專利名稱：一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有漸進(jìn)式電流過載與
飽和防止功能的開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
關(guān)于開關(guān)電源，從輸入輸出電壓性質(zhì)看，有DC/DC(直流變換為直流)變換電源或 AC/DC(交流變換為直流)變換電源；從隔離方式看，有隔離式與非隔離式變換電路；從輸出 電壓變換看，有升壓、降壓與升降壓變換電路；從工作模式看，有電壓模式與電流模式；從 電感中的電流看，有CCM(連續(xù)電流模式)、BCM(臨界電流模式)與DCM(不連續(xù)電流模式) 開關(guān)電源；從控制技術(shù)看，有PFM(脈沖頻率控制技術(shù))和P麗(脈沖寬度控制技術(shù))開關(guān)電 源；從變換技術(shù)看，還有硬開關(guān)和軟開關(guān)變換電路等等。 不管上述公知技術(shù)如何定義分類，各種開關(guān)電源IC基本結(jié)構(gòu)都可以簡化為反饋 電路(電壓或電流)、誤差放大器、振蕩器、采樣電路、驅(qū)動控制電路、補(bǔ)償電路、各種保護(hù)電 路等。其基本工作原理都是根據(jù)誤差電壓或通過功率管電流的大小來調(diào)節(jié)驅(qū)動功率管的 P麗或PFM波形。 一般情況下，誤差電壓越大，脈沖占空比就越大，導(dǎo)致通過功率管的峰值電 流較大，容易引起變壓器飽和，尤其是在開關(guān)電源啟動或過載時(shí)，這些情況更容易出現(xiàn)。 目前，解決過載與飽和的公知技術(shù)基本有兩種一種是采用上限電流保護(hù)電路，即 達(dá)到上限電流就關(guān)斷功率管，如開關(guān)電源芯片UCx842、 T0P210等；另一種方式就是檢測到 電流超過上限時(shí)，通過調(diào)整誤差電壓，再間接調(diào)整占空比的方式來減少通過功率管電流。采 用第一種方式要求功率管具有快速關(guān)斷能力，否則就會損壞變壓器與功率管；而第二種方 式反饋的環(huán)節(jié)過多，必須先要檢測到過載，再去調(diào)節(jié)誤差電壓，再去調(diào)節(jié)占空比，調(diào)節(jié)響應(yīng) 速度過慢，不能及時(shí)處理過載情況，導(dǎo)致?lián)p壞變壓器與功率管。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有 漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其電路設(shè)計(jì)新穎合理、損耗小且使用效果好， 能有效克服現(xiàn)有開關(guān)電源IC所存在的對功率管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速度較慢的 弊病。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種具有漸進(jìn)式電流過載 與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于包括為各用電器件進(jìn)行供電的供電模塊、與開關(guān) 電源輸出端相接的輸出電壓反饋電路、分別對開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路中功率管Q0的瞬間 電流值進(jìn)行逐周期采樣的低點(diǎn)電流采樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和高點(diǎn)電流采樣電路、 串接在供電模塊與功率管Q0基極間供電回路中的受控電流源Ia和可控開關(guān)Kl、分別與低 點(diǎn)電流采樣電路和輸出電壓反饋電路的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器、PFM控制器和P麗 控制器、與PFM控制器的輸出端相接的振蕩器、分別與振蕩器和P麗控制器相接的觸發(fā)器、 與觸發(fā)器的輸出端相接且對可控開關(guān)K1進(jìn)行通斷控制的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器、與臨高點(diǎn)電流采樣電路的輸出端相接且對受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動調(diào) 節(jié)器以及分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器、低點(diǎn)電流采樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和 高點(diǎn)電流采樣電路相接的前沿消隱電路，所述高點(diǎn)電流采樣電路的輸出端分別與上限限流 調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器和PFM控制器相接，誤差調(diào)節(jié)限流器的輸出端分別與PFM控制器和P麗 控制器相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān)K1后接至功率管 Q0的基極，PFM控制器的一個輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器的一個輸入端相接；所述低點(diǎn)電流 采樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和高點(diǎn)電流采樣電路均與功率管Q0的發(fā)射極相接，上限限 流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器的輸出端與可控開關(guān)K1相接。 所述低點(diǎn)電流采樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和高點(diǎn)電流采樣電路均為運(yùn)算放大 器且三者的同相輸入端均與功率管Q0的發(fā)射極相接，低點(diǎn)電流采樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣 電路和高點(diǎn)電流采樣電路的反相輸入端所接電壓的電壓值分別為所設(shè)定功率管QO的低點(diǎn) 電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電流對應(yīng)的電壓值。 所述功率管Q0的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器進(jìn)行控制的可控開關(guān)K2和 電流源lb后接地，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器的一個輸出端與可控開關(guān)K2相接。 所述P麗控制器由與功率管QO的發(fā)射極相接的斜坡補(bǔ)償電路和與斜坡補(bǔ)償電路 相接的運(yùn)算放大器CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路的輸出端分別與斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器和運(yùn)算 放大器CP4的同相輸入端相接，所述運(yùn)算放大器CP4的反相輸入端與誤差調(diào)節(jié)限流器的輸 出端相接。 所述功率管Q0的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且所述電阻Rs上并接有電阻R3。 所述誤差調(diào)節(jié)限流器包括三個電流源、反比例調(diào)整控制模塊以及兩個分壓電阻Rl 和R2 ;所述三個電流源包括一個不可控電流源Ic和兩個由反比例調(diào)整控制模塊進(jìn)行控制 的受控電流源Id和Ie且三個電流源相并接，所述三個電流源的正極端均與供電模塊相接 且其負(fù)極端均依次經(jīng)電阻Rl和R2后接地，反比例調(diào)整控制模塊的兩個輸出端分別與受控 電流源Id和Ie相接，PFM控制器的一個輸出端和低點(diǎn)電流采樣電路的輸出端分別與反比 例調(diào)整控制模塊的兩個輸入端相接；輸出電壓反饋電路的輸出端與所述三個電流源的負(fù)極 端相接，所述誤差調(diào)節(jié)限流器的輸出端為電阻Rl和R2間的連接點(diǎn)。 所述斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器包括一個受控電流源If 、一個由臨高點(diǎn)電流采樣電路 進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、一個PNP型三極管Q3以及三個NPN型三極管Ql、 Q21和Q22，所 述受控電流源If的正極端與供電模塊相接且其負(fù)極端分別與三極管Ql的基極和集電極相 接，三個三極管Ql、 Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基極相接，三極管Q21的發(fā)射極與 供電模塊相接，三極管Q21的基極和集電極相接且其集電極分別與三極管Q21和Q22的集 電極相接，可控開關(guān)K3串接在三極管Q21的集電極與三極管Q22的集電極之間，受控電流 源If的受控端與功率管Q0的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn)電流采樣電路的輸出端與可控開關(guān)K3相 接。 所述上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器包括一個輸入端與高點(diǎn)電流采樣電路的輸出端 相接的非門U2、一個與門U3和對功率管Q0進(jìn)行驅(qū)動且同時(shí)對可控開關(guān)Kl和K2進(jìn)行控制 的驅(qū)動控制電路，驅(qū)動控制電路的兩個輸出端分別與可控開關(guān)Kl和K2相接，所述與門U3 的輸出端與驅(qū)動控制電路的輸入端相接，所述非門U2的輸出端與所述與門U3的一個輸入 端相接且所述與門U3的另一個輸入端與觸發(fā)器的輸入端相接。
5[0014] 所述觸發(fā)器為RS觸發(fā)器，P麗控制器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的R端相接，振蕩 器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的輸出端即Q端與上限限流調(diào)節(jié) 與驅(qū)動控制器的輸入端相接。 所述輸出電壓反饋電路為電壓負(fù)反饋電路。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、電路設(shè)計(jì)新穎、合理，使用操作簡便。 2、提出一種合理且有效的漸進(jìn)式防止開關(guān)電源過載和飽和的方法，使用效果非常 好，具體是依次通過檢測功率管QO的瞬時(shí)電流是否超過設(shè)定的低、臨高與高三點(diǎn)電流值， 并對應(yīng)作出對應(yīng)的處理若功率管Q0的瞬時(shí)電流超過低點(diǎn)電流設(shè)定值，則通過調(diào)節(jié)誤差電 壓，改變下一個或后面幾個脈沖調(diào)制波的占空比；若功率管Q0的瞬時(shí)電流超過臨高點(diǎn)電流
設(shè)定值，則降低功率管QO的驅(qū)動電流；若功率管QO的瞬時(shí)電流超過高點(diǎn)電流設(shè)定值，則直 接快速關(guān)閉功率管Q0。 3、實(shí)用價(jià)值高，既可以降低對功率管Q0關(guān)斷速度的要求，又可以解決調(diào)節(jié)響應(yīng)速 度過慢的問題。實(shí)際用用過程中，當(dāng)功率管QO的過載情況不是太嚴(yán)重時(shí)，可以通過誤差限 流調(diào)節(jié)器即低點(diǎn)限流調(diào)節(jié)對誤差電壓調(diào)節(jié)后，再對調(diào)制波的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法進(jìn)行處 理，雖然響應(yīng)速度較慢，但不至于導(dǎo)致?lián)p壞功率管QO與變壓器BO ;同時(shí)，還有臨高點(diǎn)與高點(diǎn) 限流處理，如果低點(diǎn)限流調(diào)節(jié)電路無法抑制電流增加過快的勢頭，這時(shí)就要考慮關(guān)斷功率 管QO，然而要在發(fā)生過流時(shí)也就是功率管QO通過的是最大電流情況下進(jìn)行關(guān)斷，困難比較 大，它要求功率管QO具有快速關(guān)斷能力，這必然導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加。為了解決該問題，本實(shí) 用新型在進(jìn)行關(guān)斷功率管QO時(shí)，首先降低功率管QO的驅(qū)動電流，再進(jìn)行關(guān)斷，這樣對功率 管QO的要求就不高了，實(shí)現(xiàn)起來也就容易多了。因此設(shè)計(jì)了臨高點(diǎn)與高點(diǎn)調(diào)節(jié)電路，當(dāng)電 流超過臨高點(diǎn)設(shè)定值時(shí)，就減少功率管QO的驅(qū)動電流；再進(jìn)一步就是關(guān)斷功率管Q0，這樣 在低電流導(dǎo)通情況下，功率管QO的關(guān)斷就比較容易，損耗也很小。 綜上所述，本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)新穎合理、損耗小且使用效果好，能有效克服現(xiàn)有 開關(guān)電源IC所存在的對功率管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速度較慢間的弊病，因而具 有突出的技術(shù)優(yōu)勢與市場優(yōu)勢。 下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的電路框圖 圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。 圖3為本實(shí)用新型誤差調(diào)節(jié)限流器的電路原理圖。 圖4為本實(shí)用新型斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器的電路原理圖。 圖5為本實(shí)用新型上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器的電路原理圖。
附圖標(biāo)記說明 1-低點(diǎn)電流采樣電路；2-臨高點(diǎn)電流采樣電3-高點(diǎn)電流采樣電路； 路； 4-誤差調(diào)節(jié)限流器；5-供電模塊； 6-PFM控制器； 7-P麗控制器； 8-振蕩器； 9-觸發(fā)器；[0032] 10-上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)11-斜坡與限流驅(qū)動12-前沿消隱電路； 動控制器； 調(diào)節(jié)器； 13-過溫保護(hù)電路；14-反比例調(diào)整控制15-電源管理模塊； 模塊； 16-驅(qū)動控制電路；17-斜坡補(bǔ)償電路；18_輸出電壓反饋電路； 19-受控電流源一；20-可控開關(guān)一； 21-可控開關(guān)二；
具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括為各用電器件進(jìn)行供電的供電模塊5、與開關(guān)電 源輸出端相接的輸出電壓反饋電路18、分別對開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路中功率管Q0的瞬間 電流值進(jìn)行逐周期采樣的低點(diǎn)電流采樣電路1 、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電 路3、串接在供電模塊5與功率管Q0基極間供電回路中的受控電流源Ia(即受控電流源一 19)和可控開關(guān)K1 (即可控開關(guān)一 20)、分別與低點(diǎn)電流采樣電路1和輸出電壓反饋電路18 的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器4、 PFM控制器6和P麗控制器7、與PFM控制器6的輸出 端相接的振蕩器8、分別與振蕩器8和P麗控制器7相接的觸發(fā)器9、與觸發(fā)器9的輸出端 相接且對可控開關(guān)K1進(jìn)行通斷控制的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10、與臨高點(diǎn)電流采樣 電路2的輸出端相接且對受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11以及分 別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10、低點(diǎn)電流采樣電路1、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電 流采樣電路3相接的前沿消隱電路12。所述高點(diǎn)電流采樣電路3的輸出端分別與上限限 流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10和PFM控制器6相接。所述調(diào)節(jié)限流器4的輸出端分別與PFM控 制器6和P麗控制器7相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān) Kl后接至功率管QO的基極。所述M控制器5的一個輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器4的一個輸 入端相接。所述低點(diǎn)電流采樣電路1 、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電路3均與功 率管QO的發(fā)射極相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10的輸出端與可控開關(guān)K1相接。所述 輸出電壓反饋電路18為電壓負(fù)反饋電路。 本實(shí)施例中，所述低點(diǎn)電流采樣電路1、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電 路3均為運(yùn)算放大器且三者的同相輸入端均與功率管QO的發(fā)射極相接，低點(diǎn)電流采樣電路 1 、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電路3的反相輸入端所接電壓的電壓值分別為所 設(shè)定功率管QO的低點(diǎn)電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電流對應(yīng)的電壓值V0、V1和V2。其中，所設(shè) 定功率管QO的低點(diǎn)電流為功率管QO正常工作時(shí)的下限電流值，高點(diǎn)電流為功率管QO需進(jìn) 行關(guān)閉時(shí)的上限電流值，臨高點(diǎn)電流為所設(shè)定的接近所述高點(diǎn)電流的臨界電流值。所述功 率管QO的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且所述電阻Rs上并接有電阻R3，電阻R3根據(jù)實(shí)際的需 要，可以放在開關(guān)電源集成IC的片上或者片外。所述振蕩器8上接有對其進(jìn)行過溫保護(hù)的 過溫保護(hù)電路13。所述供電模塊5包括供電電源VCC和對所述供電電源VCC進(jìn)行處理的電 源管理模塊15組成。 所述低點(diǎn)電流采樣電路1 、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電路3具體為運(yùn) 算放大器CP1、 CP2和CP3且三者的輸出信號分別為Ll、 L3和L8。所述輸出電壓反饋電路 18的輸出信號為FB，誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出信號為FB1，斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11的輸 出信號為L4，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10的兩個輸出信號分別為L5和L6，觸發(fā)器9的輸出信號為L7，前沿消隱電路12的的輸出信號為L9， PFM控制器6輸至誤差調(diào)節(jié)限流器4 的輸出信號為L2。本實(shí)施例中，所述電壓值V0、 VI和V2分別為0. 55V、0. 58V和0. 60V。 同時(shí)，所述功率管QO的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器IO進(jìn)行控制的可 控開關(guān)K2和電流源Ib后接地，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10的一個輸出端與可控開關(guān) K2(即可控開關(guān)二21)相接。 所述P麗控制器7由與功率管Q0的發(fā)射極相接的斜坡補(bǔ)償電路17和與斜坡補(bǔ)償 電路17相接的運(yùn)算放大器CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路17的輸出端分別與斜坡與限流驅(qū)動調(diào) 節(jié)器11和運(yùn)算放大器CP4的同相輸入端相接，所述運(yùn)算放大器CP4的反相輸入端與誤差調(diào) 節(jié)限流器4的輸出端相接。 結(jié)合圖3，所述誤差調(diào)節(jié)限流器4包括三個電流源、反比例調(diào)整控制模塊14以及 兩個分壓電阻Rl和R2。所述三個電流源包括一個不可控電流源Ic和兩個由反比例調(diào)整 控制模塊14進(jìn)行控制的受控電流源Id和Ie且三個電流源相并接，所述三個電流源的正極 端均與供電模塊5相接且其負(fù)極端均依次經(jīng)電阻Rl和R2后接地，反比例調(diào)整控制模塊14 的兩個輸出端分別與受控電流源Id和Ie相接，PFM控制器6的一個輸出端和低點(diǎn)電流采 樣電路1的輸出端分別與反比例調(diào)整控制模塊14的兩個輸入端相接。所述輸出電壓反饋 電路18的輸出端與所述三個電流源的負(fù)極端相接，所述誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出端為電阻 Rl和R2間的連接點(diǎn)。 結(jié)合圖4，所述斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11包括一個受控電流源If、一個由臨高點(diǎn) 電流采樣電路2進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、一個PNP型三極管Q3以及三個NPN型三極管Ql、 Q21和Q22。所述受控電流源If的正極端與供電模塊5相接且其負(fù)極端分別與三極管Ql 的基極和集電極相接。三個三極管Q1、Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基極相接，三極 管Q21的發(fā)射極與供電模塊5相接，三極管Q21的基極和集電極相接且其集電極分別與三 極管Q21和Q22的集電極相接。所述可控開關(guān)K3串接在三極管Q21的集電極與三極管Q22 的集電極之間，受控電流源If的受控端與功率管Q0的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn)電流采樣電路2 的輸出端與可控開關(guān)K3相接。 結(jié)合圖5，所述上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10包括一個輸入端與高點(diǎn)電流采樣電 路3的輸出端相接的非門U2、一個與門U3和對功率管Q0進(jìn)行驅(qū)動且同時(shí)對可控開關(guān)K1和 K2進(jìn)行控制的驅(qū)動控制電路16。所述驅(qū)動控制電路16的兩個輸出端分別與可控開關(guān)K1和 K2相接，所述與門U3的輸出端與驅(qū)動控制電路16的輸入端相接，所述非門U2的輸出端與 所述與門U3的一個輸入端相接且所述與門U3的另一個輸入端與觸發(fā)器9的輸入端相接。 所述觸發(fā)器9為RS觸發(fā)器，P麗控制器7的輸出端與所述RS觸發(fā)器的R端相接， 振蕩器8的輸出端與所述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的輸出端即Q端與上限限 流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器10的輸入端相接。 本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路為AC/DC電源應(yīng)用電路，其包括功率管 Q0和帶兩個一次側(cè)線圈繞組的變壓器B0，其中變壓器B0的一個一次側(cè)線圈繞組I上接有 輸入電源UI且功率管Q0的基極經(jīng)電阻R0后接此一次側(cè)線圈繞組I的電源端，同時(shí)功率管 Q0的集電極經(jīng)二極管D2和并接的電容Cl和電阻R7后也接至一次側(cè)線圈繞組I的同一電 源端；一次側(cè)線圈繞組I的另一電源端與功率管Q0的集電極相接。所述變壓器B0的另一 個一次側(cè)線圈繞組II的兩個電源端之間串接有二極管D1和電容C0，且二極管D1陰極與供電模塊5相接。所述變壓器B0的電源輸出端上并接有電容C3。所述輸出電壓反饋電路 18包括并接在變壓器BO電源輸出端上的兩個相串接的電阻R5和R6、光耦開關(guān)U4、基準(zhǔn)源 TL431、電阻R4和R8以及電容CF。 本實(shí)用新型的工作過程是在開關(guān)電源工作過程中，低點(diǎn)電流采樣電路1、臨高點(diǎn) 電流采樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電路3逐周期對功率管QO的瞬間電流值進(jìn)行采樣并判斷， 具體是對接在功率管QO發(fā)射極上的電阻Rs上的電壓值進(jìn)行采樣，同時(shí)根據(jù)采樣結(jié)果相應(yīng) 比較分析后采取相應(yīng)的處理措施。具體而言當(dāng)電阻Rs上的電壓低于0. 55V時(shí)，低點(diǎn)電流 采樣電路1即運(yùn)算放大器CP1的輸出信號L1恒為低電平，無法觸動誤差調(diào)節(jié)限流器4動作； 而當(dāng)電阻Rs上的電壓高于0. 55V時(shí)，運(yùn)算放大器CP1進(jìn)入放大器角色，其輸出信號Ll隨電 阻Rs上電壓的增加而增加，這時(shí)就會觸動誤差調(diào)節(jié)限流器4動作；同時(shí)運(yùn)算放大器CP1將 其輸出信號Ll送至反比例調(diào)整控制模塊14的一個輸入端，實(shí)現(xiàn)用輸出信號Ll的電壓值對 受控電流源Id進(jìn)行發(fā)比例調(diào)整的目的，進(jìn)而對誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出信號FBI的電壓進(jìn) 行調(diào)整，由于VFB1 = (Id+Ie+If) XR2/(R一ig，則輸出信號Ll的電壓越大，Id就越?。籌d越 小，輸出信號FB1的電壓就越小，從而降低調(diào)制波的占空比。同時(shí)，由于反比例調(diào)整控制模 塊14的另一個輸入端受到PFM控制器6的控制即輸出信號L2，則當(dāng)開關(guān)電源處于PFM控 制模式時(shí)，PFM控制器6的輸出信號L2就會調(diào)制受控電流源Ie的大小，同樣也是反比例關(guān) 系，以降低占空比。另外，輸出電壓反饋電路18所反饋的的誤差電壓能夠起到減少輸出信 號FB1電壓的作用，從而達(dá)到對調(diào)制波占空比進(jìn)行綜合調(diào)整的目的。 當(dāng)電阻Rs上的電壓超過0. 58V時(shí)，臨高點(diǎn)電流采樣電路2即運(yùn)算放大器CP2的輸 出信號L3輸出高電平信號并觸發(fā)斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11動作，打開可控開關(guān)K3并相應(yīng) 切斷三極管Q22管的集電極，從而減少流過三極管Q3管的電流；又由于受控電流源Ia通過 觸發(fā)斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11的輸出信號L4復(fù)制三極管Q3的電流，因而減小受控電流源 Ia的電流值，就降低了功率管Q0的基極驅(qū)動電流，本實(shí)施例中將功率管Q0的基極驅(qū)動電 流降為原有驅(qū)動電流的八分之一左右，設(shè)計(jì)中通過將三極管Q22的發(fā)射極面積定為三極管 Q21的七倍，即可實(shí)現(xiàn)。由于受控電流源Ia由斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器11進(jìn)行控制，則Ia受 控電流源本身為一斜坡驅(qū)動的受控電流源，且其由電阻Rs上的電壓比例控制受控電流源 If來實(shí)現(xiàn)，這樣可以增強(qiáng)驅(qū)動能力，加速功率管Q0快速開啟。 當(dāng)電阻Rs上的電壓超過0.6V時(shí)，高點(diǎn)電流采樣電路3即運(yùn)算放大器CP3的輸出 信號L8為高電平且送入上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器IO，輸出信號L8經(jīng)非門U2后將所述 RS觸發(fā)器的輸出信號L7通過與門U3轉(zhuǎn)變?yōu)闉榈碗娖剑瑢?shí)現(xiàn)打開可控開關(guān)Kl，閉合可控開 關(guān)K2，并直接關(guān)斷功率管Q0的目的。關(guān)斷時(shí)，采用一個電流阱即電流源Ib抽取功率管Q0 的基區(qū)電荷，加速功率管QO的關(guān)斷；同時(shí)運(yùn)算放大器CP3的輸出信號L8與誤差信號FB1進(jìn) 入PFM控制器6，共同決定芯片是否進(jìn)入PFM工作模式，調(diào)節(jié)振蕩器8的工作頻率。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于包括為各用電器件進(jìn)行供電的供電模塊(5)、與開關(guān)電源輸出端相接的輸出電壓反饋電路(18)、分別對開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路中功率管Q0的瞬間電流值進(jìn)行逐周期采樣的低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)、串接在供電模塊(5)與功率管Q0基極間供電回路中的受控電流源Ia和可控開關(guān)K1、分別與低點(diǎn)電流采樣電路(1)和輸出電壓反饋電路(18)的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器(4)、PFM控制器(6)和PWM控制器(7)、與PFM控制器(6)的輸出端相接的振蕩器(8)、分別與振蕩器(8)和PWM控制器(7)相接的觸發(fā)器(9)、與觸發(fā)器(9)的輸出端相接且對可控開關(guān)K1進(jìn)行通斷控制的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)、與臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)的輸出端相接且對受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器(11)以及分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)、低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)相接的前沿消隱電路(12)，所述高點(diǎn)電流采樣電路(3)的輸出端分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)和PFM控制器(6)相接，誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端分別與PFM控制器(6)和PWM控制器(7)相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān)K1后接至功率管Q0的基極，PFM控制器(5)的一個輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的一個輸入端相接；所述低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)均與功率管Q0的發(fā)射極相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)的輸出端與可控開關(guān)K1相接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特 征在于所述低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)均 為運(yùn)算放大器且三者的同相輸入端均與功率管QO的發(fā)射極相接，低點(diǎn)電流采樣電路(1)、 臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)的反相輸入端所接電壓的電壓值分別為 所設(shè)定功率管QO的低點(diǎn)電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電流對應(yīng)的電壓值。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源， 其特征在于所述功率管QO的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)進(jìn)行控制的可控 開關(guān)K2和電流源Ib后接地，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)的一個輸出端與可控開關(guān)K2 相接。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源， 其特征在于所述P麗控制器(7)由與功率管QO的發(fā)射極相接的斜坡補(bǔ)償電路(17)和與 斜坡補(bǔ)償電路(17)相接的運(yùn)算放大器CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路(17)的輸出端分別與斜坡 與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器(11)和運(yùn)算放大器CP4的同相輸入端相接，所述運(yùn)算放大器CP4的反相 輸入端與誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端相接。
5. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源， 其特征在于所述功率管QO的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且所述電阻Rs上并接有電阻R3。
6. 按照權(quán)利要求2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特 征在于所述誤差調(diào)節(jié)限流器(4)包括三個電流源、反比例調(diào)整控制模塊(14)以及兩個分 壓電阻Rl和R2 ;所述三個電流源包括一個不可控電流源Ic和兩個由反比例調(diào)整控制模塊 (14)進(jìn)行控制的受控電流源Id和Ie且三個電流源相并接，所述三個電流源的正極端均與 供電模塊(5)相接且其負(fù)極端均依次經(jīng)電阻R1和R2后接地，反比例調(diào)整控制模塊(14)的 兩個輸出端分別與受控電流源Id和Ie相接，PFM控制器(6)的一個輸出端和低點(diǎn)電流采樣電路(1)的輸出端分別與反比例調(diào)整控制模塊(14)的兩個輸入端相接；輸出電壓反饋電 路(18)的輸出端與所述三個電流源的負(fù)極端相接，所述誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端為電 阻R1和R2間的連接點(diǎn)。
7. 按照權(quán)利要求2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特 征在于所述斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器(11)包括一個受控電流源If、一個由臨高點(diǎn)電流采樣 電路(2)進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、一個PNP型三極管Q3以及三個NPN型三極管Q1、Q21和 Q22，所述受控電流源If的正極端與供電模塊(5)相接且其負(fù)極端分別與三極管Q1的基極 和集電極相接，三個三極管Ql、 Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基極相接，三極管Q21 的發(fā)射極與供電模塊(5)相接，三極管Q21的基極和集電極相接且其集電極分別與三極管 Q21和Q22的集電極相接，可控開關(guān)K3串接在三極管Q21的集電極與三極管Q22的集電極 之間，受控電流源If的受控端與功率管QO的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)的輸出 端與可控開關(guān)K3相接。
8. 按照權(quán)利要求3所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特 征在于所述上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)包括一個輸入端與高點(diǎn)電流采樣電路(3)的 輸出端相接的非門U2、一個與門U3和對功率管Q0進(jìn)行驅(qū)動且同時(shí)對可控開關(guān)Kl和K2進(jìn) 行控制的驅(qū)動控制電路(16)，驅(qū)動控制電路(16)的兩個輸出端分別與可控開關(guān)K1和K2相 接，所述與門U3的輸出端與驅(qū)動控制電路(16)的輸入端相接，所述非門U2的輸出端與所 述與門U3的一個輸入端相接且所述與門U3的另一個輸入端與觸發(fā)器(9)的輸入端相接。
9. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源， 其特征在于所述觸發(fā)器(9)為RS觸發(fā)器，P麗控制器(7)的輸出端與所述RS觸發(fā)器的R 端相接，振蕩器(8)的輸出端與所述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的輸出端即Q端 與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器(10)的輸入端相接。
10. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源， 其特征在于所述輸出電壓反饋電路(18)為電壓負(fù)反饋電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，包括供電模塊、輸出電壓反饋電路、采樣功率管瞬間電流的低點(diǎn)、臨高點(diǎn)和高點(diǎn)電流采樣電路、串接在功率管基極供電回路中的電流源Ia和開關(guān)K1、與低點(diǎn)電流采樣電路和輸出電壓反饋電路相接的誤差調(diào)節(jié)限流器、PFM和PWM控制器、振蕩器、分別與振蕩器和PWM控制器相接的觸發(fā)器、與觸發(fā)器和高點(diǎn)電流采樣電路相接且控制K1的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動控制器、與臨高點(diǎn)電流采樣電路相接且控制Ia的斜坡與限流驅(qū)動調(diào)節(jié)器及前沿消隱電路。本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)新穎合理、損耗小且使用效果好，能有效克服現(xiàn)有開關(guān)電源所存在的對功率管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速度較慢的弊病。
文檔編號H02M7/04GK201450456SQ20092003419
公開日2010年5月5日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者余遠(yuǎn)強(qiáng) 申請人:陜西亞成微電子有限責(zé)任公司