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開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片的制作方法

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開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片,該開(kāi)關(guān)電源包括輸入濾波整流模塊、控制芯片和初級(jí)恒流電路,輸入濾波整流模塊或初級(jí)恒流電路將交流電的幅值信息輸入控制芯片,控制芯片根據(jù)交流電的幅值信息調(diào)整其輸出頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)頻率;初級(jí)恒流電路在控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。本發(fā)明利用控制芯片使開(kāi)關(guān)電源的工作頻率隨輸入交流電電壓變化成反比例變化,在輸入幅值低交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率較高,開(kāi)關(guān)電源可以得到更小的初級(jí)充放電電流,降低鐵損。在輸入幅值高的交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率較低,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種超小體積高效率的開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,反激式開(kāi)關(guān)電源體積主要取決于變壓器以及輸入濾波電容的大小,現(xiàn)在主流的小體積開(kāi)關(guān)電源都選用較高的開(kāi)關(guān)頻率和較小的初級(jí)峰值電流,其中,高開(kāi)關(guān)頻率可以保證變壓器具有較高的功率密度,小初級(jí)峰值電流可以保證在選用小磁芯面積變壓器骨架時(shí)磁芯不飽和。
[0003]目前,絕大多數(shù)的反激式開(kāi)關(guān)電源都工作在DCM模式(Discontinuous InductorCurrent Mode ;斷續(xù)模式),即初級(jí)電感完全放電結(jié)束后才進(jìn)行下一周期的充電,如圖1所示,其中Ip為初級(jí)峰值電流,T為系統(tǒng)工作周期。為保證工作在DCM模式而且磁通密度合適,在高頻應(yīng)用時(shí)往往需要將電感量設(shè)計(jì)在較小的值,所以,這種小體積開(kāi)關(guān)電源的控制方案往往存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
[0004]1.電感量小,磁芯之間會(huì)存在較大的氣隙(小磁芯面積情況下),會(huì)造成較大的鐵損并且不利于變壓器生產(chǎn)。
[0005]2.當(dāng)輸入交流電的電壓較高時(shí),高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)造成嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)損耗,大大影響了系統(tǒng)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題,特別創(chuàng)新地提出了一種開(kāi)關(guān)電源、開(kāi)關(guān)電源的控制方法及控制芯片。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源,包括輸入濾波整流模塊、控制模塊和初級(jí)恒流電路,所述輸入濾波整流模塊與交流電源相連,用于對(duì)所述交流電源輸入的交流電進(jìn)行濾波,并將所述交流電整流為直流電;所述控制模塊分別與所述輸入濾波整流模塊和所述初級(jí)恒流電路相連,所述輸入濾波整流模塊將所述交流電的幅值信息輸入所述控制模塊,所述控制模塊根據(jù)所述交流電的幅值信息調(diào)整其輸出控制信號(hào)的頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制模塊連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)頻率;所述初級(jí)恒流電路與所述控制模塊相連,所述初級(jí)恒流電路在所述控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。
[0008]本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源的工作頻率隨輸入交流電電壓變化成反比例變化,在輸入幅值低交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率較高,讓開(kāi)關(guān)電源工作于CCM模式(ContinuousInductor Current Mode ;連續(xù)模式)可以得到更小的初級(jí)充放電電流,更高的工作頻率,這樣選擇小磁芯面積的變壓器也可以做到大磁芯面積變壓器的輸出功率并且保證變壓器不進(jìn)入飽和狀態(tài),同時(shí)電感量也較大,保證磁芯間的氣隙不會(huì)過(guò)大而造成嚴(yán)重的鐵損。在輸入幅值高交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率較低,開(kāi)關(guān)電源退出CCM模式,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0009]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述初級(jí)恒流電路包括:初級(jí)繞組,所述初級(jí)繞組用于在主開(kāi)關(guān)管的控制下將所述直流電變化為電磁信號(hào);主開(kāi)關(guān)管,所述主開(kāi)關(guān)管與所述控制模塊的控制信號(hào)輸出端相連,由所述控制信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述初級(jí)繞組的控制;次級(jí)繞組,所述次級(jí)繞組用于根據(jù)所述初級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁信號(hào)輸出恒定的電流;反饋繞組,所述反饋繞組與所述控制模塊的反饋電壓檢測(cè)端相連,所述反饋繞組通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端將所述交流電的幅值信息傳輸給所述控制模塊。
[0010]本發(fā)明的初級(jí)恒流電路在控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流,其工作頻率隨輸入交流電電壓變化成反比例變化,在輸入幅值低的交流電電壓時(shí)可以得到更小的初級(jí)充放電電流,更高的工作頻率,提高輸出功率并且保證變壓器不進(jìn)入飽和狀態(tài),同時(shí)電感量也較大,保證磁芯間的氣隙不會(huì)過(guò)大,避免造成嚴(yán)重的鐵損。在輸入幅值高的交流電電壓時(shí)能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種控制芯片,包括負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸入端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將所述交流電的幅值信息傳輸給所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小變化產(chǎn)生連續(xù)變化的負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān);所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸出端與所述第一振蕩器模塊的輸入端相連,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊將所述負(fù)壓補(bǔ)償電流傳輸給所述第一振蕩器模塊,所述第一振蕩器模塊包括第一電容和第一觸發(fā)器,所述第一電容的充放電電流隨所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小變化而改變,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述第一觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
[0012]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊包括第一鏡像電源,所述第一鏡像電源的一個(gè)電流輸出端與第一開(kāi)關(guān)MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor ;金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的柵極與參考電壓相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管還通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將交流電壓的幅值信息輸送到所述線電壓波形檢測(cè)端,所述參考電壓與所述線電壓波形檢測(cè)端電壓之差控制所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的導(dǎo)通與截止,當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)MOS管導(dǎo)通時(shí),所述鏡像電源的另一個(gè)電流輸出端向所述第一振蕩器模塊輸出負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流與所述交流電壓的幅值正相關(guān)。
[0013]在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述第一振蕩器模塊包括基準(zhǔn)電流源、第一電容、第一充電電路、第一放電電路、第一充電電路開(kāi)關(guān)管、第一放電電路開(kāi)關(guān)管和第一觸發(fā)器,所述第一電容通過(guò)第一充電電路與所述基準(zhǔn)電流源和負(fù)壓補(bǔ)償電流的輸入端分別相連,所述第一電容通過(guò)第一放電電路與地相連,所述第一充電電路開(kāi)關(guān)管和第一放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第一充電電路和第一放電電路的通斷,所述第一電容隨基準(zhǔn)電流與負(fù)壓補(bǔ)償電流之差的大小改變其充放電電流,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述觸發(fā)器與所述第一電容相連,所述觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
[0014]本發(fā)明的控制芯片通過(guò)負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),能夠連續(xù)地調(diào)小開(kāi)關(guān)電源輸出的最大工作頻率。在輸入幅值低的交流電電壓時(shí),工作頻率高,可以得到更小的初級(jí)充放電電流,提高輸出功率并且保證變壓器不進(jìn)入飽和狀態(tài),同時(shí)電感量也較大,保證磁芯間的氣隙不會(huì)過(guò)大,避免造成嚴(yán)重的鐵損。在輸入幅值高的交流電電壓時(shí),降低工作頻率,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種控制芯片,包括線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述輸入濾波整流模塊將包含所述交流電幅值信息的直流電傳輸給所述線電壓檢測(cè)模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小產(chǎn)生一個(gè)正相關(guān)的多位二進(jìn)制信號(hào)并將所述二進(jìn)制信號(hào)傳輸給所述解碼模塊,所述解碼模塊對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)解碼后形成負(fù)相關(guān)的斷續(xù)變化的控制電流并將所述控制電流傳輸給所述第二振蕩器模塊,所述第二振蕩器模塊包括第四電容和第二觸發(fā)器,所述第四電容的充放電電流隨所述控制電流的大小變化而改變,所述第四電容的充放電電流與所述控制電流的大小正相關(guān),所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
[0016]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述線電壓檢測(cè)模塊包括第三比較器、第四比較
器.....第N-1比較器、第N比較器,所述比較器的正極均與所述輸入濾波整流模塊的輸出
端相連,所述第m比較器的負(fù)極連接第m基準(zhǔn)電壓,所述第m基準(zhǔn)電壓隨m的增大遞增或者遞減,所述3 < m < N,所述N-2個(gè)比較器隨所述交流電的幅值大小變化依次改變輸出電平的高低,產(chǎn)生遞增或遞減的N-2位二進(jìn)制信號(hào),所述二進(jìn)制信號(hào)的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān),所述N為正整數(shù)。
[0017]在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述解碼模塊包括第二鏡像電流源,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端并聯(lián)有N-2個(gè)MOS管,所述N-2個(gè)MOS管的控制端與所述線電壓檢測(cè)模塊的N-2個(gè)比較器的輸出端一一對(duì)應(yīng)相連,所述N-2個(gè)MOS管的漏極并聯(lián)后與第一電流源相連,所述N-2個(gè)MOS管的源極分別通過(guò)獨(dú)立的電流源接地,所述N-2個(gè)MOS管在所述線電壓檢測(cè)模塊輸入的N-2位二進(jìn)制信號(hào)的控制下導(dǎo)通與截止,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端輸出與所述N-2位二進(jìn)制信號(hào)大小負(fù)相關(guān)的電流,所述第二鏡像電流源的第二電流輸出端向所述第二振蕩器模塊輸出控制電流,所述控制電流與鏡像電流源的第一輸出端輸出的電流相同。
[0018]在本發(fā)明的再一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述第二振蕩器模塊包括第四電容、第二充電電路、第二放電電路、第二充電電路開(kāi)關(guān)管、第二放電電路開(kāi)關(guān)管和第二觸發(fā)器,所述第四電容通過(guò)第二充電電路與控制電流相連,所述第四電容通過(guò)第二放電電路與地相連,所述第二充電電路開(kāi)關(guān)管和第二放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第二充電電路和第二放電電路的通斷,所述第四電容隨控制電流的大小改變其充放電電流,所述第二觸發(fā)器與所述第四電容相連,所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
[0019]本發(fā)明的控制芯片通過(guò)線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,在交流電的幅值變大時(shí),能夠斷續(xù)地調(diào)小開(kāi)關(guān)電源輸出的最大工作頻率。在輸入幅值低的交流電電壓時(shí),工作頻率高,可以得到更小的初級(jí)充放電電流,提高輸出功率并且保證變壓器不進(jìn)入飽和狀態(tài),同時(shí)電感量也較大,保證磁芯間的氣隙不會(huì)過(guò)大,避免造成嚴(yán)重的鐵損。在輸入幅值高的交流電電壓時(shí),降低工作頻率,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源的控制方法,所述開(kāi)關(guān)電源為本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源,所述控制方法包括如下步驟:[0021]S1:開(kāi)關(guān)電源上電,控制模塊接收輸入濾波整流模塊或初級(jí)恒流電路輸入的交流電的幅值信息;
[0022]S2:所述控制模塊根據(jù)所述交流電的幅值信息調(diào)整其輸出頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制芯片連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)的頻率,初級(jí)恒流電路在所述控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。
[0023]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中,控制模塊包括負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸入端與反饋繞組相連,所述反饋繞組將所述交流電的幅值信息傳輸給所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸出端與所述第一振蕩器模塊的輸入端相連,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊將所述負(fù)壓補(bǔ)償電流傳輸給所述第一振蕩器模塊,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制芯片通過(guò)負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊片連續(xù)地調(diào)小其輸出控制信號(hào)的頻率。
[0024]在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施例中,所述控制模塊包括線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述輸入濾波整流模塊將包含所述交流電幅值信息的直流電傳輸給所述線電壓檢測(cè)模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小產(chǎn)生一個(gè)正相關(guān)的多位二進(jìn)制信號(hào)并將所述二進(jìn)制信號(hào)傳輸給所述解碼模塊,所述解碼模塊對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)解碼后形成負(fù)相關(guān)的斷續(xù)變化的控制電流并將所述控制電流傳輸給所述第二振蕩器模塊,所述第二振蕩器模塊包括第四電容和第二觸發(fā)器,所述第四電容的充放電電流隨所述控制電流的大小變化而改變,所述第四電容的充放電電流與所述控制電流的大小正相關(guān),所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào),當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制芯片通過(guò)線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊斷續(xù)地調(diào)小其輸出控制信號(hào)的頻率。
[0025]本發(fā)明的控制方法通過(guò)控制芯片的控制,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),既能連續(xù)地調(diào)小開(kāi)關(guān)電源輸出的最大工作頻率,又能斷續(xù)地調(diào)小開(kāi)關(guān)電源輸出的最大工作頻率。從而使本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源既適用于模擬電路,又適用于數(shù)字電路。
[0026]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
[0028]圖1現(xiàn)有反激式開(kāi)關(guān)電源在DCM模式和CCM模式的輸出電流對(duì)比圖;
[0029]圖2為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)電源的電路圖;
[0030]圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式中的控制芯片的結(jié)構(gòu)圖;
[0031]圖4是利用圖3中所示控制芯片的開(kāi)關(guān)電源的工作頻率與輸入交流電幅值的關(guān)系圖;
[0032]圖5是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式中的控制芯片的結(jié)構(gòu)圖;
[0033]圖6是利用圖5中所示控制芯片的開(kāi)關(guān)電源的工作頻率與輸入交流電幅值的關(guān)系圖;
[0034]圖7是圖3中所示控制芯片的負(fù)壓補(bǔ)償模塊的電路示意圖;[0035]圖8是圖3中所示控制芯片的第一振蕩器模塊的電路示意圖;
[0036]圖9是圖5中所示控制芯片的線電壓檢測(cè)模塊的電路示意圖;
[0037]圖10是圖5中所示控制芯片的解碼模塊的電路示意圖;
[0038]圖11是圖5中所示控制芯片的第二振蕩器模塊的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0040]在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0041]在本發(fā)明的描述中,除非另有規(guī)定和限定,需要說(shuō)明的是,術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是機(jī)械連接或電連接,也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通,可以是直接相連,也可以通過(guò)中間媒介間接相連,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0042]本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源,如圖2,其包括輸入濾波整流模塊、控制模塊和初級(jí)恒流電路。其中,輸入濾波整流模塊與交流電源相連,用于對(duì)交流電源輸入的交流電進(jìn)行濾波,并將交流電整流為直流電,在本實(shí)施方式中,輸入濾波整流模塊包括整流橋以及與該整流橋的輸出端相連的濾波器,該整流橋由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4組成。濾波器包括并聯(lián)的第一電容Cl、第二電容C2以及連接在該第一電容Cl的陽(yáng)極和第二電容C2的陽(yáng)極之間的第一電感LI??刂颇K分別與輸入濾波整流模塊和初級(jí)恒流電路相連,輸入濾波整流模塊將交流電的幅值信息輸入控制模塊,控制模塊根據(jù)交流電的幅值信息調(diào)整其輸出控制信號(hào)的頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),控制模塊連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)頻率。
[0043]初級(jí)恒流電路與控制模塊相連,初級(jí)恒流電路在控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。在本實(shí)施方式中,初級(jí)恒流電路包括初級(jí)繞組、主開(kāi)關(guān)管Ql、次級(jí)繞組和反饋繞組,其中,該初級(jí)繞組的一端與輸入濾波整流模塊的輸出端相連,另一端與主開(kāi)關(guān)管Ql相連,主開(kāi)關(guān)管Ql與控制模塊的控制信號(hào)輸出端OUT相連,由控制信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)初級(jí)繞組的控制,該初級(jí)繞組在主開(kāi)關(guān)管Ql的控制下將直流電變化為電磁信號(hào)。在本實(shí)施方式中,主開(kāi)關(guān)管Ql為三極管,該三極管的集電極與初級(jí)繞組相連,三極管的基極與控制信號(hào)輸出端OUT相連,三極管的發(fā)射極通過(guò)第七電阻R7接地。
[0044]次級(jí)繞組用于根據(jù)初級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁信號(hào)輸出恒定的電流,而當(dāng)主開(kāi)關(guān)管Ql關(guān)斷后,儲(chǔ)存在初級(jí)繞組電感上的能量會(huì)通過(guò)次級(jí)繞組的電感上,由負(fù)載形成的回路來(lái)消耗掉。在本實(shí)施方式中,次級(jí)繞組的輸出端連接有第六二極管D6,第六二極管D6的輸出端與次級(jí)繞組的另一個(gè)輸出端之間并聯(lián)有第八電阻R8和第五電容C5。
[0045]反饋繞組與控制模塊的反饋電壓檢測(cè)端VFB相連,反饋繞組通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端VFB將交流電的幅值信息傳輸給控制模塊。在本實(shí)施方式中,反饋繞組的一端與輸入濾波整流模塊的整流橋相連接地,另一端通過(guò)串聯(lián)的第一電阻Rl和第二電阻R2接地,第一電阻Rl和第二電阻R2分壓后與反饋電壓檢測(cè)端VFB相連。反饋繞組還通過(guò)第五二極管D5與芯片電源供電端VDD相連,為控制模塊供電。
[0046]在本實(shí)施方式中,控制模塊還可以包括模式控制模塊(圖中未示出),該模式控制模塊根據(jù)控制信號(hào)的頻率調(diào)整初級(jí)恒流電路的工作模式,當(dāng)輸入低幅值的交流電壓時(shí),控制信號(hào)的頻率高,模式控制模塊控制初級(jí)恒流電路進(jìn)入CCM模式;當(dāng)輸入高幅值的交流電壓時(shí),控制信號(hào)的頻率低,模式控制模塊控制初級(jí)恒流電路進(jìn)入DCM模式??刂颇K通過(guò)模式控制模塊控制初級(jí)恒流電路的工作模式,在輸入幅值低的交流電時(shí),開(kāi)關(guān)電源工作于CCM模式可以得到更小的初級(jí)充放電電流。在輸入幅值高的交流電時(shí),開(kāi)關(guān)電源工作于DCM模式,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0047]需要說(shuō)明的是,本發(fā)明所說(shuō)的交流電壓的幅值高低所指范圍是指本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所指的高、低范圍??刂菩盘?hào)的頻率高低只是相對(duì)的高低而不是絕對(duì)的數(shù)值。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,當(dāng)輸入的交流電壓的幅值為高于120V時(shí),控制信號(hào)的頻率高,模式控制模塊控制初級(jí)恒流電路進(jìn)入CCM模式;當(dāng)輸入的交流電壓的幅值為低于120V時(shí),控制信號(hào)的頻率低,模式控制模塊控制初級(jí)恒流電路進(jìn)入DCM模式。
[0048]本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源的工作頻率隨輸入交流電電壓變化成反比例變化,在輸入幅值低交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率較高,讓開(kāi)關(guān)電源工作于CCM模式可以得到更小的初級(jí)充放電電流,這樣選擇小磁芯面積的變壓器也可以做到大磁芯面積變壓器的輸出功率并且保證變壓器不進(jìn)入飽和狀態(tài),同時(shí)電感量也較大,保證磁芯間的氣隙不會(huì)過(guò)大造成嚴(yán)重的鐵損。在輸入幅值高交流電電壓時(shí),開(kāi)關(guān)電源的工作頻率變低,開(kāi)關(guān)電源退出CCM模式,能夠很好抑制系統(tǒng)的損耗。
[0049]本發(fā)明還提供了控制芯片,在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,該控制芯片的管腳如表1所示:
[0050]表1控制芯片管腳說(shuō)明
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,包括:輸入濾波整流模塊、控制模塊和初級(jí)恒流電路, 所述輸入濾波整流模塊與交流電源相連,用于對(duì)所述交流電源輸入的交流電進(jìn)行濾波,并將所述交流電整流為直流電; 所述控制模塊分別與所述輸入濾波整流模塊和所述初級(jí)恒流電路相連,所述輸入濾波整流模塊將所述交流電的幅值信息輸入所述控制模塊,所述控制模塊根據(jù)所述交流電的幅值信息調(diào)整其輸出控制信號(hào)的頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制模塊連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)頻率; 所述初級(jí)恒流電路與所述控制模塊相連,所述初級(jí)恒流電路在所述控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述初級(jí)恒流電路包括: 初級(jí)繞組,所述初級(jí)繞組用于在主開(kāi)關(guān)管的控制下將所述直流電變化為電磁信號(hào); 主開(kāi)關(guān)管,所述主開(kāi)關(guān)管與所述控制模塊的控制信號(hào)輸出端相連,由所述控制信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述初級(jí)繞組的控制; 次級(jí)繞組,所述 次級(jí)繞組用于根據(jù)所述初級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁信號(hào)輸出恒定的電流; 反饋繞組,所述反饋繞組與所述控制模塊的反饋電壓檢測(cè)端相連,所述反饋繞組通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端將所述交流電的幅值信息傳輸給所述控制模塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述控制模塊包括負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊, 所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸入端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將所述交流電的幅值信息傳輸給所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小變化產(chǎn)生連續(xù)變化的負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān); 所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸出端與所述第一振蕩器模塊的輸入端相連,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊將所述負(fù)壓補(bǔ)償電流傳輸給所述第一振蕩器模塊,所述第一振蕩器模塊包括第一電容和第一觸發(fā)器,所述第一電容的充放電電流隨所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小變化而改變,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述第一觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊包括第一鏡像電源,所述第一鏡像電源的一個(gè)電流輸出端與第一開(kāi)關(guān)MOS管相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的柵極與參考電壓相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管還通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將交流電壓的幅值信息輸送到所述線電壓波形檢測(cè)端,所述參考電壓與所述線電壓波形檢測(cè)端電壓之差控制所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的導(dǎo)通與截止,當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)MOS管導(dǎo)通時(shí),所述鏡像電源的另一個(gè)電流輸出端向所述第一振蕩器模塊輸出負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流與所述交流電壓的幅值正相關(guān)。
5.如權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述第一振蕩器模塊包括基準(zhǔn)電流源、第一電容、第一充電電路、第一放電電路、第一充電電路開(kāi)關(guān)管、第一放電電路開(kāi)關(guān)管和第一觸發(fā)器,所述第一電容通過(guò)第一充電電路與所述基準(zhǔn)電流源和負(fù)壓補(bǔ)償電流的輸入端分別相連,所述第一電容通過(guò)第一放電電路與地相連,所述第一充電電路開(kāi)關(guān)管和第一放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第一充電電路和第一放電電路的通斷,所述第一電容隨基準(zhǔn)電流與負(fù)壓補(bǔ)償電流之差的大小改變其充放電電流,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述觸發(fā)器與所述第一電容相連,所述觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述控制模塊包括線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述輸入濾波整流模塊將包含所述交流電幅值信息的直流電傳輸給所述線電壓檢測(cè)模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小產(chǎn)生一個(gè)正相關(guān)的多位二進(jìn)制信號(hào)并將所述二進(jìn)制信號(hào)傳輸給所述解碼模塊,所述解碼模塊對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)解碼后形成負(fù)相關(guān)的斷續(xù)變化的控制電流并將所述控制電流傳輸給所述第二振蕩器模塊,所述第二振蕩器模塊包括第四電容和第二觸發(fā)器,所述第四電容的充放電電流隨所述控制電流的大小變化而改變,所述第四電容的充放電電流與所述控制電流的大小正相關(guān),所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述線電壓檢測(cè)模塊包括第三比較器、第四比較器.....第N-1比較器、第N比較器,所述比較器的正極均與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述第m比較器的負(fù)極連接第m基準(zhǔn)電壓,所述第m基準(zhǔn)電壓隨m的增大遞增或者遞減,所述3 < m < N,所述N-2個(gè)比較器隨所述交流電的幅值大小變化依次改變輸出電平的高低,產(chǎn)生遞增或遞減的N-2位二進(jìn)制信號(hào),所述二進(jìn)制信號(hào)的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān),所述N為正整數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述解碼模塊包括第二鏡像電流源,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端并聯(lián)有N-2個(gè)MOS管,所述N-2個(gè)MOS管的控制端與所述線電壓檢測(cè)模塊的N-2個(gè)比較器的輸出端一一對(duì)應(yīng)相連,所述N-2個(gè)MOS管的漏極并聯(lián)后與第一電流源相連,所述N-2個(gè)MOS管的源極分別通過(guò)獨(dú)立的電流源接地,所述N-2個(gè)MOS管在所述線電壓檢測(cè)模塊輸入的N-2位二進(jìn)制信號(hào)的控制下導(dǎo)通與截止,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端輸出與所述N-2位二進(jìn)制信號(hào)大小負(fù)相關(guān)的電流,所述第二鏡像電流源的第二電流輸出端向所述第二振蕩器模塊輸出控制電流,所述控制電流與鏡像電流源的第一輸出端輸出的電流相同。
9.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源,其特征在于,所述第二振蕩器模塊包括第四電容、第二充電電路、第二放電電路、第二充電電路開(kāi)關(guān)管、第二放電電路開(kāi)關(guān)管和第二觸發(fā)器,所述第四電容通過(guò)第二充電電路與控制電流相連,所述第四電容通過(guò)第二放電電路與地相連,所述第二充電電路開(kāi)關(guān)管和第二放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第二充電電路和第二放電電路的通斷,所述第四電容隨控制電流的大小改變其充放電電流,所述第二觸發(fā)器與所述第四電容相連,所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
10.一種開(kāi)關(guān)電源的控制方法,其特征在于,所述開(kāi)關(guān)電源為權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)電源,所述控制方法包括如下步驟: S1:開(kāi)關(guān)電源上電,控制模塊接收輸入濾波整流模塊輸入的交流電的幅值信息; S2:所述控制模塊根據(jù)所述交流電的幅值信息調(diào)整其輸出頻率,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制模塊連續(xù)或斷續(xù)地調(diào)小其輸出的控制信號(hào)的頻率,初級(jí)恒流電路在所述控制信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與截止并輸出恒定的電流。
11.如權(quán)利要求10所述的開(kāi)關(guān)電源的控制方法,其特征在于,所述控制模塊包括負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸入端與反饋繞組相連,所述反饋繞組將所述交流電的幅值信息傳輸給所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸出端與所述第一振蕩器模塊的輸入端相連,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊將所述負(fù)壓補(bǔ)償電流傳輸給所述第一振蕩器模塊,當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制模塊通過(guò)所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊連續(xù)地調(diào)小其輸出控制信號(hào)的頻率。
12.如權(quán)利要求10所述的開(kāi)關(guān)電源的控制方法,其特征在于,所述控制模塊包括線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述輸入濾波整流模塊將包含所述交流電幅值信息的直流電傳輸給所述線電壓檢測(cè)模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小產(chǎn)生一個(gè)正相關(guān)的多位二進(jìn)制信號(hào)并將所述二進(jìn)制信號(hào)傳輸給所述解碼模塊,所述解碼模塊對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)解碼后形成負(fù)相關(guān)的斷續(xù)變化的控制電流并將所述控制電流傳輸給所述第二振蕩器模塊,所述第二振蕩器模塊包括第四電容和第二觸發(fā)器,所述第四電容的充放電電流隨所述控制電流的大小變化而改變,所述第四電容的充放電電流與所述控制電流的大小正相關(guān),所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào),當(dāng)交流電的幅值變大時(shí),所述控制模塊通過(guò)所述線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊斷續(xù)地調(diào)小其輸出控制信號(hào)的頻率。
13.—種控制芯片,其特征在于,所述控制芯片為權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)電源使用的控制模塊,所述控制芯片包括負(fù)壓補(bǔ)償模塊和第一振蕩器模塊, 所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸入端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將所述交流電的幅值信息傳輸給所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小變化產(chǎn)生連續(xù)變化的負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān); 所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊的輸出 端與所述第一振蕩器模塊的輸入端相連,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊將所述負(fù)壓補(bǔ)償電流傳輸給所述第一振蕩器模塊,所述第一振蕩器模塊包括第一電容和第一觸發(fā)器,所述第一電容的充放電電流隨所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小變化而改變,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述第一觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的控制芯片,其特征在于,所述負(fù)壓補(bǔ)償模塊包括第一鏡像電源,所述第一鏡像電源的一個(gè)電流輸出端與第一開(kāi)關(guān)MOS管相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的柵極與參考電壓相連,所述第一開(kāi)關(guān)MOS管還通過(guò)反饋電壓檢測(cè)端與所述反饋繞組相連,所述反饋繞組將交流電壓的幅值信息輸送到所述線電壓波形檢測(cè)端,所述參考電壓與所述線電壓波形檢測(cè)端電壓之差控制所述第一開(kāi)關(guān)MOS管的導(dǎo)通與截止,當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)MOS管導(dǎo)通時(shí),所述鏡像電源的另一個(gè)電流輸出端向所述第一振蕩器模塊輸出負(fù)壓補(bǔ)償電流,所述負(fù)壓補(bǔ)償電流與所述交流電壓的幅值正相關(guān)。
15.如權(quán)利要求13所述的控制芯片,其特征在于,所述第一振蕩器模塊包括基準(zhǔn)電流源、第一電容、第一充電電路、第一放電電路、第一充電電路開(kāi)關(guān)管、第一放電電路開(kāi)關(guān)管和第一觸發(fā)器,所述第一電容通過(guò)第一充電電路與所述基準(zhǔn)電流源和負(fù)壓補(bǔ)償電流的輸入端分別相連,所述第一電容通過(guò)第一放電電路與地相連,所述第一充電電路開(kāi)關(guān)管和第一放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第一充電電路和第一放電電路的通斷,所述第一電容隨基準(zhǔn)電流與負(fù)壓補(bǔ)償電流之差的大小改變其充放電電流,所述第一電容的充放電電流與所述負(fù)壓補(bǔ)償電流的大小負(fù)相關(guān),所述觸發(fā)器與所述第一電容相連,所述觸發(fā)器根據(jù)所述第一電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
16.—種控制芯片,其特征在于,所述控制芯片為權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)電源使用的控制模塊,所述控制芯片包括線電壓檢測(cè)模塊、解碼模塊和第二振蕩器模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述輸入濾波整流模塊將包含所述交流電幅值信息的直流電傳輸給所述線電壓檢測(cè)模塊,所述線電壓檢測(cè)模塊根據(jù)所述交流電的幅值大小產(chǎn)生一個(gè)正相關(guān)的多位二進(jìn)制信號(hào)并將所述二進(jìn)制信號(hào)傳輸給所述解碼模塊,所述解碼模塊對(duì)所述二進(jìn)制信號(hào)解碼后形成負(fù)相關(guān)的斷續(xù)變化的控制電流并將所述控制電流傳輸給所述第二振蕩器模塊,所述第二振蕩器模塊包括第四電容和第二觸發(fā)器,所述第四電容的充放電電流隨所述控制電流的大小變化而改變,所述第四電容的充放電電流與所述控制電流的 大小正相關(guān),所述第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的控制芯片,其特征在于,所述線電壓檢測(cè)模塊包括第三比較器、第四比較器.....第N-1比較器、第N比較器,所述比較器的正極均與所述輸入濾波整流模塊的輸出端相連,所述第m比較器的負(fù)極連接第m基準(zhǔn)電壓,所述第m基準(zhǔn)電壓隨m的增大遞增或者遞減,所述3 < m < N,所述N-2個(gè)比較器隨所述交流電的幅值大小變化依次改變輸出電平的高低,產(chǎn)生遞增或遞減的N-2位二進(jìn)制信號(hào),所述二進(jìn)制信號(hào)的大小與所述交流電的幅值大小正相關(guān),所述N為正整數(shù)。
18.如權(quán)利要求16所述的控制芯片,其特征在于,所述解碼模塊包括第二鏡像電流源,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端并聯(lián)有N-2個(gè)MOS管,所述N-2個(gè)MOS管的控制端與所述線電壓檢測(cè)模塊的N-2個(gè)比較器的輸出端一一對(duì)應(yīng)相連,所述N-2個(gè)MOS管的漏極并聯(lián)后與第一電流源相連,所述N-2個(gè)MOS管的源極分別通過(guò)獨(dú)立的電流源接地,所述N-2個(gè)MOS管在所述線電壓檢測(cè)模塊輸入的N-2位二進(jìn)制信號(hào)的控制下導(dǎo)通與截止,所述第二鏡像電流源的第一電流輸出端輸出與所述N-2位二進(jìn)制信號(hào)大小負(fù)相關(guān)的電流,所述第二鏡像電流源的第二電流輸出端向所述第二振蕩器模塊輸出控制電流,所述控制電流與鏡像電流源的第一輸出端輸出的電流相同。
19.如權(quán)利要求16所述的控制芯片,其特征在于,所述第二振蕩器模塊包括第四電容、第二充電電路、第二放電電路、第二充電電路開(kāi)關(guān)管、第二放電電路開(kāi)關(guān)管和第二觸發(fā)器,所述第四電容通過(guò)第二充電電路與控制電流相連,所述第四電容通過(guò)第二放電電路與地相連,所述第二充電電路開(kāi)關(guān)管和第二放電電路開(kāi)關(guān)管分別控制所述第二充電電路和第二放電電路的通斷,所述第四電容隨控制電流的大小改變其充放電電流,所述第二觸發(fā)器與第四電容相連,第二觸發(fā)器根據(jù)所述第四電容的充放電電流輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104038082SQ201310068394
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】葉文輝, 楊小華 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司
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