專利名稱：Pfm原邊反饋控制器及使用其的pfm原邊反饋轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源轉換器領域，更具體地說，涉及一種脈沖頻率調制(Pulse Frequency Modulation, PFM)原邊反饋控制器及使用該PFM原邊反饋控制器的PFM原邊反饋轉換器。
背景技術：
隨著電池供電的各種手持式產(chǎn)品(如手機)的蓬勃發(fā)展，低成本且高效率的電池充電器的市場需求也隨之急劇增長，而反激式電源轉換器由于其自身優(yōu)點(如簡單的結構)，成為這種充電器的首選方案。近年來，各種各樣的PFM原邊反饋轉換器應用于此類反激式電源轉換器。典型的PFM原邊反饋轉換器如圖IA所示，其主要包括全橋整流器107，變壓器 Tl (包括三個繞組初級繞組101，次級繞組102和輔助繞組103)，PFM原邊反饋控制器100， 主開關管105，輔助供電電路108，次級整流二極管D1，以及輸出電容Cl。在啟動初期，電阻 109和電容C2為PFM原邊反饋控制器100提供初始的啟動能量。當穩(wěn)定后，PFM原邊反饋控制器100則由輔助電路108供電。輸出電壓通過輔助繞組103反饋回初級繞組101，并由電阻分壓器R2和R3采樣至PFM原邊反饋控制器100的FB端。電阻RCS用于采樣流過主開關管105的電流?，F(xiàn)有的PFM原邊反饋控制器100的功能模塊圖如圖IB所示，包含如下模塊電流采樣(current sampling, CS)比較器111，反饋(feed back, FB)誤差放大器112，恒壓 (constant voltage, CV)控制模塊113，PFM控制模塊115。節(jié)點CS處的電壓Ves表示初級繞組101的電流幅度，其輸入至CS比較器111并與內部基準電壓Vcso進行比較，當電壓Vcs達到V㈣時，CS比較器111的輸出狀態(tài)翻轉并輸出至PFM控制模塊115以關斷主開關管105。 在關斷時間內，F(xiàn)B誤差放大模塊112采樣節(jié)點FB處的電壓信號Vfb，并與基準電壓Vkefci進行誤差放大操作，結果輸出至CV控制模塊113，以設定主開關管105的關斷時間。通過次級繞組102與輔助繞組103的匝數(shù)比Nsa，分壓電阻R2與R3，誤差放大器112，CV控制模塊113， PFM控制模塊115以及主開關管105，形成了一個負反饋環(huán)路，并將輸出電壓穩(wěn)定為(1)
權利要求
1.一種PFM原邊反饋控制器，其特征在于，包括CS比較器，所述CS比較器的正相輸入端從主開關管的發(fā)射極接收輸入電壓，所述CS比較器的反相輸入端接收峰值電流參考電壓，所述CS比較器的輸出端基于所述輸入電壓和所述峰值電流參考電壓輸出PFM控制信號；PFM控制模塊，用于基于所述PFM控制信號關斷所述主開關管； FB誤差放大器，在所述主開關管的關斷時間內，所述FB誤差放大器的第一輸入端接收原邊采樣電壓，所述FB誤差放大器的第二輸入端接收誤差參考電壓，所述FB誤差放大器的輸出端輸出誤差放大信號；恒壓控制模塊，用于基于所述誤差放大信號設定所述主開關管的關斷時間； 基準電壓生成模塊，用于基于所述原邊采樣電壓，第一基準電壓和第二基準電壓，生成所述峰值電流參考電壓和誤差參考電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述基準電壓生成模塊包括時間檢測單元，用于接收所述原邊采樣電壓以獲得次級整流二極管的占空比； 峰值電流參考電壓生成單元，用于基于所述次級整流二極管的占空比和所述第一基準電壓生成所述峰值電流參考電壓；誤差參考電壓生成單元，用于基于所述峰值電流參考電壓、所述次級整流二極管的占空比、所述第二基準電壓生成所述誤差參考電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述峰值電流參考電壓生成單元包括第一開關電容濾波網(wǎng)絡，所述第一開關電容濾波網(wǎng)絡的輸入端接收所述第一基準電壓，所述第一開關電容濾波網(wǎng)絡的第一輸出端接地；運算放大器，所述運算放大器的第一輸入端連接所述第一開關電容濾波網(wǎng)絡的第二輸出端，所述運算放大器的第二輸入端接地；第二開關電容濾波網(wǎng)絡，所述第二開關電容濾波網(wǎng)絡的輸入端連接所述運算放大器的第一輸入端，所述第二開關電容濾波網(wǎng)絡的第一輸出端接地，所述第二開關電容濾波網(wǎng)絡的第二輸出端連接到所述運算放大器的輸出端；濾波電阻，所述濾波電阻的一端連接所述運算放大器的輸出端，另一端輸出所述峰值電流參考電壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述第一開關電容濾波網(wǎng)絡包括第一濾波電容，第一時鐘開關、第二時鐘開關、第三時鐘開關和第四時鐘開關，其中所述第一濾波電容的第一端經(jīng)所述第一時鐘開關接收所述第一基準電壓且所述第一濾波電容的第一端經(jīng)所述第四時鐘開關接地，所述第一濾波電容的第二端經(jīng)所述第二時鐘開關連接到所述運算放大器的第一輸入端且所述第一濾波電容的第二端經(jīng)所述第三時鐘開關接地。
5.根據(jù)權利要求4所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述第二開關電容濾波網(wǎng)絡包括第二濾波電容，第三濾波電容、第五時鐘開關、第六時鐘開關、第七時鐘開關和第八時鐘開關，其中所述第三濾波電容連接到所述運算放大器的第一輸入端和所述運算放大器的輸出端之間，所述第二濾波電容的第一端經(jīng)第五時鐘開關連接到所述運算放大器的第一輸入端且所述第二濾波電容的第一端經(jīng)第六時鐘開關接地，所述第二濾波電容的第二端經(jīng)第七時鐘開關連接到所述運算放大器的輸出端且所述第二濾波電容的第二端經(jīng)第八時鐘開關接地。
6.根據(jù)權利要求5所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述第一時鐘開關和所述第三時鐘開關由第一時鐘控制，所述第二時鐘開關和所述第四時鐘開關由第二時鐘控制， 所述第五時鐘開關和所述第七時鐘開關由第三時鐘控制，所述第六時鐘開關和所述第八時鐘開關由第四時鐘控制，其中所述第一時鐘和所述第二時鐘為非交疊反相時鐘，所述第三時鐘和所述第四時鐘為非交疊反相時鐘，所述第三時鐘和所述第四時鐘基于所述次級整流二極管的占空比生成。
7.根據(jù)權利要求2所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述誤差參考電壓生成單元包括第一乘法器，用于基于所述峰值電流參考電壓、所述次級整流二極管的占空比生成補償電壓；第二乘法器，用于基于所述補償電壓和線損補償因子生成線損補償電壓；加法器，用于基于所述線損補償電壓和所述第二基準電壓，生成所述誤差參考電壓。
8.根據(jù)權利要求2所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述峰值電流參考電壓生成單元包括函數(shù)生成器，用于基于所述次級整流二極管的占空比和所述第一基準電壓按照設定函數(shù)關系生成所述峰值電流參考電流，其中，所述設定函數(shù)關系為其中所述函數(shù)關系fun(D)使得所述主開關管的開關頻率與輸出負載電流滿足如下關系
9.根據(jù)權利要求8所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述誤差參考電壓生成單元包括減法器，用于基于所述峰值電流參考電壓和第一基準電壓生成所述線損補償電壓； 加法器，用于基于所述線損補償電壓和所述第二基準電壓，生成所述誤差參考電壓。
10.根據(jù)權利要求9所述的PFM原邊反饋控制器，其特征在于，所述線損補償電壓滿足
11.一種PFM原邊反饋轉換器，其特征在于，包括權利要求1-10中任意一項所述的PFM原邊反饋控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種PFM原邊反饋控制器及使用該PFM原邊反饋控制器的PFM原邊反饋轉換器。該PFM原邊反饋控制器包括CS比較器，PFM控制模塊，F(xiàn)B誤差放大器，恒壓控制模塊。所述PFM原邊反饋控制器還包括基準電壓生成模塊。該基準電壓生成模塊基于原邊采樣電壓，第一基準電壓和第二基準電壓，生成所述峰值電流參考電壓和誤差參考電壓以供上述CS比較器和FB誤差放大器使用。實施本發(fā)明，通過使得峰值電流參考電壓與原邊采樣電壓相關，進而與輸出電流相關，從而有效降低輕載及空載時的峰值電流參考電壓，減少甚至消除空載的噪聲，并且提高空載時的開關頻率，并改進其瞬態(tài)響應特性。
文檔編號H02M3/335GK102545636SQ20121003101
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權日2012年2月13日
發(fā)明者谷文浩, 黃裕泉 申請人:輝芒微電子(深圳)有限公司