申请/专利权人：深圳市群芯科创电子有限公司

申请日：2016-12-19

公开（公告）日：2023-02-28

公开（公告）号：CN106787750B

主分类号：H02M3/335

分类号：H02M3/335

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.02.28#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：本发明涉及开关控制技术领域，尤其涉及一种恒流状态下谷底开通控制电路，包括：采样电路、谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器、第三开关控制电路、采样电阻、MOS管、原边电感、副边电感、二极管和第一电容；本发明的一种恒流状态下谷底开通控制电路是系统工作在恒流时，使得AC‑DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通，在恒压工作状态时，始终在谷底开启功率MOS管，大大降低系统的辐射，与一般的谷底开通电路相比，系统效率可以提高2个百分点。

主权项：1.一种恒流状态下谷底开通控制电路，其特征在于，包括：采样电路、谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器、第三开关控制电路、采样电阻、MOS管、原边电感、副边电感、二极管和第一电容；所述谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与采样电路连接；所述谷底检测电路与第三开关控制电路连接；所述副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与运算器连接；所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与运算器连接；所述基准电压电路与第一开关控制电路连接；所述第二开关控制电路接地；所述比较器包括正极输入端、负极输入端和输出端；所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与积分器的输入端连接；所述积分器的输出端与所述比较器的正极输入端连接；所述比较器的输出端通过第三开关控制电路与MOS管连接；所述MOS管通过采样电阻接地；所述MOS管与所述比较器的负极输入端连接；所述MOS管与原边电感连接；所述副边电感的一端与二极管的正极连接；所述二极管的负极与第一电容的一端连接；所述第一电容的另一端与所述副边电感的另一端连接；系统工作在恒流时，AC-DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通。

全文数据：一种恒流状态下谷底开通控制电路技术领域[0001]本发明涉及开关控制技术领域，尤其涉及一种恒流状态下谷底开通控制电路。背景技术[0002]一般AC-DC开关电源系统中，为了提高效率及减小系统的辐射干扰，都会采用开关谷底导通模式，但是开关电源存在两种工作模式，一种是恒压工作模式，就是输出电压恒定，另一种就是恒流工作模式，此时的输出电压是低于恒压输出时的电压;现在的开关电源全部是恒压谷底开通，并且均不是第一个谷底开通，而恒流工作模式采用的是消磁时间与周期固定比例的方式，一般采用1:1，完全没有谷底开通，如果采用恒流工作模式实现谷底开通，在恒流结构上面必须有突破性创新，现在有结构实现恒流谷底开通，但是线路结构过于复杂，芯片成本过高，总体性价比较低。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种恒流状态下谷底开通控制电路。[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：[0005]一种恒流状态下谷底开通控制电路，包括:采样电路、谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器、第三开关控制电路、采样电阻、M0S管、原边电感、副边电感、二极管和第一电容；[0006]所述谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与采样电路连接；[0007]所述谷底检测电路与第三开关控制电路连接；[0008]所述副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与运算器连接；[0009]所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与运算器连接；[0010]所述基准电压电路与第一开关控制电路连接;所述第二开关控制电路接地；[0011]所述比较器包括正极输入端、负极输入端和输出端；[0012]所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与积分器的输入端连接；[0013]所述积分器的输出端与所述比较器的正极输入端连接；[0014]所述比较器的输出端通过第三开关控制电路与M0S管连接；[0015]所述M0S管通过采样电阻接地;所述M0S管与所述比较器的负极输入端连接;所述M0S管与原边电感连接；[0016]所述副边电感的一端与二极管的正极连接;所述二极管的负极与第一电容的一端连接;所述第一电容的另一端与所述副边电感的另一端连接。[0017]本发明的有益效果在于:本发明提供的恒流状态下谷底开通控制电路是系统工作在恒流时，使得AC-DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通，在恒压工作状态时，始终在合底开后功率营，大大降低系统的辐射。[0018]由于恒流采用第一谷底导通，副边消磁占空比大于之前的1:1，在高线电压工作时二副边消磁占空比可以达到10:i，在同样输出电流情况下，峰值电流可以减小10倍，如此在副边续流二_极管上面的消耗及寄生电阻的消耗大大减小，另外原边电流也减小为原来的十分之一，在采样电阻上面的消耗变为原来的十分之一，综合下来减小系统损耗在0.训以上，与一般的谷底开通电路相比，系统效率可以提高2个百分点。[0019]本发明提供的恒流状态下谷底开通控制电路采用消磁时间与聚磁时间决定原边峰值电流的逻辑架构，实现峰值电流可变，消磁占空比可变，第一谷底开通，恒流模式工作在BCM，大大提高了系统效率，在原芯片成本的基础上面实现恒流模式下的第一谷底导通。附图说明[0020]图1为本发明的恒流状态下谷底开通控制电路的电路连接图。具体实施方式[0021]为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。[0022]本发明最关键的构思在于:系统工作在恒流时，使得AC-DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通，大大降低系统的辐射，提高系统效率。[0023]请参照图1，本发明提供的一种恒流状态下谷底开通控制电路，包括:采样电路、谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器、第三开关控制电路、采样电阻、M0S管、原边电感、副边电感、二极管和第一电容；[0024]所述谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与采样电路连接；[0025]所述谷底检测电路与第三开关控制电路连接；[0026]所述副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与运算器连接；[0027]所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与运算器连接；[0028]所述基准电压电路与第一开关控制电路连接;所述第二开关控制电路接地；[0029]所述比较器包括正极输入端、负极输入端和输出端；[0030]所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与积分器的输入端连接；[0031]所述积分器的输出端与所述比较器的正极输入端连接；[0032]所述比较器的输出端通过第三开关控制电路与M0S管连接；[0033]所述M0S管通过采样电阻接地;所述M0S管与所述比较器的负极输入端连接;所述M0S管与原边电感连接；[0034]所述副边电感的一端与二极管的正极连接;所述二极管的负极与第一电容的一端连接;所述第一电容的另一端与所述副边电感的另一端连接。[0035]从上述描述可知，本发明的有益效果在于：[0036]本发明提供的恒流状态下谷底开通控制电路是系统工作在恒流时，使得AC-DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通，在恒压工作状态时，始终在谷底开启功率管，大大降低系统的辐射。[0037]由于恒流采用第一谷底导通，副边消磁占空比大于之前的1:1，在高线电压工作时，副边消磁占空比可以达到10:1，在同样输出电流情况下，峰值电流可以减小10倍，如此在副边续流二极管上面的消耗及寄生电阻的消耗大大减小，另外原边电流也减小为原来的十分之一，在采样电阻上面的消耗变为原来的十分之一，综合下来减小系统损耗在0.3W以上，与一般的谷底开通电路相比，系统效率可以提高2个百分点。[0038]本发明提供的恒流状态下谷底开通控制电路采用消磁时间与聚磁时间决定原边峰值电流的逻辑架构，实现峰值电流可变，消磁占空比可变，第一谷底开通，恒流模式工作在BCM，大大提闻了系统效率，在原芯片成本的基础上面实现恒流模式下的第一谷底导通。[0039]进一步的，所述采样电路包括辅助绕组、第一电阻和第二电阻；[0040]所述辅助绕组的一端通过第一电阻分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接；[0041]所述辅助绕组的另一端通过第二电阻分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接；[0042]所述辅助绕组的另一端接地。[0043]进一步的，所述M0S管包括栅极、源极和漏极；[0044]所述M0S管的栅极与第三开关控制电路连接；[0045]所述M0S管的源极与比较器的负极输入端连接；[0046]所述M0S管的漏极与原边电感连接。[0047]进一步的，所述积分器包括第三电阻和第二电容；[0048]所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与所述第三电阻的一端连接;所述第三电阻的另一端通过第一电容接地;所述第三电阻的另一端与所述比较器的正极输入端连接。[0049]请参照图1，本发明的实施例一为：[0050]本发明提供的一种恒流状态下谷底开通控制电路，包括：采样电路、谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器CMP、第三开关控制电路、采样电阻Res、M0S管N1、原边电感Lp、副边电感Ls、二极管DIODE和第一电容Cout;[0051]所述谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与采样电路电连接;所述副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与运算器连接；[0052]其中所述谷底检测模块用于把采样电路检测到的电压信号进行运算，找到谷底信号，也就是副边退磁结束后开始谐振后的第一个谷底信号或者是第N个谷底信号;所述CV控制电路用于产生恒压控制信号并控制运算器;所述副边消磁时间检测电路用于准确检测副边电感Ls的消磁时间，并将检测结果反馈给运算器;所述原边开关开启时间检测电路用于准确检测原边电感Lp的导通时间，并将检测结果反馈给运算器；[0053]上述的采样电路具体包括辅助绕组La、第一电阻R1和第二电阻R2;所述辅助绕组La的一端通过第一电阻R1分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接;所述辅助绕组La的另一端通过第二电阻R2分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接;所述辅助绕组La的另一端接地。[0054]原理说明：通过辅助绕组La准确检测到原边电感绕组Lp的电压和电流的变化，将原边电感绕组Lp的电压和电流的变化映射到辅助绕组La，通过第一电阻R1和第二电阻R2,将辅助绕组La的电压电流的变化量传输到控制电路内部。[0055]所述谷底检测电路与第三开关控制电路的输入端电连接；[0056]所述第一开关控制电路的输出端和第二开关控制电路的输出端分别与运算器电连接；所述运算器依据副边消磁时间检测电路和原边开关开启时间检测电路检测到的时间，经过运算后，产生用于控制第一开关控制电路和第二开关控制电路的控制信号。[0057]所述基准电压电路与第一开关控制电路的输入端电连接;所述基准电流电路产生内部电压基准VREF，供给第一开关控制电路。所述第二开关控制电路接地；[0058]所述比较器CMP包括正极输入端、负极输入端和输出端；[0059]所述第一开关控制电路的输出端和第二开关控制电路的输出端分别与积分器的输入端连接;所述积分器的输出端与所述比较器CMP的正极输入端电连接；[0060]所述比较器CMP的输出端通过第三开关控制电路与M0S管的栅极电连接；[0061]上述的积分器包括第三电阻R和第二电容C;所述第一开关控制电路的输出端和第二开关控制电路的输出端分别与所述第三电阻R的一端连接;所述第三电阻R的另一端通过第一电容C接地;所述第三电阻R的另一端与所述比较器CMP的正极输入端连接。[0062]第一开关控制电路用于控制基准电压电路接入到第三电阻R，第二开关控制电路用于控制将第三电阻R接地，其余非第一开关控制电路和第二开关控制电路的非导通时间，积分器的输入端均处于高阻状态。采用第三电阻R和第一电容C构成积分器，将积分器输入端的信号，进行低通滤波，滤波后的直流分量作为比较器CMP提供参考电压。[0063]所述M0S管N1通过采样电阻Res接地;所述M0S管N1与所述比较器CMP的负极输入端连接;所述M0S管N1与原边电感Lp连接;具体为:上述的M0S管N1包括栅极、源极和漏极;所述M0S管N1的栅极与第三开关控制电路连接;所述M0S管N1的源极与比较器CMP的负极输入端连接;所述M0S管N1的漏极与原边电感Lp连接。其中采样电阻Res用于采样原边电感Lp的电流，当原边电感Lp的电流达到滤波后的直流分量电平时，比较器CMP反转，将反转信号传输到第三开关控制电路;第三开关控制电路产生原边开关的控制信号，具体包括开启和关闭。[0064]所述副边电感Ls的一端与二极管DIODE的正极连接;所述二极管DIODE的负极与第一电容Cout的一端连接;所述第一电容Cout的另一端与所述副边电感Ls的另一端连接。[0065]在恒流工作模式时，谷底检测模块检测到第一个谷底，把功率M0S管N1打开，功率M0S管N1导通后，此时原边电感Lp电流呈线性增加，流经采样电阻Res的电压随之线性增加，采样电阻Res采样的是原边电感Lp的电流，当原边电感Lp的电流达到滤波后的直流分量电平时，比较器CMP反转，将反转信号传到第三开关控制电路；[0066]功率M0S管N1关断后，随之副边电感Ls开始放电，给系统的输出负载供电，此时通过辅助绕组La、第一电阻R1和第二电阻R2可以检测到系统输出电压的大小，通过第一电阻R1和第二电阻R2,将辅助绕组La的电压和电流的变化量传输到谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路;通过副边消磁时间检测电路准确的探测到副边电感Ls的消磁时间并将检测结果反馈给运算器，在消磁时间内，副边消磁时间检测电路一直输出高电平;通过原边开关开启时间检测电路准确的把原边电感Lp的导通时间检测出来并将检测结果反馈给运算器，在原边电感Lp蓄能的时间内，原边开关开启时间检测电路一直输出高电平;在第一个副边消磁时间内，第一开关控制电路导通，将基准电压电路产生内部电压基准VREF通过第三电阻R给第二电容C充电，副边消磁时间检测电路检测到副边消磁结束，第一开关控制电路关断;通过谷底检测模块检测到第一个谷底时，原边开关重新开始导通，运算器记录原边开关的导通时间，原边开关断开后，第二个副边消磁时间开始检测，第一开关控制电路继续导通，导通时间为运算器记录的原边开关导通的时间，当第二个副边消磁时间大于运算器记录的原边开关导通的时间时，第二开关控制电路导通，将第三电阻R接地，第二电容C通过第三电阻R放电。[0067]如此反复，一直持续下去，就会在电容C积分出一个电平，具体输出电流的计算方式如下：[0068]第二电容的电压为VC，副边消磁时间为Td，原边导通时间为Ton，整个周期等于T;输出电流为lout;原边峰值电流Ipeak，原边与副边的砸比为Nps。[0069]VC=VREFXTd+Ton2XTd1；[0070]T=Td+Ton⑵；[0071]Iout=NpsXIpeakXTdTd+Ton3;[0072]Ipeak=VCRcs4；[0073]由上述的⑴⑵⑶⑷可以得出：[0074]lout=NpsXVREF2XRes5；[0075]通过式5可以看出来最终输出电流只与原边与副边的砸比为Nps、内部基准电压REF与采样电阻Res的阻值相关，实现了第一个谷底开通并且恒流控制。[0076]综上所述，本发明提供的一种恒流状态下谷底开通控制电路是系统工作在恒流时，使得AC-DC开关电源始终工作在第一个谷底时开通，在恒压工作状态时，始终在谷底开启功率管，大大降低系统的辐射。由于恒流采用第一谷底导通，副边消磁占空比大于之前的1:1，在高线电压工作时，副边消磁占空比可以达到10:1，在同样输出电流情况下，峰值电流可以减小10倍，如此在副边续流二极管上面的消耗及寄生电阻的消耗大大减小，另外原边电流也减小为原来的十分之一，在采样电阻上面的消耗变为原来的十分之一，综合下来减小系统损耗在〇_3W以上，与一般的谷底开通电路相比，系统效率可以提高2个百分点。本发明提供的恒流状态下谷底开通控制电路采用消磁时间与聚磁时间决定原边峰值电流的逻辑架构，实现峰值电流可变，消磁占空比可变，第一谷底开通，恒流模式工作在BCM，大大提高了系统效率，在原芯片成本的基础上面实现恒流模式下的第一谷底导通。[0077]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种恒流状态下谷底开通控制电路，其特征在于，包括:采样电路、谷底检测电路、glj边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路、CV控制电路、运算器、第一开关控制电路、基准电压电路、第二开关控制电路、积分器、比较器、第三开关控制电路、采样电阻、MOS管、原边电感、副边电感、二极管和第一电容；所述谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与采样电路连接；所述谷底检测电路与第三开关控制电路连接；所述副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路分别与运算器连接；所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与运算器连接；所述基准电压电路与第一开关控制电路连接;所述第二开关控制电路接地；所述比较器包括正极输入端、负极输入端和输出端；所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与积分器的输入端连接；所述积分器的输出端与所述比较器的正极输入端连接；所述比较器的输出端通过第三开关控制电路与MOS管连接；所述MOS管通过采样电阻接地;所述MOS管与所述比较器的负极输入端连接;所述MOS管与原边电感连接；所述副边电感的一端与二极管的正极连接；所述二极管的负极与第一电容的一端连接;所述第一电容的另一端与所述副边电感的另一端连接。2.根据权利要求1所述的恒流状态下谷底开通控制电路，其特征在于，所述采样电路包括辅助绕组、第一电阻和第二电阻；所述辅助绕组的一端通过第一电阻分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接；所述辅助绕组的另一端通过第二电阻分别与谷底检测电路、副边消磁时间检测电路、原边开关开启时间检测电路和CV控制电路连接；所述辅助绕组的另一端接地。3.根据权利要求1所述的恒流状态下谷底开通控制电路，其特征在于，所述MOS管包括栅极、源极和漏极；所述MOS管的栅极与第三开关控制电路连接；所述MOS管的源极与比较器的负极输入端连接；所述MOS管的漏极与原边电感连接。4.根据权利要求1所述的恒流状态下谷底开通控制电路，其特征在于，所述积分器包括第三电阻和第二电容；所述第一开关控制电路和第二开关控制电路分别与所述第三电阻的一端连接;所述第三电阻的另一端通过第一电容接地;所述第三电阻的另一端与所述比较器的正极输入端连接。

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