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,而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,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。
下面参照附图来描述根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统以及基于次级控制的充电系统的次级控制装置。
图2为根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统的线路示意图。如图2所示,该基于次级控制的充电系统包括变压器、整流装置20、次级控制装置30和初级控制装置40。
其中,变压器包括初级绕组11、次级绕组12和辅助绕组13;整流装置20(例如由四个二极管组成的整流桥)用于将输入的交流电AC转换成直流电VDC以给初级绕组11充电;次级控制装置30包括次级整流开关管31和次级同步整流辅助芯片32,次级同步整流辅助芯片32通过检测次级整流开关管31两端的电压以控制次级整流开关管31的开启和关闭,并在次级整流开关管31处于关闭状态下控制次级整流开关管31再次开启以使次级绕组12的两端生成突变的电压,以及次级同步整流辅助芯片32在检测到流过次级整流开关管31的峰值电流发生时通过对次级整流开关管31进行控制以使所述突变的电压变大,变大的突变的电压通过次级绕组12反馈到辅助绕组13时生成线压降补偿信号;初级控制装置40包括初级控制芯片41和初级开关管42、检流电阻R0,初级开关管42通过检流电阻R0连接地(其中,在初级开关管为MOS管时,MOS管的源极通过检流电阻R0连接到地),初级控制芯片41通过电压反馈端2采集到所述线压降补偿信号时生成线压降补偿电流,并根据所述线压降补偿电流、初级控制芯片的电压检测端5检测到的检流电阻R0上的电压和电压反馈端2的反馈电压对初级开关管42进行控制以对所述充电系统的输出电压进行补偿,即言,初级控制芯片41根据线压降补偿信号生成线压降补偿电流,并将生成的线压降补偿电流叠加到初级控制芯片的恒压基准上,从而对充电系统的输出进行补偿,平衡输出的线压降,实现高的输出电压精度。
根据本发明的一个实施例,如图2所示,次级整流开关管31为第一MOS管M1,次级同步整流辅助芯片32包括第一电源端VDD、第一驱动控制端DRV、电压采样端VD和第一接地端GND,第一电源端VDD与次级绕组12的一端相连,电压采样端VD与次级绕组12的另一端和第一MOS管M1的漏极分别相连,第一驱动控制端DRV与第一MOS管M1的栅极相连,第一接地端GND与第一MOS管M1的源极相连。即言,次级同步整流辅助芯片32具有四个PIN脚,其中VDDPIN脚用于检测充电系统的输出电压并且为次级同步整流辅助芯片的电源端,DRV PIN脚用于驱动次级整流MOS管M1,控制其开启和关闭,VD PIN脚用于检测次级整流MOS管M1的漏极电压,决定次级整流MOS管M1的开启和关闭,GND PIN脚为次级同步整流辅助芯片32的地。
其中,次级同步整流的工作原理如图3所示,当初级开关管42开启时,初级绕组11开始充电,此时次级整流第一MOS管M1关闭,电流为零;当初级开关管42关闭时,初级绕组11通过磁场向次级绕组12放电,次级整流第一MOS管M1开启,此时次级绕组12等效于一个电流,电流方向与初级保持一致,直到次级绕组12放电结束,次级整流第一MOS管M1关闭。
进一步地,次级同步整流辅助芯片的工作波形如图4所示,初级绕组11充电时,次级电流为零,所以次级绕组两端的压降为0,D、S分别为次级整流第一MOS管M1的漏极和源极,VD(漏极)=VOUT=VDS(漏源极),初级绕组放电时,放电电流为ISE,次级电流与初级电流同向,次级绕组的两端压降大于充电系统的输出电压VOUT,所以电压VD为负,当次级同步整流辅助芯片的VD PIN脚检测到足够的负电压时,即第一基准电压VONS时,次级同步整流辅助芯片的DRV PIN脚控制第一MOS管M1开启,次级绕组12给输出电容充电,随着初级绕组的放电,第一MOS管M1的VD的电压慢慢变大,当大于触发次级同步整流辅助芯片的第二基准电压VOFFS时,次级同步整流辅助芯片控制第一MOS管M1关闭,初级绕组向次级绕组放电结束,VD=VOUT=VDS。
并且,在次级整流开关管31例如第一MOS管M1的一个开关周期内,通常次级整流开关管31例如第一MOS管M1只需开启和关闭各一次。其中,次级同步整流辅助芯片检测第一MOS管源漏两端的电压来开启第一MOS管,以达到续流的效果。在本发明的实施例中,可以在第一MOS管处于关闭状态下时通过控制次级整流开关管31再次开启,这样可以使得次级绕组12的两端生成突变的电压,而突变的电压的大小与第一MOS管的栅级驱动电压成正比。
具体地,根据本发明的一个实施例,如图5所示,次级同步整流辅助芯片32还包括:电流镜模块321、第一比较触发模块322和第一驱动模块323。
其中,电流镜模块321分别与第一电源端VDD和电压采样端VD相连,电流镜模块321在第一MOS管M1的漏极电压小于0时根据第一MOS管M1的漏极电压生成第一电压V1,即言,当电压采样端VD出现负电压时,MOS管M7被打开产生支路电流,支路电流经过MOS管M8、M9镜像后在电阻R7上产生第一电压V1,该电压V1与在电压采样端VD出现的负电压的幅值成正比。
第一比较触发模块322与电流镜模块321相连,其中,在第一电压V1大于第一基准电压时第一比较触发模块322生成第一触发信号,并在第一电压V1小于第二基准电压时第一比较触发模块322生成第二触发信号。具体地,如图5所示,第一比较触发模块322包括:第一比较器CP1、第二比较器CP2、第一RS触发器3221。其中,第一比较器CP1的同相输入端与电流镜模块321的输出端相连,第一比较器CP1的反相输入端与第一基准电压提供端相连;第二比较器CP2的反相输入端与电流镜模块321的输出端相连,第二比较器CP2的同相输入端与第二基准电压提供端相连;第一RS触发器3221的S端与第一比较器CP1的输出端相连,第一RS触发器3221的R端与第二比较器CP2的输出端相连,第一RS触发器3221的输出端与第一驱动模块323相连。因此,当第一电压V1大于第一基准电压VONS时,第一比较器CP1翻转为高电平,第一RS触发器3221置高即输出第一触发信号,第一触发信号经过第一驱动模块323后将第一MOS管M1打开,第一MOS管M1开启后电压采样端VD的负电压幅值慢慢变小,第一电压V1也等比例下降,当第一电压V1小于第二基准电压VOFFS时,第二比较器CP2翻转为高电平,第一RS触发器3221置低即输出第二触发信号,第二触发信号经过第一驱动模块323后将第一MOS管M1关闭。
并且,如图5所示,次级同步整流辅助芯片32还包括用于在第一MOS管M1的漏极电压大于0时屏蔽第二比较器CP2输出的第一屏蔽模块327,第一屏蔽模块327包括:第四反相器3271和第六MOS管M6,第四反相器3271的输入端与第一RS触发器3221的输出端相连,第六MOS管M6的栅极与第四反相器3271的输出端相连,第六MOS管M6的漏极与第二比较器CP2的输出端相连,第六MOS管M6的源极接地。也就是说,第四反相器3271和第六MOS管M6用于在电压采样端VD的电压大于零时屏蔽第二比较器CP2的输出,即第二比较器CP2只在第一比较器CP1翻转为高电平后有效,第二基准电压必须在触发第一基准电压后有效。
如图5所示,第一驱动模块323根据所述第一触发信号控制第一MOS管M1开启,并根据所述第二触发信号控制第一MOS管M1关闭,并且,如图6所示,第一驱动模块323包括第二电压生成单元3231、选通器3232、开关单元3233、第一传输门3235、电流调节单元3236、传输门控制信号产生单元3237和脉冲产生单元3234。其中,选通器3232的第一端与第一电源端VDD相连,选通器3232的第二端通过第一电阻R1与第三基准电压提供端相连,选通器3232的控制端与第一比较触发模块322的输出端相连;第二电压生成单元3231分别与第一电源端VDD、第一传输门3235和电压采样端VD相连,第二电压生成单元3231根据第一MOS管M1的漏极电压生成第二电压,并将所述第二电压发送给第一传输门3235;传输门控制信号产生单元3237与第一比较触发模块322的输出端相连以根据所述第一触发信号生成传输门控制信号;第一传输门3235分别与传输门控制信号产生单元3237、第二电压生成单元3231和电流调节单元3236相连,第一传输门3235在传输门控制信号的控制下开启以使所述第二电压经过第一电容滤波后生成直流电压信号即Isk检测信号;电流调节单元3236分别与第一比较触发模块322的输出端和选通器3232的第二端相连,电流调节单元3236根据所述第一触发信号和所述直流电压信号生成调节电流,并将所述调节电流补偿到选通器3232以对输入到选通器3232的第三基准电压进行调节;脉冲产生单元3234分别与第一比较触发模块322的输出端和开关单元3233相连;其中,选通器3232在接收到所述第一触发信号时选通第一电源端VDD的电压以通过开关单元3233控制第一MOS管M1开启,并在接收到所述第二触发信号时选通调节后的第三基准电压以通过开关单元3233控制第一MOS管M1继续开启,第一MOS管M1继续开启的时间由脉冲产生单元3234控制。
具体地,如图7所示,电流调节单元3236包括:第二MOS管M2、第二电阻R2、第二电容C2、第三MOS管M3、第四MOS管M4和第五MOS管M5。其中,第二MOS管M2的栅极与第一比较触发模块322的输出端相连,第二MOS管M2的漏极与第一传输门3235相连;第二电阻R2的一端与第二MOS管M2的源极相连,第二电阻R2的另一端接地,第二电容C2与第二电阻R2并联;第三MOS管M3的栅极与第二MOS管M2的源极相连,第三MOS管M3的源极接地,第四MOS管M4的源极与第三MOS管M3的漏极相连,第四MOS管M4的栅极与第四MOS管M4的源极相连,第四MOS管M4的漏极与预设的内部电源相连,第五MOS管M5的栅极与第四MOS管M4的栅极相连,第五MOS管M5的漏极与预设的内部电源相连,第五MOS管M5的源极输出所述调节电流。
也就是说,如图7所示,由反激式电源输出电流计算公式(其中TDS为变压器消磁时间即上述的触发信号的正脉冲时间)可知,次级峰值电流Isk和触发信号直接反应了充电系统输出电流的大小。Isk检测信号给电容C2、电阻R2组成的RC网络充电,充电占空比由MOS管M2和触发信号决定,最终形成一个与Isk和触发信号相关的直流电压信号,并由MOS管M3转换成电流信号经由M4、M5组成的电流镜后输出调节电流。
根据本发明的一个实施例,如图6所示,脉冲产生单元3234具体包括:第一反相器32341、第三电阻R3、第三电容C3、第二反相器32342、第三反相器32343、第一与门32344和第一或门32345。第一反相器32341的输入端与第一比较触发模块322的输出端相连,第三电阻R3的一端与第一反相器32341的输出端相连,第三电容C3的一端与第三电阻R3的另一端相连,第三电容C3的另一端接地,第二反相器32342的输入端与第三电阻R3的另一端相连,第三反相器32343的输入端与第二反相器32342的输出端相连,第一与门32344的第一输入端与第一反相器32341的输入端相连,第一与门32344的第二输入端与第三反相器32343的输出端相连,第一或门32345的第一输入端与第一比较触发模块322的输出端相连,第一或门32345的第二输入端与第一与门32344的输出端相连,第一或门32345的输出端与开关单元3233相连。
并且,如图6所示,第二电压生成单元3231包括电阻R8、R6以及MOS管M10和M11,开关单元3233由MOS管M12和M13组成。传输门控制信号产生单元3237包括或门32371、与门32372、反相器32373、反相器32374、反相器32375、反相器32376以及电阻R5和电容C4。
具体而言,在本发明的实施例中,如图6所示,当次级峰值电流Isk较大时,VD端的负电位绝对值较大,VD端的电压经过M10的平移和M11的反向后送往第一传输门3235,而第一传输门3235的控制信号由触发信号、或门32371、与门32372、反相器32373、反相器32374、反相器32375、反相器32376以及电阻R5和电容C4组成的传输门控制信号产生单元形成,具体的逻辑为当第一触发信号到来时,让第一传输门3235同步导通,导通时间为C4和R5的时间常数。因此VD端的负电位的最大值会被选取通过第一传输门,再经过C1滤波后形成直流电压信号,即Isk检测信号,送往电流调节单元3236,电流调节单元3236根据Isk检测信号与触发信号产生调节电流,叠加在第三基准电压上,以对送往选通器3232的第三基准电压进行调节,当调节电流变大时,送往选通器3232的选通电压变小。也就是说,当第一触发信号到来时,选通器3232的输出选通第一电源端VDD的电压,第一电源端VDD的电压经开关单元3233中的M12、M13后输出VDD电压,然后经次级同步整流辅助芯片32的第一驱动端DRV来控制第一MOS管的开启;当第二触发信号到来时,选通器3232的输出选通经过调节后的第三基准电压,此时次级同步整流辅助芯片32的第一驱动端DRV输出调节后的第三基准电压来控制第一MOS管的继续开启,开启时间决定于由第一至第三反相器、第一与门、第一或门、第三电容C3和第三电阻R3组成的脉冲产生单元3234,具体的第一驱动端DRV的电压波形如图8所示。如图8所示,本发明实施例所涉及的次级同步整流辅助芯片可以实现输出线压降补偿,具体的线压降补偿工作原理如图8所示。
根据本发明的一个实施例,如图9所示,初级控制芯片41包括:采样模块411、误差放大器EA、内部振荡器412、第三比较器CP3、第二RS触发器413和第二驱动模块414。
其中,采样模块411与电压反馈端2相连,采样模块411根据所述线压降补偿信号输出所述线压降补偿电流,并根据所述反馈电压输出采样电压;误差放大器EA的第一输入端(+)与采样模块411的线压降补偿输出端相连,且还通过第四电阻R4与第四基准电压提供端相连,误差放大器EA的第二输入端(-)与采样模块411的采样输出端相连,误差放大器EA根据所述采样电压和叠加到第四基准电压的所述线压降补偿电流输出误差放大信号;内部振荡器412的输入端与误差放大器EA的输出端相连,内部振荡器412根据所述误差放大信号调节输出频率;第三比较器CP3的反相输入端与电压检测端5相连,第三比较器CP3的同相输入端与限流基准端相连,第三比较器CP3根据电压检测端5检测到的电压和限流基准生成第一比较信号;第二RS触发器413的S端与内部振荡器412的输出端相连,第二RS触发器413的R端与第三比较器CP3的输出端相连,第二RS触发器413根据所述输出频率和第一比较信号输出控制初级开关管42的驱动信号;第二驱动模块414与第二RS触发器413的输出端相连,第二驱动模块414根据所述驱动信号控制初级开关管42开启和关闭。
因此,在本发明的实施例中,如图9所示,次级反馈回来的电压信号经过电阻分压网络50后通过电压反馈端2送往初级控制芯片41内部的采样模块411,其中,初级控制芯片的具体工作波形如图10所示。采样模块411采样次级反馈回来的电压信号的峰值电压即反馈电压,该峰值电压送往芯片内部的误差放大器EA进行误差放大,误差放大器EA的输出送往内部振荡器412,用于调节内部振荡器412输出的频率大小,进而改变充电系统的工作频率。由反激式应用拓扑中的功率公式可知,当充电系统的输出电流减小时,充电系统的输出电压增加,初级控制芯片检测到充电系统输出电压的变化后,通过误差放大器EA的调节,控制内部振荡器412减少系统的工作频率,降低系统的整体功率,进而抑制系统输出电压的上升,实现系统输出电压的恒定。另外,从次级反馈回来的线压降补偿信号经过采样模块411后形成线压降补偿电流,叠加在第四基准电压上,用于调节充电系统由于输出线压降所造成的输出电压变化。
具体地,根据本发明的一个实施例,如图11所示,采样模块411包括:触发单元4111、反馈电压采集控制单元4112、采样电压生成单元4113、第二传输门4114、线压降补偿采集控制单元4115、线压降补偿电流生成单元4116和第三传输门4117。
如图11所示,触发单元4111与第二RS触发器413的输出端相连,其中,在所述驱动信号为低电平时,触发单元4111输出反馈电压采集开始信号。触发单元4111包括反相器41111和第三RS触发器41112。反馈电压采集控制单元4112分别与电压反馈端2和触发单元4111相连,反馈电压采集控制单元4112在接收到所述反馈电压采集开始信号时对采集到的反馈电压与第一预设电压例如0V进行比较以输出反馈电压采集控制信号。其中,反馈电压采集控制单元4112包括第四比较器CP4,第四比较器CP4的同相输入端连接0V电压,第四比较器CP4的反相输入端与电压反馈端2相连,第四比较器CP4的输出端与第三RS触发器41112的R端相连,第三RS触发器41112的S端与反相器41111的输出端相连。
在本实施例中,如图11所示,第二传输门4114分别与电压反馈端2、采样电压生成单元4113和反馈电压采集控制单元4112相连,第二传输门4114在所述反馈电压采集控制信号的控制下开启,以使采样电压生成单元4113根据所述反馈电压生成所述采样电压。其中,采样电压生成单元4113包括电阻R9和电容C5。
如图11所示,线压降补偿采集控制单元4115分别与电压反馈端2和反馈电压采集控制单元4112的输出端相连,线压降补偿采集控制单元4115将所述线压降补偿信号对应的反馈电压与第二预设电压例如0.1V进行比较以输出第二比较信号,并根据所述第二比较信号和所述反馈电压采集控制信号输出线压降补偿采集控制信号;第三传输门4117分别与电压反馈端2、线压降补偿电流生成单元4116和线压降补偿采集控制单元4115相连,第三传输门4117在所述线压降补偿采集控制信号的控制下开启,以使线压降补偿电流生成单元4116根据所述线压降补偿信号生成所述线压降补偿电流。其中,线压降补偿采集控制单元4115包括第五比较器CP5、反相器41151和与门41152,第五比较器CP5的同相输入端与电压反馈端2相连,第五比较器CP5的反相输入端连接0.1V电压,第五比较器CP5的输出端与与门41152的一个输入端相连,与门41152的另一个输入端与反相器41151的输出端相连,与门41152的输出端与第三传输门相连。线压降补偿电流生成单元4116包括电阻R10、电容C6和MOS管M14、M15、M16。
因此,在本实施例中,如图11所示,驱动信号翻转为低电平时,经过反相器41111送往第三RS触发器的S端,形成反馈电压采集开始信号,第四比较器CP4将采集到的反馈电压与0V进行比较,第四比较器的输出送往第三RS触发器的R端,作为反馈电压采集的结束信号,第三RS触发器输出反馈电压采集控制信号,用于控制第二传输门的开启,第二传输门开启时,反馈电压信号的峰值经过电阻R9、电容C5的滤波后形成采样电压;同时线压降补偿信号对应的反馈电压与0.1V进行比较,第五比较器的输出与第三RS触发器的输出反相后相与形成线压降补偿采集控制信号,用于控制第三传输门的开启,第三传输门开启时,线压降补偿信号的峰值经过电阻R9、电容C6的滤波后形成线压降补偿电压,再经过M14、M15、M16转换成线压降补偿电流。
综上所述,在本发明的实施例中,通过第一MOS管结合次级同步整流辅助芯片来代替传统的续流二极管,次级同步整流辅助芯片检测第一MOS管源漏两端的电压来开启第一MOS管,以达到续流的效果,并且,在第一MOS管处于关闭状态下时,次级同步整流辅助芯片通过控制第一MOS管再次开启以使次级绕组两端发生电压突变。另外次级同步整流辅助芯片实时检测流过第一MOS管的峰值电流,也就是充电系统次级峰值电流Isk。由于当次级同步整流辅助芯片再次开启第一MOS管时,次级绕组两端会发生电压的突变并且突变的电压值与第一MOS管的栅级驱动电压成正比,当充电系统的输出负载发生变化时,次级峰值电流Isk会相应的变化,次级同步整流辅助芯片检测流过第一MOS管的电流变化时,次级同步整流辅助芯片根据次级峰值电流的大小和第一MOS管的导通时间来改变第一MOS管的栅极驱动电压,使次级绕组两端的突变电压变大,可变的突变电压通过变压器从次级绕组传输到辅助绕组,初级控制芯片在电压反馈端采集到突变的电压信号后经过芯片内部的线压降补偿电路即采样模块产生一个线压降补偿电流,叠加在初级控制芯片的恒压基准即第四基准电压上,进而减小充电系统的输出电压进行补偿,平衡输出的线压降,实现高的输出电压精度。因此,本发明实施例的基于次级控制的充电系统采用第一MOS管结合次级同步整流辅助芯片代替传统的续流二极管,可大大地降低次级的静态损耗,很容易实现充电系统的超低待机功耗,并且采用次级实时检测充电系统输出电流情况,检测精度高,并且不需要经过电压比较器进行放大,补偿量线性度高,大大提升了输出电压精度。
根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统,次级同步整流辅助芯片通过检测次级整流开关管两端的电压以控制次级整流开关管的开启和关闭,并在次级整流开关管处于关闭状态下控制次级整流开关管再次开启以使次级绕组的两端生成突变的电压,以及次级同步整流辅助芯片在检测到流过次级整流开关管的峰值电流发生变化时通过对次级整流开关管进行控制,例如加大第一MOS管的栅极驱动电压,以使突变的电压变大,变大的突变的电压通过次级绕组反馈到辅助绕组时生成线压降补偿信号,初级控制芯片通过电压反馈端采集到线压降补偿信号时生成线压降补偿电流,并根据压降补偿电流、电压检测端检测到的检流电阻上的电压和电压反馈端的反馈电压对初级开关管进行控制以对充电系统的输出电压进行补偿,平衡输出的线压降,实现高的输出电压精度。因此,本发明实施例的基于次级控制的充电系统采用次级实时检测充电系统输出电流情况,检测精度高,并且不需要经过电压比较器进行放大,补偿量线性度高,大大提升了输出电压精度。此外,本发明实施例的基于次级控制的充电系统通过采用次级整流开关管和次级同步整流辅助芯片以进行次级同步整流控制,比传统的采用续流二极管损耗要小得多,特别是目前充电器输出电流越来越大的情况下,次级整流开关管结合次级同步整流辅助芯片可以实现很大的系统转换效率,可以符合更高的能效标准。
此外,本发明的实施例还提出了一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置,所述基于次级控制的充电系统包括变压器、整流装置和初级控制装置,其中,所述变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组,所述初级控制装置包括初级控制芯片和初级开关管、检流电阻,所述初级开关管通过所述检流电阻连接地,所述次级控制装置包括:次级整流开关管;和次级同步整流辅助芯片,所述次级同步整流辅助芯片通过检测所述次级整流开关管两端的电压以控制所述次级整流开关管的开启和关闭,并在所述次级整流开关管处于关闭状态下控制所述次级整流开关管再次开启以使所述次级绕组的两端生成突变的电压,所述次级同步整流辅助芯片在检测到流过所述次级整流开关管的峰值电流发生变化时通过对所述次级整流开关管进行控制以使所述突变的电压变大,变大的突变的电压通过所述次级绕组反馈到所述辅助绕组时生成线压降补偿信号,所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述线压降补偿信号时生成线压降补偿电流,并根据所述线压降补偿电流、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的检流电阻上的电压和所述电压反馈端的反馈电压对所述初级开关管进行控制以对所述充电系统的输出电压进行补偿。
根据本发明的一个实施例,所述次级整流开关管为第一MOS管,所述次级同步整流辅助芯片包括第一电源端、第一驱动控制端、电压采样端和第一接地端,所述第一电源端与所述次级绕组的一端相连,所述电压采样端与所述次级绕组的另一端和所述第一MOS管的漏极分别相连,所述第一驱动控制端与所述第一MOS管的栅极相连,所述第一接地端与所述第一MOS管的源极相连。
其中,所述次级同步整流辅助芯片还包括:电流镜模块,所述电流镜模块分别与所述第一电源端和所述电压采样端相连,所述电流镜模块在所述第一MOS管的漏极电压小于0时根据所述第一MOS管的漏极电压生成第一电压;第一比较触发模块,所述第一比较触发模块与所述电流镜模块相连,其中,在所述第一电压大于第一基准电压时所述第一比较触发模块根据生成第一触发信号,并在所述第一电压小于第二基准电压时所述第一比较触发模块生成第二触发信号;第一驱动模块,所述第一驱动模块根据所述第一触发信号控制所述第一MOS管开启,并根据所述第二触发信号控制所述第一MOS管关闭,并且,所述第一驱动模块包括第二电压生成单元、选通器、开关单元、第一传输门、电流调节单元、传输门控制信号产生单元和脉冲产生单元,其中,所述选通器的第一端与所述第一电源端相连,所述选通器的第二端通过第一电阻与与第三基准电压提供端相连,所述选通器的控制端与所述第一比较触发模块的输出端相连;所述第二电压生成单元分别与所述第一电源端、所述第一传输门和所述电压采样端相连,所述第二电压生成单元根据所述第一MOS管的漏极电压生成第二电压,并将所述第二电压发送给所述第一传输门;所述传输门控制信号产生单元与所述第一比较触发模块的输出端相连以根据所述第一触发信号生成传输门控制信号;所述第一传输门分别与所述传输门控制信号产生单元、所述第二电压生成单元和所述电流调节单元相连,所述第一传输门在所述传输门控制信号的控制下开启以使所述第二电压经过第一电容滤波后生成直流电压信号;所述电流调节单元分别与所述第一比较触发模块的输出端和所述选通器的第二端相连,所述电流调节单元根据所述第一触发信号和所述直流电压信号生成调节电流,并将所述调节电流补偿到所述选通器以对输入到所述选通器的第三基准电压进行调节;所述脉冲产生单元分别与所述第一比较触发模块的输出端和所述开关单元相连;其中,所述选通器在接收到所述第一触发信号时选择所述第一电源端的电压以通过所述开关单元控制所述第一MOS管开启,并在接收到所述第二触发信号时选通调节后的第三基准电压以通过所述开关单元控制所述第一MOS管继续开启,所述第一MOS管继续开启的时间由所述脉冲产生单元控制。
根据本发明的一个实施例,所述电流调节单元具体包括:第二MOS管,所述第二MOS管的栅极与所述第一比较触发模块的输出端相连,所述第二MOS管的漏极与所述第一传输门相连;第二电阻,所述第二电阻的一端与所述第二MOS管的源极相连,所述第二电阻的另一端接地;第二电容,所述第二电容与所述第二电阻并联;第三MOS管,所述第三MOS管的栅极与所述第二MOS管的源极相连,所述第三MOS管的源极接地;第四MOS管,所述第四MOS管的源极与所述第三MOS管的漏极相连,所述第四MOS管的栅极与所述第四MOS管的源极相连,所述第四MOS管的漏极与预设的内部电源相连;第五MOS管,所述第五MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极相连,所述第五MOS管的漏极与所述预设的内部电源相连,所述第五MOS管的源极输出所述调节电流。
根据本发明的一个实施例,所述脉冲产生单元具体包括:第一反相器,所述第一反相器的输入端与所述第一比较触发模块的输出端相连;第三电阻,所述第三电阻的一端与所述第一反相器的输出端相连;第三电容,所述第三电容的一端与所述第三电阻的另一端相连,所述第三电容的另一端接地;第二反相器,所述第二反相器的输入端与所述第三电阻的另一端相连;第三反相器,所述第三反相器的输入端与所述第二反相器的输出端相连;第一与门,所述第一与门的第一输入端与所述第一反相器的输入端相连,所述第一与门的第二输入端与所述第三反相器的输出端相连;第一或门,所述第一或门的第一输入端与所述第一比较触发模块的输出端相连,所述第一或门的第二输入端与所述第一与门的输出端相连,所述第一或门的输出端与所述开关单元相连。
根据本发明的一个实施例,所述第一比较触发模块具体包括:第一比较器,所述第一比较器的同相输入端与所述电流镜模块的输出端相连,所述第一比较器的反相输入端与第一基准电压提供端相连;第二比较器,所述第二比较器的反相输入端与所述电流镜模块的输出端相连,所述第二比较器的同相输入端与第二基准电压提供端相连;第一RS触发器,所述第一RS触发器的S端与所述第一比较器的输出端相连,所述第一RS触发器的R端与所述第二比较器的输出端相连,所述第一RS触发器的输出端与所述第一驱动模块相连。
并且,所述次级同步整流辅助芯片还包括用于在所述第一MOS管的漏极电压大于0时屏蔽所述第二比较器输出的第一屏蔽模块,所述第一屏蔽模块包括:第四反相器,所述第四反相器的输入端与所述第一RS触发器的输出端相连;第六MOS管,所述第六MOS管的栅极与所述第四反相器的输出端相连,所述第六MOS管的漏极与所述第二比较器的输出端相连,所述第六MOS管的源极接地。
根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统的次级控制装置,采用次级实时检测充电系统输出电流情况,检测精度高,并且不需要经过电压比较器进行放大,补偿量线性度高,大大提升了充电系统的输出电压精度。此外,本发明实施例的基于次级控制的充电系统的次级控制装置通过采用次级整流开关管和次级同步整流辅助芯片以进行次级同步整流控制,比传统的采用续流二极管损耗要小得多,特别是目前充电器输出电流越来越大的情况下,次级整流开关管结合次级同步整流辅助芯片可以实现很大的系统转换效率,可以符合更高的能效标准。
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,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神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,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。