用于开关电源变换器的控制电路的制作方法

文档序号:10213227阅读:459来源:国知局
用于开关电源变换器的控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及开关电源变换器,更具体地,本实用新型提供了一种开关电源变 换器内部用于恒流恒压模式的控制1C(集成电路)。
【背景技术】
[0002] 原边反馈的反激式电源变换器因其结构简单、成本低廉而被广泛应用。在应用中, 工作过程包括一恒流充电控制过程((X模式)和一恒压控制过程(CV模式)。当输出电压Vo低 于其阔值V〇_max时,电源变换器工作在恒流充电控制模式;当输出电压Vo接近于或等于Vo_ max时,电源变换器工作在恒压控制模式。
[0003] 图1为现有原边反馈的反激式电源变换器的简化示图。D1~D4、C1共同组成整流及 滤波电路,输出直流电压;R3、C2组成RC启动电路,为1C电源脚VCC供电;Np、Ns、化UX分别为 初级绕组、次级绕组、辅助绕组的应数;D5为输出单向器;Co为输出电容;Ro为输出负载;D6 为供电二极管;M0S为功率开关;Rs为采样电阻;R1、R2为辅助绕组分压电阻,1C的FB脚(接收 反馈电压)接至R1、R2之间。
[0004] 系统上电后,启动电路R3、C2为1C充电,直至1C启动并控制功率管M0S导通和关断。 在M0S关断期间,次级绕组为负载供电,运时辅助绕组为1C供电。
[0005] 图2为1C内部的简化示图,包含两种工作模式一一'直流模式和恒压模式。内部模块 包括一采样/保持模块,采样功率管关断时FB脚电压;一误差放大器EA模块,用来放大FB电 压与基准电压化efl之间的差异;一 CV模块;一退磁/采样模块,采样退磁结束时间;一 CC模 块,与退磁/采样模块共同实现恒流功能;一模式选择模块,用来判断电路工作于CC模式还 是CV模式;OR与RS触发器构成逻辑模块;一 Toff, max模块(最大关断时间模块),防止输出电 压Vo极低时,CC、CV两种模式都不工作,贝化Toff,max模块强制功率管导通;一驱动模块 DRV;-限流比较器CMP1,用来固定原边峰值电流。功率管M0SFET和采样电阻Rs为1C外置器 件。
[0006] 两种工作模式是通过输出电压Vo来判断,而Vo与FB脚电压成线性关系,因此可W 检测FB脚电压来进行判断,FB脚经采样/保持后,电压若低于某阔值Vth,则模式选择模块使 得CC环路工作,CV环路不工作;若FB脚经采样/保持后,电压高于该阔值Vth,则模式选择模 块使得CV环路工作,CC环路不工作。
[0007] CC工作模式通常采用DCM(不连续导通)工作方式,图3为CC模式下,辅助绕组与次 级电流的波形示图。其中toN为功率管导通时间,退磁时间tDemag与谐振时间tQ共同构成功率 管关断时间。输出电流可W表示如下:
[000引
[0009]其中Is_pk为次级边峰值电流,与原边峰值电流成比例,而原边峰值电流由限流比 较器CMP1来固定,故Is_pk为定值;TDemag为退磁时间,T为开关周期,现有技术中,通过CC模块 固定TDemag与T的比例,通常为1/2,因此实现了恒流。
[0010] 现有技术下,输出电压Vo的充电速度取决于cc模式的输出电流。系统刚上电时,对 于有限的恒流输出电流,如果输出电压Vo不能很快升到一定值,由于辅助绕组电压与Vo成 线性关系,那么辅助绕组的电压也不足W为1C供电,运时1C由于内部消耗,电源电压VCC容 易被拉至很低甚至低于欠压点,导致系统起不来。
[0011] 因此,非常希望电源变换器能够在系统刚上电时,输出电流能够更大,使得输出电 压能够更快地升高,当输出电压快速上升到某一值后,电源变换器再进入恒流工作模式。

【发明内容】

[0012] 为了克服现有技术中存在的风险,本实用新型提供了一种用于恒流恒压模式的控 审IJIC,可W解决系统由于恒流电流不够大而不能启动的风险。
[0013] 本实用新型的用于开关电源变换器的控制电路包括:采样保持模块的输入端连接 输出电压的反馈电压,采样功率管关断时的反馈电压;采样保持模块的输出端连接误差放 大器模块,误差放大器模块用来放大反馈电压与第一基准电压之间的差异;误差放大器模 块输出端通过恒压控制模块连接模式选择模块的输入端;退磁采样模块的输入端也连接反 馈电压,采样退磁结束时间;退磁采样模块的输出端通过恒流充电控制模块连接模式选择 模块的输入端;所述模式选择模块的输入端还连接第二比较器的输出端,第二比较器的输 入端分别连接所述反馈电压和一个用于比较的固定电压,第二比较器用来采样退磁结束时 间;所述第二比较器、恒流充电控制模块、恒压控制模块所在工作环路分别称为第一环路、 第二环路和第Ξ环路;
[0014] 模式选择模块的输出端连接或口的一个输入端,或口另一输入端连接一个最大关 断时间模块,用于输出电压极低致使Ξ个环路都不工作时,强制功率管导通;或口的输出端 连接RS触发器的S端,RS触发器的R端连接第一比较器的输出端,第一比较器的输入端分别 连接功率管源极和第二基准电压,第一比较器用来固定原边峰值电流;RS触发器的Q端通过 驱动模块连接功率管栅极;退磁结束时,从反馈电压采样到谐振,模式选择模块选择第一环 路来控制功率管导通,系统工作在临界导通模式;当反馈电压高于阔值电压Vthl但低于阔 值电压Vth2时,模式选择模块选择第二环路工作,系统工作在恒流充电控制模式;当反馈电 压高于阔值电压Vth2时,模式选择模块选择第Ξ环路工作,系统工作在恒压控制模式。
[0015] 在所述临界导通模式下,在一个开关周期中,开关周期仅由导通时间Un和退磁时 间tDemag两者组成。
[0016] 本实用新型的优点是:在系统刚上电的初期,输出电压还很低的时候,采用临界导 通工作模式(BCM),运时输出电流很高,势必会使得输出电压快速升高,当输出电压升到某 阔值Vo_thl时,系统切换为恒流充电控制模式((X模式),采用恒定的电流进行充电;当输出 电压升到另一更高的阔值V〇_th2(Vo_th2接近于Vo_max)时,系统切换为恒压控制模式(CV 模式)。运样的工作模式切换可W解决系统上电不能启动的风险,同时还能加快充电速度。
【附图说明】
[0017] 图1是现有技术的原边反馈反激式电源变换器简化示图。
[0018] 图2是现有技术的原边反馈反激式电源变换器控制1C内部框架示图。
[0019] 图3是现有技术的原边反馈反激式电源变换器工作机制示图。
[0020] 图4是根据本实用新型所示出的原边反馈反激式电源变换器控制IC内部框架示 图。
[0021] 图5是根据本实用新型所示出的原边反馈反激式电源变换器工作机制示图。
[0022] 图6是根据本实用新型所示出的原边反馈反激式电源变换器控制1C内部模式选择 模块的一部分。
[0023] 图7是根据本实用新型所示出的原边反馈反激式电源变换器控制1C内部模式选择 模块的另一部分。
[0024] 图8是根据本实用新型所示出的原边反馈反激式电源变换
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