一种开关电源控制芯片及反激式ac-dc转换器的制造方法_3

文档序号:8849602阅读:来源:国知局
被送至逐周期限流保护单元60的第二输入端2,然后逐周期限流保护单元60输出一个信号0CP。当采样信号CSl高于采样信号阈值电压,则OCP信号为高电平,否则为低电平。最终PWM信号和OCP信号通过或门U2输出一个关断信号(高电平)。振荡器U4输出的开启信号和或门U2输出的关断信号分别连接到RS触发器U3的S端和R端,所述RS触发器U3的输出端即Q端连接到驱动单70的输入端,。
[0046]正常情况下,环路控制是由振荡器U4产生开启信号,PWM比较器单元30通过或门U2输出关断信号。当输出电压VO偏低或负载很重时,所述开关电源控制芯片U5的FB端输入的电压高,开关电源控制芯片U5相应增大输出信号的占空比,使每个周期传递的能量增加,从而使输出电压VO逐渐升高到设定值。当输出电压VO偏高或负载很轻时,所述开关电源控制芯片U5的FB端的电压下降,所述开关电源控制芯片U5相应减小输出信号的占空比,使输出电压VO逐渐降低回到设定值。当输出负载电流达到过流点时,FB端被拉的很高,此时关断信号主要是逐周期限流保护单元60输出的OCP信号控制,此种情况下,若继续对基准电压Vref进行线电压补偿,则环路控制失效,如此的话,可能就会出现输出负载过流点和恢复点随线电增大而增大。由于有线电压补偿控制模块40的存在,当外部功率管MOS管导通(打开),线电压补偿控制模块检测外部功率MOS管在本周期内的导通时间Ton,当Ton〉第一预设时间Tl时,认为输入电压VIN很低,在下一个周期时,所述线电压补偿控制模块40控制线电压补偿单元50不对基准电压Vref进行线电压补偿,此时,基准电压Vref直接输入到逐周期限流保护单元60的第二输入端2中,方便起见,将逐周期限流保护单元60的第二输入端2输入的信号定义为CS阈值电压(采样信号阈值电压或者基准电压Vref);当外部功率MOS管的导通时间Ton〉第二预设时间T2时,所述线电压补偿控制模块40控制线电压补偿单元50对基准电压Vref进行线电压补偿,即所述线电压补偿单元50继续输出采样信号阈值电压给逐周期限流保护单元60。这样就避免了在输入电压VIN很低时,外部功率MOS管开启时间Ton太长或者接近最大导通时间Ton_max下,外部功率MOS管再次开启时由于CS阈值电压太低导致驱动信号立马关断,不能正常给负载输出能量。
[0047]图5为本实用新型提供的开关电源控制芯片的采样信号CSl的波形图,由于采样信号CSl对应的是原边电感电流,因此图5可以反映出原边电感电流在各个开关周期内的变化情况。在第一个周期内,外部功率MOS管开启,原边导通,采样信号CSl的电压值上升(第一个周期T中的Kl段),外部功率MOS管在第一个周期内的开启时间Tonl大于第一预设时间Tl,在采样信号CSl的电压值超过CS阈值电压时,外部功率MOS管关断,采样信号CSl的电压值下降(第一个周期T中的K2段),
[0048]下降到振荡器再次输出一个开启信号时,外部功率MOS管开启。进入到第二个周期,由于在第二个周期的第二预设时间T2内对基准电压Vref不进行线电压补偿,因此,在第二预设时间T2内,采样信号CSl的电压值不超过基准电压Vref,外部功率MOS管就不会关断;故在第二个周期内,外部功率MOS管的开启时间Ton2仍然较长,可见,在原边输入电压VIN很低的情况下,本实用新型提供的开关电源控制芯片仍然可以控制开关电路给负载持续输出能量,提高了效率。
[0049]请参阅图3,本实用新型提供的开关电源控制芯片中,所述线电压补偿控制模块包括导通时间检测单元410、计时单元420和开关单元430。
[0050]所述导通时间检测单元410,用于检测外部功率MOS管的导通时间,在所述导通时间大于第一预设时间时,开启计时单元420。
[0051]所述计时单元420,用于在开启后,接收下一个外部功率MOS管的导通信号、控制开关单元使线电压补偿单元对基准电压Vref不进行线电压补偿并开始计时,在外部功率MOS管的导通时间超过第二预设时间后,控制开关单元430使线电压补偿单元50对基准电压Vref进行线电压补偿。具体的,所述计时单元420在接收到外部功率MOS管的导通信号后,输出一个使能信号使开关单元430闭合并开始计时,在第二预设时间后,输出另一个使能信号使开关单元430断开。优选的,所述计时单元420包括计时器。
[0052]所述开关单元430,用于控制线电压补偿单元50对基准电压Vref进行线电压补偿。具体的,所述开关单元430并联在线电压补偿单元50的输入端和输出端,所述开关单元430通过对线电压补偿单元50进行短路,使线电压补偿单元50不对基准电压Vref进行线电压补偿。优选的,所述开关单元430包括模拟开关K,所述模拟开关K的一端连接线电压补偿单元50的输入端,所述模拟开关K的另一端连接线电压补偿单元50的输出端,所述模拟开关K的控制端与计时单元420的输出端连接。即,所述计时单元420只需输出使能信号使模拟开关K闭合或断开,即可控制对基准电压的线电压补偿,从而可以让采样信号阈值电压或基准电压Vref输入到逐周期限流保护单元60的第二输入端。
[0053]所述导通时间检测单元410的第一输入端a为线电压补偿控制模块40的输入端、连接驱动单元70的输出端,所述导通时间检测单元410的第二输入端b输入第二预设时间信号,所述导通时间检测单元410的输出端连接计时单元420的使能端,所述计时单元420的信号输入端连接驱动单元70的输出端,所述计时单元420的输出端连接开关单元430。
[0054]当驱动单元70输出的驱动信号PWMl为高时,外部功率MOS管打开,导通时间检测单元410检测到本周期内外部功率MOS管导通时间Ton,当Ton〉第一预设时间Tl(认为VIN很低)时,导通时间检测单元410给计时单元420输出一个使能信号Tonp,Tonp为高有效。紧接着当驱动单元70输出的下一个驱动信号PWM2为高时,计时单元420输出一个使能信号使开关K闭合,即CS阈值电压没有经过线电压补偿单元50,采样信号CSl直接和基准电压Vref比较。同时计时单元420开始计时,当外部功率MOS管导通时间Ton〉第二预设时间T2时,计时单元420会输出一个使能信号使开关K打开,即导通时间Ton>T2以后CS阈值电压继续由基准电压Vref经过线电压补偿单元50产生。这样就避免了在输入电压VIN很低时,功率MOS管开启时间太长或者接近最大导通时间下,功率MOS管再次开启时由于CS阈值太低导致驱动信号立马关断,不能正常给负载输出能量。
[0055]请参阅图4,本实用新型还提供一种反激式AC-DC转换器,包括如上一实施例所述的开关电源控制芯片U5,还包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容Cl、第二电容C2、变压器80、功率MOS管Q1、运算放大器Q2、光耦U6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。
[0056]所述变压器80包括原边绕组Np、辅助绕组Na和副边绕组Ns。所述原边绕组Np的一端为反激式AC-DC转换器的电压输入端、接收外部输入的输入电压VIN,所述原边绕组Np的另一端连接功率MOS管Ql的漏极,所述功率MOS管Ql的栅级连接开关电源控制芯片U5的OUT端,所述功率MOS管Ql的源极连接开关电源控制芯片U5的CS端、还通过第一电阻Rl接地;所述辅助绕组Na与原边绕组Np感应连接,所述辅助绕组Na的一端接地,所述辅助绕组Na的另一端连接第一二极管Dl的正极,所述第一二极管Dl的负极连接开关电源控制芯片U5的Vcc端
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