专利名称：一种伏秒控制电路的制作方法
技术领域：
本发明属于输出电感电流连续型开关电源领域，具体涉及一种能对输出电压进行控制的 伏秒控制电路。
背景技术：
输出电感电流连续型开关电源，指的是具有同步整流输出的开关电源，其特点是当输出 负载电流小于最小连续电流时，仍可以维持输出电感电流的连续(不讨论反激拓扑的情况)。 这时候输出电压Vout与输入电压Vin的关系为 N为原副边匝比D为工作占空比D=Ton/T Ton为导通时间，T为周期 f为工作频率f=l/T (Hz) 由于输出滤波电感的伏秒平衡(，-Foirf)xD = Fbw"(l-D)由公式(1)可知，当输入电压变化时，调节占空比D就可以控制输出电压，占空比D 的大小与负载电流无关。典型的控制方式就是这样，通过检测输出电压，与参考比较产生误 差信号，调节占空比D来实现的。典型的PWM控制信号为V—PWM,传统的做法是用其驱动开关管，通过改变其信号的 占空比，实现输出电压的稳定。中国专利申请号为200480030399.2的"完全前馈开关电源控 制"控制方法虽然不需要检测输出电压，但它是通过数字技术来实现的，不同与以往的控制 方式，本发明是以控制伏秒的基本原理来实现的。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种伏秒控制电路，该电路能实现不通过 副边取样的原边控制方式或在谐振条件下，通过变频控制方式来实现输出稳压。 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的 一种伏秒控制电路，包括 第一电源，作为主电源；第二电源V—AUX，作为控制器的辅助电源；伏秒比较器；V一PWM信号发生器；伏秒积分器，由开关器件、第一电阻Rl和电容组成，电容与开关器件并联，第一电阻 Rl与电容串联，第一电阻R1的另一端与第一电源的输入端连接；所述第一电阻R1和电容的连接点与伏秒比较器的反相输入端连接，伏秒比较器的输出端与双与门逻辑电路的一个输入端连接；反相器，反相器输出端与开关器件连接，当控制电平为高时，开关器件导通；当控制电 平为低时，开关器件截止；双与门逻辑电路，其另一个输入端接收V_PWM信号发生器的信号并与反相器输入端连 接，输出端输出PWM-OUT信号；比较电压电路，与伏秒比较器的同相输入端连接，用于控制输出电压。所述比较电压电路为第二电阻R2和固定参考电压表V_REF串联，固定参考电压表 V—REF另一端接地，所述第二电阻R2另一端与伏秒比较器的同相输入端连接，用于控制输 入电压X导通时间(VinXTon)为一常数，当工作频率一定时，同时变压器原副边匝比N也 是一定的，可以维持输出电压为一定值，使其不随输入电压变化。所述比较电压电路由第二电阻R2、第五电阻R5、第六电阻R6组成，第五电阻R5与第六 电阻R6串联，第六电阻R6另一端接地，第五电阻R5另一端与第一电源的输入端连接；所述 第二电阻R2 —端与伏秒比较器的同相输入端连接，另一端与第五电阻R5和第六电阻R6的连 接点连接。该伏秒比较器同相端接一个随输入电压Vin比例分压信号做参考，用电阻来分压， 可以实现PWM-OUT信号不随输入电压Vin和工作频率f变化，其输出稳压可以通过变频反 馈的控制电路来实现。所述V一PWM信号发生器是PWM控制器，或是振荡器。采用本发明的电路，具有以下有益效果(1) 当比较电压电路含固定参考电压表V—REF时，该电路采用非线性控制方式，不存 在线性闭环系统中的稳定性问题；(2) 通过给定的伏秒值可以实现输出电压相对稳定，不需要进行副边信号的反馈；(3)对于用电阻来分压的比较电压电路，应用于谐振拓扑中，可以实现固定的导通时间 控制，当输入电压不变时，可以实现工作频率与输出电压间的线性控制方式，有利于控制闭 环稳定。
图l是固定伏秒的控制电路图；图2是固定伏秒控制方式的工作时序图；图3是图1电路在输入电压36V和72V条件下的输出占空比变化情况图； 图4是伏秒随输入电压Vin变化时的控制电路图；图5是图4电路在输入电压36V和72V条件下的输出占空比变化情况图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。 因为，XjD = Fb"f------------------------(1)由于0=1011/1，代入公式(1)中 -x-= Koirf推导得x,-歸------------------------(2)通过公式(2)可以得出两种控制方式，其一是当工作频率一定时，控制原边电压的VinXTon (伏秒)可以控制输出电压； 其二是当原边电压的VinXTon (伏秒) 一定时，可以通过调节频率控制输出电压。 当给定的原边电压的VinXTon (伏秒)等于输入电压的比例函数时，即 VinXTon=KXVin 其中K为常数 开关管的导通时间为Ton=K，与输入电压无关，代入公式(2)中AT乂/ =歸------------------------(3)通过公式(3)也可以得到一种控制方式，就是固定开通时间，通过变频调节，可以控 制输出电压。本发明伏秒控制电路是通过以上原理设计出来的。请参阅图1，该图是固定伏秒的控制电路图，这时伏秒比较器X2的同相输入端接一固定参考电压表V一REF。在该实施例中，Vin 为输入电压，V一AUX为控制器的辅助电源，电阻R1、电容C1和开关器件S1组成伏秒积分器， 当输入的控制电平为高时导通，将电容C1的电荷放掉；当输入的电平为低时，电阻R1和电 容Cl对输入电压Vin积分。伏秒比较器X2的输出端接到双与门U1的输入一端，双与门U1 的输出是本控制电路产生的PWM-OUT信号，V—PWM信号发生器是PWM控制器，PWM控 制器(即V—PWM，如UC2843)产生V—PWM信号。在本控制方案中，V—PWM信号一方面要接 到双与门X2的输入另一端，同时要通过反相器U2来控制电阻R1、电容C1和开关器件S1组 成的伏秒积分器。当对输入电压Vin的伏秒积分大于给定值时，伏秒比较器X2输出为低，双 与门Ul输出的PWM-OUT信号就为低，实现了本发明所指的伏秒控制。请参阅图2，该图是固定伏秒控制方式的工作时序图。图2由下向上依次为，由V一PWM 产生的PWM输入信号PWM-IN;对电源输入电压的伏秒积分信号V*S—in和伏秒给定信号 V*S—REF;该控制器实际输出的PWM控制信号PWM-OUT。t0 th t0之前V—PWM产生的PWM-IN信号输出为低，伏秒比较器X2的输出为高， tO以后PWM-IN输出为高，信号通过反相器U2输出为低，使开关器件S1截止，对输入电压 积分信号近似为r*s w =— — 及i这段时间由于￥*8—in<V*S—REF,伏秒比较器X2仍输出为高，因此双与门逻辑电路实 际输出的PWM控制信号PWM-OUT为高，直到tl时刻；tl t2:在tl时刻V*S—in=V*S—REF，随后V*S—in开始大于给定值V*S_REF，伏秒比 较器X2翻转，输出为低。伏秒比较器X2输出作用于双与门逻辑电路的U1的输入端，使其 在t2时刻输出PWM-OUT为低。通常tl t2这段延时非常短，可以忽略；t2 t3: t2时刻后，V*S—in继续增大，直到V—PWM产生的PWM-IN信号输出在t3时 刻由高变低，信号通过反相器U2输出为高，使开关器件S1导通，积分电容C1放电，V*S_in=0;t3 t4: t3时刻后，PWM-IN—直保持为低，PWM-OUT输出也为低，直到t4时刻，下一个周期开始。该控制电路可用于控制VinXTon为一常数，由于f ""x化")x/驗，当工作频率、JV 乂f一定时，同时变压器原副边匝比N也是一定的，可以维持输出电压Fo",为一定值，使其不 随输入电压Vin变化。请参阅图3，该图是图1电路在输入电压36V和72V条件下的输出占空比变化情况图。 当输入电压Vin发生两倍的变化时，占空比D-Ton/T也同时縮小了一半，这不是通过副边的电压反馈来实现的，而是直接通过控制原边的伏秒积来达到的。 请参阅图4，该图是伏秒随输入电压Vin变化时的控制电路图，在伏秒比较器X2同相端接一个随输入电压Vin比例分压信号做参考，用电阻来实现分压，可以实现PWM-OUT信号不随输入电压Vin和工作频率f变化，其输出稳压可以通过变频反馈的控制电路来实现。此时原边电压的VmXTon (伏秒)等于输入电压的比例函数时，即 VinXTon=KX Vin 其中K为常数导通时间为Ton=K，与输入电压Vin无关，其工作原理与图1所示电路相同。 请参阅图5，该图是图4电路在输入电压36V和72V条件下的输出占空比变化情况图， 当输入电压Vin变化时，控制电路的输出占空比基本维持不变。 上述V一PWM信号发生器也可以是振荡器，其效果一样。本发明中，当比较电压电路含固定参考电压表￥_虹？时，该电路采用非线性控制方式， 不存在线性闭环系统中的稳定性问题，通过给定的伏秒值可以实现输出电压相对稳定，不需 要进行副边信号的反馈；当用电阻来分压时，应用于谐振拓扑中，可以实现固定的导通时间 控制，当输入电压不变时，可以实现工作频率与输出电压间的线性控制方式，有利于控制闭 环稳定。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的普 通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应 包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种伏秒控制电路，包括第一电源，作为主电源；第二电源，作为控制器的辅助电源；伏秒比较器；V_PWM信号发生器；其特征在于，还包括伏秒积分器，由开关器件、第一电阻R1和电容组成，电容与开关器件并联，第一电阻R1与电容串联，第一电阻R1的另一端与第一电源的输入端连接；所述第一电阻R1和电容的连接点与伏秒比较器的反相输入端连接，伏秒比较器的输出端与双与门逻辑电路的一个输入端连接；反相器，反相器输出端与开关器件连接，当控制电平为高时，开关器件导通；当控制电平为低时，开关器件截止；双与门逻辑电路，其另一个输入端接收V_PWM信号发生器的信号并与反相器输入端连接，输出端输出PWM-OUT信号；比较电压电路，与伏秒比较器的同相输入端连接，用于控制输出电压。
2. 根据权利要求1所述的伏秒控制电路，其特征在于，所述比较电压电路为第二电阻(R2) 和固定参考电压表串联，固定参考电压表另一端接地，所述第二电阻(R2)另一端与伏秒比 较器的同相输入端连接，用于控制输入电压X导通时间(VinXTon)为一常数，维持输出电 压(Vout)为一定值。
3. 根据权利要求1所述的伏秒控制电路，其特征在于，所述比较电压电路由第二电阻 (R2)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)组成，第五电阻(R5)与第六电阻(R6)串联，第六电阻(R6)另一端接地，第五电阻(R5)另一端与第一电源的输入端连接；所述第二电阻 (R2) —端与伏秒比较器的同相输入端连接，另一端与第五电阻(R5)和第六电阻(R6)的 连接点连接，用于实现PWM-OUT信号不随输入电压(Vin)和工作频率(f)变化。
4. 根据权利要求1 3任一项所述的伏秒控制电路，吝特征在于，所述￥_ 觀信号发生 器是PWM控制器。
5. 根据权利要求1 3任一项所述的伏秒控制电路，其特征在于，所述V—PWM信号发生器是振荡器。
6. 根据权利要求3所述的伏秒控制电路，其特征在于，所述导通时间7bw-K为一常数。
全文摘要
本发明公开了一种伏秒控制电路，其包括第一电源、第二电源V_AUX、伏秒比较器、V_PWM信号发生器、伏秒积分器、反相器、双与门逻辑电路以及与伏秒比较器的同相输入端连接并用于控制输出电压的比较电压电路。当比较电压电路含固定参考电压表V_REF时，该电路采用非线性控制方式，不存在线性闭环系统中的稳定性问题，通过给定的伏秒值可以实现输出电压相对稳定，不需要进行副边信号的反馈；当用电阻来分压时，应用于谐振拓扑中，可以实现固定的导通时间控制，当输入电压不变时，可以实现工作频率与输出电压间的线性控制方式，有利于控制闭环稳定。本发明电路可对输出电压进行控制。
文档编号H02M3/24GK101222181SQ20081006510
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者樊晓东 申请人:中兴通讯股份有限公司