CN103917001B - 开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片，该开关电源包括：调光器、输入滤波整流模块、控制芯片。该控制芯片包括调光器开关模块、控制模块和初级恒流电路，控制模块包括调光器控制电路和初级恒流控制电路。本发明的开关电源能够检测调光器的工作模式并输出相应的控制信号，因此在构建开开关电源时可以选用多种工作模式的调光器，电源构建方便。本发明初级恒流电路的导通与截止随输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。同时，本发明通过控制芯片控制调光器的导通时间，与现有技术中通过外围电路控制调光器导通时间的方案相比，本发明的调光器只需要简单的开关模块，有利于降低成本。

Description

开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，特别涉及一种开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片。

背景技术

目前，随着人类环保和节能意识的增强，新一代半导体照明光源凭借其高效低耗、节能环保、响应快、寿命长等优点，必将颠覆当前普通照明应用的地位，成为照明未来的主流；同时，在美国国家环保局“能源之星”(Energy Star)计划以及中国中标认证中心(CECP)的推动下，世界各地都在公布有关电源的新能效标准，这种趋势下使得对功率因数校正(PFC)或降低谐波电流的强制标准要求成为近来电源结构的最大变化，越来越多的电源设计已采用PFC。而如今很大一部分普通照明产品应用可控硅调光方案，在不改变调光系统的前提下运用最低成本保证调光系统正常工作，同时使电源需具有高精度恒流功能和高功率因数是业界普遍追求的目标。

目前，现有的实现高精度恒流功能和高功率因数的控制芯片中，为保证可控硅调光器正常工作，必须在外围系统接入很多元器件，如图1中虚线框所示。传统的可控硅调光单级高功率因数初级控制恒流方案用第十四电阻R14作为假负载，来为可控硅提供导通通路，来保证可控硅调光器的正常计时。但是可控硅导通后其导通电流会很大，达到数十毫安，这样会导致第十四电阻R14上的功率消耗过大，而第十电阻R10、第十二电阻R12、第十五电阻R15、第三三极管Q3、第十三电阻R13、第七电容C7在可控硅导通后开始计时，控制第二MOS管Q2的开通，将第十四电阻R14短路，从而降低在第十四电阻R14上的功率消耗；而第三三极管Q3的作用是泄放第七电容C7上的电荷，能让第十电阻R10、第十二电阻R12、第十五电阻R15、第三三极管Q3、第十三电阻R13、第七电容C7在可控硅导通后形成正常的计时，以便下次正常计时来控制Q2开通。很明显，为了保证可控硅调光器正常工作，这种传统的可控硅调光方案需要很多元器件，这样会导致整个方案的成本较高，而且不利于应用设计等方面的操作。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种开关电源，包括：调光器，所述调光器与交流电源相连，所述调光器具有多种工作模式；输入滤波整流模块，所述输入滤波整流模块与所述调光器相连，用于对所述调光器输入的交流电进行滤波，并将所述交流电整流为直流电；控制芯片，所述控制芯片包括调光器开关模块、控制模块和初级恒流电路，所述调光器开关模块的一端与所述控制模块相连，另一端与所述调光器相连，所述控制模块通过控制所述调光器开关模块的导通与截止而控制所述调光器工作，使所述调光器实现对电流的调节功能，在所述开关电源上电后，所述控制模块检测所述调光器的工作模式，所述控制模块根据所述调光器的工作模式产生不同的控制信号并利用所述控制信号控制所述调光器开关模块的导通与截止，使所述调光器按照相应的工作模式工作，所述初级恒流电路与所述控制模块相连，所述控制模块根据所述初级恒流电路中电流的大小控制所述初级恒流电路的导通与截止，使其输出恒定的电流。

本发明的开关电源能够检测调光器的工作模式并输出相应的控制信号，因此在构建开开关电源时可以选用多种工作模式的调光器，电源构建方便。本发明初级恒流电路的导通与截止随输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。同时，本发明通过控制芯片控制调光器的导通时间，与现有技术中通过外围电路控制调光器导通时间的方案相比，本发明的调光器只需要简单的开关模块，有利于降低成本。

在本发明的一种优选实施例中，所述调光器开关模块包括第四电阻和第二MOS管，所述第四电阻的一端与所述调光器相连，另一端与第二MOS管的漏极相连，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极与控制模块的假负载驱动控制端相连。

本发明的调光器开关模块仅用一个电阻和一个MOS管来保证可控硅调光器正常工作，整个外围电路显然比传统的可控硅调光方案简单，有利于方案成本的降低。

在本发明的另一种优选实施例中，所述初级恒流电路包括初级绕组，所述初级绕组用于在主开关管的控制下将所述调光器处理后的直流电变化为电磁信号；主开关管，所述主开关管与所述控制模块的主开关管控制端相连，由所述控制模块控制导通与截止，实现对所述初级绕组的控制；负载模块，所述负载模块与主开关管和控制模块分别相连，所述控制模块通过检测所述负载模块的电流产生控制信号，控制主开关管导通与截止；输出绕组，所述输出绕组用于根据所述初级绕组产生的电磁信号输出恒定的电流；辅助绕组，所述辅助绕组与所述控制模块的反馈电压检测端相连，所述控制模块通过所述辅助绕组检测所述输出绕组的消磁时间。

本发明的初级恒流电路在控制模块的控制下实现输出电流的恒定输出。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种控制芯片，包括控制模块和调光器开关模块，所述调光器开关模块的一端与所述控制模块相连，另一端与所述调光器相连，所述控制模块通过控制所述调光器开关模块的导通与截止而控制所述调光器工作，使所述调光器实现对电流的调节功能，所述控制模块包括调光器控制电路，所述调光器控制电路包括：模式检测模块，所述模式检测模块的线电压波形检测端与所述输入滤波整流模块相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号、进行调光器工作模式检测并产生模式控制信号；假负载控制模块，所述假负载控制模块与所述模式检测模块、输入滤波整流模块分别相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号和所述模式检测模块输出的模式控制信号，产生调光器控制信号和初级恒流控制信号。

本发明控制模块的调光器控制电路通过模式检测模块接收来自输入滤波整流模块的整流电压波形信号来确定接入的调光器的工作模式，产生调光器控制信号控制调光器开关模块在合适的时机开启和关闭，以保证调光器的正常工作，该调光器控制信号决定了系统供电的能量，从而实现调光功能。

在本发明的一种优选实施例中，所述调光器控制电路还包括定时模块，在系统上电后，所述定时模块产生初始开启信号，控制所述调光器开关模块的第二MOS管导通，所述调光器工作。

本发明的定时模块在电源上电正常启动后产生T时间的输出信号，使调光器开关模块的第二MOS管导通，以保证调光器正常工作，从而实现模式检测模块对调光器工作模式的检测，以及假负载控制模块对调光器和初级恒流电路的控制。

在本发明的另一种优选实施例中，所述模式检测模块包括第一比较器、第二比较器、延时器、门电路和触发器，所述第一比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第一基准电压信号，所述第二比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第二基准电压信号，所述第一基准电压信号与第一基准电压信号取值不同，所述第一比较器和第二比较器的输出信号分别经过延时器、门电路和触发器处理后，得到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，在同一时刻，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效。

本发明的模式检测模块通过设置取值不同的第一基准电压信号和第一基准电压信号，使第一比较器和第二比较器输出不同的信号，经过延时器、门电路和触发器的处理，得到三个不同的控制信号，三个控制信号中只能有一个有效，并且与调光器的工作模式一一对应，从而准确地检测出调光器的工作模式。

在本发明的再一种优选实施例中，所述控制模块还包括初级恒流控制电路，所述初级恒流控制电路与所述初级恒流电路相连，所述初级恒流控制电路根据所述初级恒流电路中电流的大小控制所述初级恒流电路的导通与截止，使其输出恒定的电流，所述初级恒流控制电路包括：初级电流检测控制模块，所述初级电流检测控制模块接收、采样所述负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号；误差放大器，所述误差放大器接收所述第四控制信号并与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大；乘法器，所述的乘法器接收来输入滤波整流模块输出的整流电压信号和误差放大器的输出信号，输出过流关断基准信号；过流比较器，所述的过流比较器接收所述过流关断基准信号和所述初级电流采样信号并进行比较，输出第五控制信号，当所述过流关断基准信号与所述初级电流采样信号之差过零时，所述第五控制信号的电平翻转；谷底检测模块，所述谷底检测模块检测辅助绕组电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组电压信号降到零点时，所述第六控制信号输出有效信号；PFC逻辑模块，所述PFC逻辑模块接收所述第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

本发明的初级恒流控制电路在辅助绕组电压信号降到零点时，控制主开关管闭合，初级绕组和负载模块中流过电流，然后通过初级电流检测控制模块，对电流进行采样和保持，获得电流的峰值包络线，同时模拟得到与次级绕组中电流大小呈正比例的电压信号。将电压信号和过流关断基准信号送入误差放大器和其补偿网络中进行比较放大，再在过流比较器中与初级电流采样信号进行比较，从而决定主开关管的关断时间，使得主开关管的导通时间随次级绕组输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。

在本发明的再另一种优选实施例中，所述PFC逻辑模块还接收所述初级恒流控制信号，控制所述初级恒流控制电路休眠。

本发明的PFC逻辑模块接收初级恒流控制信号，控制初级恒流控制电路进入低功耗休眠状态，有利于节约能源。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种开关电源的控制方法，包括如下步骤：

S1：使开关电源上电，使调光器开关模块导通T时间，通过模式检测模块检测调光器的工作模式并产生模式控制信号；

S2：通过假负载控制模块产生调光器控制信号和初级恒流控制信号，利用所述调光器控制信号控制调光器开关模块导通与截止；

S3：使主开关管第一次导通，使初级绕组和负载模块工作；

S4：通过初级电流检测控制模块检测所述负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号；

S5：通过误差放大器对所述第四控制信号与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大；

S6：通过乘法器处理输入滤波整流模块输出的整流电压信号和误差放大器的输出信号并输出过流关断基准信号；

S7：通过过流比较器对所述过流关断基准信号和所述初级电流采样信号进行比较并输出第五控制信号，当所述过流关断基准信号与所述初级电流采样信号之差过零时，所述第五控制信号的电平翻转；

S8：通过谷底检测模块检测辅助绕组电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组电压信号降到零点时，所述第六控制信号输出有效信号；

S9：通过PFC逻辑模块接收所述第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

本发明的开关电源的控制方法能够准确地检测调光器的工作模式并输出相应的控制信号，使一种控制芯片适用于多种工作模式的调光器，电源简洁同时节约资源。本发明的控制方法利用简单的调光器开关模块控制调光器的工作，电路简单，有利于降低成本。同时，本发明使初级恒流电路的导通时间随次级绕组的输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值，稳定可靠。

在本发明的再一种优选实施例中，在所述步骤S3中，当模式检测模块检测到调光器的工作模式后，利用所述PFC逻辑模块控制主开关管第一次导通，使初级绕组和负载模块工作。

本发明的模式检测模块检测到调光器的工作模式后，随即利用PFC逻辑模块控制主开关管第一次导通，使初级绕组和负载模块工作，提高了电路响应速度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术中可控硅调光器的控制电路示意图；

图2为在本发明一种优选实施方式中开关电源的方框图；

图3为在本发明一种优选实施方式中开关电源的电路连接示意图；

图4为本发明一种优选实施方式中控制模块的框图；

图5为本发明调光器控制电路的模块框图；

图6为本发明一种优选实施方式中的调光器控制电路；

图7为本发明一种优选实施方式中图6所示定时模块的信号波形图；

图8为图6所示调光器控制电路在前切模式下的信号波形图；

图9为本发明一种优选实施方式中的初级恒流控制电路；

图10为图9中所示的谷底检测模块的信号波形图；

图11为图9所示初级恒流控制电路在调光器为正弦模式下的信号波形图；

图12为图9所示初级恒流控制电路在调光器为前切模式下的信号波形图。

附图标记：

1调光器；21控制模块；22调光器开关模块；3输入滤波整流模块；

4初级恒流电路；41初级绕组；42输出绕组；43辅助绕组；5用电系统；

10控制芯片；100调光器控制电路；101定时模块；102模式检测模块；

103假负载控制模块；104驱动电路；200初级恒流控制电路；201乘法器；

202PFC逻辑模块；203过流比较器；204误差放大器；

205初级电流检测控制模块；206谷底检测模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种开关电源，如图2和图3所示，其包括输入滤波整流模块3，该输入滤波整流模块3用于对输入的交流电进行滤波，并将交流电整流为直流电。调光器1与输入滤波整流模块3相连用于对电流的有效值进行相应调节，该调光器1可以位于输入滤波整流模块3之前也可以位于输入滤波整流模块3之后，优选位于输入滤波整流模块3之前，该调光器1具有多种工作模式，可以为但不限于前切模式、后切模式和正弦模式，其中，正弦模式为调光器1对电流停止调节的工作模式。该开关电源还包括控制芯片10，该控制芯片10包括控制模块21、调光器开关模块22和初级恒流电路4。调光器开关模块22的一端与控制模块21相连，另一端与调光器1相连，控制模块21通过控制调光器开关模块22的导通与截止而控制调光器1的工作，使调光器1工作于不同的工作模式，使调光器1实现对电流的调节功能。控制模块21通过调光器开关模块22与调光器1相连，从开关电源上电时刻开始的T时间内，调光器开关模块22导通，控制模块21通过调光器开关模块22检测调光器1的工作模式，在T时间后，控制模块21根据调光器1的工作模式输出不同的控制信号并利用控制信号控制调光器开关模块22的导通与截止，使调光器1按照相应的工作模式工作。。该开关电源还包括初级恒流电路4，该初级恒流电路4与控制模块21相连，控制模块21根据初级恒流电路4中电流的大小控制初级恒流电路4的导通与截止，使其为用电系统5输出恒定的电流。

在本实施方式中，调光器开关模块22和初级恒流电路4集成在控制芯片10内部。在本发明另外的优选实施方式中，调光器开关模块22、初级恒流电路4之一或两者也可以独立在控制芯片10的外部。

在本实施方式中，输入滤波整流模块3包括整流桥以及与整流桥的输出端相连的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第三电阻R3的一端与控制模块21的线电压波形检测端ST相连，第三电阻R3的另一端接地。第三电阻R3的两端并联有第一电容C1，该第三电阻R3和第一电容C1用于滤波。

在本实施方式中，调光器开关模块22包括第四电阻R4和第二MOS管Q2，第四电阻R4的一端与调光器1相连，另一端与第二MOS管Q2的漏极相连，第二MOS管Q2的源极接地，第二MOS管Q2的栅极与控制模块21的假负载驱动控制端SDV相连。本实施方式仅以第二MOS管Q2为NMOS管为例进行说明，如果第二MOS管Q2为PMOS管，则第二MOS管Q2的漏极接地，源极与第四电阻R4相连。

本发明的调光器开关模块22仅用一个电阻R4和一个MOS管Q2来保证调光器1正常工作，整个外围电路显然比传统的可控硅调光方案简单，有利于方案成本的降低。

本发明控制模块21通过检测调光器1的工作模式，然后通过假负载驱动控制端SDV输出控制信号控制第二MOS管Q2的导通和截止，从而将第四电阻R4在合适时机接入线电压，控制调光器1正常工作，从而实现单级PFC恒流调光方案。需要说明的是，本发明也适用于非调光方案，此时电源中可以没有接入调光器1，也可以接入调光器1而调光器1对电流没有调节作用，此时可省略第四电阻R4、第二MOS管Q2，假负载驱动控制端SDV脚位悬空。

在本实施方式中，初级恒流电路4包括初级绕组41、主开关管、负载模块、输出绕组42和辅助绕组43，其中，负载模块和主开关管分别与控制模块21相连，主开关管与控制模块21的主开关管控制端DRI相连，控制模块21通过检测负载模块的电流产生控制信号，通过主开关管控制端DRI控制主开关管导通与截止，当主开关管闭合时，该初级绕组41将调光器1处理后的直流电变化为电磁信号；在主开关管截止时，输出绕组42用于根据初级绕组41产生的电磁信号输出恒定的电流；辅助绕组43与控制模块21的反馈电压检测端相连，在主开关管截止时，控制模块21通过辅助绕组43检测输出绕组42的消磁时间。本发明的初级恒流电路4能够在控制模块21的控制下实现输出电流的恒定输出。

在本发明的一种优选实施例中，负载模块为电阻Rs，负载模块Rs的一端与主开关管Q1的源极相连，负载模块Rs的另一端接地。主开关管Q1的栅极与主开关管控制端DRI相连，主开关管Q1的漏极与初级绕组41的一端相连，初级绕组41的另一端与调光器1相连。输出绕组42与LED阵列相连。辅助绕组43的一端接地，另一端通过串联的第七电阻R7和第八电阻R8接地，第七电阻R7和第八电阻R8分压后与反馈电压检测端VSE相连。

在本发明另外的优选实施方式中，辅助绕组43还通过第六二极管D6与芯片电源供电端VDD相连，为控制模块21供电，第六二极管D6的输出端通过第五电阻R5与调光器1相连，第六二极管D6的输出端还通过第三电容C3接地。初级绕组41的电流输出端连接第五二极管D5，第五二极管D5的输出端与初级绕组41的电流输入端并联有第六电阻R6和第四电容C4。输出绕组42的输出端连接有第七二极管D7，第七二极管D7的输出端与输出绕组42的输出端之间并联有第九电阻R9和第五电容C5。

本发明的开关电源能够检测调光器1的工作模式并输出相应的控制信号，可以选用多种调光器1，电源构建方便。本发明初级恒流电路4的导通时间随输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。同时，本发明的调光器开关模块22结构简单，有利于降低成本。

本发明还提供了控制芯片10，该控制芯片10包括控制模块21和调光器开关模块22，调光器开关模块22的一端与控制模块21相连，另一端与调光器1相连，控制模块21通过控制调光器开关模块22的导通与截止而控制调光器1的工作，使调光器1实现对电流的调节功能。

在本发明的一种优选实施方式中，控制芯片10还包括初级恒流电路4。在本发明的一种更加优选实施方式中，控制模块21还包括初级恒流控制电路200，初级恒流控制电路200与初级恒流电路4相连，初级恒流控制电路200根据初级恒流电路4中电流的大小控制初级恒流电路4的导通与截止，使其输出恒定的电流。

在本发明的一种优选实施方式中，控制模块21的管脚如表1所示：

表1控制模块管脚说明

管脚符号	名称和功能
		SDV	假负载驱动控制端；
ST	线电压波形检测端，用于检测调光器类型，并连接内部乘法器；
		COMP：	环路调整补偿端，用于控制LED的精确电流；
VSE：	反馈电压检测端，用于反馈电压的检测；
		VSS	芯片地；
ISE	初级电流检测端，用于检测初级电流；
		DRI：	主开关管控制端；
VDD	芯片电源供电端；

如图4和图5所示，该控制模块21包括调光器控制电路100和初级恒流控制电路200，其中，调光器控制电路100包括模式检测模块102和假负载控制模块103，模式检测模块102的线电压波形检测端与输入滤波整流模块3相连，用于接收输入滤波整流模块3输出的整流电压信号、判断电压信号波形类型、进行调光器1的工作模式检测并产生模式控制信号提供给假负载控制模块103；假负载控制模块103与模式检测模块102、输入滤波整流模块3分别相连，用于接收输入滤波整流模块3输出的电压信号和模式检测模块102输出的模式控制信号，产生调光器控制信号SDV和初级恒流控制信号SDV_EN。

本发明控制模块21的调光器控制电路100通过模式检测模块102接收线电压的跟随电压，即来自输入滤波整流模块3的整流电压波形信号来确定接入的调光器1的工作模式，产生调光器控制信号控制调光器开关模块22在合适的时机开启和关闭，以保证调光器1的正常工作，该调光器控制信号决定了系统供电的能量，从而实现调光功能。同时调光器控制电路100根据调光器控制信号产生初级恒流控制信号，使初级恒流电路4进入低功耗休眠状态信号，节约能源。

在本发明的一种优选实施方式中，调光器控制电路100还包括定时模块101，在系统上电后，定时模块101产生持续时间为T的初始开启信号，控制调光器开关模块22的第二MOS管Q2导通，调光器1工作。本发明的定时模块101在电源上电正常启动后产生T时间的输出信号，使调光器开关模块22的第二MOS管Q2导通，以保证调光器1正常工作，从而实现模式检测模块102对调光器1的工作模式的检测，以及假负载控制模块103对调光器1和初级恒流电路4的控制。

在本发明的一种更加优选的实施方式中，模式检测模块102包括第一比较器、第二比较器、延时器、门电路和触发器，第一比较器的输入端连接输入滤波整流模块3输出的电压信号和第一基准电压信号，第二比较器的输入端连接输入滤波整流模块3输出的电压信号和第二基准电压信号，第一基准电压信号与第一基准电压信号取值不同，第一比较器和第二比较器的输出信号分别经过延时器、门电路和触发器处理后，得到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号三个模式控制信号，在同一时刻，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效。本发明的模式检测模块102通过设置取值不同的第一基准电压信号和第一基准电压信号，使第一比较器和第二比较器输出不同的信号，经过延时器、门电路和触发器的处理，得到三个不同的控制信号，三个控制信号中只能有一个有效，并且与调光器1的工作模式一一对应，从而准确地检测出调光器1的工作模式。

如图4和图9所示，初级恒流控制电路200包括初级电流检测控制模块205、误差放大器204、乘法器201、过流比较器203、谷底检测模块206、PFC逻辑模块202以及保护功能模块，其中，初级电流检测控制模块205接收、采样负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号给误差放大器204。误差放大器204接收第四控制信号并与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大。乘法器201接收来输入滤波整流模块3输出的整流电压信号和误差放大器204的输出信号，输出过流关断基准信号，该过流关断基准信号Vmult波形为半波正弦态。过流比较器203接收过流关断基准信号和初级电流采样信号并进行比较，输出第五控制信号，当过流关断基准信号与初级电流采样信号之差过零时，第五控制信号的电平翻转。具体是当初级电流采样信号上升到与乘法器201输出的过流关断基准信号Vmult相等时，过流比较器203的输出由低电平翻转为高电平。谷底检测模块206检测辅助绕组43电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组43电压信号降到零点时，第六控制信号输出有效信号，在本实施方式中，第六控制信号输出的效信号为高电平。PFC逻辑模块202接收第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管Q1的导通与截止。

本发明的初级恒流控制电路200在辅助绕组43电压信号降到零点时，控制主开关管闭合，初级绕组41和负载模块中流过电流，然后通过初级电流检测控制模块205，对电流进行采样和保持，获得电流的峰值包络线，同时模拟得到与次级绕组中电流大小呈正比例的电压信号。将电压信号和过流关断基准信号送入误差放大器204和其补偿网络中进行比较放大，再在过流比较器203中与初级电流采样信号进行比较，从而决定主开关管的关断时间，使得主开关管的导通时间随次级绕组输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。

在本发明的一种优选实施方式中，PFC逻辑模块202还接收初级恒流控制信号，控制初级恒流控制电路200休眠。本发明的PFC逻辑模块202接收初级恒流控制信号，控制初级恒流控制电路200进入低功耗休眠状态，有利于节约能源。该初级恒流控制信号决定了系统供电的能量，从而实现调光功能。

初级恒流控制电路200工作在临界导通模式，当辅助绕组43过零点时开启主开关管Q1，然后通过初级电流检测控制模块205，对初级电流进行采样和保持，获得初级电流的峰值包络线，同时模拟得到与次级电流大小呈正比例的电压信号。将电压信号和第四基准电压信号Vref送入误差放大器204和其补偿网络中进行比较放大，再经过过流比较器203，与初级电流采样信号进行比较，从而决定主开关管Q1的关断时间，使得主开关管Q1的导通时间随输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值。

本发明还提供了一种开关电源的控制方法，包括如下步骤：

S1：使调光器开关模块22短暂导通T时间，通过模式检测模块102检测调光器1的工作模式并产生模式控制信号，在本实施方式中，通过定时模块101设置时间长度T，在系统上电后，在T时间内，所述定时模块101产生初始开启信号，控制所述调光器开关模块22的第二MOS管导通，所述调光器1工作。

S2：通过假负载控制模块103产生调光器控制信号和初级恒流控制信号，利用所述调光器控制信号控制调光器开关模块22导通与截止。

S3：使主开关管第一次导通，使初级绕组41和负载模块工作，在本实施方式中，在本发明的再一种优选实施例中，。当模式检测模块102检测到调光器1的工作模式后，利用所述PFC逻辑模块202控制主开关管第一次导通，使初级绕组41和负载模块工作。本发明的模式检测模块102检测到调光器1的工作模式后，随即利用PFC逻辑模块202控制主开关管第一次导通，使初级绕组41和负载模块工作，提高了电路响应速度。

S4：通过初级电流检测控制模块205检测负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号。

S5：通过误差放大器204对第四控制信号与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大.

S6：通过乘法器201处理输入滤波整流模块3输出的整流电压信号和误差放大器204的输出信号并输出过流关断基准信号.

S7：通过过流比较器203对过流关断基准信号和初级电流采样信号进行比较并输出第五控制信号，当过流关断基准信号与初级电流采样信号之差过零时，第五控制信号的电平翻转.

S8：通过谷底检测模块206检测辅助绕组43电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组43电压信号降到零点时，第六控制信号输出有效信号。

S9：通过PFC逻辑模块202接收第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

本发明的开关电源的控制方法能够准确地检测调光器1的工作模式并输出相应的控制信号，使一种控制芯片10适用于多种工作模式的调光器1，电源简洁同时节约资源。本发明的控制方法利用简单的调光器开关模块22控制调光器1的工作，电路简单，有利于降低成本。同时，本发明使初级恒流电路4的导通时间随次级绕组的输出电流的大小自动调整，从而控制输出电流为恒定值，稳定可靠。

在本发明的一种优选实施方式中，本发明开关电源的结构和工作过程具体为：

如图6所示，当系统上电后，芯片电源供电端VDD脚的电压达到启动阈值，会产生使能信号EN；同时，谷底检测模块206检测到次级绕组消磁信号的谷底，PFC逻辑控制模块202形成周期性的主开关管Q2的开启信号，通过逻辑处理后，取该信号的上升沿，形成固定周期脉冲信号ON，定时模块101接收使能信号EN和固定周期的脉冲信号ON，经过定时模块101产生有效脉冲时间为T的初始开启信号EN_delay，在本实施方式中，定时模块101包括D触发器和RS触发器，定时模块101定时时间的长短由D触发器个数和ON信号的频率决定，D触发器的个数越多，ON信号频率越低，延时时间越长。在本实施方式中，D触发器个数为12(图中并没有画出所有的D触发器)，ON信号为频率60KHZ、占空比8％的方波，产生一个32ms的延时。具体波形如图7所示。该初始开启信号EN_delay持续T时间为高电平，目的是让第二MOS管Q2打开，将假负载第四电阻R4接入线电压，以保证调光器1正常工作，从而以便下面进行调光器工作模式检测和控制。

如图6所示，模式检测模块102包括第一比较器、第二比较器、延时器、门电路和触发器，其中，第一比较器的输入端连接输入滤波整流模块3输出的电压信号和第一基准电压信号Vref1，第二比较器的输入端连接输入滤波整流模块3输出的电压信号和第二基准电压信号Vref2，输入滤波整流模块3输出的电压信号通过线电压波形检测端ST输入第一比较器和第二比较器，第一基准电压信号与第一基准电压信号取值不同，在本实施方式中，第一基准电压信号Vref1值小于第二基准电压信号Vref2，在本发明的一种更加优选的实施方式中，第一基准电压信号Vref1取值0.5V，第二基准电压信号Vref2取值0.8V。第一比较器和第二比较器的输出信号分别经过延时器、门电路和触发器处理后，得到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，在同一时刻，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效。具体是：经过处理后，第一比较器和第二比较器产生不同的方波脉冲信号Lead和Trail，经过反相器后得到方波脉冲信号N_Lead和N_Trail，方波脉冲信号N_Lead经过延时器处理得到方波脉冲信号N_Lead1，方波脉冲信号N_Lead1、方波脉冲信号Lead与反相后的方波脉冲信号N_Trail经过与门得到触发电压脉冲信号A。反相后的方波脉冲信号N_Trail经过延时器处理，得到方波脉冲信号Trail_1，方波脉冲信号Trail_1反相后得到方波脉冲信号N_Trail_1，方波脉冲信号N_Lead、反相后的方波脉冲信号N_Trail和方波脉冲信号N_Trail_1经过或非门得到触发电压脉冲信号B。在本实施方式中，延时器将信号延时100微秒。触发电压脉冲信号A经过RS触发器获得逻辑信号leading edge，即为第一控制信号；触发电压脉冲信号B经过RS触发器然后与第一控制信号经过或非门处理得到逻辑信号SIN，即为第三控制信号；反相后的第一控制信号与反相后的第二控制信号经过与门处理得到逻辑信号Trail edge，即为第二控制信号。在同一时刻，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效，三个控制信号形成的逻辑值代表不同的调光器工作模式，逻辑值如表2所示。

表2调光器工作模式对应的逻辑值

第一控制信号	第二控制信号	第三控制信号	调光器工作模式
				1	0	0	前切模式
0	1	0	后切模式
				0	0	1	正弦模式

需要说明的是，当逻辑值显示调光器1的工作模式为正弦模式时，说明开关电源中没有调光器1或者开关电源中有调光器1而调光器1对电压没有调节作用。另外，图8为调光器1为前切模式下的信号波形图。

假负载控制模块103接收模式检测模块102的输出信号，经过其内门电路和触发器处理输出不同的波形的调光器控制信号来控制第二MOS管Q2的开启和关断。若调光器工作模式为前切模式，假负载控制模块103会检测输入滤波整流模块3输出的线电压波形，在输入滤波整流模块3输出的线电压值高于第二基准电压信号Vref2时，假负载驱动控制端SDV输出低电平，输入滤波整流模块3输出的线电压值低于第二基准电压信号Vref2时，假负载驱动控制端SDV输出为高电平；若调光器1的工作模式为后切模式，在输入滤波整流模块3输出的线电压值高于第二基准电压信号Vref2时，假负载驱动控制端SDV输出为低电平，同时将输入滤波整流模块3输出的线电压波形与第三基准电压信号Vref3比较，输入滤波整流模块3输出的线电压波形的电压值低于第三基准电压信号Vref3时，假负载驱动控制端SDV输出为高电平；若检测出正弦模式，即没有接入调光器1或者调光器1没有工作时，假负载驱动控制端SDV输出为低电平，这时第二MOS管Q2和第四电阻R4可省略。假负载控制模块103产生的初级恒流控制信号SDV_EN为跟随假负载驱动控制端SDV输出信号的脉冲方波，其高电平时间长短决定了输出电压能量的大小。在本实施方式中，高电平为有效电平，并且调光器控制信号SDV和初级恒流控制信号SDV_EN的电压波形的周期与线电压的周期相同，且调光器控制信号SDV的低电平时间反映调光器1的导通角大小，初级恒流控制信号SDV_EN高电平时间里初级恒流控制电路200处于休眠状态。

在本实施方式中，该调光器控制电路100还包括驱动电路104，该驱动电路104采用推挽结构。

如图9所示本发明的初级恒流控制电路200，当模式检测模块102检测到调光器1的工作模式后，PFC逻辑模块202开始工作，形成高电平，开启初级主开关管Q1，初级绕组41上电流线性增加，在负载模块Rs上形成压降，即初级电流波形，图11为本实施方式初级恒流控制电路200在调光器1为正弦模式下的电流波形图，图12为本实施方式初级恒流控制电路200在调光器1为前切模式下的电流波形图，初级电流波形被初级电流检测控制模块205采样得到初级电流采样信号，经过误差放大器204处理后，与输入滤波整流模块3输出的线电压波形一起输入乘法器201，经过乘法器201的处理，形成主开关管Q1的过流关断基准信号Vmult。然后过流比较器203接收过流关断基准信号Vmult和初级电流采样信号，当过流关断基准信号与初级电流采样信号之差过零时，第五控制信号的电平翻转。具体可以是当初级电流采样信号高于过流关断基准信号Vmult时，过流比较器203输出的第五控制信号转为高电平；当初级电流采样信号低于过流关断基准信号Vmult时，过流比较器203输出的第五控制信号转为低电平。

PFC逻辑模块202接收过流比较器203的输出，经过逻辑处理输出第七控制信号，控制主开关管Q1的关断。而当主开关管Q1关断后，储存在初级绕组41电感上的能量会通过次级绕组的电感上，由次级二极管即第其二极管和LED负载形成的回路来消耗掉。同时谷底检测模块206通过辅助绕组43来检测次级绕组电感的消磁时间，辅助绕组43也同时对芯片的芯片电源供电端VDD脚进行供电；一旦谷底检测模块206检测到次级绕组消磁结束，即反馈电压检测端检测到电压波形的谷底，即辅助绕组43电压信号降到零点时，第六控制信号输出有效信号，如图10所示，第六控制信号会将输出信号送到PFC逻辑模块202，形成主开关管Q1的开启信号，如此循环，保证整个系统工作能量传递和消耗。

初级电流检测控制模块205能模拟次级绕组内流过的次级电流大小，输出的第四控制信号与误差放大器204的第四基准电压信号Vref相比较，从而可以得到在开关电源输入或输出条件发生变化时，会自动调节过流关断基准信号Vmult使得次级绕组输出电流保持不变从而实现恒流。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：

调光器，所述调光器与交流电源相连，所述调光器具有多种工作模式；

输入滤波整流模块，所述输入滤波整流模块与所述调光器相连，用于对所述调光器输入的交流电进行滤波，并将所述交流电整流为直流电；

控制芯片，所述控制芯片包括调光器开关模块、控制模块和初级恒流电路，所述调光器开关模块的一端与所述控制模块相连，另一端与所述调光器相连，所述控制模块用于在所述开关电源上电后，检测所述调光器的工作模式，并根据所述调光器的工作模式产生不同的控制信号并利用所述控制信号控制所述调光器开关模块的导通与截止，使所述调光器按照相应的工作模式进行工作，所述初级恒流电路与所述控制模块相连，所述控制模块根据所述初级恒流电路中电流的大小控制所述初级恒流电路的导通与截止，使其输出恒定的电流，

所述控制模块包括调光器控制电路，所述调光器控制电路包括：

模式检测模块，所述模式检测模块的线电压波形检测端与所述输入滤波整流模块相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号、进行调光器工作模式检测并产生模式控制信号；

假负载控制模块，所述假负载控制模块与所述模式检测模块、输入滤波整流模块分别相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号和所述模式检测模块输出的模式控制信号，产生调光器控制信号和初级恒流控制信号，

所述模式检测模块包括第一比较器、第二比较器、延时器、门电路和触发器，所述第一比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第一基准电压信号，所述第二比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第二基准电压信号，所述第一基准电压信号与第一基准电压信号取值不同，所述第一比较器和第二比较器的输出信号分别经过延时器、门电路和触发器处理后，得到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，在同一时刻，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效。

2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述调光器开关模块包括第四电阻和第二MOS管，所述第四电阻的一端与所述调光器相连，另一端与第二MOS管的漏极相连，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极与控制模块的假负载驱动控制电路相连。

3.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述初级恒流电路包括：

初级绕组，所述初级绕组用于在主开关管的控制下将所述调光器处理后的直流电变化为电磁信号；

主开关管，所述主开关管与所述控制模块的主开关管控制端相连，由所述控制模块控制导通与截止，实现对所述初级绕组的控制；

负载模块，所述负载模块与主开关管和控制模块分别相连，所述控制模块通过检测所述负载模块的电流产生控制信号，控制主开关管导通与截止；

输出绕组，所述输出绕组用于根据所述初级绕组产生的电磁信号输出恒定的电流；

辅助绕组，所述辅助绕组与所述控制模块的反馈电压检测端相连，所述控制模块通过所述辅助绕组检测所述输出绕组的消磁时间。

4.如权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于，所述调光器控制电路还包括定时模块，在系统上电后，所述定时模块产生初始开启信号，控制所述调光器开关模块的第二MOS管导通，所述调光器工作。

5.如权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述控制模块还包括初级恒流控制电路，所述初级恒流控制电路包括：

初级电流检测控制模块，所述初级电流检测控制模块接收、采样所述负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号；

误差放大器，所述误差放大器接收所述第四控制信号并与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大；

乘法器，所述的乘法器接收来输入滤波整流模块输出的整流电压信号和误差放大器的输出信号，输出过流关断基准信号；

过流比较器，所述的过流比较器接收所述过流关断基准信号和所述初级电流采样信号并进行比较，输出第五控制信号，当所述过流关断基准信号与所述初级电流采样信号之差过零时，所述第五控制信号的电平翻转；

谷底检测模块，所述谷底检测模块检测辅助绕组电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组电压信号降到零点时，所述第六控制信号输出有效信号；

PFC逻辑模块，所述PFC逻辑模块接收所述第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

6.如权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述PFC逻辑模块还接收所述初级恒流控制信号，控制所述初级恒流控制电路休眠。

7.一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：使开关电源上电，使调光器开关模块导通T时间，通过模式检测模块检测调光器的工作模式并产生模式控制信号；

S2：通过假负载控制模块产生调光器控制信号和初级恒流控制信号，利用所述调光器控制信号控制调光器开关模块导通与截止；

S3：使主开关管第一次导通，使初级绕组和负载模块工作；

S4：通过初级电流检测控制模块检测所述负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号；

S5：通过误差放大器对所述第四控制信号与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大；

S6：通过乘法器处理输入滤波整流模块输出的整流电压信号和误差放大器的输出信号并输出过流关断基准信号；

S7：通过过流比较器对所述过流关断基准信号和所述初级电流采样信号进行比较并输出第五控制信号，当所述过流关断基准信号与所述初级电流采样信号之差过零时，所述第五控制信号的电平翻转；

S8：通过谷底检测模块检测辅助绕组电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组电压信号降到零点时，所述第六控制信号输出有效信号；

S9：通过PFC逻辑模块接收所述第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

8.如权利要求7所述的开关电源的控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过定时模块设置时间长度T，在系统上电后，在T时间内，所述定时模块产生初始开启信号，控制所述调光器开关模块的第二MOS管导通，所述调光器工作。

9.如权利要求7所述的开关电源的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当模式检测模块检测到调光器的工作模式后，利用所述PFC逻辑模块控制主开关管第一次导通，使初级绕组和负载模块工作。

10.一种控制芯片，其特征在于，包括控制模块和调光器开关模块，所述调光器开关模块的一端与所述控制模块相连，另一端与所述调光器相连，所述控制模块包括调光器控制电路，所述调光器控制电路包括：

模式检测模块，所述模式检测模块的线电压波形检测端与输入滤波整流模块相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号、进行调光器工作模式检测并产生模式控制信号；

假负载控制模块，所述假负载控制模块与所述模式检测模块、输入滤波整流模块分别相连，用于接收所述输入滤波整流模块输出的电压信号和所述模式检测模块输出的模式控制信号，产生调光器控制信号和初级恒流控制信号；

所述模式检测模块包括第一比较器、第二比较器、延时器、门电路和触发器，所述第一比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第一基准电压信号，所述第二比较器的输入端连接输入滤波整流模块输出的电压信号和第二基准电压信号，所述第一基准电压信号与第一基准电压信号取值不同，所述第一比较器和第二比较器的输出信号分别经过延时器、门电路和触发器处理后，得到第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，在同一时刻，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号中只有一个有效。

11.如权利要求10所述的控制芯片，其特征在于，所述调光器控制电路还包括定时模块，在系统上电后，所述定时模块产生初始开启信号，控制所述调光器开关模块的第二MOS管导通，所述调光器工作。

12.如权利要求10所述的控制芯片，其特征在于，还包括初级恒流电路，所述初级恒流电路包括：

初级绕组，所述初级绕组用于在主开关管的控制下将所述调光器处理后的直流电变化为电磁信号；

主开关管，所述主开关管与所述控制模块的主开关管控制端相连，由所述控制模块控制导通与截止，实现对所述初级绕组的控制；

负载模块，所述负载模块与主开关管和控制模块分别相连，所述控制模块通过检测所述负载模块的电流产生控制信号，控制主开关管导通与截止；

输出绕组，所述输出绕组用于根据所述初级绕组产生的电磁信号输出恒定的电流；

辅助绕组，所述辅助绕组与所述控制模块的反馈电压检测端相连，所述控制模块通过所述辅助绕组检测所述输出绕组的消磁时间。

13.如权利要求10所述的控制芯片，其特征在于，所述控制模块还包括初级恒流控制电路，所述初级恒流控制电路与所述初级恒流电路相连，所述初级恒流控制电路根据所述初级恒流电路中电流的大小控制所述初级恒流电路的导通与截止，使其输出恒定的电流，所述初级恒流控制电路包括：

初级电流检测控制模块，所述初级电流检测控制模块接收、采样所述负载模块的初级电流采样信号并产生第四控制信号；

误差放大器，所述误差放大器接收所述第四控制信号并与第四基准电压信号进行比较并将二者之间的误差放大；

乘法器，所述的乘法器接收来输入滤波整流模块输出的整流电压信号和误差放大器的输出信号，输出过流关断基准信号；

过流比较器，所述的过流比较器接收所述过流关断基准信号和所述初级电流采样信号并进行比较，输出第五控制信号，当所述过流关断基准信号与所述初级电流采样信号之差过零时，所述第五控制信号的电平翻转；

谷底检测模块，所述谷底检测模块检测辅助绕组电压信号并输出第六控制信号，当辅助绕组电压信号降到零点时，所述第六控制信号输出有效信号；

PFC逻辑模块，所述PFC逻辑模块接收所述第五控制信号和第六控制信号，发出第七控制信号控制主开关管的导通与截止。

14.如权利要求13所述的控制芯片，其特征在于，所述PFC逻辑模块还接收所述初级恒流控制信号，控制所述初级恒流控制电路休眠。