CN108599594A - 一种ac-dc恒压控制转换器 - Google Patents

一种ac-dc恒压控制转换器 Download PDF

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CN108599594A CN201810286296.6A CN201810286296A CN108599594A CN 108599594 A CN108599594 A CN 108599594A CN 201810286296 A CN201810286296 A CN 201810286296A CN 108599594 A CN108599594 A CN 108599594A
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李娅妮
田斌斌
陈韵
朱樟明
杨银堂
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Abstract

本发明涉及一种AC‑DC恒压控制转换器。该AC‑DC恒压控制转换器包括一种AC‑DC恒压控制装置及一种AC‑DC转换器，其中，一种AC‑DC恒压控制装置包括采样检测器(3)、快速响应调节电路(4)、恒压导通控制器(5)、恒压关断控制器(6)及恒流开关驱动器(7)。本发明实施例，由快速响应调节电路(4)接收由采样检测器(3)输出的原边电压采样放大信号(N310)和波谷检测信号(N311)，并根据原边电压采样放大信号(N310)和波谷检测信号(N311)判断输出负载变化情况，从而调节采样信号位置及时间，使得反馈电路能够快速响应输出变化情况，以达到更优异的稳压性能。

Description

一种AC-DC恒压控制转换器
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种AC-DC恒压控制转换器。
背景技术
AC-DC(Alternating Current-Direct Current)转换器就是将交流电变为直流电的设备，当前被广泛应用于包括开关电源，电源适配器，充电器，安防电源，LED电源，网通等领域。
目前，传统的AC-DC转换器的恒压原边控制技术存在响应速度慢、工作频率低、系统体积较大、效率低、电磁干扰大等缺点。尤其是原边反馈型AC-DC转换器，受反馈机理的限制，动态响应相比副边反馈型的变换器差很多。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种AC-DC恒压控制转换器，该AC-DC恒压控制转换器包括一种AC-DC恒压控制装置及一种AC-DC转换器。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种AC-DC恒压控制装置，包括：采样检测器3、快速响应调节电路4、恒压导通控制器5、恒压关断控制器6及恒流开关驱动器7；其中，
所述采样检测器3的第一输入端电连接至电源输入链路以接收电压输入信号N301或电流输入信号N302且其第二输入端电连接至所述快速响应调节电路4以接收采样时间信号N404，其第一输出端电连接至所述恒压关断控制器6及所述快速响应调节电路4以输出原边电压采样放大信号N310，其第二输出端分别电连接至所述恒压导通控制器5及所述快速响应调节电路4以输出波谷检测信号N311，其第三输出端电连接至所述恒压导通控制器5以输出原边电压时序信号N312，其第四输出端电连接至所述恒压关断控制器6以输出原边电流采样放大信号N313；
所述恒压导通控制器5与所述恒压关断控制器6的输出端均电连接至所述恒流开关驱动器7以分别输出恒压开关导通信号N505和恒压开关关断信号N603；所述恒流开关驱动器7的输出端电连接至所述电源输入链路以控制所述电源输入链路中的开关管的导通与关断。
在本发明的一个实施例中，所述采样检测器3包括第一采样单元303、第一放大器304、基准电压源305、第二采样单元306、自适应斜波补偿单元307、第二放大器308及原边电压时序检测器309；其中，
所述第一采样单元303的输入端分别电连接所述电源输入链路与所述快速响应调节电路4以接收所述电压输入信号N301与所述采样时间信号N404且其输出端电连接至所述第一放大器304的第一输入端；
所述第一放大器304的第二输入端电连接至所述基准电压源305，其输出端电连接至所述恒压关断控制器6以输出所述原边电压采样放大信号N310且电连接至所述原边电压时序检测器309的一个输入端；所述原边电压时序检测器309的另一个输入端电连接至所述基准电压源305且其输出端分别电连接至所述恒压导通控制器5以输出所述输出波谷检测信号N311和所述原边电压时序信号N312；
所述第二采样单元306的输入端电连接至所述电源输入链路以接收所述电流输入信号N302且其输出端电连接至所述自适应斜波补偿单元307的正向输入端；
所述自适应斜波补偿单元307的负向输入端电连接至所述第一采样单元303的输入端以接收所述电压输入信号N301且其输出端电连接至所述第二放大器308的第二输入端；
所述第二放大器308的第一输入端电连接至所述基准电压源305且其输出端电连接至所述恒压关断控制器6以输出所述原边电流采样放大信号N313。
在本发明的一个实施例中，所述采样检测器3还包括采样变压器301、电阻采样网络302、第一开关管T1及采样电阻310；其中，
所述采样变压器301与所述电阻采样网络302依次串接于所述电源输入链路与所述第一采样单元303的输入端之间；
所述第一开关管T1与采样电阻310依次串接于所述电源输入链路与接地端之间，且所述第二采样单元306的输入端电连接至所述第一开关管T1与采样电阻310串接形成的节点处，所述第一开关管T1的控制端输入所述电流输入信号N302。
在本发明的一个实施例中，所述快速响应调节电路4包括负载变化检测器401、采样信号产生器402、采样信号选择器403及采样保持网络404；其中，
所述负载变化检测器401的第一输入端电连接至所述采样检测器3以接收所述原边电压采样放大信号N310且其输出端电连接至所述采样信号选择器403，所述采样保持网络404串接于所述负载变化检测器401的第一输入端与第二输入端之间；
所述采样信号产生器402的输入端电连接至所述采样检测器3以接收所述波谷检测信号N311且其两个输出端均电连接至所述采样信号选择器403，所述采样信号选择器403的输出端电连接至所述采样检测器3以输出所述采样时间信号N404。
在本发明的一个实施例中，所述采样保持网络404包括时钟器件、保持电阻R4和保持电容C1；所述时钟器件、所述保持电阻R4及所述保持电容C1依次串接于所述负载变化检测器401的第一输入端与接地端之间，且所述负载变化检测器401的第二输入端电连接至所述保持电阻R4与所述保持电容C1串接形成的节点处。
在本发明的一个实施例中，所述恒压导通控制器5包括准谐振导通信号发生器501、振荡器502、高/低频率限制器503和第一逻辑门504；其中，
所述准谐振导通信号发生器501的第一输入端及第二输入端均电连接至所述采样检测器3以接收所述波谷检测信号N311及所述原边电压时序信号N312，其第三输入端电连接至所述振荡器502且其输出端电连接至所述第一逻辑门504的第一输入端；
所述高/低频率限制器503的输入端电连接至所述振荡器502且其两个输入端均电连接至所述第一逻辑门504的第二输入端；
所述第一逻辑门504的输出端电连接至所述恒流开关驱动器7以输出所述恒压开关导通信号N505。
在本发明的一个实施例中，所述恒压关断控制器6包括限流比较器601、恒压比较器602、第二逻辑门603：其中，
所述限流比较器601的第一输入端电连接至限流基准电压源，其第二输入端电连接至所述采样检测器3的第四输出端以接收所述原边电流采样放大信号N313且其输出端电连接至所述第二逻辑门603的第一输入端；
所述恒压比较器602的第一输入端电连接至所述采样检测器3的第四输出端以接收所述原边电流采样放大信号N313，其第二输入端电连接至所述采样检测器3的第一输出端以接收所述原边电压采样放大信号N310且其输出端电连接至所述第二逻辑门603的第二输入端；
所述第二逻辑门603的输出端电连接至所述恒流开关驱动器7以输出所述恒压开关关断信号N603。
在本发明的一个实施例中，所述恒流开关驱动器7包括基准电流源701、RS触发器702与恒流驱动门703；其中，
所述RS触发器702的两个输入端分别电连接至恒压导通控制器5与所述恒压关断控制器6以接收所述恒压开关导通信号N505与所述恒压开关关断信号N603且其输出端电连接至所述恒流驱动门703；
所述恒流驱动门703电连接所述基准电流源701以接收恒流开关关断信号，且其输出端电连接至所述电源输入链路的所述开关管。
本发明的另一个实施例提供了一种AC-DC转换器，包括上述任一实施例提供的AC-DC恒压控制装置804。
在本发明的一个实施例中，所述AC-DC转换器还包括桥式整流器802、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、变压器803、辅助绕组805、电阻网络806、电流采样电阻807、开关管T和负载电阻808；其中，
所述桥式整流器802串接于电源输入端与所述变压器803的输入端之间且所述第一电容C1电连接于所述桥式整流器802的输出端与接地端之间；
所述开关管T与所述电流采样电阻807依次串接于所述变压器803的输入端与接地端之间，且所述开关管T的控制端电连接至所述AC-DC恒压控制装置804的输出端，所述AC-DC恒压控制装置804的第一输入端电连接至所述开关管T与所述电流采样电阻807串接形成的节点处；
所述负载电阻808与所述第二电容C2并接后与所述第一二极管D1串接于所述变压器803的输出端两侧；
所述电阻网络806串接于所述辅助绕组805与接地端之间，且所述AC-DC恒压控制装置804的第二输入端电连接至所述电阻网络806中电阻串接形成的节点处。
本发明的有益之处在于：通过快速响应调节电路对采样的原边电压信号进行检测并判断输出负载变化情况，从而调节采样信号位置及时间，使得反馈电路能够快速响应输出变化情况，以达到更优异的稳压性能。准谐振原边恒压控制技术使系统在满载状态下能以高频率进行开关达到高效率并减小系统体积，同时在轻载甚至空载状态下准谐振控制逻辑进入跳周期模式，降低频率减小开关功耗并避免系统效率降低的情况，使整个系统在大大减小体积的情况下仍保持高效率，提高单位体积功率密度，同时由于采用准谐振控制技术，开关管在零电流时导通，大大减小了电磁干扰，从而实现更高能效的快速充电应用。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅试图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种AC-DC转换器的电路结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种AC-DC恒压控制装置的电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种采样检测器的电路结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种采样检测器的电路结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种快速响应调节电路的电路结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种恒压导通控制器的电路结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种恒压关断控制器的电路结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种恒流开关驱动器的电路结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种原边电压/电流及关键开关信号的时序示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种采样检测器的电路结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种快速响应调节电路的电路结构示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种恒压导通控制器的电路结构示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种恒压关断控制器的电路结构示意图；
图14为本发明实施例提供的另一种恒流开关驱动器的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种AC-DC恒压控制装置的电路结构示意图。该装置可以包括：采样检测器3、快速响应调节电路4、恒压导通控制器5、恒压关断控制器6及恒流开关驱动器7；其中，采样检测器3的第一输入端电连接至电源输入链路以接收电压输入信号N301或电流输入信号N302且其第二输入端电连接至快速响应调节电路4以接收采样时间信号N404，其第一输出端电连接至恒压关断控制器6及快速响应调节电路4以输出原边电压采样放大信号N310，其第二输出端分别电连接至恒压导通控制器5及快速响应调节电路4以输出波谷检测信号N311，其第三输出端电连接至恒压导通控制器5以输出原边电压时序信号N312，其第四输出端电连接至恒压关断控制器6以输出原边电流采样放大信号N313；恒压导通控制器5与恒压关断控制器6的输出端均电连接至恒流开关驱动器7以分别输出恒压开关导通信号N505和恒压开关关断信号N603；恒流开关驱动器7的输出端电连接至电源输入链路以控制电源输入链路中的开关管的导通与关断。
具体地，采样检测器3，用于对原边电压及退磁时间进行检测以产生相应的时序信号及原边电压信号，输出为波谷检测信号N311、原边电压采样放大信号N310、原边电压时序信号N312、原边电流采样放大信号N313；快速响应调节电路4，根据波谷检测信号N311及原边电压采样放大信号N310进行负载轻重检测并输出调节后的采样时间信号N404，输出为快速响应采样信号；恒压导通控制器5，根据波谷检测信号N311输出恒压开关导通信号N505；恒压关断控制器6，根据原边电压采样放大信号N310、原边电流采样放大信号N313输出恒压开关关断信号N603；恒流开关驱动器7用于根据恒压开关导通信号N505和恒压开关关断信号N603确定开关管开通与关断时间，并且以恒定电流驱动开关管。
可选地，请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种采样检测器的电路结构示意图。采样检测器3可以包括采样检测器3包括第一采样单元303、第一放大器304、基准电压源305、第二采样单元306、自适应斜波补偿单元307、第二放大器308及原边电压时序检测器309。其中，第一采样单元303的输入端分别电连接电源输入链路与快速响应调节电路4以接收电压输入信号N301与采样时间信号N404且其输出端电连接至第一放大器304的第一输入端；第一放大器304的第二输入端电连接至基准电压源305，其输出端电连接至恒压关断控制器6以输出原边电压采样放大信号N310且电连接至原边电压时序检测器309的一个输入端；原边电压时序检测器309的另一个输入端电连接至基准电压源305且其输出端分别电连接至恒压导通控制器5以输出波谷检测信号N311和原边电压时序信号N312；第二采样单元306的输入端电连接至电源输入链路以接收电流输入信号N302且其输出端电连接至自适应斜波补偿单元307的正向输入端；自适应斜波补偿单元307的负向输入端电连接至第一采样单元303的输入端以接收电压输入信号N301且其输出端电连接至第二放大器308的第二输入端；第二放大器308的第一输入端电连接至基准电压源305且其输出端电连接至恒压关断控制器6以输出原边电流采样放大信号N313。
具体地，采样检测器用于侦测并采样原边变压器电压和原边电流信号，将关断时间的原边变压器电压与基准电压进行比较得到波谷检测信号、原边电压时序信号和原边电压采样放大信号，将导通时间的原边电流信号与基准电压进行比较得到原边电流采样放大信号。
进一步地，请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种采样检测器的电路结构示意图。采样检测器3还可以包括采样变压器301、电阻采样网络302、第一开关管T1及采样电阻310；其中，采样变压器301与电阻采样网络302依次串接于电源输入链路与第一采样单元303的输入端之间；第一开关管T1与采样电阻310依次串接于电源输入链路与接地端之间，且第二采样单元306的输入端电连接至第一开关管T1与采样电阻310串接形成的节点处，第一开关管T1的控制端输入电流输入信号N302。
可选地，请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种快速响应调节电路的电路结构示意图。快速响应调节电路4可以包括负载变化检测器401、采样信号产生器402、采样信号选择器403及采样保持网络404；其中，负载变化检测器401的第一输入端电连接至采样检测器3且其输出端电连接至采样信号选择器403以接收原边电压采样放大信号N310，采样保持网络404串接于负载变化检测器401的第一输入端与第二输入端之间；采样信号产生器402的输入端电连接至采样检测器3以接收波谷检测信号N311且其两个输出端均电连接至采样信号选择器403，采样信号选择器403的输出端电连接至采样检测器3以输出采样时间信号N404。
具体地，快速响应调节电路，根据波谷检测信号确定时序，由负载变化检测电路根据原边电压采样放大信号变化幅度输出快速响应采样信号给采样检测器进行采样时间调节，达到快速响应负载变化的目的。
其中，采样保持网络404包括时钟器件、保持电阻R4和保持电容C1；时钟器件、保持电阻R4及保持电容C1依次串接于负载变化检测器401的第一输入端与接地端之间，且负载变化检测器401的第二输入端电连接至保持电阻R4与保持电容C1串接形成的节点处。
可选地，请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种恒压导通控制器的电路结构示意图。该恒压导通控制器5可以包括准谐振导通信号发生器501、振荡器502、高/低频率限制器503和第一逻辑门504；其中，准谐振导通信号发生器501的第一输入端及第二输入端均电连接至采样检测器3以接收波谷检测信号N311及原边电压时序信号N312，其第三输入端电连接至振荡器502且其输出端电连接至第一逻辑门504的第一输入端；高/低频率限制器503的输入端电连接至振荡器502且其两个输入端均电连接至第一逻辑门504的第二输入端；第一逻辑门504的输出端电连接至恒流开关驱动器7以输出恒压开关导通信号N505。
具体地，恒压导通控制器，根据波谷检测信号、原边电压时序信号中的Ton/Toff时间及PFM信号进行逻辑运算，并且与频率比较器比较得到恒压开关导通信号。
可选地，请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种恒压关断控制器的电路结构示意图。恒压关断控制器6可以包括限流比较器601、恒压比较器602、第二逻辑门603：其中，限流比较器601的第一输入端电连接至限流基准电压源，其第二输入端电连接至采样检测器3的第四输出端以接收原边电流采样放大信号N313且其输出端电连接至第二逻辑门603的第一输入端；恒压比较器602的第一输入端电连接至采样检测器3的第四输出端以接收原边电流采样放大信号N313，其第二输入端电连接至采样检测器3的第一输出端以接收原边电压采样放大信号N310且其输出端电连接至第二逻辑门603的第二输入端；第二逻辑门603的输出端电连接至恒流开关驱动器7以输出恒压开关关断信号N603。
具体地，恒压关断控制器，原边电压采样放大信号与原边电流采样放大信号比较得到恒压开关关断信号。
可选地，请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种恒流开关驱动器的电路结构示意图。该恒流开关驱动器7可以包括基准电流源701、RS触发器702与恒流驱动门703；其中，RS触发器702的两个输入端分别电连接至恒压导通控制器5与恒压关断控制器6以接收恒压开关导通信号N505与恒压开关关断信号N603且其输出端电连接至恒流驱动门703；恒流驱动门703电连接基准电流源701以接收恒流开关关断信号，且其输出端电连接至电源输入链路的开关管。
具体地，恒流驱动控制器用于根据恒压开关导通信号和恒压开关关断信号确定开关管开通与关断时间，并且以恒定电流驱动开关管。
当前，原边反馈型变换器受反馈机理的限制，动态响应相比副边反馈型的变换器差很多，本发明实施例，引入快速响应调节电路，能够通过采样的原边电压信号进行检测判断输出负载变化情况，从而调节采样信号位置及时间，使得反馈电路能够快速响应输出变化情况，以达到更优异的稳压性能。准谐振原边恒压控制技术使系统在满载状态下能以高频率进行开关达到高效率并减小系统体积，同时在轻载甚至空载状态下准谐振控制逻辑进入跳周期模式，降低频率减小开关功耗避免系统效率降低的情况，使整个系统在大大减小体积的情况下仍保持高效率，提高单位体积功率密度，同时由于采用准谐振控制技术，开关管在零电流时导通，大大减小了电磁干扰；这种控制技术为目前实现更高能效的快速充电应用提供了有力的技术支持。
实施例二
请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种原边电压/电流及关键开关信号的时序示意图。从波形的前半段可以看出原边采样电压在负载变化较小时由常规采样信号进行采样，当负载变化较大时由快速采样信号进行采样得到原边采样电压恒压值，变压器原边电流达到原边采样电压恒压值时开关关断，系统进入关断时间，变压器原边电流逐渐下降同时功率管漏源电压也逐渐下降，当电压达到波谷检测点开关打开，系统进入导通时间，变压器原边电流逐渐上升达到原边采样电压恒压值；而在波形的后半段展示了当PFM检测信号介入时，即使检测到波谷信号，实际的波谷信号也直到PFM检测信号进行状态重置后才会进行有效的开启，从而完成轻载状态下的降频功能。
具体地，本发明快速响应调节技术的理论推导如下，本发明AC-DC恒流转换器引入快速响应调节技术，采样检测电路在采样信号时间内对原边电压信号进行采样得到Vfb0，该数据由采样保持电路存储至下一个周期，在此过程中如果负载突然发生变化，假设输出电压下降ΔV0，那么Vfb的变化量为：
假设当开关管关断时Vfb的电压为Vfb1，电容采样得到的电压为Vc1，可以得到下式：
当采样信号关断的时候，由上式可以推得：
其中t1是采样信号时间，τ＝R4C1。所以ΔVC1＝Vc1|t＝0-Vc1|t＝t1可以表示成下式：
其中ΔVfb＝Vfb0-Vfb1，负载变化比较器设置了失调电压Vos。当t1时刻，如果下式成立，那么负载变化比较器将会反转为高电平：
Vc1|t＝t1-Vc1|t＝0≥Vos
由于Vc1|t＝t1-Vc1|t＝0＝Vfb0，上式可以写为：
ΔVC1≥Vos
根据以上各式推导即可得出快速响应调节信号翻转为高电平的条件为：
于是当输出负载变化量满足上式时，快速响应检测电路输出信号翻转为高电平输出至采样信号选择器，采样信号选择器从采样信号产生电路产生的两个不同采样时间信号中选择一个采样时间较长的信号输出至采样检测电路的采样单元，采样单元提高了采样时间从而达到快速响应负载变化的目的。
本发明通过完善的系统设计提高系统反馈响应速度，以获得更优异的稳压性能，提高系统工作频率，减小外围器件尺寸，同时仍然保持高效率，且由于准谐振控制技术，大大降低了开关电磁干扰问题，从而实现了小体积高效率的AC-DC恒流转换器。
实施例三
请参见图10至图14，本实施例在上述实施例的基础上，对本发明的AC-DC恒压控制装置进行详细描述。
请参见图10，图10为本发明实施例提供的另一种采样检测器的电路结构示意图。该采样检测器3包括采样单元303/306、基准电压源305、运算放大器304/308、自适应斜波补偿单元307、原边电压时序检测器309。其中，采样单元303的第一输入信号是由变压器301采样原边变压器电压，通过电阻采样网络302得到变压器电压信号N303，第二输入信号是由快速响应调节电路4输出的采样信号N404，经过采样单元303得到原边电压采样信号N305输入到运算放大器304；采样单元306的第一输入信号是由开关信号N302控制开关管310导通后，电流流经采样电阻311得到的原边采样电流信号N304，经过采样单元306得到原边电流采样信号N306输入到自适应斜波补偿单元307；基准电压源305的输出信号是原边电压/电流放大基准信号N307/N308，输出至运算放大器304/308，电压时序检测基准N314输出至原边电压时序检测器309；自适应斜波补偿单元307的输入信号是原边电流采样信号N306，输出信号是电流采样补偿信号N309；运算放大器304的第一输入信号是原边电压采样信号N305，第二输入信号是原边电压放大基准信号N307，输出信号是原边电压放大信号N310；运算放大器308的第一输入信号是电流采样补偿信号N309，第二输入信号是原边电流放大基准信号N308，输出信号是原边电流放大信号N313；原边电压时序检测器309的第一输入信号是原边电压放大信号N310，第二输入信号是基准电压源305的输出信号N314，第一输出信号是波谷检测信号N311，第二输出信号是原边电压时序信号N312。
其中，采样单元，用于根据快速响应调节电路输出的采样信号对原边电压及原边电流进行逐周期采样，提高系统反馈环路速度；基准电压源，用于输出原边电压基准值、原边电流基准值、波谷基准电压和限流基准电压信号，提供给原边电压放大器、原边电压时序检测器及原边电流放大器用；运算放大器，用于将采样的原边电压信号及原边电流信号进行放大，以便进行后期处理；原边电压时序检测器，根据放大后的原边电压信号进行逻辑运算，得到波谷检测信号及原边电压时序信号；自适应斜波补偿单元，用于根据输入线电压补偿原边电流采样信号。
请参见图11，图11为本发明实施例提供的另一种快速响应调节电路的电路结构示意图。该快速响应调节电路4的输入信号是原边电压采样放大信号N310和原边电压时序信号N312，输出是采样信号N404，其包括负载变化检测器401、采样信号产生器402、采样信号选择器403，采样保持网络R4和C1，其中，负载变化检测器401的第一输入信号是原边电压采样放大信号N310，第二输入信号是采样保持网络存储的上一周期原边电压采样放大信号N401，输出信号是快速响应调节信号N402；采样信号产生器402的输入信号是原边电压时序信号N312，第一输出信号是常规采样信号N403，第二输出信号是快速采样信号N404；采样信号选择器403的第一输入信号是快速响应调节信号N402，第二输入信号是常规采样信号N403，第三输入信号是快速采样信号N404，输出信号是采样信号N404。
其中，负载变化检测电路，根据原边电压时序信号确定采样时序，根据原边电压采样放大信号前后两个周期的变化幅度确定是否产生快速响应信号，并输出给采样信号选择器；采样信号产生电路，根据原边电压时序信号产生两个采样时间不同的采样信号提供给采样信号选择器；采样信号选择器，根据负载变化检测电路提供的快速响应信号状态控制采样信号选择器，选择不同采样时间的采样信号以确保系统能够进行快速响应。
请参见图12，图12为本发明实施例提供的另一种恒压导通控制器的电路结构示意图。该恒压导通控制器5包括准谐振导通信号发生器501、振荡器502、高/低频率限制器503，逻辑门504，其中，准谐振导通信号发生器501的第一输入信号是波谷检测信号N311，第二输入信号是原边电压时序信号N312，输出信号是准谐振导通逻辑信号N503；振荡器502，用于产生内部时钟信号N501和高频限制频率80kHz及低频限制频率50kHz；高/低频率限制器503的输入信号是高/低频限制频率N502，输出信号是高低频限制信号N504；逻辑门504的第一输入信号是准谐振导通逻辑信号N503，第二输入信号是高低频限制信号N504，输出信号是恒流开关导通信号N505。
其中，准谐振导通信号发生器，根据波谷检测信号及原边电压时序信号进行逻辑运算，得到恒压导通预导通信号；振荡器，用于产生时钟信号，提供给准谐振导通信号发生器、50kHz/80kHz频率限制器使用；50kHz/80kHz频率限制器，用于根据振荡器产生的时钟信号得到同步50kHz/80kHz频率。
请参见图13，图13为本发明实施例提供的另一种恒压关断控制器的电路结构示意图。恒压关断控制器6包括限流比较器601、恒压比较器602、逻辑门603，其中，限流比较器601的第一输入信号是限流基准电压，第二输入信号是原边电流放大信号N314，输出信号是限流关断信号N601；恒压比较器602的第一输入信号是原边电流放大信号N314，第二输入信号是原边电压放大信号N310，输出信号是恒压关断信号N602；逻辑门603的第一输入信号是限流关断信号N601，第二输入信号是恒压关断信号N602，输出信号是恒压开关关断信号N603。
其中，恒压比较器，用于原边电压采样放大信号与原边电流采样放大信号比较得到恒压信号，直接关断驱动管；限流比较器，用于原边电流采样放大信号与最大限流电压比较得到限流信号，直接关断驱动管。
请参见图14，图14为本发明实施例提供的另一种恒流开关驱动器的电路结构示意图。恒流驱动控制器7包括基准电流源701，RS触发器702，恒流驱动门703，其中，基准电流源701的输出信号是基准恒流信号N701；RS触发器702的第一输入信号是恒流开关关断信号N603，第二输入信号是恒流开关导通信号N505，输出信号是开关逻辑控制信号N702；恒流驱动门703的输入信号是开关逻辑控制信号N702，输出信号是开关驱动信号N703，用来驱动MOS管704。
其中，基准电流源，用于输出基准电流及偏置电流信号；RS触发器，用于将恒流导通信号与恒流关断信号逻辑组合得到驱动开关逻辑控制信号；恒流驱动门，用于根据基准电流信号和开关逻辑控制信号驱动AC-DC转换器的开关管。
本实施例，与现有技术相比，通过用于AC-DC转换器的准谐振原边恒压快速响应控制技术，通过采样检测器侦测AC-DC转换器系统的原边变压器波谷电压产生波谷电压信号、原边电压时序信号及原边电压采样放大信号，由快速响应调节电路根据波谷检测信号确定时序，并根据原边电压采样放大信号变化幅度输出快速响应采样信号给采样检测器进行采样时间调节，由恒压导通控制器根据波谷电压信号及时序信号逻辑运算产生开关导通信号，由恒压关断控制器将原边电压信号与原边电流信号比较产生开关关断信号；最后通过恒定电流驱动器控制AC-DC转换器开关的开通与关断。本发明通过采用快速响应调节电路优化采样时间，提高环路反馈速度达到更优异的稳压效果，准谐振控制技术(QR技术)，提高最大工作频率，提高工作效率，降低成本，同时由于开关管零电压导通，大大减小了电磁干扰，同时引入原边反馈PSR控制技术，在原边即可采样次级边电压及电流信号，大大减少外围器件数量，降低系统成本及成品体积。
实施例四
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种AC-DC转换器的电路结构示意图。该AC-DC转换器可以包括桥式整流器802、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、变压器803、辅助绕组805、电阻网络806、电流采样电阻807、开关管T、负载电阻808以及由上述任一实施例提供的AC-DC恒压控制装置804。
其中，桥式整流器802串接于电源输入端与变压器803的输入端之间且第一电容C1电连接于桥式整流器802的输出端与接地端之间；
开关管T与电流采样电阻807依次串接于变压器803的输入端与接地端之间，且开关管T的控制端电连接至AC-DC恒压控制装置804的输出端，AC-DC恒压控制装置804的第一输入端31电连接至开关管T与电流采样电阻807串接形成的节点处；负载电阻808与第二电容C2并接后与第一二极管D1串接于变压器803的输出端两侧；电阻网络806串接于辅助绕组805与接地端之间，且AC-DC恒压控制装置804的第二输入端电连接至电阻网络806中电阻串接形成的节点处。
本发明适用于AC-DC转换器恒压控制应用。由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、采用快速响应控制技术，通过快速响应控制技术改进原边反馈系统响应速度慢的缺陷，大大提升了系统的响应速度，实现更加优异的恒压效果；
2、采用新型准谐振技术，能大幅提高满载工作频率以便系统减少体积的同时提高轻载阶段的效率，降低损耗；
3、采用新型准谐振技术，开关管在零电流时导通，大大减小了电磁干扰；
4、采用谷值电压采样开通技术，减小开关损耗，提高系统效率；
5、采用的原边反馈PSR控制技术，在原边即可采样次级边电压及电流信号，减少外围器件数量，降低系统成本及成品体积。
综上，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种AC-DC恒压控制装置，其特征在于，包括：采样检测器(3)、快速响应调节电路(4)、恒压导通控制器(5)、恒压关断控制器(6)及恒流开关驱动器(7)；其中，
所述采样检测器(3)的第一输入端电连接至电源输入链路以接收电压输入信号(N301)或电流输入信号(N302)且其第二输入端电连接至所述快速响应调节电路(4)以接收采样时间信号(N404)，其第一输出端电连接至所述恒压关断控制器(6)及所述快速响应调节电路(4)以输出原边电压采样放大信号(N310)，其第二输出端分别电连接至所述恒压导通控制器(5)及所述快速响应调节电路(4)以输出波谷检测信号(N311)，其第三输出端电连接至所述恒压导通控制器(5)以输出原边电压时序信号(N312)，其第四输出端电连接至所述恒压关断控制器(6)以输出原边电流采样放大信号(N313)；
所述恒压导通控制器(5)与所述恒压关断控制器(6)的输出端均电连接至所述恒流开关驱动器(7)以分别输出恒压开关导通信号(N505)和恒压开关关断信号(N603)；所述恒流开关驱动器(7)的输出端电连接至所述电源输入链路以控制所述电源输入链路中的开关管的导通与关断。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样检测器(3)包括第一采样单元(303)、第一放大器(304)、基准电压源(305)、第二采样单元(306)、自适应斜波补偿单元(307)、第二放大器(308)及原边电压时序检测器(309)；其中，
所述第一采样单元(303)的输入端分别电连接所述电源输入链路与所述快速响应调节电路(4)以接收所述电压输入信号(N301)与所述采样时间信号(N404)且其输出端电连接至所述第一放大器(304)的第一输入端；
所述第一放大器(304)的第二输入端电连接至所述基准电压源(305)，其输出端电连接至所述恒压关断控制器(6)以输出所述原边电压采样放大信号(N310)且电连接至所述原边电压时序检测器(309)的一个输入端；所述原边电压时序检测器(309)的另一个输入端电连接至所述基准电压源(305)且其输出端分别电连接至所述恒压导通控制器(5)以输出所述输出波谷检测信号(N311)和所述原边电压时序信号(N312)；
所述第二采样单元(306)的输入端电连接至所述电源输入链路以接收所述电流输入信号(N302)且其输出端电连接至所述自适应斜波补偿单元(307)的正向输入端；
所述自适应斜波补偿单元(307)的负向输入端电连接至所述第一采样单元(303)的输入端以接收所述电压输入信号(N301)且其输出端电连接至所述第二放大器(308)的第二输入端；
所述第二放大器(308)的第一输入端电连接至所述基准电压源(305)且其输出端电连接至所述恒压关断控制器(6)以输出所述原边电流采样放大信号(N313)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采样检测器(3)还包括采样变压器(301)、电阻采样网络(302)、第一开关管(T1)及采样电阻(310)；其中，
所述采样变压器(301)与所述电阻采样网络(302)依次串接于所述电源输入链路与所述第一采样单元(303)的输入端之间；
所述第一开关管(T1)与采样电阻(310)依次串接于所述电源输入链路与接地端之间，且所述第二采样单元(306)的输入端电连接至所述第一开关管(T1)与采样电阻(310)串接形成的节点处，所述第一开关管(T1)的控制端输入所述电流输入信号(N302)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述快速响应调节电路(4)包括负载变化检测器(401)、采样信号产生器(402)、采样信号选择器(403)及采样保持网络(404)；其中，
所述负载变化检测器(401)的第一输入端电连接至所述采样检测器(3)且其输出端电连接至所述采样信号选择器(403)以接收所述原边电压采样放大信号(N310)，所述采样保持网络(404)串接于所述负载变化检测器(401)的第一输入端与第二输入端之间；
所述采样信号产生器(402)的输入端电连接至所述采样检测器(3)以接收所述波谷检测信号(N311)且其两个输出端均电连接至所述采样信号选择器(403)，所述采样信号选择器(403)的输出端电连接至所述采样检测器(3)以输出所述采样时间信号(N404)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采样保持网络(404)包括时钟器件、保持电阻(R4)和保持电容(C1)；所述时钟器件、所述保持电阻(R4)及所述保持电容(C1)依次串接于所述负载变化检测器(401)的第一输入端与接地端之间，且所述负载变化检测器(401)的第二输入端电连接至所述保持电阻(R4)与所述保持电容(C1)串接形成的节点处。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恒压导通控制器(5)包括准谐振导通信号发生器(501)、振荡器(502)、高/低频率限制器(503)和第一逻辑门(504)；其中，
所述准谐振导通信号发生器(501)的第一输入端及第二输入端均电连接至所述采样检测器(3)以接收所述波谷检测信号(N311)及所述原边电压时序信号(N312)，其第三输入端电连接至所述振荡器(502)且其输出端电连接至所述第一逻辑门(504)的第一输入端；
所述高/低频率限制器(503)的输入端电连接至所述振荡器(502)且其两个输出端均电连接至所述第一逻辑门(504)的第二输入端；
所述第一逻辑门(504)的输出端电连接至所述恒流开关驱动器(7)以输出所述恒压开关导通信号(N505)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恒压关断控制器(6)包括限流比较器(601)、恒压比较器(602)、第二逻辑门(603)：其中，
所述限流比较器(601)的第一输入端电连接至限流基准电压源，其第二输入端电连接至所述采样检测器(3)的第四输出端以接收所述原边电流采样放大信号(N313)且其输出端电连接至所述第二逻辑门(603)的第一输入端；
所述恒压比较器(602)的第一输入端电连接至所述采样检测器(3)的第四输出端以接收所述原边电流采样放大信号(N313)，其第二输入端电连接至所述采样检测器(3)的第一输出端以接收所述原边电压采样放大信号(N310)且其输出端电连接至所述第二逻辑门(603)的第二输入端；
所述第二逻辑门(603)的输出端电连接至所述恒流开关驱动器(7)以输出所述恒压开关关断信号(N603)。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恒流开关驱动器(7)包括基准电流源(701)、RS触发器(702)与恒流驱动门(703)；其中，
所述RS触发器(702)的两个输入端分别电连接至恒压导通控制器(5)与所述恒压关断控制器(6)以接收所述恒压开关导通信号(N505)与所述恒压开关关断信号(N603)且其输出端电连接至所述恒流驱动门(703)；
所述恒流驱动门(703)电连接所述基准电流源(701)以接收恒流开关关断信号，且其输出端电连接至所述电源输入链路的所述开关管。
9.一种AC-DC转换器，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的AC-DC恒压控制装置(804)。
10.根据权利要求9所述的转换器，其特征在于，还包括桥式整流器(802)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一二极管(D1)、变压器(803)、辅助绕组(805)、电阻网络(806)、电流采样电阻(807)、开关管(T)和负载电阻(808)；其中，
所述桥式整流器(802)串接于电源输入端与所述变压器(803)的输入端之间且所述第一电容(C1)电连接于所述桥式整流器(802)的输出端与接地端之间；
所述开关管(T)与所述电流采样电阻(807)依次串接于所述变压器(803)的输入端与接地端之间，且所述开关管(T)的控制端电连接至所述AC-DC恒压控制装置(804)的输出端，所述AC-DC恒压控制装置(804)的第一输入端电连接至所述开关管(T)与所述电流采样电阻(807)串接形成的节点处；
所述负载电阻(808)与所述第二电容(C2)并接后与所述第一二极管(D1)串接于所述变压器(803)的输出端两侧；
所述电阻网络(806)串接于所述辅助绕组(805)与接地端之间，且所述AC-DC恒压控制装置(804)的第二输入端电连接至所述电阻网络(806)中电阻串接形成的节点处。
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