專利名稱：開關(guān)電源及控制其恒定輸出電流的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制開關(guān)電源恒定輸出電流的控制器以及包含該控制器的開關(guān)電源。
背景技術(shù)：


圖1是一種傳統(tǒng)的反激式恒流驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中交流輸入信號(hào)AC經(jīng)過整流電路101和輸入電容Cin整流以及濾波后傳輸至隔離變壓器T的原邊繞組。開關(guān)電源恒流控制器100用于接收來自隔離變壓器T的輔組繞組L3的反饋信號(hào)FB，采樣電阻Rs采樣隔離變壓器T的原邊電流，并驅(qū)動(dòng)開關(guān)管106，通過隔離變壓器T把輸入能量傳遞給輸出。隔離變壓器T的副邊繞組連接有續(xù)流二極管Dl和輸出電容Cbulk，負(fù)載可以和輸出電容Cbulk并聯(lián)。用于控制功率開關(guān)的恒流控制器100包括:充放電平衡電路200、過零檢測(cè)電路129、驅(qū)動(dòng)器128、RS觸發(fā)器122、RS觸發(fā)器126、比較器121、比較器124、反相器123、前沿消隱電路(LEB)125。圖2是圖1所示電路在恒流工作狀態(tài)下的信號(hào)時(shí)序圖。在電路穩(wěn)定、處于恒流環(huán)路狀態(tài)時(shí)，Vc電平(即電容Cl兩端的電壓)為三角波，在基準(zhǔn)電壓Vrefa的上下波動(dòng)，在續(xù)流二極管Dl導(dǎo)通時(shí)間(即隔離變壓器T的去磁時(shí)間)，開關(guān)S2導(dǎo)通，電容Cl經(jīng)開關(guān)S2到地放電，放電電流由電流源12提供，放電到Vc最低點(diǎn)電壓。在其他時(shí)間，開關(guān)SI導(dǎo)通，電源到電容Cl經(jīng)開關(guān)SI充電，充電電流由電流源Il提供。開關(guān)管106導(dǎo)通后，隔離變壓器T的原邊繞組LI的電流變大，輔助繞組L3感應(yīng)電壓(即反饋電壓FB)為負(fù)電壓，原邊繞組LI上的電流通過采樣電阻采樣得到采樣電壓Vcs。經(jīng)一段導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)采樣電壓Vcs達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vrefb時(shí)，比較器124翻轉(zhuǎn)，經(jīng)RS觸發(fā)器126、驅(qū)動(dòng)器128關(guān)斷開關(guān)管106。在開關(guān)管106關(guān)斷之前，Il 一直對(duì)電容Cl充電。開關(guān)管106的開通時(shí)間的長(zhǎng)短，由基準(zhǔn)電壓Vrefb確定的電感峰值電流決定,假設(shè)開通延遲很小或者被輸入電壓補(bǔ)償，則電感峰值電流為Vrefb/Rs，其中Vrefb為基準(zhǔn)電壓Vrefb的電壓值，Rs為采樣電阻Rs的電阻值。開關(guān)管106關(guān)斷后，隔離變壓器T反激，續(xù)流二極管Dl導(dǎo)通，輔助繞組L3感應(yīng)電壓(即反饋信號(hào)FB)為正電壓，輸出能量到輸出端。流過續(xù)流二極管Dl的電流不斷降低，直到變?yōu)榱?，此時(shí)對(duì)應(yīng)到輔助繞組L3感應(yīng)到的反饋信號(hào)FB為由正變?yōu)樨?fù)，并且接下來發(fā)生寄生振蕩。因此，可以通過輔助繞組L3檢測(cè)到續(xù)流二極管Dl的續(xù)流時(shí)間，此功能由過零檢測(cè)電路129完成。開關(guān)管106關(guān)斷后，直至續(xù)流二極管Dl的續(xù)流時(shí)間結(jié)束，開關(guān)SI關(guān)斷，開關(guān)S2導(dǎo)通，電容Cl經(jīng)開關(guān)S2到地放電，放電電流為12。續(xù)流二極管Dl的續(xù)流時(shí)間結(jié)束后，開關(guān)SI導(dǎo)通，開關(guān)S2關(guān)斷，電流源Il又開始對(duì)節(jié)點(diǎn)Vc (即對(duì)電容Cl)充電。當(dāng)Vc大于Vrefa時(shí)，經(jīng)比較器121、RS觸發(fā)器122、反相器123、RS觸發(fā)器126和驅(qū)動(dòng)器128的邏輯運(yùn)算產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)開通開關(guān)管106。[0010]功率管106被開通后，原邊電流逐漸變大，直到達(dá)到峰值電流后關(guān)斷。如此往復(fù)工作，達(dá)到控制恒流的目的。電容Cl的充放電平衡，有以下關(guān)系:I1 * (T-Tdemag) =I2.Tdemag其中T為開關(guān)周期，Tdemag為變壓器副邊繞組的去磁時(shí)間(即續(xù)流二極管的續(xù)流時(shí)間)，I1和I2分別為圖1中電流源Il和12的輸出電流。SP，恒流占空比:
權(quán)利要求1.一種控制開關(guān)電源恒定輸出電流的控制器，包括: 過零檢測(cè)電路，檢測(cè)開關(guān)電源的續(xù)流二極管的導(dǎo)通時(shí)間，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)； 充放電平衡電路，在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的控制下產(chǎn)生充電信號(hào)； 第一比較器，其第一輸入端接收所述充電信號(hào)，其第二輸入端接收預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓，其輸出端產(chǎn)生第一比較結(jié)果； 第二比較器，其第一輸入端接收外部輸入的峰值電壓，其第二輸入端接收預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓，其輸出端產(chǎn)生第二比較結(jié)果； 邏輯控制電路，根據(jù)所述 導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述開關(guān)電源內(nèi)的開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷； 其特征在于，所述充放電平衡電路包括: 電容，其第一端連接所述第一比較器的第一輸入端，其第二端接地； 充放電單元，在所述開關(guān)電源的整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)向所述電容提供持續(xù)的等效電流以對(duì)所述電容進(jìn)行充電或者放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述充放電單元包括: 第一電壓電流變換器，將其電壓輸入端接收到的第三基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)所述電容充電的充電電流； 第二電壓電流變換器，將其電壓輸入端接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)所述電容放電的放電電流； 開關(guān)電路，串接在所述第一電壓電流變換器的輸出端與所述第二電壓電流變換器的輸出端之間，在所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)控制下調(diào)節(jié)所述電容的充電和放電，使得在所述開關(guān)電源的整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)都有持續(xù)的等效電流對(duì)所述電容進(jìn)行充電或者放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，還包括: 測(cè)試端口，與所述第二電壓電流變換器的電壓輸入端相連； 第一開關(guān)，其第一端與所述測(cè)試端口相連，第二端接收第四基準(zhǔn)電壓； 第二開關(guān)，其第一端與所述測(cè)試端口相連，第二端經(jīng)由電平位移及跟隨電路與所述電容的第一端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于，所述控制器進(jìn)入測(cè)試修調(diào)模式，所述開關(guān)電路將所述第一電壓電流變換器的輸出端與所述第二電壓電流變換器的輸出端接通，所述第一開關(guān)關(guān)斷，所述第二開關(guān)導(dǎo)通，所述測(cè)試端口施加有測(cè)試電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于，所述第四基準(zhǔn)電壓與所述第二基準(zhǔn)電壓相同，或者所述第四基準(zhǔn)電壓是外部輸入的峰值電壓經(jīng)過峰值采樣保持電路得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括:第三開關(guān)，其第一端與所述第一電壓電流變換器的輸出端以及電容的第一端相連，其第二端與所述第二電壓電流變換器的輸出端相連，其控制端接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括:第四開關(guān)，其第一端與所述第一電壓電流變換器的輸出端相連，其第二端與所述第二電壓電流變換器的輸出端以及所述電容的第一端相連，其控制端接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括: 第五開關(guān)，其第一端與所述第一電壓電流變換器的輸出端相連，其第二端與所述電容的第一端相連； 第六開關(guān)，其第一端與所述第二電壓電流變換器的輸出端相連，其第二端與所述電容的第一端相連，所述第五開關(guān)和第六開關(guān)的控制端分別接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)及其反相信號(hào); 所述控制器還包括:對(duì)所述電容進(jìn)行充電的第三電壓電流變換器，其輸出端連接所述第六開關(guān)的第一端，所述第三電壓電流變換器的電壓輸入端與所述第一電壓電流變換器的電壓輸入端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述開關(guān)電路包括: 第五開關(guān)，其第一端與所述第一電壓電流變換器的輸出端相連，其第二端與所述電容的第一端相連； 第六開關(guān)，其第一端與所述第二電壓電流變換器的輸出端相連，其第二端與所述電容的第一端相連，所述第五開關(guān)和第六開關(guān)的控制端分別接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)及其反相信號(hào); 所述第二電壓電流變換器的電壓輸入端接收到的輸入電壓為第五基準(zhǔn)電壓與所述第三基準(zhǔn)電壓之差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述邏輯控制電路包括: 第一 RS觸發(fā)器，其置位端接收所述導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，其復(fù)位端接收所述第一比較結(jié)果； 反相器，其輸入端與所述第一 RS觸發(fā)器的輸出端相連； 第二 RS觸發(fā)器，其置位端與所述反相器的輸出端相連，其復(fù)位端接收所述第二比較結(jié)果； 驅(qū)動(dòng)器，其輸入端與所述第二 RS觸發(fā)器的輸出端相連，其輸出端產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述第二比較器的第一輸入端經(jīng)由前沿消隱電路接收所述外部輸入的峰值電壓。
12.—種開關(guān)電源，其特征在于，包括權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括: 變壓器，其原邊繞組的同名端接收輸入信號(hào)，其輔助繞組的異名端連接所述過零檢測(cè)電路的輸入端，所述輔助繞組的同名端接地； 開關(guān)管，其漏極連接所述變壓器原邊繞組的異名端，其柵極接收所述控制器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其源極經(jīng)由采樣電阻接地； 續(xù)流二極管，其正極連接所述變壓器的副邊繞組的異名端，其負(fù)極經(jīng)由輸出電容連接所述副邊繞組的同名端并接地。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開關(guān)電源，其特征在于，還包括:整流橋和輸入電容，外部輸入的交流信號(hào)經(jīng)由所述整流橋整流以及輸入電容濾波后傳輸至所述變壓器的初級(jí)繞組的同名端。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種開關(guān)電源及控制其恒定輸出電流的控制器，該控制器包括過零檢測(cè)電路、充放電平衡電路、第一比較器、第二比較器、邏輯控制電路，該充放電平衡電路包括電容其第一端連接第一比較器的第一輸入端，第二端接地；充放電單元，在所述開關(guān)電源的整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)向所述電容提供持續(xù)的等效電流以對(duì)所述電容進(jìn)行充電或者放電。本實(shí)用新型能夠改善電路的一致性。
文檔編號(hào)H02M3/07GK203039589SQ20122068913
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者姚云龍, 吳建興 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司