开关电源的控制电路以及带该电路的开关电源的制作方法_3

文档序号:8264452阅读:来源:国知局
的过压阈值电压,其值可的预设定为25?35V,例如30V,第二参考电压为控制电路2启动阈值电压;其值可预设定为20?30V,例如25V,第三参考电压的值可设定为控制电路2正常工作需要的最小供电电压,这样的设置使供电电路3中的辅助绕组L3的电压范围变大,因此,如图1所示,供电电路4中无须额外设置稳压电路(现有技术中设置在电阻R5与储能元件3之间),在满载甚至半载下也能控制电路也能正常工作,减少了开关电源的元器件,节约了制造成本。
[0066]由上可见,当表征输出电压的第一反馈信号小于第一阈值信号期间,表明输出电压还未建立到并维持为负载所需的值,即此期间的输出电压值较低,偏置电容上的电压增加的速度较慢,因此需要采用峰值电流控制模式来控制主开关的导通与关断,从而可将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较大的值,以加快输出电压的增加速度,进而可使偏置电容上的电压快速的上升,到第一反馈信号达到第一阈值信号时,表明输出电压以建立到负载所需的值,偏置电容上的电压此时已上升至控制电路正常工作所需要的供电电压,且可一直维持为该值,此后便以恒定导通控制模式控制主开关管导通和关断,使开关电源进入稳态工作状态,以实现开关电源的高PF(功率因素)性能。
[0067]进一步的,在本实施例中,输出电压检测电路231还用于判断第一反馈信号VSEN与第二阈值信号VREF2的大小关系,其中第二阈值信号VREF2小于第一阈值信号VREF1,则输出电压检测电路231输出检测信号VDl还可指示第一反馈信号VSEN与第二阈值信号VREF2的大小。因此输出检测信号VDl可指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2、第一反馈信号VSEN大于第二阈值信号VREF2且小于第一阈值信号VREF1、第一反馈信号VSEN大于第一阈值信号VREFl这三种状态。如图3A所示,其为图2中输出电压检测电路的一种电路结构图,输出电压检测电路231可以通过第一比较器CPl、第二比较器CP2来实现。第一比较器CPl的输入端分别接收第一反馈信号VSEN和第一阈值信号VREFl,以比较这两个信号,并输出第一比较信号VI。第二比较器CP2的输入端分别接收第一反馈信号VSEN和第二阈值信号VREF2,以比较这两个信号,并输出第二比较信号V2。第一比较信号Vl与第二比较信号V2 —块构成输出检测信号VD1。
[0068]峰值电流限制电路232在输出检测信号VDl指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2期间,将第二反馈信号VISEN的峰值限定为第三阈值信号VREF3,在输出检测信号VDl指示第一反馈信号VSEN小于第二阈值信号VREF2且大于第一阈值信号VREFl期间,将第二反馈信号VISEN的峰值限定为第四阈值信号VREF4,其中,第三阈值信号VREF3小于第四阈值信号VREF4。图2中的峰值电流限制电路232 —种电路结构图如图3B所示,其包括第一开关S1、第二开关S2、第三比较器CP3、第一反相器NI和第一与门AND1,
[0069]第一开关SI的第一端接收所述第三阈值信号VREF3,第二端与所述第三比较器CP3的第一输入端(例如反相输入端相连,开关控制端接收与所述第二比较信号V2状态相反的信号,如图所示,该信号可为第二比较信号V2经过一个反相器后输出的信号。第二开关S2的第一端接收所述第四阈值信号VREF4,第二端与所述第三比较器CP3的第一输入端相连,开关控制端接收所述第二比较信号V2,所述第三比较器CP3的第二输入端(例如同相输入端“ + ”)接收所述第二反馈信号VISEN,输出端向所述第一与门ANDl的第一输入端输出第三比较信号V3,所述第一反相器NI的输入端接收所述第一比较信号Vl,所述第一与门ANDl的第二输入端接收所述第一反相器NI的输出信号,输出端输出所述峰值限定信号IPK。其中,第三阈值信号VREF3、第四阈值信号VREF4在本实施例中可分别由电压源Ul、U2提供,则第一开关SI的第一端与电压源Ul的输出端相连,第二开关S2的第一端与电压源U2的输出端相连。
[0070]图3C为图2中恒定导通时间产生电路的一种电路结构图。在本实施例中,恒定时间产生电路233包括充电电容C3、充电控制开关S3、充电电流源A0、第四比较电路CP4以及第二与门AND2,各自的连接关系如图3C所示;当所述主开关管Ql通时,所述充电控制开关S3关断,所述充电电流源AO给所述充电电容C3充电,当所述主开关管Ql关断时,所述充电控制开关S3导通,所述充电电容C3通过所述充电控制开关S3放电,因此充电控制开关S3的开关状态可由开关控制信号VG的非信号控制。所述第四比较器CP4,的第一输入端(例如同相输入端“ + ”)接收所述充电电容C3上的电压,第二输入端(例如反相输入端接收表征所述恒定时间的基准电压VRER),并向所述第二与门AND2的第一输入端输出第四比较信号V4,所述第二与门AND2的第二输入端接收所述第一比较信号Vl,输出端输出所述恒定时间信号TON。因此,恒定导通时间产生电路233,只有在所述第一反馈信号VSEN大于所述第一阈值信号VREFl期间,第二才能控制所述主开关管Ql的导通时间为一恒定时间,并在所述主开关管Ql的导通时间达到所述恒定时间时输出有效的恒定时间信号TON,以控制所述主开关管Ql关断,从而在输出电压建立后使开关电源进入恒定导通时间控制模式,以获得较高的PF性能。
[0071]如图3D所示,本申请实施例还给出了一种图2中供电电压检测电路234的一种实现电路结构图,该电路包括第五比较器CP5、第六比较器CP6以及第七比较器CP7,所述第五比较器CP5用于比较所述供电电压VCC与所述第一参考电压VCC_0VP的大小,并输出第五比较信号V5,所述第六比较器CP6用于比较所述供电电压VCC与所述第二参考电压VCC_0N的大小,并输出第六比较信号V6,所述第七比较器CP7用于比较所述供电电压VCC与所述第三参考电压VCC_0FF的大小,并输出第七比较信号V7,所述第五比较信号V5、第六比较信号V6以及第七比较信号V7共同作为所述供电检测信号VD2。其中,第一参考信号VCC_0VP可由电源U3提供,第二参考信号VCC_0N可由电源U4提供,第三参考信号VCC_0FF可由电源U5提供。
[0072]如图3E所示,本申请实施例还给出了一种图2中逻辑电路235的一种实现电路结构图,该电路包括第一 RS触发器RS1、第二反相器N2、或门0R、第三与门AND3以及第二 RS触发器RS2,所述第二反相器NQ的输入端接收所述第五比较信号V5,输出端与所述第三与门AND3的第一输入端相连,所述第一 RS触发器RSl的置位端接收所述第六比较信号V6,复位端接收所述第七比较信号V7,输出端与所述第三与门AND3的第二输入端相连,所述或门OR的两输入端接收所述峰值限定信号IPK和恒定时间信号Τ0Ν,输出端与所述第三与门AND3第三输入端相连,所述第二 RS触发器RS2的置位端与所述第三与门AND3的输出端相连,复位端接收所述导通控制信号VS,输出端输出所述开关控制信号VG。在本实施例中,导通控制信号VS可选择为开关电源的过零检测信号TL。
[0073]由上可见,控制电路2在供电电压VCC达到第二参考信号VCC_0N时开始启动工作,且在控制电路2在启动后,若供电电压VCC在第一参考信号VCC_0VP与第三参考信号VCC_0FF之间时,在第一反馈信号VSEN小于所述第一阈值信号VREFl期间,即以峰值电流控制模式控制主开关管期间,并先将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较小的值,以防止开关电源进入电感电流连续工作模式,这样的设置,在输出短路时,第一反馈信号VSEN非常小,第二反馈信号VISEN的峰值被限定为较小值的第三阈值信号VREF3,有利于减小开关电源的短路功耗,然后再将第二反馈信号VISEN的峰值限定为较大的值,以使控制电路2的供电电压快速得上升到并维持为其正常工作需要的电压,在第一反馈信号VSEN大于第一阈值信号VREFl期间,控制电路2的供电电压以稳定为所需求的电压,将开关电源的控制模式切换为恒定导通控制t旲式,以提尚开关电源的尚PF性能。
[0074]图4为本申请实施例提供的开关电源的工作波形图。
[0075]参见图4,以分析本申请中的开关电源的工作过程以在实现高PF型能的同时还够快速启动并进入稳态工作的原理。在t0时刻,开关电源刚刚上电,直流输入电压VIN通过启动电阻Rl给偏置电容C2充电,使偏置电容C2上的电压VCC增加,此时由于没有输出电压,第一反馈信号VSEN与第二反馈信号VISEN均为零。到tl时刻,电压VCC的值达到第二参考电压VCC_ON,控制电路2开始启动工作,输出电压VOUT开始由零增加,则第一反馈信号VSEN也开始增加,由于此时,控制电路以启动工作,会从偏置电容C2上抽取大量的电流,而此时输出电压尚未建立,供电电路对偏置电容C2充电使其电压上升的值还不能弥补因控制电路抽取电流使得偏置电容C2上的电压VCC会下降的值,因此偏置电容上的电压总的来说会一直下降,因此需要采用峰值电流控制模式来控制主开关,通过合理的参数设定,提高输出电容Cl上电压增加的速度,即快速的使输出电压增加,以加快供电电路对偏置电容C2充电速度,使得偏置电容C2上的电压VCC回升。但是为了防止开关电源进入电感电流连续工作模式,此时可先将第二反馈信号VISEN的峰值限制为一个取值较小的第三阈值信号VREF3。直到t2时刻,第
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