用于開(kāi)關(guān)電源變換器的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及開(kāi)關(guān)電源變換器，更具體地，本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源變換器內(nèi)部 用于恒流恒壓模式的控制IC(集成電路）。
【背景技術(shù)】
[0002] 原邊反饋的反激式電源變換器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉而被廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用中， 工作過(guò)程包括一恒流充電控制過(guò)程（CC模式）和一恒壓控制過(guò)程（CV模式）。當(dāng)輸出電壓 Vo低于其闊值V〇_max時(shí)，電源變換器工作在恒流充電控制模式；當(dāng)輸出電壓Vo接近于或 等于Vo_max時(shí)，電源變換器工作在恒壓控制模式。
[0003] 圖1為現(xiàn)有原邊反饋的反激式電源變換器的簡(jiǎn)化示圖。Dl~D4、C1共同組成整流 及濾波電路，輸出直流電壓；R3、C2組成RC啟動(dòng)電路，為IC電源腳VCC供電；化、Ns、Naux 分別為初級(jí)繞組、次級(jí)繞組、輔助繞組的應(yīng)數(shù)；D5為輸出單向器；Co為輸出電容；Ro為輸出 負(fù)載；D6為供電二極管；MOS為功率開(kāi)關(guān)；Rs為采樣電阻；RUR2為輔助繞組分壓電阻，IC 的FB腳（接收反饋電壓）接至RUR2之間。
[0004] 系統(tǒng)上電后，啟動(dòng)電路R3、C2為IC充電，直至IC啟動(dòng)并控制功率管MOS導(dǎo)通和關(guān) 斷。在MOS關(guān)斷期間，次級(jí)繞組為負(fù)載供電，運(yùn)時(shí)輔助繞組為IC供電。 陽(yáng)0化]圖2為IC內(nèi)部的簡(jiǎn)化示圖，包含兩種工作模式---直流模式和恒壓模式。內(nèi)部 模塊包括一采樣/保持模塊，采樣功率管關(guān)斷時(shí)FB腳電壓；一誤差放大器EA模塊，用來(lái)放 大FB電壓與基準(zhǔn)電壓化efl之間的差異；一CV模塊；一退磁/采樣模塊，采樣退磁結(jié)束時(shí) 間；一CC模塊，與退磁/采樣模塊共同實(shí)現(xiàn)恒流功能；一模式選擇模塊，用來(lái)判斷電路工作 于CC模式還是CV模式；OR與RS觸發(fā)器構(gòu)成邏輯模塊；一Toff,max模塊（最大關(guān)斷時(shí)間 模塊），防止輸出電壓Vo極低時(shí)，CC、CV兩種模式都不工作，則由To化max模塊強(qiáng)制功率管 導(dǎo)通；一驅(qū)動(dòng)模塊DRV;-限流比較器CMP1，用來(lái)固定原邊峰值電流。功率管MOS陽(yáng)T和采樣 電阻Rs為IC外置器件。
[0006] 兩種工作模式是通過(guò)輸出電壓Vo來(lái)判斷，而Vo與FB腳電壓成線性關(guān)系，因此可 W檢測(cè)FB腳電壓來(lái)進(jìn)行判斷，F(xiàn)B腳經(jīng)采樣/保持后，電壓若低于某闊值Vth,則模式選擇模 塊使得CC環(huán)路工作，CV環(huán)路不工作；若FB腳經(jīng)采樣/保持后，電壓高于該闊值Vth,則模式 選擇模塊使得CV環(huán)路工作，CC環(huán)路不工作。
[0007] CC工作模式通常采用DCM(不連續(xù)導(dǎo)通）工作方式，圖3為CC模式下，輔助繞組與 次級(jí)電流的波形示圖。其中t。,為功率管導(dǎo)通時(shí)間，退磁時(shí)間tD。。^與諧振時(shí)間tg共同構(gòu)成 功率管關(guān)斷時(shí)間。輸出電流可W表示如下：
[0008]
[0009] 其中Lpk為次級(jí)邊峰值電流，與原邊峰值電流成比例，而原邊峰值電流由限流比 較器CMP1來(lái)固定，故LPk為定值；T 為退磁時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)CC模 塊固定Td。。。,與T的比例，通常為1/2,因此實(shí)現(xiàn)了恒流。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)下，輸出電壓Vo的充電速度取決于CC模式的輸出電流。系統(tǒng)剛上電時(shí)， 對(duì)于有限的恒流輸出電流，如果輸出電壓Vo不能很快升到一定值，由于輔助繞組電壓與Vo 成線性關(guān)系，那么輔助繞組的電壓也不足W為IC供電，運(yùn)時(shí)IC由于內(nèi)部消耗，電源電壓VCC 容易被拉至很低甚至低于欠壓點(diǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)起不來(lái)。
[0011] 因此，非常希望電源變換器能夠在系統(tǒng)剛上電時(shí)，輸出電流能夠更大，使得輸出電 壓能夠更快地升高，當(dāng)輸出電壓快速上升到某一值后，電源變換器再進(jìn)入恒流工作模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明提供了一種用于恒流恒壓模式的控制IC 及其工作方法，可W解決系統(tǒng)由于恒流電流不夠大而不能啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013] 本發(fā)明的用于開(kāi)關(guān)電源變換器的控制電路包括：采樣保持模塊的輸入端連接輸出 電壓的反饋電壓，采樣功率管關(guān)斷時(shí)的反饋電壓；采樣保持模塊的輸出端連接誤差放大器 模塊，誤差放大器模塊用來(lái)放大反饋電壓與第一基準(zhǔn)電壓之間的差異；誤差放大器模塊輸 出端通過(guò)恒壓控制模塊連接模式選擇模塊的輸入端；退磁采樣模塊的輸入端也連接反饋電 壓，采樣退磁結(jié)束時(shí)間；退磁采樣模塊的輸出端通過(guò)恒流充電控制模塊連接模式選擇模塊 的輸入端；所述模式選擇模塊的輸入端還連接第二比較器的輸出端，第二比較器的輸入端 分別連接所述反饋電壓和一個(gè)用于比較的固定電壓，第二比較器用來(lái)采樣退磁結(jié)束時(shí)間； 所述第二比較器、恒流充電控制模塊、恒壓控制模塊所在工作環(huán)路分別稱為第一環(huán)路、第二 環(huán)路和第=環(huán)路；
[0014] 模式選擇模塊的輸出端連接或口的一個(gè)輸入端，或口另一輸入端連接一個(gè)最大關(guān) 斷時(shí)間模塊，用于輸出電壓極低致使=個(gè)環(huán)路都不工作時(shí)，強(qiáng)制功率管導(dǎo)通；或口的輸出端 連接RS觸發(fā)器的S端，RS觸發(fā)器的R端連接第一比較器的輸出端，第一比較器的輸入端分 別連接功率管源極和第二基準(zhǔn)電壓，第一比較器用來(lái)固定原邊峰值電流；RS觸發(fā)器的Q端 通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊連接功率管柵極；退磁結(jié)束時(shí)，從反饋電壓采樣到諧振，模式選擇模塊選擇第 一環(huán)路來(lái)控制功率管導(dǎo)通，系統(tǒng)工作在臨界導(dǎo)通模式；當(dāng)反饋電壓高于闊值電壓Vthl但低 于闊值電壓Vth2時(shí)，模式選擇模塊選擇第二環(huán)路工作，系統(tǒng)工作在恒流充電控制模式；當(dāng) 反饋電壓高于闊值電壓Vth2時(shí)，模式選擇模塊選擇第=環(huán)路工作，系統(tǒng)工作在恒壓控制模 式。
[0015] 在所述臨界導(dǎo)通模式下，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，開(kāi)關(guān)周期僅由導(dǎo)通時(shí)間t。。和退磁時(shí) 間tnemag兩者組成。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在系統(tǒng)剛上電的初期，輸出電壓還很低的時(shí)候，采用臨界導(dǎo)通工 作模式（BCM)，運(yùn)時(shí)輸出電流很高，勢(shì)必會(huì)使得輸出電壓快速升高，當(dāng)輸出電壓升到某闊值 Vo_thl時(shí)，系統(tǒng)切換為恒流充電控制模式（CC模式），采用恒定的電流進(jìn)行充電；當(dāng)輸出電 壓升到另一更高的闊值V〇_th2(Vo_th2接近于Vo_max)時(shí)，系統(tǒng)切換為恒壓控制模式（CV 模式）。運(yùn)樣的工作模式切換可W解決系統(tǒng)上電不能啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能加快充電速度。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的原邊反饋反激式電源變換器簡(jiǎn)化示圖。
[0018] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內(nèi)部框架示圖。
[0019] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)的原邊反饋反激式電源變換器工作機(jī)制示圖。
[0020] 圖4是根據(jù)本發(fā)明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內(nèi)部框架示圖。
[0021] 圖5是根據(jù)本發(fā)明所示出的原邊反饋反激式電源變換器工作機(jī)制示圖。
[0022] 圖6是根據(jù)本發(fā)明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內(nèi)部模式選擇模 塊的一部分。
[0023] 圖7是根據(jù)本發(fā)明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內(nèi)部模式選擇模 塊的另一部分。
[0024] 圖8是根據(jù)本發(fā)明所示出的原邊反饋反激式電源變換器工作模式轉(zhuǎn)換示圖。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0026] 如圖4所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于恒流恒壓系統(tǒng)的控制IC內(nèi)部具體包括：一采樣/ 保持模塊，采樣功率管關(guān)斷時(shí)FB腳電壓（反饋電壓）；一誤差放大器模塊EA，用來(lái)放大FB 電壓與基準(zhǔn)電壓化efl之間的差異；一恒壓控制模塊CV;-退磁/采樣模塊，采樣退磁結(jié) 束時(shí)間；一恒流充電控制