CN107147294A - 一种反激式电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反激式电源控制系统，包括变压器、功率管、二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电源控制器，变压器的原边绕组的一端接输入系统电压，另一端接功率管的漏端，功率管的源端通过第一电阻接地，变压器的辅助绕组的一端接地，另一端依次通过二极管、第三电阻和第二电阻接功率管的源端，电源控制器具有采样端和控制端，采样端接入第三电阻和第二电阻之间，控制端连接功率管的栅端，电源控制器用于驱动功率管周期性的接通，并在功率管接通和关断期间，采集检测电压，根据检测电压判断工作状态是否为异常状态，并在判定为异常状态时，驱动功率管关断。通过上述方式，本发明能够在使用更少的引脚条件下实现更多的安全保护。

Description

一种反激式电源控制系统
技术领域
本发明涉及基本电子电路技术领域，特别是涉及一种反激式电源控制系统。
背景技术
反激式电源系统在现有电源系统中应用越来越广泛，因此其安全性和可靠性也受到用户的更多重视，各国的安全标准也均要求对电源产品和家用电器等的安全性和可靠性进行各种测试和规范。
目前的反激式电源系统在应用中，小体积成为吸引更多厂商使用的重要因素。在现有的反激式拓扑应用中，特别是副边反激应用中，需要进行输出过压保护，外部过温保护等，而有些电源系统中，变压器的原边绕组峰值电流前沿消隐等需要通过外接电阻、电容来进行滤波处理。在需要更高可靠性的应用中，都要求电源系统提供上述安全保护，然而由于控制芯片的引脚数量限制无法提供更多的安全保护，所以为了实现这些安全保护，控制芯片就需要更多的引脚来进行采样和检测，而这必然会出现控制芯片的封装体积较大，外围电路较多等问题，从而造成系统应用成本高、电源体积大等缺陷。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种反激式电源控制系统，能够在使用更少的引脚条件下实现更多的安全保护，降低外围应用电路复杂程度，减少系统应用成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种反激式电源控制系统，包括变压器、功率管、二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述变压器的原边绕组的一端接输入系统电压，另一端接所述功率管的漏端，所述功率管的源端通过所述第一电阻接地，所述变压器的辅助绕组的一端接地，另一端依次通过所述二极管、第三电阻和第二电阻接所述功率管的源端，还包括电源控制器，所述电源控制器具有采样端和控制端，所述采样端接入所述第三电阻和第二电阻之间，所述控制端连接所述功率管的栅端，所述电源控制器用于通过所述控制端输出周期性的驱动信号，以驱动所述功率管周期性的接通，并且在所述功率管接通和关断期间，通过采样端采集检测电压，根据所述检测电压判断工作状态是否为异常状态，并在判定为异常状态时，通过所述控制端输出关断信号，以驱动所述功率管关断。
优选的，所述电源控制器包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、控制模块和驱动模块；所述第一比较器用于在所述功率管接通期间比较所述检测电压和第一阈值电压，并在所述检测电压高于第一阈值电压时，向所述控制模块发送第一检测信号；所述第二比较器用于在所述功率管接通期间比较所述检测电压和第二阈值电压，并在所述检测电压高于第二阈值电压时，向所述控制模块发送第二检测信号；所述第三比较器用于在所述功率管关断期间比较所述检测电压和第三阈值电压，并在所述检测电压高于第三阈值电压时，向所述控制模块发送第三检测信号，其中，所述第一阈值电压大于第三阈值电压，并小于第二阈值电压；所述控制模块用于向所述驱动模块发送周期性的驱动指令；并且在接收到所述第一检测信号时，向所述驱动模块发送关断指令，以及在连续多个周期均接收到第二检测信号和/或第三检测信号时，向所述驱动模块发送关断指令；所述驱动模块用于在接收到所述驱动指令时，通过所述控制端输出驱动信号，以及在接收到所述关断指令时，通过所述控制端输出关断信号。
优选的，所述电源控制器还包括第一开关、第二开关、第三开关和开关模块，所述第一开关接入在所述第一比较器和控制模块之间，所述第二开关接入在所述第二比较器和控制模块之间，所述第三开关接入在所述第三比较器和控制模块之间；所述控制模块还用于将所述驱动指令以及关断指令发送给所述开关模块；所述开关模块用于在接收到所述驱动指令时，控制所述第三开关关断，控制所述第一开关和第二开关接通，以及在接收到所述关断指令时，控制所述第一开关和第二开关关断，控制所述第三开关接通。
优选的，所述开关模块还用于在接收到所述驱动指令时，控制所述第三开关关断，并延迟第一时间后控制所述第一开关接通，延迟第二时间后控制所述第二开关接通，以及在接收到所述关断指令时，控制所述第一开关和第二开关关断，并延迟第三时间后控制所述第三开关接通，其中，所述第二时间小于所述第一时间。
优选的，所述反激式电源控制系统还包括可变电阻，所述可变电阻与第二电阻或第三电阻并联。
优选的，所述可变电阻为光敏电阻或热敏电阻。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过控制功率管周期性的接通，在功率管接通和关断期间，在功率管接通期间采集原边绕组的检测电压以及在功率管关断期间采集辅助绕组的检测电压，根据检测电压判断变压器是否工作在异常状态，并在判断到工作在异常状态时，通过控制端输出关断信号，以驱动功率管关断，由于电源控制器只通过一个采样端采集检测电压，从而在使用更少的引脚条件下实现更多的安全保护，降低外围应用电路复杂程度，减少系统应用成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的反激式电源控制系统的电路结构示意图。
图2是本发明实施例提供的反激式电源控制系统的电源控制器的原理框图。
图3是本发明实施例提供的反激式电源控制系统的驱动信号和检测电压的波形图以及第一开关、第二开关、第三开关的控制时序图。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，是本发明第一实施例的反激式电源控制系统的原理示意图。本实施例的反激式电源控制系统主要应用于AC-DC电源系统，其包括变压器T、功率管M、二极管D、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电源控制器10。变压器T的原边绕组的一端接输入系统电压，另一端接功率管M的漏端，功率管M的源端通过第一电阻R1接地，变压器T的辅助绕组的一端接地，另一端依次通过二极管D、第三电阻R3和第二电阻R2接功率管M的源端，也就是说，电流的流向依次经过二极管D、第三电阻R3和第二电阻R2。电源控制器10具有采样端CS和控制端CON，采样端CS接入第三电阻R3和第二电阻R2之间，控制端CON连接功率管M的栅端，电源控制器10用于通过控制端CON输出周期性的驱动信号，以驱动功率管M周期性的接通，并且在功率管M接通和关断期间，通过采样端CS采集检测电压，根据检测电压判断工作状态是否为异常状态，并在判定为异常状态时，通过控制端CON输出关断信号，以驱动功率管M关断。
其中，异常状态包括但不限于变压器T的原边峰值电流超标、变压器T的原边绕组电感饱和、反激式电源的输出二极管短路和输出过压。举例而言，在功率管M接通期间，如果检测电压超标，则表明变压器T的原边峰值电流超标，因此需要驱动功率管M关断；在功率管关断期间，如果检测电压均超标，则表明反激式电源输出过压；在功率管M连续多个工作周期内，如果检测电压均超标，则表明可能出现变压器T的原边绕组电感饱或者反激式电源的输出二极管短路。
具体而言，请参见图2，电源控制器10包括第一比较器11、第二比较器12、第三比较器13、控制模块14和驱动模块15。
第一比较器11用于在功率管M接通期间比较检测电压VCS和第一阈值电压Vth1，并在检测电压VCS高于第一阈值电压Vth1时，向控制模块14发送第一检测信号。
第二比较器12用于在功率管M接通期间比较检测电压VCS和第二阈值电压Vth2，并在检测电压VCS高于第二阈值电压Vth2时，向控制模块14发送第二检测信号。
第三比较器13用于在功率管M关断期间比较检测电压VCS和第三阈值电压Vth3，并在检测电压VCS高于第三阈值电压Vth3时，向控制模块14发送第三检测信号，其中，第一阈值电压Vth1大于第三阈值电压Vth3，并小于第二阈值电压Vth2；
控制模块14用于向驱动模块15发送周期性的驱动指令；并且在接收到第一检测信号时，向驱动模块15发送关断指令，以及在连续多个周期均接收到第二检测信号和/或第三检测信号时，向驱动模块15发送关断指令。其中，在功率管M接通期间，检测电压VCS高于第一阈值电压Vth1，可以判定为原边峰值电流超标，发送关断指令可以及时限制原边峰值电流；在连续多个周期均检测到检测电压VCS高于第二阈值电压Vth2和/或高于第三阈值电压Vth3，可以判定为变压器T的原边绕组电感饱和、反激式电源的输出二极管短路、或者输出过压，发送关断指令可以对反激式电源进行保护。需要注意的是，连续多个周期中的周期是指连续两个驱动信号VCON的起始时刻之间的时间间隔。该周期的数量可以根据实际情况设置。
驱动模块15用于在接收到驱动指令时，通过控制端CON输出驱动信号VCON，以及在接收到关断指令时，通过控制端CON输出关断信号。通常来说驱动信号VCON为高电平，关断信号为低电平，因此，驱动模块15输出关断信号相当于中断输出驱动信号VCON。
由于第一比较器11和第二比较器12只在功率管M接通期间进行比较，第三比较器13只在功率管M关断期间进行比较，因此，为了控制第一比较器11、第二比较器12和第三比较器13分时向控制模块14发送检测信号，在本实施例中，电源控制器14还包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和开关模块16，第一开关K1接入在第一比较器11和控制模块14之间，第二开关K2接入在第二比较器12和控制模块14之间，第三开关K3接入在第三比较器13和控制模块14之间。
控制模块14还用于将驱动指令以及关断指令发送给开关模块16。
开关模块16用于在接收到驱动指令时，控制第三开关K3关断，控制第一开关K1和第二开关K2接通，以及在接收到关断指令时，控制第一开关K1和第二开关K2关断，控制第三开关K3接通。
进一步的，在本实施例中，开关模块16还用于在接收到驱动指令时，控制第三开关K3关断，并延迟第一时间t1后控制第一开关K1接通，延迟第二时间t2后控制第二开关K2接通，以及在接收到关断指令时，控制第一开关K1和第二开关K2关断，并延迟第三时间t3后控制第三开关K3接通，其中，第二时间t2小于第一时间t1。
开关模块16在功率管M接通开始后延迟控制第一开关K1和第二开关K2接通，可以屏蔽功率管M在开启瞬间造成的采样端CS上的采样毛刺，避免电流误采样。开关模块16在功率管M关断开始后延迟控制第三开关K3接通，可以屏蔽功率管M在关闭瞬间造成的辅助绕组上由于漏感影响造成的采样毛刺，避免电压误采样。通过图3可知，控制第一开关K1接通的控制信号VB1和控制第二开关K2接通的控制信号VB2均在驱动信号VCON的上升沿时刻之后产生，控制第三开关K3接通的控制信号VB32在驱动信号VCON的下降沿时刻之后产生。并且控制第二开关K2接通的控制信号VB2先于控制第一开关K1接通的控制信号VB1产生，可以更好的保证异常状态的采样稳定性。
为了进一步增加过温保护或亮度控制功能，在本实施例中，反激式电源控制系统还包括可变电阻R4，可变电阻R4与第二电阻R2或第三电阻R3并联。如图1所示，可变电阻R4与第三电阻R3并联。可变电阻R4可以为热敏电阻或光敏电阻，从而能够实现过温保护或亮度控制。
通过上述方式，本发明实施例的反激式电源控制系统通过控制功率管周期性的接通，在功率管接通和关断期间，在功率管接通期间采集原边绕组的检测电压以及在功率管关断期间采集辅助绕组的检测电压，根据检测电压判断变压器是否工作在异常状态，并在判断到工作在异常状态时，通过控制端输出关断信号，以驱动功率管关断，由于电源控制器只通过一个采样端采集检测电压，从而在使用更少的引脚条件下实现更多的安全保护，降低外围应用电路复杂程度，减少系统应用成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种反激式电源控制系统，包括变压器、功率管、二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述变压器的原边绕组的一端接输入系统电压，另一端接所述功率管的漏端，所述功率管的源端通过所述第一电阻接地，所述变压器的辅助绕组的一端接地，另一端依次通过所述二极管、第三电阻和第二电阻接所述功率管的源端，其特征在于，还包括电源控制器，所述电源控制器具有采样端和控制端，所述采样端接入所述第三电阻和第二电阻之间，所述控制端连接所述功率管的栅端，所述电源控制器用于通过所述控制端输出周期性的驱动信号，以驱动所述功率管周期性的接通，并且在所述功率管接通和关断期间，通过采样端采集检测电压，根据所述检测电压判断工作状态是否为异常状态，并在判定为异常状态时，通过所述控制端输出关断信号，以驱动所述功率管关断。
2.根据权利要求1所述的反激式电源控制系统，其特征在于，所述电源控制器包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、控制模块和驱动模块；
所述第一比较器用于在所述功率管接通期间比较所述检测电压和第一阈值电压，并在所述检测电压高于第一阈值电压时，向所述控制模块发送第一检测信号；
所述第二比较器用于在所述功率管接通期间比较所述检测电压和第二阈值电压，并在所述检测电压高于第二阈值电压时，向所述控制模块发送第二检测信号；
所述第三比较器用于在所述功率管关断期间比较所述检测电压和第三阈值电压，并在所述检测电压高于第三阈值电压时，向所述控制模块发送第三检测信号，其中，所述第一阈值电压大于第三阈值电压，并小于第二阈值电压；
所述控制模块用于向所述驱动模块发送周期性的驱动指令；并且在接收到所述第一检测信号时，向所述驱动模块发送关断指令，以及在连续多个周期均接收到第二检测信号和/或第三检测信号时，向所述驱动模块发送关断指令；
所述驱动模块用于在接收到所述驱动指令时，通过所述控制端输出驱动信号，以及在接收到所述关断指令时，通过所述控制端输出关断信号。
3.根据权利要求2所述的反激式电源控制系统，其特征在于，所述电源控制器还包括第一开关、第二开关、第三开关和开关模块，所述第一开关接入在所述第一比较器和控制模块之间，所述第二开关接入在所述第二比较器和控制模块之间，所述第三开关接入在所述第三比较器和控制模块之间；
所述控制模块还用于将所述驱动指令以及关断指令发送给所述开关模块；
所述开关模块用于在接收到所述驱动指令时，控制所述第三开关关断，控制所述第一开关和第二开关接通，以及在接收到所述关断指令时，控制所述第一开关和第二开关关断，控制所述第三开关接通。
4.根据权利要求3所述的反激式电源控制系统，其特征在于，所述开关模块还用于在接收到所述驱动指令时，控制所述第三开关关断，并延迟第一时间后控制所述第一开关接通，延迟第二时间后控制所述第二开关接通，以及在接收到所述关断指令时，控制所述第一开关和第二开关关断，并延迟第三时间后控制所述第三开关接通，其中，所述第二时间小于所述第一时间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的反激式电源控制系统，其特征在于，所述反激式电源控制系统还包括可变电阻，所述可变电阻与第二电阻或第三电阻并联。
6.根据权利要求1至4任一项所述的反激式电源控制系统，其特征在于，所述可变电阻为光敏电阻或热敏电阻。
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