输出预稳压的输出电压采样反馈电路及同步整流开关电源的制作方法

本发明涉及同步整流开关电源拓扑电压环采样控制，特别涉及输出电压单调性的控制。

背景技术：

1、随着现代电子设备向着小型化、绿色化和轻便化发展，人们对电子设备中所必需的电源体积有了更高的要求，对高效率、高功率密度电源的研究也越来越迫切。开关电源的同步整流应用也越来越多。

2、出于对高效率的要求，假设常规开关电源稳态工作时占空比为d，则其同步整流管的占空比近似为(1-d)，从而保证在重载工作过程中降低同步整流管的导通损耗。由于启机过程中输出电压为0，激磁电感两端电压是最大的，为避免启机过程中激磁电感激磁时间大于去磁时间而出现饱和，传统开关电源均会对主开关管的占空比d进行软启动设计，既保证了输出电压的单调上升，又减小了系统的输入电流出现的过冲，同时降低了励磁电感饱和的风险，可谓一举多得。

3、然而随着输出功率的增大，输出容性负载也会随之增大，在轻负载情况下容易出现重复启动瞬间，输出电容的电压未到0出现残压的情况。如图3所示，稳态工作时输出电压为v0，轻载容性负载条件下，电源系统在t1时刻关机后输出电压会下降到输出电压的n1倍，此时输出端存在残压n1v0。在同步整流控制方案下，重复启动时刻t2之后，在软启动过程中，由于主开关管的占空比从0增加到稳态的占空比d，则互补的同步整流管占空比则从约为1逐渐减小到占空比近似为(1-d)，启机过程励磁电感通过输出电压+vo反向激磁，反向激磁占空比远大于去磁占空比(即远大于主管占空比)，励磁电感会迅速抽取输出电容的能量出现能量倒灌，输出电压容易瞬间跌落到更低电压(如图3所示n2v0)。原来正向传输的软启动所规避的问题在这种工况下都会出现，影响了系统的可靠性及后级负载设备工作的稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种输出预稳压的输出电压采样反馈电路及同步整流开关电源，当使用同步整流方案进行电源设计时，控制输出电压在残压的基础上直接开始建立，不出现启动瞬间欠冲及电流倒灌问题，实现电源的单调启动；本发明可保证带同步整流功能的开关电源在输出有残压的情况下不出现能量反灌，有效地解决启机瞬间反灌带来的可靠性问题，提升后端负载设备工作的稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：

3、第一方面，提供一种输出预稳压的输出电压采样反馈电路，应用于同步整流开关电源，其特征在于，所述电路包括判断电路、基准电压初始值设定电路、电压环采样反馈电路、基准电压设定电路、启机占空比限制电路；所述判断电路的输入端用于接入所述同步整流开关电源的启机使能信号input1，所述判断电路用于根据启机使能信号input1同时产生并输出信号input2至所述启机占空比限制电路，和产生并输出信号en至所述基准电压初始值设定电路，启机使能信号input1为高电平时，信号input2及信号en为高电平，启机使能信号input1为低电平时，信号input2为低电平，信号en悬空；

4、所述基准电压初始值设定电路的另一输入信号为所述同步整流开关电源的输出电压+vo，所述基准电压初始值设定电路用于根据信号en和输出电压+vo，与所述基准电压设定电路共同设定所述电压环采样反馈电路的基准输入电压vref1；

5、所述启机占空比限制电路用于将信号inpet2与预设基准电压vref2进行比较，根据比较结果控制所述电压环采样反馈电路的工作电流，从而在同步整流开关电源启动前期限制占空比的输出；

6、所述电压环采样反馈电路通过对所述同步整流开关电源的输出电压+vo进行采样，与基准输入电压vref1进行比较并进行误差放大，根据误差放大结果、经所述启机占空比限制电路控制的工作电流，控制所述同步整流开关电源的vcomp电压以调节同步整流开关电源的占空比。

7、优选的，所述的判断电路包括稳压管二极管d101、电阻r101、电阻r102、电阻r103、电阻r104、电阻r105、npn三极管q101、pnp三极管q102；稳压管二极管d101的阴极作为该电路的输入端接入启机使能信号input1，稳压管二极管d101的阳极与电阻r101的一端、电阻r102的一端的连接点作为该电路的第一输出端输出输出信号input2；电阻r102的另一端、电阻r103的一端共同连接于npn三极管q101的栅极；电阻r104的一端、电阻r105的一端共同连接于pnp三极管q102的栅极；电阻r105的另一端连接npn三极管q101的集电极；电阻r104的另一端与pnp三极管q102是发射极的连接点连接该电路的供电端vdd；pnp三极管q102的集电极为该电路的第二输出端输出信号en；电阻r101、电阻r103、npn三极管q101的发射极共地于所述同步整流开关电源的输出地。

8、优选的，所述的基准电压初始值设定电路包括电阻r201、电阻r202、电阻r203、电阻r204、运放u201；运放u201的正向输入端通过电阻r201、电阻r202采样所述同步整流开关电源的输出电压+vo；运放u201的使能端通过电阻r203、电阻r204采样信号en；运放u201的负向输入端连接到其输出端，构成电压跟随器，运放u201的输出端作为该电路的输出端，与所述基准电压设定电路的输出端共同作用于所述电压环采样反馈电路的基准电压vref1；电阻r202、电阻r204、运放u201共地于所述同步整流开关电源的输出地。

9、优选的，所述的基准电压设定电路包括电流源u401、电阻r401、电容c401；电流源u401的输出端、电阻r401的一端、电容c401的一端的连接点作为该电路的输出端，与所述基准电压初始值设定电路的输出端共同作用于所述电压环采样反馈电路的基准电压vref1；电阻r401的另一端与电容c401的另一端共地于所述同步整流开关电源的输出地。

10、优选的，所述的启机占空比限制电路包括运放u501、电阻r501、二极管d501；运放u501的负向输入端接入信号input2；运放u501的正向输入端接入基准电压vref2；运放u501的输出端连接电阻r501的一端，电阻r501另一端连接二极管d501的阴极，二极管d501的阳极作为该电路的输出端icomp_s，输出的信号用于控制所述电压环采样反馈电路的工作电流，从而在同步整流开关电源启动前期限制占空比的输出。

11、优选的，所述的判断电路的稳压二极管d101的取值与其启动使能信号input1的幅度有关，稳压二极管d101的取值介于稳态工作时启动使能信号input1的高电平vh1与低电平vl1的幅值之间。

12、优选的，所述的启机占空比限制电路的预设基准电压vref2的取值与信号input2的幅度有关，预设基准电压vref2的取值介于稳态工作时信号input2的高电平vh2与低电平vl2的幅值之间。

13、优选的，所述的判断电路的输入信号input1受所述同步整流开关电源的原边软启动的控制信号ss控制，当控制信号ss低于设定幅值v1时，启动使能信号input1为高电平vh1，当控制信号ss高于设定幅值v1时，启动使能信号input1为低电平vl1。

14、第二方面，提供一种同步整流开关电源，包括如上所述的输出预稳压的输出电压采样反馈电路。

15、与现有技术相比，本发明具有以下进步效果：

16、1、本发明实现了同步整流开关电源的预稳压启动，避免了同步整流在启机过程中占空比过大所带来的能量倒灌问题，提高了产品的可靠性。

17、2、本发明通过副边外置的输出预稳压的输出电压采样反馈电路，可保证启机过程中开关电源输出电压单调上升，提高了后级负载设备的工作稳定性。