂度。
[0077]图4是本发明第二实施例的隔离式变换器的电路示意图。如4所示，隔离式变换器40包括变压器Tl、功率开关S1、开关控制电路41、电压反馈电路42、过压保护电路43和副边整流电路44。变压器Tl只包括相互耦合的原边绕组LI和副边绕组L2，去掉了辅助绕组。副边整流电路44与副边绕组L2连接。
[0078]功率开关SI连接在输入电压源Vin与原边绕组LI的第一端之间。原边绕组LI的第二端与接地端连接。
[0079]在本实施例中，功率开关SI可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)等。在功率开关SI选用MOSFET时，功率开关SI与原边绕组LI连接的一端可以是其源极端，与输入电压源Vin连接的一端可以是其漏极端。
[0080]电压反馈电路42连接在原边绕组LI的第一端和第二端之间，用于根据原边绕组LI两端的电压以输出电压反馈信号VFB。具体地，电压反馈电路42可以为连接在原边绕组LI的第一端和第二端之间的分压电路。
[0081]在本实施例中，在消隐时间区间外，如果电压反馈信号Vfb超出过压保护阈值Vth，过压保护电路43输出重置信号。
[0082]过压保护电路43包括过压比较器CMP和消隐逻辑电路OFF。
[0083]过压比较器CMP比较电压反馈信号Vfb和过压保护阈值Vth，在电压反馈信号Vfb超过过压保护阈值Vth时输出过压提示信号VCMP。
[0084]如图4所示，电压反馈电路42的输出端连接到过压比较器CMP的第一输入端，过压保护阈值Vth输入到过压比较器CMP的第二输入端。在图4中，第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端，由此，在电压反馈信号Vfb超过过压保护阈值Vth时，过压比较器CMP输出高电平作为过压提示信号Vaff。
[0085]当然，本领域技术人员容易理解，上述输入端也可以根据对于信号的设定不同而互换。
[0086]消隐逻辑电路OFF用于在消隐时间区间外接收到过压提示信号时输出重置信号，控制开关控制电路重置。
[0087]优选地，消隐时间区间为开关控制信号Q切换为关断状态后的预定时间区间，其可以设置为开关周期Ts的10%-20%。
[0088]优选地，消隐时间区间〖_还可以为随当前负载情况变化的可变的时间区间，其可以通过电路中反映当前负载状况的参量来确定。对于反激式变换器，负载越大，消隐时间区间应当设置得越长。
[0089]具体地，在图4中，消隐逻辑电路OFF包括单脉冲生成电路0NESH0T、第一反相器Al、第二反相器A2和与逻辑电路AND。
[0090]第一反相器Al的输入端输入开关控制信号Q，其输出端连接到与逻辑电路AND的第一输入端，同时还连接到单脉冲生成电路0NESH0T的输入端。
[0091]单脉冲生成电路0NESH0T连接在第一反相器Al的输出端和第二反相器A2的输入端之间。第二反相器A2的输出端连接到与逻辑电路AND的第二输入端。
[0092]与逻辑电路AND的第三输入端输入过压提示信号Vc；MP。
[0093]其中，单脉冲生成电路0NESH0T根据其输入端信号的上升沿触发生成具有预定脉冲宽度的单脉冲信号。预定脉冲宽度等于消隐时间区间长度，如上所述，消隐时间区间长度可以是预定量也可以是随负载情况变化的可变量。
[0094]与逻辑电路AND对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出重置信号。
[0095]图5是本发明第二实施例中的信号波形图。如图5所示，开关控制信号Q为脉宽调制信号，在图5中，以其为高电 平代表导通状态，低电平代表关断状态进行说明。在功率开关SI关断后，原边绕组LI的两端电压Vu在电压V# (NP/NS)附近变化(理想状态下应当等于V0* (NP/NS))，其中，Vtj为隔离式变换器的输出电压，NP/NS为原边绕组和副边绕组的匝数比。因此，其可以作为电压反馈参量来体现隔离式变换器的输出电压状态。同时，由于功率开关SI关断后，其寄生电容与原边绕组LI的漏感发生谐振，因此，在消隐时间区间
内，原边绕组LI的两端电压Vu存在谐振，由此导致电压反馈信号Vfb在消隐时间区间内也存在谐振。如果该谐振幅度较大，可能会导致电压反馈信号Vfb超出过压保护阈值Vth，
[0096]使得过压比较器CMP输出过压提示信号Vcmp,进而导致电路误操作。
[0097]而图4所示的隔离式变换器可以避免该情况。
[0098]如图4所示，与逻辑电路AND的第一输入端输入信号Vl为开关控制信号Q的反相信,Q其第三输入端输入的信号V3为过压提示信号V-。同时，单脉冲生成电路0NESH0T也输入开关控制信号Q的反相信号0，在开关控制信号Q由导通状态切换为关断状态时，其反相信号由低电平切换为高电平，其上升沿触发单脉冲生成电路0NESH0T生成一个脉冲宽度为t()FF的脉冲信号V。,。脉冲信号Vtjs输入到第二反相器A2后转换为其反相信号V2,再输出到与逻辑电路AND的第二输入端。与逻辑电路AND输出的信号为其三个输入信号的与运算结果，也即，三个输入信号均为高电平时输出高电平，其它情况下输出低电平。
[0099]在此前提下，如图5所示，在h时刻，开关控制信号Q切换为关断状态，电压反馈信号Vfb突变到Vtj* (NP/NS)附近变化，并开始谐振。
[0100]在tl时刻至t2时刻期间，电压反馈信号Vfb由于谐振而超出了过压保护阈值Vth，过压比较器CMP输出高电平的过压提示信号Vcmp,而实际上此时输出电压并未过压。由于在消隐时间区间内，脉冲信号\s为高电平，其反相信号V2为低电平。因此，输入到与逻辑电路AND的第二输入端的信号为低电平，与逻辑电路AND输出低电平，也即，不输出重置信号。由此，可以避免电路误动作。
[0101]在t3时刻，电压反馈信号Vfb由于变换器的输出过压而超出了过压保护阈值Vth，过压比较器CMP输出高电平的过压提示信号VCMP，而由于t3时刻在消隐时间区间外，此时，脉冲信号L为低电平，其反相信号V2为高电平。由此，输入到与逻辑电路AND的三个输入端的信号均为高电平，与逻辑电路AND输出高电平作为重置信号到开关控制电路41的重置端，控制开关控制电路41重置。
[0102]由此，本实施例的过压保护电路可以在消隐时间区间内避免电路误动作，同时可以在变压器中省去辅助绕组，简化了生产工艺，同时减小了电路的体积，加强了电路的保护功能。
[0103]图6是本发明第三实施例的隔离式变换器的电路示意图。在图6中，相同的部件或电路使用相同的附图标记标识。如图6所示，本实施例的隔离式变换器与图4所示的隔离式变换器的不同在于，其过压保护电路的电路结构不同。
[0104]在本实施例中，在消隐时间区间外，如果电压反馈信号Vfb超出过压保护阈值Vth，过压保护电路43’输出重置信号。
[0105]过压保护电路43’包括过压比较器CMP和消隐逻辑电路OFF’。
[0106]过压比较器CMP比较电压反馈信号Vfb和过压保护阈值Vth，在电压反馈信号Vfb超过过压保护阈值Vth时输出过压提示信号VCMP。
[0107]消隐逻辑电路OFF’包括延迟电路DELAY、第三反相器A3和与逻辑电路AND。
[0108]第三反相器A3的输入端输入开关控制信号Q，其输出端连接到与逻辑电路AND的第一输入端以及延迟电路DELAY的输入端。
[0109]延迟电路DELAY连接在第三反相器A3的输出端和与逻辑电路AND的第二输入端之间。
[0110]与逻辑电路AND的第三输入端输入过压提示信号Vc；MP。
[0111]其中，延迟电路DELAY将其输入信号延迟预定延迟时间输出。预定延迟时间等于消隐时间区间长度，如上所述，消隐时间区间长度可以是预定量也可以是随负载情况变化的可变量。
[0112]与逻辑电路AND对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出重置信号。
[0113]图7是本发明第三实施例中的信号波形图。如图7所示，本实施例中，过压保护电路采用延迟电路DELAY来实现消隐时间区间内避免误动作的功能。在&时刻，开关控制信号切换为关断状态，电压反馈信号Vfb突变到V# (NP/NS)附近变化，并开始谐振。
[0114]此时，输入到与逻辑电路AND第一输入端的信号VI’切换为高电平。
[0115]此时,延迟电路DELAY将开关控制信号Q的反相信号延迟输出，因此，其输出信号仍然为低电平。
[0116]在tl时刻至t2时刻，电压反馈信号Vfb由于谐振而超出了过压保护阈值Vth，过压比较器CMP输出高电平的过压提示信号Vcmp,而实际上此时输出电压并未过压。由于在消隐时间区间内，延迟电路DELAY输出的信号仍然为低电平，因此，此时输入到与逻辑电路AND第二输入端的信号V2’为低电平。与逻辑电路AND输出低电平，也即，不输出重置信号。由此，可以避免电路误动作。[0117]在t3时刻，电压反馈信号Vfb由于变换器的输出过压而超出了过压保护阈值Vth，过压比较器CMP输出高电平的过压提示信号VCMP，而由于t3时刻在消隐时间区间外，此时，延迟电路DELAY输出的信号为高电平。由此，输入到与逻辑电路AND的三个输入端的信号均为高电平，与逻辑电路AND输出高电平作为重置信号到开关控制电路41的重置端，控制开关控制电路41重置。
[0118]由此，本实施例的过压保护电路可以在消隐时间区间内避免电路误动作，同时可以在变压器中省去辅助绕组，简化了生产工艺，同时减小了电路的体积，加强了电路的保护功能。
[0119]以上第二实施例和第三实施例均采用了具体的逻辑电路，以实现电压反馈信号Vfb在消隐时间区间外超出过压保护阈值Vth时输出重置信号，并且以重置信号为高电平进行了举例说明。本领域技术人员容易理解，以上电路仅为示例，为了适应于信号形式的不同定义(例如，重置信号为低电平)，对电路进行的适应性修改均应包含在本发明的保护范围之内。
[0120]如图8所示，第一实施例至第三实施例所述的隔离式变换器可以用于构成具有交直流变换功能的开关电源80。开关电源80包括整流桥81以及如第一实施例、第二实施例或第三实施例所述的隔离式变换器82。
[0121]图8中的开关电源采用了无辅助绕组的隔离式变换器，因此，其生产工艺简单，生产成本低，电路体积小，具有高的可靠性。
[0122]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种隔离式变换器，包括变压器、功率开关、开关控制电路、电压反馈电路、过压保护电路和副边整流电路；所述变压器包括原边绕组和副边绕组；所述副边整流电路与所述副边绕组连接； 所述功率开关连接在输入电压源与所述原边绕组的第一端之间，所述原边绕组的第二端与接地端连接； 所述电压反馈电路连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间，用于根据所述原边绕组两端电压以输出电压反馈信号； 所述开关控制电路用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述功率开关; 所述过压保护电路在所述电压反馈信号超出过压保护阈值时输出重置信号，所述重置信号用于重置所述开关控制电路。
2.根据权利要求1所述的隔离式变换器，其特征在于，所述过压保护电路包括过压比较器和消隐逻辑电路； 所述过压比较器比较所述电压反馈信号和所述过压保护阈值，在所述电压反馈信号超过所述过压保护阈值时输出过压提示信号； 所述消隐逻辑电路用于在消隐时间区间外接收到所述过压提示信号时输出所述重置信号。
3.根据权利要求2所述的隔离式变换器，其特征在于，所述消隐逻辑电路包括单脉冲生成电路、第一反相器、第二反相器和与逻辑电路； 所述第一反相器的输入端输入所述开关控制信号，其输出端与所述与逻辑电路的第一输入端以及所述单脉冲生成电路的输入端连接； 所述单脉冲生成电路连接在所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输入端之间，所述第二反相器的输出端连接到所述与逻辑电路的第二输入端； 所述与逻辑电路的第三输入端输入所述过压提示信号； 所述单脉冲生成电路根据其输入端信号的上升沿触发生成具有预定脉冲宽度的单脉冲信号； 所述与逻辑电路对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出所述重置信号。
4.根据权利要求2所述的隔离式变换器，其特征在于，所述消隐逻辑电路包括第三反相器、延迟电路和与逻辑电路； 所述第三反相器的输入端输入所述开关控制信号，其输出端与所述与逻辑电路的第一输入端以及所述延迟电路的输入端连接； 所述延迟电路连接在所述第三反相器的输出端和所述与逻辑电路的第二输入端之间； 所述延迟电路将其输入信号延迟预定延迟时间输出； 所述与逻辑电路的第三输入端输入所述过压提示信号； 所述与逻辑电路对第一至第三输入端输入的信号进行与运算并输出所述重置信号。
5.根据权利要求2所述的隔离式变换器，其特征在于，所述消隐时间区间为所述开关控制信号切换为关断状态后的预定时间区间；或者 所述消隐时间区间为所述开关控制信号切换为关断状态后的可变时间区间，所述可变时间区间的长度与当前负载相关。
6.根据权利要求1所述的隔离式变换器，其特征在于，所述隔离式变换器还包括电流采样电路，所述电流采样电路用于采样流过所述功率开关的电流。
7.根据权利要求6所述的隔离式变换器，其特征在于，所述电流采样电路包括电流采样电阻，所述电流采样电阻和所述功率开关串联连接在所述输入电压源和所述原边绕组的第一端之间。
8.根据权利要求1所述的隔离式变换器，其特征在于，所述隔离式变换器还包括偏置电压产生电路，所述偏置电压产生电路与所述输入电压源连接，用于为所述开关控制电路提供偏置电压。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的隔离式变换器，其特征在于，所述开关控制电路和所述过压保护电路被集成为开关控制集成电路。
10.一种开关电源，包括整流桥和如权利要求1-8中任一项所述的隔离式变换器。
【文档编号】H02M3/335GK103887984SQ201410122598
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】黄秋凯, 邓建 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司