本實用新型屬于AC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種AC/DC轉(zhuǎn)換電路及其控制模塊。

背景技術(shù)：

在單級交流輸入、直流輸出的AC/DC轉(zhuǎn)換電路中，由于輸入為電網(wǎng)電壓，存在工頻紋波，輸出需要大電容來濾除該紋波，以得到直流電壓或直流電流。

在系統(tǒng)(即AC/DC轉(zhuǎn)換電路)啟動時，輸出電壓為0，由于輸出電容大，需要一定時間使輸出電壓上升到一定值。而系統(tǒng)的啟動時間則越短越好，因此希望在啟動時，輸入給輸出盡可能多的能量，即電路中主MOS管的占空比希望盡可能大。

而在系統(tǒng)輸出短路時，輸出電壓也是接近0，為了減小短路時的輸出電流，希望輸入給輸出盡可能少的能量，即主MOS管的占空比希望盡可能小。在啟動時，輸出電壓需要上升到一定值，系統(tǒng)才可以通過采樣輸出電壓來區(qū)分啟動和短路，從而進行不同的處理。所以，在啟動時當輸出電壓還未上升到一定值時，系統(tǒng)無法判斷短路和啟動，故短路保護和啟動對系統(tǒng)的要求又是矛盾的。

現(xiàn)有的解決方法是當輸出電壓低于一定值時，以較小的占空比工作，一般設(shè)置主MOS管的關(guān)斷時間為100us以上，保證系統(tǒng)在短路保護時，輸出電流小于一定值。這樣做法在啟動時，輸出電壓上升到一定值之前，輸出電壓的上升非常慢，勢必影響了啟動的速度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述，本實用新型提供了一種AC/DC轉(zhuǎn)換電路及其控制模塊，不僅可以保證較快的系統(tǒng)啟動速度，而且確保系統(tǒng)短路時輸出電流小，系統(tǒng)可靠性高，很好地解決了啟動和短路的矛盾。

一種AC/DC轉(zhuǎn)換電路的控制模塊，包括：計時電路、電流檢測電路、最大關(guān)斷時間選擇電路和計數(shù)器；

所述計時電路對主開關(guān)管的導通時間進行計時，在主開關(guān)管處于導通狀態(tài)下的第一導通時間內(nèi)，所述電流檢測電路檢測AC/DC轉(zhuǎn)換電路中的電感電流是否大于第一閾值：若否，則所述最大關(guān)斷時間選擇電路將主開關(guān)管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1；若是，則所述最大關(guān)斷時間選擇電路將主開關(guān)管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2；

所述計數(shù)器對主開關(guān)管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)進行計數(shù)，當計數(shù)值達到N次，則AC/DC轉(zhuǎn)換電路進入短路保護狀態(tài)；其中，T1和T2均為預(yù)設(shè)的時間值且T2＞T1，N為大于1的自然數(shù)。

進一步地，所述AC/DC轉(zhuǎn)換電路還包括過零檢測電路；當所述過零檢測電路檢測到電感電流為0時，或當AC/DC轉(zhuǎn)換電路進入短路保護狀態(tài)情況下或AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸入掉電情況下，則將所述計數(shù)值清零。

進一步地，當主開關(guān)管的最大關(guān)斷時間為T1時，所述過零檢測電路檢測到電感電流為0，則將所述計數(shù)值清零。

進一步地，所述計數(shù)器對主開關(guān)管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)進行計數(shù)，具體實現(xiàn)為：計數(shù)器初始化所述計數(shù)值為0，對于任一開關(guān)周期主開關(guān)管處于導通狀態(tài)下的第一導通時間內(nèi)，若電流檢測電路檢測到AC/DC轉(zhuǎn)換電路中的電感電流大于第一閾值，則最大關(guān)斷時間選擇電路將主開關(guān)管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2，計數(shù)器的計數(shù)值加1。

一種AC/DC轉(zhuǎn)換電路，包括上述的控制模塊。

基于上述技術(shù)方案，本實用新型不僅可以保證較快的系統(tǒng)啟動速度，而且確保系統(tǒng)短路時輸出電流小，系統(tǒng)可靠性高，很好地解決了啟動和短路的矛盾。

附圖說明

圖1(a)為反激式AC/DC轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1(b)為降壓型AC/DC轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為主MOS管導通信號BON和電感電流的波形示意圖。

圖3(a)為本實用新型AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法的第一種實施流程示意圖。

圖3(b)對應(yīng)為圖3(a)實施流程的控制電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4(a)為本實用新型AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法的第二種實施流程示意圖。

圖4(b)對應(yīng)為圖4(a)實施流程的控制電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5(a)為本實用新型AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法的第三種實施流程示意圖。

圖5(b)對應(yīng)為圖5(a)實施流程的控制電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了更為具體地描述本實用新型，下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明。

本實用新型AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法，在主MOS管導通時，在第一導通時間(該時間小于等于主MOS的最小導通時間)內(nèi)，判斷系統(tǒng)中的電感電流是否大于第一閾值，如果未大于該閾值，則將主MOS管最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1(該時間相對T2來說比較短，一般為幾十us)；如果電感電流在第一導通時間內(nèi)大于一定閾值，則將主MOS管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2(該時間相對T1來說比較長，一般為幾百us)；對主MOS管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)進行計數(shù)，當計數(shù)值達到N次，則系統(tǒng)判斷當前狀態(tài)為短路狀態(tài)，系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)。本實用新型控制方法可適用于常用的單級AC/DC電路，如圖1(a)所示的反激(FLYBACK)電路或如圖1(b)所示的降壓(BUCK)電路。

圖2為當輸出電壓低(啟動或短路)時主MOS管導通信號BON和電感電流的波形圖。在BUCK和BUCK/BOOST電路中，電感電流下降的斜率與輸出電壓成正比；在FLYBACK電路中，電感電流下降的斜率與n*Vout成正比，其中n為變壓器原副邊的匝比，Vout為輸出電壓。

由于在啟動時輸出電壓低，因此電感電流下降斜率小，電感電流此時無法下降到0，處于連續(xù)導通模式(CCM)。當主MOS管最大關(guān)斷時間為T1時，由于電感電流下降斜率小，電感電流峰值越來越高；經(jīng)過幾個開關(guān)周期后，則可以達到第一導通時間內(nèi)電感電流峰值大于一定閾值的條件，則最大關(guān)斷時間調(diào)整為T2，由于T2時間遠大于T1，電感電流可以降低到比較低的值，從而避免電感電流峰值過高。

如果是啟動狀態(tài)時，由于最大關(guān)斷時間為T1的開關(guān)周期，從輸入傳輸?shù)捷敵龅哪芰枯^多，輸出電壓可以迅速升高。輸出電壓升高后，則電感電流下降斜率變大，電感電流可以下降到0，可以進入正常的工作狀態(tài)。如果是短路狀態(tài)時，由于輸出電壓低，電感電流一直不能下降到0，因此對T2的計數(shù)一直不能被清零，當計數(shù)到N個后，則系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)，進一步降低從輸入到輸出傳輸?shù)哪芰浚瑴p小短路保護時的輸出電流。

實施例1

如圖3(a)所示，本實施例AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法流程為：在主MOS管導通時，在一定導通時間內(nèi)，判斷電感電流是否大于一定閾值，如果未大于該閾值，則將主MOS管最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1；如果電感電流在一定導通時間內(nèi)大于一定閾值，則將主MOS管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2并使其次數(shù)加1；系統(tǒng)計數(shù)主MOS管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)，當電感電流到0，則清除對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)，否則不清零；當系統(tǒng)對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)達到N次后，則系統(tǒng)判斷當前狀態(tài)為短路狀態(tài)，系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)。

圖3(b)所示了本實施方式的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，其包括：計時電路U10、電流檢測電路U11、最大關(guān)斷時間選擇電路U13、過零檢測電路U14、計數(shù)器U19、與門U12、或門U15以及兩個RS觸發(fā)器U18和U21。在主MOS管導通一定導通時間時，計時電路U10輸出為高，并且計時電路U10的輸出連接到與門U12的一個輸入端，電流檢測電路U11檢測電感電流，當電感電流大于一定值，則其輸出為高，否則其輸出為低，并且其輸出連接到與門U12的另一個輸入端和RS觸發(fā)器U18的清零端R。當電流檢測電路U11輸出為高時，則RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為0，RS觸發(fā)器U18的輸出端連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的關(guān)斷信號。當計時電路U10和電流檢測電路U11的輸出都為高，與門U12的輸出也為高，否則與門U12的輸出為低。與門U12的輸出連接到RS觸發(fā)器U21的設(shè)置端S，主MOS管驅(qū)動上升沿信號連接到RS觸發(fā)器U21的清零端R，RS觸發(fā)器U21的輸出端Q連接到最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入端。主MOS管導通時，主MOS管驅(qū)動上升沿信號將RS觸發(fā)器U21的輸出清零；當與門U12的輸出為高，則RS觸發(fā)器U21的輸出被置為高，否則一直保持在低電平。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為高時，則最大關(guān)斷時間為T2；當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為低時，則最大關(guān)斷時間為T1。當主MOS管關(guān)斷時間達到最大關(guān)斷時間選擇電路U13設(shè)置的最大關(guān)斷時間時，最大關(guān)斷時間選擇電路U13輸出為高，否則其輸出為低。并且最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸出端連接到或門U15的一個輸入端。過零檢測電路U14檢測電感電流是否過零，當電感電流過零時，則其輸出為高，否則其輸出為低。過零檢測電路U14的輸出連接到或門U15的另一個輸入端和計數(shù)器U19的輸入端。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13或過零檢測電路U14的輸出其中有一個為高，則或門U15的輸出為高，或門U15的輸出連接到RS觸發(fā)器U18的設(shè)置端S，RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為高，RS觸發(fā)器U18的輸出連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的導通信號。當過零檢測電路U14的輸出為高，則計數(shù)器U19計數(shù)被清零，否則不清零，計數(shù)器U19累計主MOS管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)，當計數(shù)器U19的計數(shù)達到N次之后，則輸出為高。計數(shù)器U19的輸出連接到短路保護電路U20的輸入端，當短路保護電路U20的輸入為高時，短路保護電路U20則對系統(tǒng)進行短路保護，否則不進行短路保護。

實施例2

如圖4(a)所示，本實施例AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法流程為：在主MOS管導通時，在一定導通時間內(nèi)，判斷電感電流是否大于一定閾值，如果未大于該閾值，則將主MOS管最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1；如果電感電流在一定導通時間內(nèi)大于一定閾值，則將主MOS管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2并使其次數(shù)加1；當主MOS管最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1且電感電流下降到0，則清除對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)，否則不清零；當系統(tǒng)對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)達到N次后，則系統(tǒng)判斷當前狀態(tài)為短路狀態(tài)，系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)。

圖4(b)所示了本實施方式的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，其包括：計時電路U10、電流檢測電路U11、最大關(guān)斷時間選擇電路U13、過零檢測電路U14、計數(shù)器U19、兩個與門U12和U17、或門U15、反相器U16以及兩個RS觸發(fā)器U18和U21。在主MOS管導通一定導通時間時，計時電路U10輸出為高，并且計時電路U10的輸出連接到與門U12的一個輸入端，電流檢測電路U11檢測電感電流，當電感電流大于一定值，則其輸出為高，否則其輸出為低，并且其輸出連接到與門U12的另一個輸入端和RS觸發(fā)器U18的清零端R。當電流檢測電路U11輸出為高時，則RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為0，RS觸發(fā)器U18的輸出端連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的關(guān)斷信號。當計時電路U10和電流檢測電路U11的輸出都為高，與門U12的輸出也為高，否則與門U12的輸出為低。與門U12的輸出連接到RS觸發(fā)器U21的設(shè)置端S，主MOS管驅(qū)動上升沿信號連接到RS觸發(fā)器U21的清零端R，RS觸發(fā)器U21的輸出端Q連接到最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入端。主MOS管導通時，主MOS管驅(qū)動上升沿信號將RS觸發(fā)器U21的輸出清零；當與門U12的輸出為高，則RS觸發(fā)器U21的輸出被置為高，否則一直保持在低電平。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為高時，則最大關(guān)斷時間為T2；當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為低時，則最大關(guān)斷時間為T1。當主MOS管關(guān)斷時間達到最大關(guān)斷時間選擇電路U13設(shè)置的最大關(guān)斷時間時，最大關(guān)斷時間選擇電路U13輸出為高，否則其輸出為低。并且最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸出端連接到或門U15的一個輸入端。過零檢測電路U14檢測電感電流是否過零，當電感電流過零時，則其輸出為高，否則其輸出為低。過零檢測電路U14的輸出連接到或門U15的另一個輸入端和與門U17的一個輸入端。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13或過零檢測電路U14的輸出其中有一個為高，則或門U15的輸出為高，或門U15的輸出連接到RS觸發(fā)器U18的設(shè)置端S，RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為高，RS觸發(fā)器U18的輸出連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的導通信號。RS觸發(fā)器U21的輸出經(jīng)過反相器U16連接到與門U17的另一個輸入端，與門U17的輸出端連接到計數(shù)器U19的輸入端，其產(chǎn)生計數(shù)器U19的清零信號的方式與實施例1有所不同。在一定導通時間內(nèi)，系統(tǒng)電感電流未大于一定值，則與門U12的輸出為低，則RS觸發(fā)器U21的輸出也一直為低，RS觸發(fā)器U21的輸出經(jīng)過反相器U16后，反相器U16輸出為高，并且電感電流過零，即過零檢測電路U14的輸出為高，則與門U17的輸出為高，將計數(shù)器U19清零，否則不清零，計數(shù)器U19累計主MOS管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)。當計數(shù)器U19的計數(shù)達到N次之后，則輸出為高。計數(shù)器U19的輸出連接到短路保護電路U20的輸入端，當短路保護電路U20的輸入為高時，短路保護電路U20則對系統(tǒng)進行短路保護，否則不進行短路保護。

實施例3

如圖5(a)所示，本實施例AC/DC轉(zhuǎn)換電路控制方法流程為：在主MOS管導通時，在一定導通時間內(nèi)，判斷電感電流是否大于一定閾值，如果未大于該閾值，則將主MOS管最大關(guān)斷時間設(shè)置為T1；如果電感電流在一定導通時間內(nèi)大于一定閾值，則將主MOS管的最大關(guān)斷時間設(shè)置為T2并使其次數(shù)加1；當系統(tǒng)對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)達到N次后，則系統(tǒng)判斷當前狀態(tài)為短路狀態(tài)，系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)；當系統(tǒng)進入短路保護狀態(tài)或者輸入掉電，則清除對最大關(guān)斷時間為T2的計數(shù)。

圖5(b)所示了本實施方式的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，其包括：計時電路U10、電流檢測電路U11、最大關(guān)斷時間選擇電路U13、過零檢測電路U14、計數(shù)器U19、與門U12、或門U15以及兩個RS觸發(fā)器U18和U21。在主MOS管導通一定導通時間時，計時電路U10輸出為高，并且計時電路U10的輸出連接到與門U12的一個輸入端，電流檢測電路U11檢測電感電流，當電感電流大于一定值，則其輸出為高，否則其輸出為低，并且其輸出連接到與門U12的另一個輸入端和RS觸發(fā)器U18的清零端R。當電流檢測電路U11輸出為高時，則RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為0，RS觸發(fā)器U18的輸出端連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的關(guān)斷信號。當計時電路U10和電流檢測電路U11的輸出都為高，與門U12的輸出也為高，否則與門U12的輸出為低。與門U12的輸出連接到RS觸發(fā)器U21的設(shè)置端S，主MOS管驅(qū)動上升沿信號連接到RS觸發(fā)器U21的清零端R，RS觸發(fā)器U21的輸出端Q連接到最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入端。主MOS管導通時，主MOS管驅(qū)動上升沿信號將RS觸發(fā)器U21的輸出清零；當與門U12的輸出為高，則RS觸發(fā)器U21的輸出被置為高，否則一直保持在低電平。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為高時，則最大關(guān)斷時間為T2；當最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸入為低時，則最大關(guān)斷時間為T1。當主MOS管關(guān)斷時間達到最大關(guān)斷時間選擇電路U13設(shè)置的最大關(guān)斷時間時，最大關(guān)斷時間選擇電路U13輸出為高，否則其輸出為低。并且最大關(guān)斷時間選擇電路U13的輸出端連接到或門U15的一個輸入端。過零檢測電路U14檢測電感電流是否過零，當電感電流過零時，則其輸出為高，否則其輸出為低。過零檢測電路U14的輸出連接到或門U15的另一個輸入端。當最大關(guān)斷時間選擇電路U13或過零檢測電路U14的輸出其中有一個為高，則或門U15的輸出為高，或門U15的輸出連接到RS觸發(fā)器U18的設(shè)置端S，RS觸發(fā)器U18的輸出端Q為高，RS觸發(fā)器U18的輸出連接到主MOS管的柵極，即產(chǎn)生主MOS管的導通信號。計數(shù)器U19的輸入端與短路保護電路U20連接，即計數(shù)器U19的清零信號直接由短路保護電路U20產(chǎn)生，也就是當系統(tǒng)進入短路保護或者輸入掉電(即系統(tǒng)斷電重啟)才對計數(shù)器U19計數(shù)進行清零，否則不清零，計數(shù)器U19累計主MOS管最大關(guān)斷時間為T2的次數(shù)，當計數(shù)器U19的計數(shù)達到N次之后，則輸出為高。計數(shù)器U19的輸出連接到短路保護電路U20的輸入端，當短路保護電路U20的輸入為高時，短路保護電路U20則對系統(tǒng)進行短路保護，否則不進行短路保護。

上述對實施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的改進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。