CN105529799A - 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置 - Google Patents

基于次级控制的充电系统及其次级控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105529799A
CN105529799A CN201410510322.0A CN201410510322A CN105529799A CN 105529799 A CN105529799 A CN 105529799A CN 201410510322 A CN201410510322 A CN 201410510322A CN 105529799 A CN105529799 A CN 105529799A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
output
signal
control
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410510322.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105529799B (zh
Inventor
叶文辉
侯永军
张海泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN201410510322.0A priority Critical patent/CN105529799B/zh
Priority to PCT/CN2015/090805 priority patent/WO2016045628A1/en
Priority to US15/513,577 priority patent/US20170288440A1/en
Publication of CN105529799A publication Critical patent/CN105529799A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105529799B publication Critical patent/CN105529799B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于次级控制的充电系统，包括：变压器；整流装置；次级整流开关管和次级同步整流辅助芯片，次级同步整流辅助芯片控制次级整流开关管的开启和关闭，并根据接收到的充电接口的传输信号对次级整流开关管进行控制以调节次级绕组的两端生成突变的电压，经过调节的突变的电压反馈到辅助绕组时生成输出电压切换信号；初级控制芯片和初级开关管，初级控制芯片采集到输出电压切换信号时生成选通信号，并根据选通信号、电压检测端检测到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调节系统的输出电压和输出电流。该充电系统能够实现充电输出规格根据负载智能改变。本发明还公开了一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置。

Description

基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
技术领域
本发明涉及充电器技术领域，特别涉及一种基于次级控制的充电系统以及一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置。
背景技术
随着科技的发展，各种各类的电子产品在人们日常生活中随时可见，成为生活中必不可少的东西，但如何为这些电子产品充电也成为了业界越来越关注的事情。然而，不同的电子产品的充电规格也不一样，有的是要求5V，也有的要求是9V和12V。
如图1所示，目前主流的解决方案是通过USB接口中的D线获得来自终端的传输信号后通过一个译码芯片来选择性打开相应的MOS管以改变分压电阻比例，实现不同的输出电压。
然而，该方案存在的缺点是：1、改变不同的输出电压需要若干个MOS管来实现，并且该次级控制方案需要配合光耦和可控器件TL431，整体成本较高；2、改变的只是输出电压，输出电流并没有相应地改变，会造成小功率负载用大电流充电的现象，影响负载终端电池的寿命。
发明内容
本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于次级控制的充电系统，通过改变系统输出电压和电流，保证输出功率恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且集成度高，有利于降低成本。
本发明的另一个目的在于提出一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种基于次级控制的充电系统，包括：变压器，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组；整流装置，所述整流装置用于将输入的交流电转换成直流电以给所述初级绕组充电；充电接口，所述充电接口用于连接负载终端；次级控制装置，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，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节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输出电压切换信号；初级控制装置，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，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述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调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
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根据接收到的充电接口的传输信号通过控制次级整流开关管的驱动电压以调节突变的电压，经过调节的突变的电压通过次级绕组反馈到辅助绕组时生成输出电压切换信号，初级控制芯片通过电压反馈端采集到输出电压切换信号时生成选通信号，并根据选通信号、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调节充电系统的输出电压和输出电流，保证充电系统的输出功率恒定，实现充电系统的输出根据负载终端智能改变。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接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将其反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成本。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，并且次级无需使用光耦和TL431，大大降低次级的静态损耗，很容易实现超低待机功耗。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例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、用于连接负载终端的充电接口和初级控制装置，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，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节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输出电压切换信号，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述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调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
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，通过次级同步整流辅助芯片实时检测充电接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将其反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成本。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，并且无需使用光耦和TL431，大大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。
本发明附加的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
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为传统的次级控制的充电器方案的线路图；
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；
图3为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统的次级同步整流的工作原理图；
图4为根据本发明一个实施例的次级同步整流辅助芯片的工作波形示意图；
图5为根据本发明一个实施例的次级同步整流辅助芯片的内部电路示意图；
图6为根据本发明一个实施例的第一驱动模块的内部电路示意图；
图7为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统调整输出电压工作波形图；
图8为根据本发明一个实施例的初级控制芯片的内部方框示意图；
图9为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统的初级控制芯片的具体工作波形图；以及
图10为根据本发明一个实施例的采样模块的内部电路示意图。
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、充电接口(图中未示出)、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；充电接口用于连接负载终端；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根据接收到的充电接口的传输信号例如负载终端的USB端的D线传输信号通过控制次级整流开关管31的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节的突变的电压通过次级绕组12反馈到辅助绕组13时生成输出电压切换信号；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采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、初级控制芯片的电压检测端5检测到的检流电阻上的电压和电压反馈端2的反馈电压对初级开关管42进行控制以调节所述充电系统的输出电压和输出电流，保证充电系统的输出功率恒定，实现充电输出规格根据负载智能改变。
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、传输信号接收端LS，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，传输信号接收端LS与充电接口例如USB端的D线相连。即言，次级同步整流辅助芯片32具有五个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，DRVPIN脚用于驱动次级整流MOS管M1，控制其开启和关闭，VDPIN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，GNDPIN脚为次级同步整流辅助芯片32的地，LSPIN脚用于检测来自充电接口例如USB端D线的传输信号。
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VDPIN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DRVPIN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M3被打开产生支路电流，支路电流经过MOS管M4、M5镜像后在电阻R2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和第二MOS管M2，第四反相器3271的输入端与第一RS触发器3221的输出端相连，第二MOS管M2的栅极与第四反相器3271的输出端相连，第二MOS管M2的漏极与第二比较器CP2的输出端相连，第二MOS管M2的源极接地。也就是说，第四反相器3271和第二MOS管M2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包括选通单元3231、第一选通器3232、开关单元3233和脉冲产生单元3234。其中，第一选通器3232的第一端与第一电源端VDD相连，第一选通器3232的第二端与选通单元3231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；选通单元3231与传输信号接收端LS相连，并与第三基准电压至第N+2基准电压提供端相连，选通单元3231根据所述充电接口的传输信号选择第三基准电压至第N+2基准电压中的一个基准电压以输入到第一选通器3232，其中，N为大于等于2的整数；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，第一选通器3232在接收到所述第一触发信号时选择第一电源端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择选通单元3231输出的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6所示，选通单元3231包括：译码器32311和第二选通器32312。译码器32311与传输信号接收端LS相连，译码器32311根据所述充电接口的传输信号分别通过N个通道输出N路选择信号；第二选通器32312分别与所述第三基准电压至第N+2基准电压提供端和N个通道相连，第二选通器32312根据每路选择信号相应选择一个基准电压进行输出。
并且，如图6所示，脉冲产生单元3234具体包括：第一反相器32341、第一电阻R1、第一电容C1、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，第一电阻R1的一端与第一反相器32341的输出端相连，第一电容C1的一端与第一电阻R1的另一端相连，第一电容C1的另一端接地，第二反相器32342的输入端与第一电阻R1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。其中，开关单元3233由MOS管M6和M7组成。
具体而言，在本发明的实施例中，如图6所示，充电接口的传输信号例如USB端D线上的传输信号经过传输信号接收端LS送往次级同步整流辅助芯片内部的译码器32311，译码器32311根据D线的传输信号输出一路选择信号送往第二选通器32312，第二选通器32312根据译码器32311的输出来选择第三、第四、…、第N+2基准电压，其中第三、第四、…、第N+2基准电压代表选择不同的输出电压，第一选通器3232当第一触发信号到来时即触发信号为高时选通第一电源端VDD的电压，当第二触发信号到来时即触发信号为低时选通第二选通器32312的输出。
当第一触发信号到来时即触发信号为高电平时，第一选通器3232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M6、M7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即触发信号为低电平时，第二选通器32312的输出选通第三、第四、…、第N基准电压，此时第一选通器3232的输出经开关单元3233中的M6、M7后输出第三、第四、…、第N+2基准电压来控制第一MOS管的开启，开启时间决定于由第一至第三反相器、第一与门1、第一或门、第一电容C1和第一电阻R1组成的脉冲产生单元3234，具体的第一驱动端DRV的电压波形以及终端需求电压波形如图7所示。如图7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来自充电接口例如USB端D线的传输信号的检测以及反馈到初级控制芯片。
根据本发明的一个实施例，如图8所示，初级控制芯片41包括：采样模块411、第三选通器415、第四选通器416、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根据所述输出电压切换信号通过N个选通输出端输出N路选通信号，并根据所述反馈电压输出采样电压，其中，N为大于等于2的整数；第三选通器415分别与所述N个选通输出端相连，并分别与第一恒压基准端至第N恒压基准端相连，第三选通器415根据每路选通信号相应选择一个恒压基准以输出电压调节信号；第四选通器416分别与所述N个选通输出端相连，并分别与第一限流基准端至第N限流基准端相连，第四选通器416根据每路选通信号相应选择一个限流基准以输出电流调节信号；误差放大器EA的第一输入端(+)与第三选通器415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所述电压调节信号输出误差放大信号；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的同相输入端与电压检测端5相连，第三比较器CP3的反相输入端与第四选通器416相连，第三比较器CP3根据电压检测端5检测到的电压和所述电流调节信号生成第一比较信号；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所述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8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9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，从次级反馈回来的输出电压切换信号经过采样模块411后形成N路选通信号即第一、第二、…、第N选通信号，同时送往第三选通器415和第四选通器416，第三选通器415用于选通与USB端的D线相关的对应恒压基准，即第一、第二、…、第N恒压基准，实现输出电压的改变，第四选通器416用于选通与USB端的D线相关的初级限流基准，即第一、第二、…、第N限流基准，实现输出电流的调整，其中第三选通器415选择的恒压基准与第四选通器416选择的初级限流基准呈反比例关系，即保证充电系统在不同输出电压下输出功率恒定。因此，根据本发明的一个实施例，所述第三选通器选择的恒压基准与所述第四选通器选择的限流基准呈反相关关系。
具体地，根据本发明的一个实施例，如图10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、第一传输门4114、输出电压切换采集控制单元4115、选通信号生成单元4116和第二传输门4117。
如图10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包括第五反相器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端与第五反相器41111的输出端相连。
在本实施例中，如图10所示，第一传输门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，第一传输门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R5和电容C2。
如图10所示，输出电压切换采集控制单元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，输出电压切换采集控制单元4115将所述输出电压切换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生成输出电压切换采集控制信号；第二传输门4117分别与电压反馈端2、选通信号生成单元4116和输出电压切换采集控制单元4115相连，第二传输门4117在所述输出电压切换采集控制信号的控制下开启，以使选通信号生成单元4116根据所述输出电压切换信号生成所述N路选通信号。其中，输出电压切换采集控制单元4115包括第五比较器CP5、第六反相器41151和第二与门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的输出端与第二与门的一个输入端相连，第二与门的另一个输入端与第六反相器的输出端相连，第二与门的输出端与第二传输门相连。选通信号生成单元4116包括电阻R6、电容C3以及第一选通比较器、第二选通比较器、…、第N选通比较器。
因此，在本实施例中，如图10所示，驱动信号翻转为低电平时，经过第五反相器送往第三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，用于控制第一传输门的开启，第一传输门开启时，反馈电压信号的峰值经过电阻R5、电容C2的滤波后形成采样电压；同时输出电压切换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输出电压切换采集控制信号，用于控制第二传输门的开启，第二传输门开启时，输出电压切换信号的峰值经过电阻R6、电容C3的滤波后送往第一、第二、…、第N选通比较器产生N路选通信号即第一、第二、…、第N选通信号，其中第一、第二、…、第N选通比较器的反相输入端分别与第一、第二、…、第N选通电压相接。
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检测充电接口的传输信号例如USB端D线的传输信号，因为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，当次级同步整流辅助芯片接收到来自USB端D线的传输信号后选择不同的第一MOS管栅级驱动电压，使次级绕组两端突变的电压与USB端D线的传输信号相关，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输出电压选择电路即采样模块产生一个与USB端D线的传输信号相关的选通信号，用于选择相对应的恒压(指充电系统的输出电压)基准和初级限流(初级绕组的最大充电电流)基准，即形成相对应的输出电压和输出电流，保证充电系统的输出功率恒定，最终实现充电输出规格根据负载智能改变。
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根据接收到的充电接口的传输信号通过控制次级整流开关管的驱动电压以调节突变的电压，经过调节的突变的电压通过次级绕组反馈到辅助绕组时生成输出电压切换信号，初级控制芯片通过电压反馈端采集到输出电压切换信号时生成选通信号，并根据选通信号、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调节充电系统的输出电压和输出电流，保证充电系统的输出功率恒定，实现充电系统的输出根据负载终端智能改变。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接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将其反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成本。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，并且次级无需使用光耦和TL431，大大降低次级的静态损耗，很容易实现超低待机功耗。
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、用于连接负载终端的充电接口和初级控制装置，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，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节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输出电压切换信号，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述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调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
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、传输信号接收端，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，所述传输信号接收端与所述充电接口相连。
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选通单元、第一选通器、开关单元和脉冲产生单元，其中，所述第一选通器的第一端与所述第一电源端相连，所述第一选通器的第二端与所述选通单元的输出端相连，所述第一选通器的控制端与所述第一比较触发模块的输出端相连；所述选通单元与所述传输信号接收端相连，并与第三基准电压至第N+2基准电压提供端相连，所述选通单元根据所述充电接口的传输信号选择第三基准电压至第N+2基准电压中的一个基准电压以输入到所述第一选通器，其中，N为大于等于2的整数；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，所述第一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择所述选通单元输出的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，所述选通单元具体包括：译码器，所述译码器与所述传输信号接收端相连，所述译码器根据所述充电接口的传输信号分别通过N个通道输出N路选择信号；第二选通器，所述第二选通器分别与所述第三基准电压至第N+2基准电压提供端和所述N个通道相连，所述第二选通器根据每路选择信号相应选择一个基准电压进行输出。
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；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一反相器的输出端相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地；第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一电阻的另一端相连；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；第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述第四反相器的输出端相连，所述第二MOS管的漏极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二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，通过次级同步整流辅助芯片实时检测充电接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将其反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成本。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，并且无需使用光耦和TL431，大大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。
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。

Claims (17)

1.一种基于次级控制的充电系统，其特征在于，包括：
变压器，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组；
整流装置，所述整流装置用于将输入的交流电转换成直流电以给所述初级绕组充电；
充电接口，所述充电接口用于连接负载终端；
次级控制装置，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，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节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输出电压切换信号；
初级控制装置，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，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述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调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
2.如权利要求1所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，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、传输信号接收端，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，所述传输信号接收端与所述充电接口相连。
3.如权利要求2所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，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选通单元、第一选通器、开关单元和脉冲产生单元，其中，
所述第一选通器的第一端与所述第一电源端相连，所述第一选通器的第二端与所述选通单元的输出端相连，所述第一选通器的控制端与所述第一比较触发模块的输出端相连；
所述选通单元与所述传输信号接收端相连，并与第三基准电压至第N+2基准电压提供端相连，所述选通单元根据所述充电接口的传输信号选择第三基准电压至第N+2基准电压中的一个基准电压以输入到所述第一选通器，其中，N为大于等于2的整数；
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，所述第一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择所述选通单元输出的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。
4.如权利要求3所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，所述选通单元具体包括：
译码器，所述译码器与所述传输信号接收端相连，所述译码器根据所述充电接口的传输信号分别通过N个通道输出N路选择信号；
第二选通器，所述第二选通器分别与所述第三基准电压至第N+2基准电压提供端和所述N个通道相连，所述第二选通器根据每路选择信号相应选择一个基准电压进行输出。
5.如权利要求3所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，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；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一反相器的输出端相连；
第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地；
第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一电阻的另一端相连；
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。
6.如权利要求3所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，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。
7.如权利要求6所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，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；
第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述第四反相器的输出端相连，所述第二MOS管的漏极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二MOS管的源极接地。
8.如权利要求1所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，所述初级控制芯片包括：
采样模块，所述采样模块与所述电压反馈端相连，所述采样模块根据所述输出电压切换信号通过N个选通输出端输出N路选通信号，并根据所述反馈电压输出采样电压，其中，N为大于等于2的整数；
第三选通器，所述第三选通器分别与所述N个选通输出端相连，并分别与第一恒压基准端至第N恒压基准端相连，所述第三选通器根据每路选通信号相应选择一个恒压基准以输出电压调节信号；
第四选通器，所述第四选通器分别与所述N个选通输出端相连，并分别与第一限流基准端至第N限流基准端相连，所述第四选通器根据每路选通信号相应选择一个限流基准以输出电流调节信号；
误差放大器，所述误差放大器的第一输入端与所述第三选通器相连，所述误差放大器的第二输入端所述采样模块的采样输出端相连，所述误差放大器根据所述采样电压和所述电压调节信号输出误差放大信号；
内部振荡器，所述内部振荡器的输入端与所述误差放大器的输出端相连，所述内部振荡器根据所述误差放大信号调节输出频率；
第三比较器，所述第三比较器的同相输入端与所述电压检测端相连，所述第三比较器的反相输入端与所述第四选通器相连，所述第三比较器根据所述电压检测端检测到的电压和所述电流调节信号生成第一比较信号；
第二RS触发器，所述第二RS触发器的S端与所述内部振荡器的输出端相连，所述第二RS触发器的R端与所述第三比较器的输出端相连，所述第二RS触发器根据所述输出频率和所述第一比较信号输出控制所述初级开关管的驱动信号；
第二驱动模块，所述第二驱动模块与所述第二RS触发器的输出端相连，所述第二驱动模块根据所述驱动信号控制所述初级开关管开启和关闭。
9.如权利要求8所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，所述第三选通器选择的恒压基准与所述第四选通器选择的限流基准呈反相关关系。
10.如权利要求8所述的基于次级控制的充电系统，其特征在于，所述采样模块包括：
触发单元，所述触发单元与所述第二RS触发器的输出端相连，其中，在所述驱动信号为低电平时，所述触发单元输出反馈电压采集开始信号；
反馈电压采集控制单元，所述反馈电压采集控制单元分别与所述电压反馈端和所述触发单元相连，所述反馈电压采集控制单元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进行比较以输出反馈电压采集控制信号；
采样电压生成单元；
第一传输门，所述第一传输门分别与所述电压反馈端、所述采样电压生成单元和所述反馈电压采集控制单元相连，所述第一传输门在所述反馈电压采集控制信号的控制下开启，以使所述采样电压生成单元根据所述反馈电压生成所述采样电压；
输出电压切换采集控制单元，所述输出电压切换采集控制单元分别与所述电压反馈端和所述反馈电压采集控制单元的输出端相连，所述输出电压切换采集控制单元将所述输出电压切换信号对应的反馈电压与第二预设电压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生成输出电压切换采集控制信号；
选通信号生成单元；
第二传输门，所述第二传输门分别与所述电压反馈端、所述选通信号生成单元和所述输出电压切换采集控制单元相连，所述第二传输门在所述输出电压切换采集控制信号的控制下开启，以使所述选通信号生成单元根据所述输出电压切换信号生成所述N路选通信号。
11.一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，所述基于次级控制的充电系统包括变压器、整流装置、用于连接负载终端的充电接口和初级控制装置，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，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节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输出电压切换信号，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述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调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
12.如权利要求11所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，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、传输信号接收端，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，所述传输信号接收端与所述充电接口相连。
13.如权利要求12所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，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选通单元、第一选通器、开关单元和脉冲产生单元，其中，
所述第一选通器的第一端与所述第一电源端相连，所述第一选通器的第二端与所述选通单元的输出端相连，所述第一选通器的控制端与所述第一比较触发模块的输出端相连；
所述选通单元与所述传输信号接收端相连，并与第三基准电压至第N+2基准电压提供端相连，所述选通单元根据所述充电接口的传输信号选择第三基准电压至第N+2基准电压中的一个基准电压以输入到所述第一选通器，其中，N为大于等于2的整数；
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，所述第一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择所述选通单元输出的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。
14.如权利要求13所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，所述选通单元具体包括：
译码器，所述译码器与所述传输信号接收端相连，所述译码器根据所述充电接口的传输信号分别通过N个通道输出N路选择信号；
第二选通器，所述第二选通器分别与所述第三基准电压至第N+2基准电压提供端和所述N个通道相连，所述第二选通器根据每路选择信号相应选择一个基准电压进行输出。
15.如权利要求13所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，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；
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一反相器的输出端相连；
第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连，所述第一电容的另一端接地；
第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一电阻的另一端相连；
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。
16.如权利要求13所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，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。
17.如权利要求16所述的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，其特征在于，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；
第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述第四反相器的输出端相连，所述第二MOS管的漏极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二MOS管的源极接地。
CN201410510322.0A 2014-09-28 2014-09-28 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置 Active CN105529799B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410510322.0A CN105529799B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
PCT/CN2015/090805 WO2016045628A1 (en) 2014-09-28 2015-09-25 Secondary control device and charing system having the same
US15/513,577 US20170288440A1 (en) 2014-09-28 2015-09-25 Secondary control device and charging system having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410510322.0A CN105529799B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105529799A true CN105529799A (zh) 2016-04-27
CN105529799B CN105529799B (zh) 2018-12-21

Family

ID=55580336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410510322.0A Active CN105529799B (zh) 2014-09-28 2014-09-28 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170288440A1 (zh)
CN (1) CN105529799B (zh)
WO (1) WO2016045628A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106385091A (zh) * 2016-09-27 2017-02-08 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种输出电压、电流可调的快速充电系统及电源适配器
CN109194098A (zh) * 2018-10-30 2019-01-11 广州金升阳科技有限公司 一种同步整流采样电路
CN110011552A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 上海芯熠微电子有限公司 开关电源控制方法与电路
CN110429833A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 一种充电器的同步整流电路
CN111211695A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 罗姆股份有限公司 绝缘型dc/dc转换器、ac/dc转换器、电源适配器及电气设备
TWI740754B (zh) * 2020-12-23 2021-09-21 大陸商艾科微電子（深圳）有限公司 供電電路及電源供應器
WO2023036176A1 (zh) * 2021-09-08 2023-03-16 力源科技有限公司 开关电源的控制方法和开关电源

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9917525B1 (en) * 2017-08-16 2018-03-13 Nxp B.V. SMPS with synchronous rectification having deadtime responsive to peak voltage
CN110224618A (zh) * 2019-05-30 2019-09-10 厦门朗臣电子科技有限公司 三相整流装置及其均流控制电路
US10971990B1 (en) * 2019-09-19 2021-04-06 Cypress Semiconductor Corporation Avoiding false NSN detection in flyback converters
US10910954B1 (en) 2019-09-23 2021-02-02 Cypress Semiconductor Corporation Power saving technique in detach condition for USB-power delivery with integrated synchronous recitifier controller
CN114142560A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 东莞新能安科技有限公司 保护电路、电池管理系统、电池包以及用电设备
CN114421566B (zh) * 2022-01-20 2023-06-20 瀚昕微电子(无锡)有限公司 充电管理电路以及包含其的充电电路

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005091481A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Stmicroelectronics S.R.L. Method and related circuit for protection against malfunctioning of the feedback loop in switching power supplies
CN1870406A (zh) * 2005-05-27 2006-11-29 半导体元件工业有限责任公司 次级侧控制器及其方法
CN101345479A (zh) * 2008-04-29 2009-01-14 哈尔滨工业大学深圳研究生院 无光耦隔离的数字dc/dc反激变换器及控制方法
CN101826810A (zh) * 2009-10-22 2010-09-08 Bcd半导体制造有限公司 一种用于开关电源的同步整流电路
CN102195492A (zh) * 2011-05-24 2011-09-21 成都芯源系统有限公司 同步整流开关电源及其控制电路和控制方法
CN102377357A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 尼克森微电子股份有限公司 同步整流控制器、电源转换电路及同步整流控制方法
CN103227568A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 凌力尔特公司 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6885016B2 (en) * 2001-09-04 2005-04-26 Eugene Robert Worley Switching power supply circuit using a silicon based LED for feedback
JP5170165B2 (ja) * 2010-06-11 2013-03-27 株式会社村田製作所 絶縁型スイッチング電源装置
CN103580506B (zh) * 2012-07-19 2016-09-07 比亚迪股份有限公司 开关电源及电源控制芯片
US9178411B2 (en) * 2013-01-22 2015-11-03 Power Integrations, Inc. Charging circuit for a power converter controller
CN104038082B (zh) * 2013-03-04 2017-12-12 比亚迪股份有限公司 开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005091481A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Stmicroelectronics S.R.L. Method and related circuit for protection against malfunctioning of the feedback loop in switching power supplies
CN1870406A (zh) * 2005-05-27 2006-11-29 半导体元件工业有限责任公司 次级侧控制器及其方法
CN101345479A (zh) * 2008-04-29 2009-01-14 哈尔滨工业大学深圳研究生院 无光耦隔离的数字dc/dc反激变换器及控制方法
CN101826810A (zh) * 2009-10-22 2010-09-08 Bcd半导体制造有限公司 一种用于开关电源的同步整流电路
CN102377357A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 尼克森微电子股份有限公司 同步整流控制器、电源转换电路及同步整流控制方法
CN102195492A (zh) * 2011-05-24 2011-09-21 成都芯源系统有限公司 同步整流开关电源及其控制电路和控制方法
CN103227568A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 凌力尔特公司 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106385091A (zh) * 2016-09-27 2017-02-08 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种输出电压、电流可调的快速充电系统及电源适配器
CN106385091B (zh) * 2016-09-27 2018-10-23 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种输出电压、电流可调的快速充电系统及电源适配器
CN110011552A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 上海芯熠微电子有限公司 开关电源控制方法与电路
CN110011552B (zh) * 2018-01-05 2023-10-03 上海芯熠微电子有限公司 开关电源控制方法与电路
CN109194098A (zh) * 2018-10-30 2019-01-11 广州金升阳科技有限公司 一种同步整流采样电路
CN111211695A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 罗姆股份有限公司 绝缘型dc/dc转换器、ac/dc转换器、电源适配器及电气设备
CN111211695B (zh) * 2018-11-22 2024-04-02 罗姆股份有限公司 绝缘型dc/dc转换器、ac/dc转换器、电源适配器及电气设备
CN110429833A (zh) * 2019-08-13 2019-11-08 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 一种充电器的同步整流电路
TWI740754B (zh) * 2020-12-23 2021-09-21 大陸商艾科微電子（深圳）有限公司 供電電路及電源供應器
US11646673B2 (en) 2020-12-23 2023-05-09 Ark Semiconductor Corp. Ltd. Voltage supply circuit and power supply unit delivering constant power
WO2023036176A1 (zh) * 2021-09-08 2023-03-16 力源科技有限公司 开关电源的控制方法和开关电源

Also Published As

Publication number Publication date
CN105529799B (zh) 2018-12-21
US20170288440A1 (en) 2017-10-05
WO2016045628A1 (en) 2016-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105529799A (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
CN103580000B (zh) 开关电源输出过压保护方法及电路及带该电路的开关电源
CN101714831B (zh) 一种为电磁干扰滤波器放电的启动电路
US9362833B2 (en) Constant voltage constant current control circuits and methods with improved load regulation
CN102882377B (zh) 一种同步整流控制方法及其同步整流控制电路
CN106301031B (zh) 集成电路和开关电源装置
CN105680694A (zh) 用于开关模式电源的系统和方法
CN105449807A (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
CN103095140B (zh) 开关电源装置
CN103929048B (zh) 一种开关电源的过零检测电路
CN102195495B (zh) 一种开关电源控制电路及开关电源
CN102629833A (zh) 电源和控制母线电压控制开关的设备和方法
CN104242620A (zh) 具有纹波抑制电路的系统及其纹波抑制方法
TW201535947A (zh) 開關式電源供應器
CN105529800A (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
CN103814510A (zh) 电力采集装置
CN104518693A (zh) 电流谐振型电源装置
CN105529791B (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
CN103199690B (zh) 应用于反激式电源的x电容放电控制装置
CN109067206A (zh) 一种ac-dc电源及其同步整流管的控制电路
CN107742971A (zh) 一种驱动电路及开关电源电路
CN104796003A (zh) 用于反激式pwm变换器dcm模式的输出电流计算电路
CN204258608U (zh) 纹波抑制电路及含纹波抑制电路的电路系统
CN111541361B (zh) 同步整流隔离驱动电路及同步整流隔离电源系统
CN203761657U (zh) Led发光装置、led恒流驱动电路及其恒流驱动控制器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191206

Address after: 518119 1 Yanan Road, Kwai Chung street, Dapeng New District, Shenzhen, Guangdong

Patentee after: Shenzhen BYD Microelectronics Co., Ltd.

Address before: BYD 518118 Shenzhen Road, Guangdong province Pingshan New District No. 3009

Patentee before: Biyadi Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CP03 Change of name, title or address

Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee after: BYD Semiconductor Co.,Ltd.

Address before: 518119 No.1 Yan'an Road, Kwai Chung street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: SHENZHEN BYD MICROELECTRONICS Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address