CN102005950A - Ac-dc开关电源控制芯片的低功耗反馈电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种AC-DC开关电源控制芯片的低功耗反馈电路。它具有一个电阻分压器，在该电阻分压器中串有一个控制芯片反馈端输出电流的限流电阻，在该限流电阻上设有一个由泄流电阻和泄流开关串联构成的并联支路，泄流开关由一个比较器控制，比较信号由准谐振检测信号和参考电压比较得到。本发明通过增大所述限流电阻的阻值来减小空载时控制芯片反馈端的输出电流，以降低空载损耗，它巧妙地复用准谐振检测信号来间接侦测输出电压V_O，在V_O在下冲时使控制芯片反馈端泄流，防止了单纯增大限流电阻而引起的控制芯片响应速度的降低。本发明较好地解决了电源空载损耗大的问题，具有电路结构简单、便于集成和成本低的优点。

Description

AC-DC开关电源控制芯片的低功耗反馈电路

技术领域

本发明涉及一种AC-DC开关电源的控制芯片，尤其涉及一种AC-DC开关电源控制芯片的低功耗反馈电路。

背景技术

已有的反激式AC-DC开关电源如图2所示，它主要包含一个变压器30、输出电压采样电路60、控制芯片10、开关管20和准谐振信号检测电路80，所述的变压器30用于隔离输入和输出，控制芯片10根据负载(即输出端电压)的变化通过调节开关管20导通的占空比来相应控制输入电压V_in每个周期从变压器原边传到副边的能量，从而使输出电压V_O跟随设置值而保持不变，同时，控制芯片10还通过侦测每次开关管关闭时在变压器原边产生的准谐振信号的波谷来控制开关管20每次的导通在准谐振信号的波谷处，从而获得开关管开启时最小的漏源电压，以减小开关损耗，提高电源效率。

为了配合采样电路60中光藕601输出信号的隔离传送，控制芯片10的内部设有一个反馈电路，如图3所示，它的任务之一是为光藕601中光敏管提供工作电压。电源工作时，控制芯片10内建的电源Vdd通过限流电阻101向其反馈端FB输出电流，光藕601中光敏管从该端拉走电流而流向地，光藕601拉走的电流随电源输出电压V_O的变化而变化，当输出电压V_O偏低或负载很重时，光藕601拉走的电流小，限流电阻101上的压降小，反馈端FB的电压高，控制芯片10相应增大输出信号的占空比，使每个周期传递的能量增加，从而使输出电压VO逐渐升高到设定值；当输出电压V_O偏高或负载很轻时，光藕601拉走的电流变大，电阻101上压降增加，反馈端FB的电压下降，控制芯片相应减小输出信号的占空比，使输出电压V_O逐渐降低回到设定值。当电源系统处于空载时，光藕601拉走的电流最大，限流电阻101上的压降也最大，反馈端FB的电压最低，这时，控制芯片超过50％的工作电流都被光藕拉走，使反馈端FB输出的电流在整个电源系统待机功耗中占了相当大的比例。

为了降低控制芯片的空载损耗，比较简单的办法是增加电阻101的阻值，减少反馈端FB的电流输出。但是过大增加电阻101的阻值又会影响控制芯片空载时的响应速度，也就是说，如果电源待机空载时，负载突然加上，则输出电压V_O会突然下降，这时需要控制芯片的反馈端FB迅速输出电流把反馈端电压抬升上去，如果电阻101的阻值太大，输出的电流就会很小，使反馈端FB电压上升很慢，则控制芯片的响应速度也被降低，导致输出电压V_O有较大的下冲，这是不允许的。因此，现有技术中一般是把限流电阻101的阻值设置在反馈端FB电压＝0时其输出电流在1.5mA-3mA之间，以获得功耗和芯片响应速度的折中。这一折中设置没能较好地解决电源空载损耗大的问题，由此引起的损耗一般都超过15mW，在电源系统待机空载功耗中仍占有相当大的份额。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种AC-DC开关电源控制芯片的低功耗反馈电路，从而降低电源空载时的损耗。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

它具有一个电阻分压器，在该电阻分压器中串有一个控制芯片反馈端FB输出电流的限流电阻，其改进之处是：在所述的限流电阻上设有一个由泄流电阻和泄流开关串联构成的并联支路，所述泄流开关的控制端与一个比较器的输出端相接，所述比较器的负输入端与控制芯片的准谐振信号检测端DET相接，其正输入端与一个参考电压Vref相接。

通过上述技术方案可以看出，本发明巧妙地利用控制芯片准谐振检测端DET信号来间接侦测输出电压V_O的变化，在输出电压V_O发生下冲时控制限流电阻101的并联支路接通而泄流，使控制芯片反馈端FB输出的电流骤然增大，反馈端FB的电压快速提升，则控制芯片快速响应使输出电压V_O提升；而在正常工作和待机空载时，所述的并联支路是断开的，控制芯片的内建电源仍通过限流电阻101输出电流，因此，限流电阻101可以设置得较大，使控制芯片反馈端输出的电流不需要顾及响应速度而减小到最低值，从而较大幅度地降低了控制芯片的空载损耗(可降低30％)。本发明较好地解决了电源空载损耗大的问题，并具有电路结构简单、便于集成和成本低的优点。

附图说明

图1、本发明的电路原理图。

图2、现有反激式AC-DC开关电源的电路原理图。

图3、现有的反馈电路原理图。

具体实施方式

参见图1、2，它具有一个电阻分压器，本例的电阻分压器由限流电阻101、二极管102、电阻103、电阻104串联构成，所述控制芯片10的反馈端FB接在电阻101与二极管102的正极串联点上，内建电源Vdd通过电阻101向反馈端FB输出电流，然后经光藕601中光敏管流向地；所述的二极管102起单向导通作用，防止电阻分压器中的电流反向流动；所述电阻103和电阻104的串联点给出一个分压值，用作开关管20漏源电流检测的门坎，该分压值被送入比较器105的正输入端，比较器105的负输入端与开关管20的漏极相接，开关管20漏极上串联的电阻70可以反映漏源极中电流的大小，当电阻70上的电压超过上述门坎电压时，比较器105翻转，由低电平输出高电平，则控制芯片10立即采取保护措施，使其输出(OUT)为零，停止电源的工作；为了实现本发明的任务，在所述的限流电阻101上设有一个由泄流电阻106和泄流开关109串联构成的并联支路，所述泄流开关109的控制端108与一个新增比较器107的输出端相接，所述新增比较器107的负输入端与准谐振信号检测端DET相接，其正输入端与一个参考电压Vref相接，所述参考电压Vref是电源输出电压V_O下冲的最低限额值。

参见图2，为了采集准谐振信号，在变压器30中增设一个辅助绕组N_A，该辅助绕组感应输出的交流电压一方面通过整流二极管90和滤波电容100提供一个直流为控制芯片10供电，另一方面通过电阻分压器80的分压采集准谐振信号，所采集的准谐振信号通过控制芯片的DET端输入。在变压器副边导通期间，辅助绕组N_A的电压与输出电压存在如下关系式：

Va＝Vo+Vz*(Na/Ns)

式中Va为辅助绕组电压，Vo为输出电压，Vz为二极管40的正向导通压降，Na为辅助绕组的匝数，Ns为副边绕组的匝数。从上述公式中可以看出，Va反映了Vo的大小，又由于DET端信号是由Va分压而得，故本发明巧妙的复用DET端信号来间接侦测Vo，并用比较器107实现。如果在副边放电期间输出端负载突变增加、导致输出电压Vo下降、并下降到一定程度(可设定为下降到5％～10％)时，DET端信号电压就会大于参考电压Vref，则比较器107翻转，由低电平变为高电平，使泄流开关109导通，则内建电源Vdd通过较小的泄流电阻106向反馈端FB输出较大的电流，使反馈端FB的电压迅速抬升，则控制芯片10迅速响应而输出较大占空比的控制信号，使输出电压Vo迅速提升而逐渐回到设置值。在正常工作和待机空载时，比较器107正常输出低电平，泄流开关109关闭，反馈端FB由较大阻值的限流电阻101供电，由于该限流电阻101的阻值远大于原有限流电阻的阻值，使反馈端FB的供电电流远小于原有的供电电流，从而使控制芯片10在平时工作和电源空载时的损耗都大大降低，可降低30％。

Claims (1)

1.一种AC-DC开关电源控制芯片的低功耗反馈电路，它具有一个电阻分压器，在该电阻分压器中串有一个控制芯片反馈端(FB)输出电流的限流电阻(101)，其特征是：在所述的限流电阻(101)上设有一个由泄流电阻(106)和泄流开关(109)串联构成的并联支路，所述泄流开关(109)的控制端(108)与一个比较器(107)的输出端相接，所述比较器(107)的负输入端与控制芯片的准谐振信号检测端(DET)相接，其正输入端与一个参考电压(Vref)相接。

Images