CN103401428A

CN103401428A - 开关电源控制芯片以及开关电源控制系统

Info

Publication number: CN103401428A
Application number: CN2013103274969A
Authority: CN
Inventors: 张超; 曹磊
Original assignee: GENERAL MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: GENERAL MICROELECTRONICS (SHANGHAI) CO Ltd; General Microelectronics Corp
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN103401428B

Abstract

一种开关电源控制芯片包括电源电压供给模块、功率因素校正模块、逻辑控制模块以及采样信号模块；所述电源电压供给模块接收一主级绕组的直流脉动信号，并为所述开关电源控制芯片的各个模块进行供电；所述功率因素校正模块分别与采样信号模块和逻辑控制模块电连接；所述逻辑控制模块分别与功率因素校正模块、电源电压供给模块和采样信号模块电连接；所述采样信号模块接收所述直流脉动信号，并分别与功率因素校正模块和逻辑控制模块电连接。本发明直接采样内部高压功率MOS场效应管，通过辅助绕组的电压信息以控制所述芯片的限流点相位及幅度，实现有源高功率因素控制及高精度的恒流输出。

Description

开关电源控制芯片以及开关电源控制系统

技术领域

本发明涉及AC–DC开关电源类控制芯片技术领域，尤其涉及一种开关电源控制芯片以及开关电源控制系统。

背景技术

在开关电源领域，开关控制集成电路是整个电源系统的核心。在开关电源日益智能且高集成度的今天，许多应用领域都需要开关电源控制芯片具有结构简单，高可靠性，高效率等特点。目前，具有原边反馈又有源功率因素校正的恒流输出开关电源控制芯片是开关电源应用研究领域的热点，特别是LED照明驱动电源领域其研究重视程度更加突出。

目前实现功率因素校正（Power Factor Correction，简称PFC）主要有两种方式：一种是被动式无源器件功率因素校正，利用在开关电源的前级加入大电感或加入大的填谷电容以实现较高的功率因素，这种被动式无源功率因素校正一般体积较大，功率因素校正效果不明显。另有一种是主动式有源功率因素校正方式，该种方式利用开关电源控制芯片的内部相应的电路功能模块，使输入的交流电源的电流信号和电压信号的幅度相位保持一致，从而使整个功率因素达到或接近为1。

上述主动式有源功率因素校正的实现方法所采用的技术主要分为两级PFC和单级PFC。其中，两级PFC是利用第一级作为单独的PFC电路，即首先将输入电源的交流信号通过整流桥整流转变为波形类似馒头波的脉动直流信号，然后使用专门的PFC控制芯片获得较高的PF值（即功率因数值），而且第一级电路经过boost等变换会将交流的一部分能量转变成高压直流储，并存在电容中，实现高功率因素条件下的交流和高压直流的转换，接着第二级电路则实现传统的开关电源功能，将高压直流转换为低压直流并输出。而单级PFC是在转换高压交流至低压直流的过程中，同时对输入电流幅度和相位进行控制，以获得相对较高的功率因素。因此单级PFC比两级PFC集成度更高，系统简单，从而在成本方面更加有优势。在目前的小功率应用场合，单级有源功率因素校正方案具有其特殊的市场。

另外，开关电源系统输出环路控制包括副边反馈控制和原边反馈控制。其中，副边反馈控制是在电源的输出端加入TL431基准源、稳压二极管等元器件以直接采样输出端的电压电流信号，再经光耦元件将信号反馈至主控制芯片，从而实现稳定的电压电流输出。而原边反馈控制则是直接通过变压器的辅助绕组以检测输出端的信号，从而可以省去副边采样及反馈的元器件。

在开关电源应用方面主要有恒压和恒流方案。恒压方案是指在输出电流到达限流点之前输出电压保持不变。恒流方案是指在输出电压在控制范围内输出电流和负载大小无关，输出电流保持恒定。

现有技术需要在在脉动点（获取直流脉冲信号的某点）电连接一个分压电阻电路，会产生以下几个主要问题：（1）在高压端加分压采样电阻会增加待机功耗；（2）增加外围元件（例如两个分压电阻）；（3）增加芯片引脚，增加封装成本。另外，若采用分压电阻以采样输入端的信号，那么在开关电源控制芯片内部处理上会需要线性度很好的乘法器和高性能的运放模块，于是可能造成电路设计难度增加和芯片面积增大，并且导致芯片整体成本升高。

因此，根据功率因素、输出环路控制及应用方面考虑，需要提供一种原边反馈单级有源功率因素校正控制芯片，以满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种开关电源控制芯片，它省去输入电压的采样引脚，通过直接采样开关电源控制芯片内部MOS场效应管开启时辅助绕组的电压信息以控制控制芯片的限流点相位及幅度，从而实现有源高功率因素控制以及高精度的恒流输出。

为实现上述的目的，本发明采用下述技术方案。

一种开关电源控制芯片包括：一电源电压供给模块、一功率因素校正模块、一逻辑控制模块以及一采样信号模块；所述电源电压供给模块，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述电源电压供给模块的第一输入端接收一主级绕组的直流脉动信号，所述电源电压供给模块的第二输入端与所述逻辑控制模块电连接，所述电源电压供给模块的第一输出端与所述功率因素校正模块电连接，所述电源电压供给模块用以为所述开关电源控制芯片的各个模块进行供电；所述功率因素校正模块，具有第一输入端，第二输入端和第一输出端；所述功率因素校正模块的第一输入端接收一辅助绕组的分压信号，所述功率因素校正模块的第二输入端与所述采样信号模块电连接，所述功率因素校正模块的第一输出端与所述逻辑控制模块电连接，所述功率因素校正模块用以采集所述辅助绕组的分压信号，判断一次级绕组的输出状态，并且进行恒流控制；所述逻辑控制模块，具有第一输入端、第一输出端和第二输出端；所述逻辑控制模块的第一输入端与所述功率因素校正模块电连接，所述逻辑控制模块的第一输出端与所述电源电压供给模块电连接，所述逻辑控制模块的第二输出端通过一驱动模块电连接至所述采样信号模块，所述逻辑控制模块用以控制所述采样信号模块的一MOS场效应管的开启和关闭；所述采样信号模块，具有第一输入端、第一输出端和第一控制端；所述采样信号模块的第一输入端接收所述直流脉动信号，所述采样信号模块的第一输出端与所述功率因素校正模块电连接，所述采样信号模块的第一控制端通过驱动模块与所述逻辑控制模块电连接，所述采样信号模块用以获取所述主级绕组的电流信息。

本发明还提供一种开关电源控制系统包括：一输入整流模块，用以将高压交流信号转换为直流脉动信号；一滤波模块，与所述输入整流模块电连接，用以消除开关电源对外部电网的电磁干扰；一电压钳位模块，与所述滤波模块电连接，用以将上述的开关电源控制芯片的采样信号模块的MOS场效应管漏极钳位于最高电压；一变压器绕组模块，与所述电压钳位模块电连接；所述变压器绕组包括主级绕组、次级绕组和辅助绕组；一输出整流模块，与所述变压器绕组模块电连接，用以将输出信号进行整流；以及上述的开关电源控制芯片，与所述变压器绕组模块电连接，用以通过所述开关电源控制芯片控制开关电源的有源功率因素。

本发明的优点在于，不仅可以省去输入电压的采样引脚，而且可直接采样内部高压功率MOS场效应管开启时，通过辅助绕组的电压信息以控制所述开关电源控制芯片的限流点相位及幅度，从而实现有源高功率因素控制以及高精度的恒流输出。本发明的开关电源控制芯片具有应用简单，芯片引脚及外围元器件少，成本低，可靠性高，性能优良等特点。

附图说明

图1是本发明所述开关电源控制芯片的各模块功能连接示意图；

图2是本发明所述开关电源控制芯片的所述功率因素校正模块的电路连接示意图；

图3是本发明所述开关电源控制系统的各模块架构图。

图中的标号分别表示：

110、直流脉动信号； 120、电源电压供给模块；

121、供电电路； 122、基准电路；

130、功率因素校正模块； 131、原边采样电路；

132、输出保护电路； 133、功率因素校正与恒流控制电路；

140、逻辑控制模块； 141、逻辑控制电路；

150、采样信号模块； 160、分压反馈模块；

170、驱动模块；

210、电压转电流电路； 220、电流转电压电路；

230、斩波调制电路； 240、积分电路；

250、电流源控制电路； 251、数字滤波电路；

310、输入整流模块； 320、滤波模块；

330、电压钳位模块； 340、开关电源控制芯片；

350、变压器绕组模块； 360、输出整流模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的开关电源控制芯片及开关电源控制系统的具体实施方式做详细说明。

参见图1所示，一种开关电源控制芯片包括：一电源电压供给模块120、一功率因素校正模块130、一逻辑控制模块140、一采样信号模块150。

所述电源电压供给模块120，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述电源电压供给模块的第一输入端与所述开关电源控制芯片的一第一输入端（图1中D点）连接，以接收一主级绕组的直流脉动信号110，所述电源电压供给模块120的第二输入端与所述逻辑控制模块140电连接，所述电源电压供给模块120的第一输出端与所述功率因素校正模块130电连接，所述电源电压供给模块120用以为所述开关电源控制芯片的各个模块进行供电，并且提供参考电压以及保护信号；

所述功率因素校正模块130，具有第一输入端，第二输入端和第一输出端；所述功率因素校正模块130的第一输入端接收所述开关电源控制芯片外部的一辅助绕组的分压信号。所述功率因素校正模块130的第二输入端与所述采样信号模块150电连接，所述功率因素校正模块130的第一输出端与所述逻辑控制模块140电连接，所述功率因素校正模块130用以采集所述辅助绕组（图1中5-6）的分压信号，判断一次级绕组（图1中3-4）的输出状态，并且进行恒流控制。

所述逻辑控制模块140，具有第一输入端、第一输出端和第二输出端；所述逻辑控制模块140的第一输入端与所述功率因素校正模块130电连接，所述逻辑控制模块140的第一输出端与所述电源电压供给模块120电连接，所述逻辑控制模块140的第二输出端通过一驱动模块170电连接至所述采样信号模块150，所述逻辑控制模块140用以控制所述采样信号模块150的一MOS场效应管的开启和关闭。

所述采样信号模块150，具有第一输入端、第一输出端和第一控制端；所述采样信号模块150的第一输入端接收所述直流脉动信号，所述采样信号模块150的第一输出端与所述功率因素校正模块130电连接，所述采样信号模块150的第一控制端通过驱动模块170与所述逻辑控制模块140电连接，所述采样信号模块150用以转换输出功率，并获取所述主级绕组（图1中1-2）的电流信息。

以下将进一步说明所述开关电源控制芯片的各个模块的结构配置。

所述电源电压供给模块120包括一供电电路121和一基准电路122。所述供电电路121通过电源电压供给模块120的第二输入端与所述逻辑控制模块140的逻辑控制电路141电连接。由图1所示可知，所述供电电路121受控于逻辑控制电路141，从而有稳定的供电电压值。所述基准电路122通过电源电压供给模块120的第一输出端分别与所述功率因素校正模块130的一输出保护电路132以及一功率因素校正与恒流控制电路133电连接。所述供电电路121与所述基准电路122电连接。所述供电电路122和所述基准电路122的公共结点依次通过所述开关电源控制芯片的一第一输出端（图1中VDD点）以及一第一电容后C1后电连接地。

所述功率因素校正模块130包括原边采样电路131、输出保护电路132以及功率因素校正与恒流控制电路133；其中所述原边采样电路131、输出保护电路132和功率因素校正与恒流控制电路133分别通过所述功率因素校正模块130的第一输出端电连接至所述逻辑控制电路141；所述原边采样电路131电连接至所述功率因素校正与恒流控制电路133；所述功率因素校正与恒流控制电路133通过一第二电容C2后电连接地。

所述驱动模块170为一具有驱动能力的驱动模块。所述驱动模块170分别与所述逻辑控制电路141以及所述采样信号模块150的第一控制端电连接。

所述采样信号模块150包括串联的MOS场效应管和一采样电阻Rcs；其中所述MOS场效应管的漏极电连接至所述采样信号模块150的第一输入端（即用以接收主级绕组的直流脉动信号110），所述MOS场效应管的栅极电连接至所述采样信号模块150的第一控制端，所述MOS场效应管的源极电连接至所述采样信号模块150的第一输出端（即所述MOS场效应管的源极电连接至所述功率因素校正模块130的功率因素校正与恒流控制电路133）。

另外，在本发明实施方式中，所述辅助绕组的分压信号可以通过一设置在所述开关电源控制芯片外部的分压反馈模块160而产生，参见图1所示。所述分压反馈模块160具有第一输出端；所述分压反馈模块160的第一输出端与所述功率因素校正模块130电连接。所述分压反馈模块160包括一辅助绕组（图1中5-6）和串联的一第四电阻R4和一第三电阻R3；其中所述第四电阻R4和第三电阻R3的公共结点依次通过所述分压反馈模块160的第一输出端以及所述开关电源控制芯片的第二输入端（图1中FB点）分别与所述功率因素校正模块130的原边采样电路131、输出保护电路132以及功率因素校正与恒流控制电路133电连接。

由图1所示可知，图1中的110表示为输入的交流电经整流二极管整流后输出直流脉动信号。输入电压V_in经过变压器的主级绕组后到达所述采样信号模块的MOS场效应管的漏极D（参加图1所示），所述开关电源控制芯片内部设有电源电压供给模块120，用以提供所述开关电源控制芯片工作电压、参考电压V_ref、OVP（输出过压保护信号）以及OSP（输出开环保护信号）并供其他模块使用。所述开关电源控制芯片外部的分压反馈模块160包括一辅助绕组及一电阻分压的电路。所述开关电源控制芯片的第二输入端（此处为FB引脚）电连接分压反馈模块160，以获得第二输入端的电压V_FB。所述功率因素校正模块130包括一原边采样电路131，用以采集FB引脚的信号，判断次级绕组（图1中3-4）的输出状态（即输出电压或电流），输出逻辑控制信号并传送至功率因素校正与恒流控制电路133，从而进行恒流控制。所述功率因素校正模块130还包括一输出保护电路132，用以接收输出过压保护信号OVP以及输出开环保护信号OSP。所述逻辑控制模块140用以负责控制所述采样信号模块150的MOS场效应管的开启和关闭。所述采样信号模块150包括MOS场效应管和采样电阻R_cs，其中MOS场效应管用以负责输出功率转换。在MOS场效应管的源极串联一采样电阻R_cs，可以间接获得流过主级绕组（图1中1-2）的电流，其电流值为V_cs/R_cs。

参见图2所示，所述功率因素校正与恒流控制电路133包括依次电连接的一电压转电流电路210、一电流转电压电路220、一斩波调制电路230、一积分电路240以及一电流源控制电路250；其中所述电流转电压电路220通过一缓冲器Buffer电连接至所述斩波调制电路230；所述缓冲器Buffer的输出端电连接至一第一比较器Comp1的负极输入端，所述第一比较器Comp1的正极输入端电连接至所述采样信号模块150，所述第一比较器Comp1的输出端电连接至所述逻辑控制模块140的逻辑控制电路141；所述斩波调制电路230电连接至所述功率因素校正模块130的原边采样电路131。

所述电压转电流电路210包括第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4以及第一电阻R1；其中所述开关电源控制芯片的第二输入端（图1中FB点，与所述分压反馈模块160的第一输出端电连接）通过所述第一电阻R1电连接至所述第一场效应管M1的源极，也就是说，所述辅助绕组的分压信号通过所述第一电阻R1传送至所述第一场效应管M1的源极。所述第一场效应管M1的栅极分别电连接至所述第二场效应管M2的栅极、漏极；所述第一场效应管M1的漏极分别电连接至所述第三场效应管M3的源极、栅极以及所述第四场效应管M4的栅极；所述第二场效应管M2的源极通过所述开关电源控制芯片的第二输出端（图2中GND点）接地；所述第二场效应管M2的漏极电连接至所述第四场效应管M4的源极；所述第三场效应管M3的漏极电连接至所述第四场效应管M4的漏极；所述第三场效应管M3的栅极电连接至所述第四场效应管M4的栅极；所述第三场效应管M3的源极电连接至所述电流转电压电路220的一压控电流源VCCS的第一端；所述第四场效应管M4的漏极电连接至所述压控电流源VCCS的第二端。

所述电流转电压电路220包括压控电流源VCCS和一第二电阻R2；其中所述压控电流源VCCS的第三端电连接至所述电流源控制电路250的一数字滤波电路251；所述压控电流源VCCS的第四端分别电连接至所述第二电阻R2以及所述缓冲器Buffer；所述第二电阻R2的另一端通过所述开关电源控制芯片的第二输出端（图2中GND点）接地。

所述斩波调制电路230包括一第一开关和一第二开关；其中第一开关的一端与所述缓冲器Buffer电连接，第一开关的另一端电连接至所述积分电路240的第三电阻R3；所述第二开关的一端分别与所述缓冲器Buffer和所述第一开关电连接，所述第二开关的另一端通过所述开关电源控制芯片的第二输出端（图2中GND点）接地。

所述积分电路240包括第三电阻R3（即所述分压反馈模块160中的第三电阻R3）和第二电容C2；其中所述第三电阻R3的另一端通过所述开关电源控制芯片的第三输出端（图2中Cint点）电连接至所述电流源控制电路250的一第二比较器Comp2的正极；所述第二电容C2的一端电连接至所述开关电源控制芯片的第三输出端（图2中Cint点），所述第二电容C2的另一端通过所述开关电源控制芯片的第二输出端（图2中GND点）接地。

所述电流源控制电路250包括数字滤波电路251和第二比较器Comp2；所述数字滤波电路251电连接至所述第二比较器Comp2的输出端。

继续参见图1及图2所示，在本实施方式中，假设主级绕组（图1中1-2）和辅助绕组（图1中5-6）的匝数比为N，当高压功率MOS场效应管导通时，上文所述的分压反馈模块160在所述开关电源第二输入端（FB引脚）得到的电压等于输入电压V_in除以匝数比N，并再经第四电阻R4和第三电阻R3的分压，因此电压转电流电路210中，输入电压采样转化为电流用公式表示为： I_FB=V_FB/ R1=（V_in*R3）/（N*（R3+R4）*R1）。

因为R1，R3，R4和匝数比N为固定，所以I_FB和输入电压V_in正比。参见图2所示，第三场效应管M3和第四场效应管M4组成电流镜，第二场效应管M2连接成二极管形式，用便为第一场效应管M1提供直流偏置。电流转电压电路220包括压控电流源VCCS和第二电阻R2，其中VCCS是压控电流源，其基础电流来自I_FB，也就是说，VCCS的受控电流波形反映输入电压V_in的波形。当VCCS的受控电流流经第二电阻R2，可以得到与V_{cs_ref}和V_in一样的参考电压波形。而该参考电压的幅度受控于整个恒流控制单元（包括斩波调制电路230、积分电路240以及电流源控制电路250）。VCCS的受控电流流经第二电阻R2产生V_{cs_ref}作为主级绕组的限流点参考，由于I_FB和输入电压V_in成正比，所以其限流点参考的幅度相位和V_in也成正比。若保证整个系统工作在不连续工作状态，则此时的功率因素校正就得以实现（也就是说，每次高压功率MOS场效应管的开启，需要次级绕组（图1中3-4）的电流为零，即主级绕组（图1中1-2）的电流为零。不连续工作状态的定义为只要变压器的主级绕组（图1中1-2）在重新开启下一次状态时的电流已变为零。主级绕组（图1中1-2）的电流的峰值电流形状和输入电压波形一直并工作在不连续状态，此时的主级电流的平均值和输入电压波形一致，PF值可以达到较高）。为了得到恒流输出，还需要对V_{cs_ref}进一步处理。首先所述斩波调制电路230将V_{cs_ref}进行斩波调制，其斩波的占空比为次级、辅助绕组电流的持续时间T_dis和一个开关周期的时间长度T，其时间宽度信息来自于所述原边采样电路400。所述积分电路240包括第三电阻R3和第二电容C2，于是对经过斩波电路的V_{cs_ref}进行积分。积分后的信号V_{cs_int}和参考电压信号V_ref进行比较，结果经过数字滤波电路251以控制所述压控电流源VCCS，调节压控电流源的大小从而改变V_{cs_ref}的值。其输出恒流的公式推导如下：

1) I_pks=V_cs/ R_cs且V_cs=V_{cs_ref}

=>I_pks= V_{cs_ref}/ R_cs其中I_pks是指流过主级绕组的峰值电流；

2) 假设主级绕组和次级绕组的匝数比为N （若设定主级绕组、次级绕组和辅助绕组的匝数比为N：1：1，可参见图3所示），可得

I_pko=I_pks* N 其中I_pko是指流过次级绕组的峰值电流；

3) 所以，输出电流的平均值I_oavg=（1/2）* I_pks * N * T_dis/ T

=>I_oavg=（1/2）* V_{cs_ref}* T_dis* N / R_cs/ T ，其中I_oavg是指次级绕组输出的平均电流，即负载的平均电流；

4) 由于斩波调制电路230、积分电路240以及电流源控制电路250的处理可以保证

V_{cs_ref}* T_dis/ T = V_{cs_int}= V_ref其中T_dis表示次级、辅助绕组电流的持续时间；T表示一个开关周期的时间长度；

5) 所以可以得到

I_oavg=（1/2）* V_ref* N / R_cs

其中V_ref和R_cs为常数，所以I_oavg为恒流输出。

由上述内容可知，本发明是通过辅助绕组直接获得输入电源V_in的相位幅度信息以进行功率因素校正，从而实现较高的功率因素（PF值可达0.9以上）。

同时，在恒流环路控制中，需要对V_{cs_ref}的幅度进行调整。在本发明实施方式中利用压控电流源VCCS的形式以对V_{cs_ref}的幅度进行调整，而在本发明的其他实施方式中也可以利用电流镜矩阵数模转换电路或者通过调整第二电阻R2的值以对V_{cs_ref}的幅度进行调整。

参见图3所示，本发明还提供一种开关电源控制系统，包括一输入整流模块310，用以将高压交流信号转换为直流脉动信号；一滤波模块320，与所述输入整流模块电连接，用以消除开关电源对外部电网的电磁干扰；一电压钳位模块330，与所述滤波模块电连接，用以将所述开关电源控制芯片的采样信号模块的MOS场效应管漏极钳位于最高电压；一变压器绕组模块350，与所述电压钳位模块330电连接；所述变压器绕组350包括主级绕组、次级绕组和辅助绕组；一输出整流模块360，与所述变压器绕组模块350电连接，用以将输出信号进行整流；以及本发明所述的开关电源控制芯片340，与所述变压器绕组模块350电连接，用以通过所述开关电源控制芯片控制开关电源的有源功率因素。

参见图3所示，其中，输入整流模块310包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，该四个整流二极管所组成的输入整流模块310主要负责把输入的AC高压交流信号转换为直流类似馒头波的脉动信号。滤波模块320包括第三电容C3、第四电容C4和第一电感L1组成的π型滤波网络，用以消除开关电源对电网的EMI传导干扰。电压钳位模块330包括第五二极管D5（瞬变TVS二极管）和第六二极管D6（整流二极管），该电压钳位模块330用以将开关电源控制芯片内部的高压功率MOS场效应管漏极钳位于最高电压，从而防止MOS场效应管击穿，同时可减小EMI干扰。所述开关电源控制芯片340主要用以实现单级高功率因素原边恒流控制，具体实施方式如上文所说明的。所述开关电源控制芯片340通过所述开关电源控制芯片340的一第一输入端与所述变压器绕组350的主级绕组电连接，同时通过所述开关电源控制芯片340的一第二输入端与所述变压器绕组350的辅助绕组电连接。所述变压器绕组350包括主级绕组（图3中1-2）、次级绕组（图3中3-4）以及用于采集输入输出信号的辅助绕组（图3中5-6）。其中，辅助绕组（图3中5-6）的输入信号是指采集辅助绕组的电阻分压的反馈信号，而输出信号是通过采集辅助绕组（图3中5-6）的电压或电流信号，以间接反映次级绕组（图3中3-4）的输出电压或电流状态（根据变压器具有磁耦合特性可以推测出），若次级绕组和辅助绕组的匝数比为1：1，则次级绕组的输出电压与辅助绕组的电压是相同的。所述输出整流单元360包括第七二极管D7、第五电容C5和第五电阻R5，其中D7为快速肖特基二极管，C5为输出滤波和储能电容，R5为输出负载。

由上述内容可知，现有技术需要在在脉动点A（参见图3所示）电连接一个分压电阻电路（图中未示），会产生以下几个主要问题：（1）在高压端加分压采样电阻会增加待机功耗；（2）增加外围元件（例如两个分压电阻）；（3）增加芯片引脚，增加封装成本。另外，若采用分压电阻以采样输入端的信号，那么在开关电源控制芯片内部处理上会需要线性度很好的乘法器和高性能的运放模块，于是可能造成电路设计难度增加和芯片面积增大，并且导致芯片整体成本升高。而本发明不仅可以省去输入电压的采样引脚，而且直接采样内部高压功率MOS场效应管开启时，通过辅助绕组V_FB的电压信息以控制所述开关电源控制芯片的限流点的相位及幅度，从而实现有源高功率因素控制以及高精度的恒流输出。与现有的技术相比，本发明的开关电源控制芯片具有应用简单，芯片引脚及外围元器件少，成本低，可靠性高，性能优良等特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种开关电源控制芯片，其特征在于，包括：一电源电压供给模块、一功率因素校正模块、一逻辑控制模块以及一采样信号模块；

所述电源电压供给模块，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述电源电压供给模块的第一输入端接收一主级绕组的直流脉动信号，所述电源电压供给模块的第二输入端与所述逻辑控制模块电连接，所述电源电压供给模块的第一输出端与所述功率因素校正模块电连接，所述电源电压供给模块用以为所述开关电源控制芯片的各个模块进行供电；

所述功率因素校正模块，具有第一输入端，第二输入端和第一输出端；所述功率因素校正模块的第一输入端接收一辅助绕组的分压信号，所述功率因素校正模块的第二输入端与所述采样信号模块电连接，所述功率因素校正模块的第一输出端与所述逻辑控制模块电连接，所述功率因素校正模块用以采集所述辅助绕组的分压信号，判断一次级绕组的输出状态，并且进行恒流控制；

所述逻辑控制模块，具有第一输入端、第一输出端和第二输出端；所述逻辑控制模块的第一输入端与所述功率因素校正模块电连接，所述逻辑控制模块的第一输出端与所述电源电压供给模块电连接，所述逻辑控制模块的第二输出端通过一驱动模块电连接至所述采样信号模块，所述逻辑控制模块用以控制所述采样信号模块的一MOS场效应管的开启和关闭；

所述采样信号模块，具有第一输入端、第一输出端和第一控制端；所述采样信号模块的第一输入端接收所述直流脉动信号，所述采样信号模块的第一输出端与所述功率因素校正模块电连接，所述采样信号模块的第一控制端通过驱动模块与所述逻辑控制模块电连接，所述采样信号模块用以获取所述主级绕组的电流信息。

2.根据权利要求1所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述电源电压供给模块包括一供电电路和一基准电路；所述供电电路通过所述电源电压供给模块的第二输入端与所述逻辑控制模块电连接，所述基准电路通过所述电源电压供给模块的第一输出端分别与所述功率因素校正模块的一输出保护电路以及一功率因素校正与恒流控制电路电连接；所述供电电路与所述基准电路电连接，所述供电电路和所述基准电路均通过一第一电容后电连接地。

3.根据权利要求2所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述功率因素校正模块包括原边采样电路、输出保护电路以及功率因素校正与恒流控制电路；其中所述原边采样电路、输出保护电路和功率因素校正与恒流控制电路分别通过所述功率因素校正模块的第一输出端电连接至所述逻辑控制电路，所述原边采样电路电连接至所述功率因素校正与恒流控制电路；所述功率因素校正与恒流控制电路通过一第二电容后电连接地。

4.根据权利要求3所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述采样信号模块包括串联的MOS场效应管和一采样电阻；其中所述MOS场效应管的漏极电连接至所述采样信号模块的第一输入端，所述MOS场效应管的栅极电连接至所述采样信号模块的第一控制端，所述MOS场效应管的源极电连接至所述采样信号模块的第一输出端。

5.根据权利要求4所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述功率因素校正与恒流控制电路包括依次耦接的一电压转电流电路、一电流转电压电路、一斩波调制电路、一积分电路以及一电流源控制电路；其中所述电流转电压电路通过一缓冲器电连接至所述斩波调制电路；所述缓冲器的输出端电连接至一第一比较器的负极输入端，所述第一比较器的正极输入端电连接至所述采样信号模块，所述第一比较器的输出端电连接至所述逻辑控制模块；所述斩波调制电路电连接至所述功率因素校正模块的原边采样电路。

6.根据权利要求5所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述电压转电流电路包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管以及一第一电阻；其中所述辅助绕组的分压信号通过所述第一电阻传送至所述第一场效应管的源极；所述第一场效应管的栅极分别电连接至所述第二场效应管的栅极、漏极；所述第一场效应管的漏极分别电连接至所述第三场效应管的源极、栅极以及所述第四场效应管的栅极；所述第二场效应管的源极电连接地；所述第二场效应管的漏极电连接至所述第四场效应管的源极；所述第三场效应管的漏极电连接至所述第四场效应管的漏极；所述第三场效应管的栅极电连接至所述第四场效应管的栅极；所述第三场效应管的源极电连接至所述电流转电压电路的一压控电流源的第一端；所述第四场效应管的漏极电连接至所述压控电流源的第二端。

7.根据权利要求6所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述电流转电压电路包括压控电流源和一第二电阻；其中所述压控电流源的第三端电连接至所述电流源控制电路的一数字滤波电路；所述压控电流源的第四端分别电连接至所述第二电阻以及所述缓冲器；所述第二电阻的另一端电联接地。

8.根据权利要求7所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述斩波调制电路包括一第一开关和一第二开关；其中第一开关的一端与所述缓冲器电连接，第一开关的另一端电连接至所述积分电路的第三电阻；所述第二开关的一端分别与所述缓冲器和所述第一开关电连接，所述第二开关的另一端电连接地。

9.根据权利要求8所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述积分电路包括第三电阻和第二电容；其中所述第三电阻的另一端电连接至所述电流源控制电路的一第二比较器的正极；所述第二电容的一端电连接至所述第三电阻的另一端，所述第二电容的另一端电连接地。

10.根据权利要求9所述的开关电源控制芯片，其特征在于，所述电流源控制电路包括数字滤波电路和第二比较器；所述数字滤波电路电连接至所述第二比较器的输出端。

11.一种开关电源控制系统，其特征在于，包括：

一输入整流模块，用以将高压交流信号转换为直流脉动信号；

一滤波模块，与所述输入整流模块电连接，用以消除开关电源对外部电网的电磁干扰；

一电压钳位模块，与所述滤波模块电连接，用以将权利要求1所述的开关电源控制芯片的采样信号模块的MOS场效应管漏极钳位于最高电压；

一变压器绕组模块，与所述电压钳位模块电连接；所述变压器绕组包括主级绕组、次级绕组和辅助绕组；

一输出整流模块，与所述变压器绕组模块电连接，用以将输出信号进行整流；以及

权利要求1所述的开关电源控制芯片，与所述变压器绕组模块电连接，用以通过所述开关电源控制芯片控制开关电源的有源功率因素。