CN108712062A - 开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法 - Google Patents

开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法。所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制开关电路导通;以及依据检测反映功率转换电路中电信号的第二电信号控制开关电路断开;其中,开关控制电路中的部分电器件基于供电控制信号维持工作。通过延时控制开关电路导通,并在延时期间内启动开关控制电路部分电器件的供电,实现了在轻载期间适配器采用低功耗模式时能够及时并高可靠性的响应轻载供电。

Description

开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法
本申请要求2018年5月10日提交中国专利局、申请号为201810443619.8、发明名称为“开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及驱动电路技术领域,特别是涉及一种开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法。
背景技术
目前是市面上基于双极结型晶体管(BJT)驱动的适配器需要辅助绕组为芯片提供供电,典型结构为附图1所示图形,在低于15W小功率的应用场合,变压器的三个绕组一般为原边绕组103,副边绕组104,和辅助绕组105组成。101为整流桥,102为输入电容,108,109为分压电阻,输出电容115上的电压通过副边绕组104和辅助绕组105的耦合作用由分压电阻108和109反馈到控制芯片110的FB脚位上,控制芯片110调制系统的占空比来实现输出恒压功能。电流采样电阻112通过检测原边电感电流实现周期限流,并实现输出恒流功能。114为输出整流二极管,115为输出电容,116为输出假负载。辅助绕组105的作用主要有两个,一个是耦合副边绕组104以实现恒压输出功能,一个是通过整流二极管107和稳压电容106为控制芯片110的VCC脚位提供供电。
为了在系统上降低成本和提升可靠性,目前市面上部分厂商也通过省去附图1中的辅助绕组105来实现。例如,在开关电路中开关三极管的基极和集电极之间增设电阻,利用三极管的放大作用保证系统在启动和轻载工作时有足够的电流,但是这种方式降低了三极管的耐压性,进而影响可靠性,此外,该种方式还增加了空载的待机功耗,导致产品无法大规模量产。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本申请的目的在于提供一种开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法,用于解决现有技术中在适配器轻载期间芯片待机功耗大,且适配器中开关三极管的耐压性低等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本申请的第一方面提供一种开关控制电路,用于控制包含三极管的开关电路,其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述开关控制电路连接一功率转换电路,其中,所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关控制电路包括:开关检测单元,用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号;控制单元,与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号;供电单元,连接在所述供电母线和基准地之间并具有一供电端,用于利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电;其中,所述开关控制电路中的部分电器件是按照所述供电控制信号维持工作的。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关检测单元包括:开关导通检测模块,用于检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号;开关断开检测模块,连接所述功率转换电路,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关导通检测模块包括:第一采样电路模块,用于采集输入所述功率转换电路的有效电压信号,并基于所采集的有效电压信号输出第一电信号;计时电路模块,与所述第一采样电路模块相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述第一采样电路模块包括连接在所述功率转换电路两端之间的分压电阻。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关断开检测模块包括:第二采样电路模块,用于采集所述功率转换电路中电感的电信号,并将所采集的电信号转换成用于反映电感电流的第二电信号;比较电路模块,与所述第二采样电路模块相连,用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述第二采样电路模块包括:采样电阻,与所述电感串联;镜像电路,其输入端连接在所述采样电阻和电感之间,输出端连接所述比较电路模块和所述供电单元;所述镜像电路将采集自所述采样电阻的电信号转换成第二电信号并输出。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述控制单元包括:第一延时模块,与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号;第一逻辑控制模块,与所述开关导通检测模块、开关断开检测模块和供电单元相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号;第二逻辑控制模块,与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述控制单元还包括:第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号;所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关电路的输出端经由所述开关控制电路连接基准地,所述功率转换电路接入所述基准地与所述供电母线回路的地之间。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述供电单元包括:串接在所述供电母线和所述开关控制电路的基准地之间的电阻和电容;切换供电模块,包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路;在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换,并当切换至第二线路时向所述电容充电和向所述开关控制电路提供供电,以及当切换至第一线路时,利用所述电阻和电容向所述开关控制电路提供供电。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述切换供电模块包括:电源调制电路模块,用于调制所述供电端的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;设于所述第一线路上的受控开关,其受控端连接所述电源调制电路模块,用于基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换;设于所述第二线路上的二极管。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述供电控制信号所持续的时长小于等于所述开关电路的一个通断周期。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
在所述第一方面的某些实施方式中,所述控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
本申请第二方面提供一种适配器,包括:整流电路,用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上;如第一方面任一所述的开关控制电路,接入所述供电母线;开关电路,驱动端连接所述开关控制电路,输入端接入所述供电母线;功率转换电路,通过所述开关控制电路连接所述开关电路的输出端,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电。
在所述第二方面的某些实施方式中,所述开关电路包含:开关单元,包含三极管和电阻;其中,所述电阻用于维持三极管基极电压,所述三极管的集电极连接供电母线,以及所述三极管的发射极通过所述开关控制电路连接功率转换电路;驱动单元,与所述开关控制电路相连,用于基于所接收的导通的控制信号驱动所述三极管导通,以及基于所接收的断开的控制信号断开所述三极管。
在所述第二方面的某些实施方式中,所述功率转换电路包括:隔离式的变换电路、或非隔离式的变换电路。
本申请第三方面提供一种芯片,用于控制包含三极管的开关电路,其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述芯片连接一功率转换电路,包括:多个引脚,其中,包括用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚,用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚,用于获取芯片供电的第三引脚,以及基准地引脚;开关控制电路,与上述各引脚相连,用于依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述开关控制电路包括:开关检测单元,与所述第一引脚、第二引脚相连,用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号;控制单元,与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号;供电单元,连接所述第三引脚,用于利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电;其中,所述开关控制电路中的部分电器件是按照所述供电控制信号维持工作的。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述开关检测单元包括:开关导通检测模块,连接所述第一引脚,用于检测反映负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号;开关断开检测模块,连接所述第二引脚,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述开关导通检测模块包括:计时电路模块,与所述第一引脚相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述开关断开检测模块包括:镜像电路模块,其输入端连接所述第二引脚,将采集自所述第二引脚的电信号转换成第二电信号并输出;比较电路模块,与所述镜像电路模块的输出端相连,用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述控制单元包括:第一延时模块,与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号;第一逻辑控制模块,与所述开关导通检测模块、开关断开检测模块和供电单元相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号;第二逻辑控制模块,与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述控制单元还包括:第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号;所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述供电单元包括:切换供电模块,包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路,且连接所述第三引脚;在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向与所述第三引脚相连的电容充电并通过所述第三引脚提供供电,以及当切换至第一线路时,利用所述第三引脚提供供电。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述切换供电模块包括:电源调制电路模块,用于调制所述第三引脚的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;设于所述第一线路上的受控开关,其受控端连接所述电源调制电路模块,用于基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换;设于所述第二线路上的二极管。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述供电控制信号所持续的时长小于等于所述开关电路的一个通断周期。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述芯片还包括所述开关电路中的驱动单元和电阻,以及用于连接三极管基极的第四引脚和用于连接三极管发射极的第五引脚;其中,所述驱动单元的输出端通过所述第四引脚向所述三极管基极输出驱动控制信号;所述电阻用于维持三极管基极电压。
在所述第三方面的某些实施方式中,所述芯片还包括所述开关电路,以及用于连接三极管集电极的第六引脚;其中,所述开关电路还包含驱动单元和电阻,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间,所述电阻用于维持三极管基极电压。
本申请第四方面提供一种开关控制方法,用于控制开关控制电路,其中,所述开关控制电路用于控制包含三极管的开关电路,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述开关控制电路连接一功率转换电路,所述方法包括:依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作;自产生所述供电控制信号时起,依据检测所述第一电信号延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述方法还包括:依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长的步骤。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号的步骤包括:检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,基于所述第一电信号而产生的时限阈值进行计时,并在所述计时超时时输出第一检测信号;基于所述第一检测信号输出供电控制信号。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述基于第一检测信号输出供电控制信号的步骤包括:基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
在所述第四方面的某些实施方式中,还包括依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号清除所述供电控制信号的步骤。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号清除所述供电控制信号的步骤包括:依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号输出第二检测信号;基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述方法还包括:在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时计时。
在所述第四方面的某些实施方式中,在所述开关电路导通期间,所述方法还包括:依据检测所述第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向一电容充电和向所述开关控制电路提供供电,以及当切换至第一线路时,利用一启动电阻和所述电容向所述开关控制电路提供供电。
在所述第四方面的某些实施方式中,所述依据检测第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路的步骤包括:调制所述开关控制电路的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换。
本申请第五方面提供一种适配器,包括:整流电路,用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上;三极管,集电极接入所述供电母线,受控导通和断开;芯片,包含开关控制电路和所述三极管的驱动单元,以及用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚、用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚、用于获取芯片供电的第三引脚、用于连接所述三极管发射极的第四引脚和基准地引脚;其中,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间;功率转换电路,通过所述芯片连接所述开关电路的发射极,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电;第一采样电路,连接在所述功率转换电路两端,且输出端连接所述第一引脚,用于采集所述第一电信号;第二采样电路,连接在所述基准地引脚与功率转换电路输入端之间,且输出端连接所述第二引脚,用于采集反映所述功率转换电路中的电信号;其中,所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
在所述第五方面的某些实施方式中,所述功率转换电路包括:反激式隔离变换电路、BUCK式变换电路或Boost变换电路。
如上所述,本申请的开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法,具有以下有益效果:通过延时控制开关电路导通,并在延时期间内启动开关控制电路部分电器件的供电,实现了在轻载期间适配器采用低功耗模式时能够及时并高可靠性的响应轻载供电,同时,采用储能元件的自供电方式有效减少芯片外围电器件并确保开关控制电路供电稳定,另外,在三极管基极与基准地之间接电阻,有利于防止三极管击穿,提高三极管耐压性。
附图说明
图1显示为市面上基于双极结型晶体管(BJT)驱动的适配器的电路示意图。
图2显示为本申请开关控制电路与开关电路和功率转换电路的连接关系示意图。
图3显示为本申请开关控制电路在一实施方式中的结构框图。
图4显示为本申请开关控制电路在一实施方式中的电路示意图。
图5显示为本申请开关控制电路中节点波形示意图。
图6显示为本申请开关控制电路中的切换供电模块的电路示意图。
图7显示为本申请开关控制电路中与图6相关节点的波形示意图。
图8显示为本申请芯片的封装示意图。
图9、10和11分别显示为本申请适配器在不同实施方式中的结构示意图。
图12显示为本申请开关控制方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件,但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如,第一预设阈值可以被称作第二预设阈值,并且类似地,第二预设阈值可以被称作第一预设阈值,而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一预设阈值和预设阈值均是在描述一个阈值,但是除非上下文以其他方式明确指出,否则它们不是同一个预设阈值。相似的情况还包括第一音量与第二音量。
再者,如同在本文中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中有相反的指示.应当进一步理解,术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组,但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的,或意味着任一个或任何组合.因此,“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个:A;B;C;A和B;A和C;B和C;A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时,才会出现该定义的例外。
适配器是一个独立的硬件接口设备,允许硬件或电子接口与其它硬件或电子接口相连,也可以是信息接口。比如:电源适配器、三角架基座转接部件、USB与串口的转接设备等。适配器中的恒压电源采用开关电源电路。在一些适配器应用中,如电源适配器,在适配器向负载充电期间,适配器具有重负载运行;在适配器未向负载充电期间,适配器处于轻负载运行。由此可见,当适配器接入需提供功率输出的负载时,处于重负载运行期间;当适配器未接入或所接入的负载无需输出功率时,处于轻负载运行期间。为使适配器在轻负载运行期间减少内耗,适配器中的开关控制电路在轻负载期间关闭自身电器件的运行,然而,当适配器接入负载而处于重负载运行时,开关控制电路由于重新启动易输出不稳定供电,这使得适配器的可靠性降低。
本申请提供一种开关控制电路,用于控制包含三极管的开关电路,其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端连接功率转换电路。在此,所述开关电路受开关控制电路的控制,当导通时供电母线向功率转换电路供电以使功率转换电路中的电感处于励磁阶段,当断开时,功率转换电路中的电感处于退磁阶段。所述适配器利用功率转换电路中电感的励磁和退磁向负载提供稳定供电。
在此,为使开关控制电路在适配器轻载期间降低内耗,同时在适配器接入负载时及时响应负载的变化,所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持供电。
其中,所述第一电信号可采集自功率转换电路的输出侧,以直接获取负载供电的电信号;或者采集自供电转换电路的输入侧,以采集功率转换电路所供电的平均电压。所述第一电信号可以是直接采集的电压信号,或者将所采集的电压信号进行分压处理后得到的。所述第一电信号的电压可反映适配器所外接的负载情况,以电源适配器为例,当电源适配器向负载充电时,所述第一电信号的电压较高,当电源适配器未向负载充电时,所述第一电信号的电压较低。
其中,所述第二电信号直接或通过采样电阻采集自所述功率转换电路的输入端。或者,根据开关控制电路、开关电路及功率转换电路是以基准地为节点的连接方式,所述第二电信号可以以电压信号描述流入所述功率转换电路的电流信号。所述第二电信号用于反映功率转换电路中电感励磁和退磁过程。所述开关控制电路通过检测所述第一电信号和第二电信号控制开关电路导通或断开,利用开关电路的供电变化使得功率转换电路向负载提供稳定供电。
请参阅图2,其显示为所述开关控制电路与开关电路和功率转换电路的连接关系示意图。所述开关电路22的输出端经由所述开关控制电路21连接基准地,所述功率转换电路23接入所述基准地与所述供电母线回路的地之间。
为了在轻载期间降低内耗,所述开关控制电路通过检测所述第一电信号产生一内部的供电控制信号,所述开关控制电路中部分电器件基于所述供电控制信号维持供电,即当所述供电控制信号有效(如高电平)时,开关控制电路中所有电器件供电运行,当所述供电控制信号无效(如低电平)时,开关控制电路中部分电器件断电只保留部分电器件运行。例如,开关控制电路中基于供电控制信号消除而被断电的部分电器件可位于无需获取第一电信号、无需检测第一电信号、和无需基于第一检测信号而立即做出响应的电路模块中;对应的,开关控制电路中需要始终维持供电的部分电器件位于用于获取第一电信号、检测第一电信号以生成第一检测信号、以及需根据第一检测信号立即做出响应的电路模块。
当所述开关控制电路依据检测第一电信号确定需导通开关电路时,一方面产生所述供电控制信号以便开关控制电路中各电器件可正常运行,同时延时向开关电路输出使导通的控制信号,以利用延时时段完成开关控制电路的启动过程。在此,所述供电控制信号可为使能信号,自产生时起维持所述供电控制信号,直至所述开关控制电路完成至少一个励磁和退磁检测。当包含所述开关控制电路的适配器处于重负载期间时,所述供电控制信号所持续的时长需维持所述开关电路的完整通断周期,以确保开关控制电路所有电器件正常运行。当所述适配器处于轻负载期间时,所述供电控制信号所持续的时长可小于等于所述开关电路的一个通断周期,以降低开关控制电路在轻负载期间的内耗。例如,在轻负载期间,所述供电控制信号所持续的时长确保所述开关控制电路完成当前通断周期内电感的励磁和退磁周期检测的供电。本申请所述的开关控制电路实现了在轻载期间既降低内耗且维持高可靠性供电控制的目的。
请参阅图3,其显示为所述开关控制电路在一实施方式中的结构框图。所述开关控制电路包括:开关检测单元213、控制单元211和供电单元212。其中,所述开关控制电路中的部分电器件是按照所述供电控制信号维持工作的。在此,所述供电控制信号为开关控制电路内部一控制信号,其由所述控制单元产生,并传递至各单元中可受控运行的电器件。所述电器件包括但不限于:比较器、镜像电路模块、信号产生器、逻辑电路模块等。各电器件可通过使能端、输入端或供电端接收所述供电控制信号。
所述供电单元连接在所述供电母线和基准地之间并具有一供电端,用于利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电。
在此,为防止适配器累积静电荷,避免静电而造成的人身伤害,所述供电单元提供一基准地,供电单元连接在所述供电母线和基准地之间。在此,为满足在开关控制电路在任何状态下均提供供电,所述供电单元包含一电容,特别在供电控制信号消失期间,辅以供电母线所提供的供电一起维持开关控制电路剩余电器件的供电需求。在一具体示例中,受开关控制电路的供电电压限制,所述供电单元还包括接入供电母线的启动电阻。例如,请参阅图4,其显示为开关控制电路在一实施方式中的电路结构示意图,所述供电单元包含一启动电阻R2和电容C1,串联在所述供电母线和基准地之间。
在一些实施方式中,所述供电单元还包括:在合适的时机为电容充电并维持供电的切换供电模块。其中,所述合适时机在开关电路导通期间。为此,所述切换供电模块包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路;在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换,并当切换至第二线路时向所述电容充电,并能够藉由电容所接入的供电线路向所述开关控制电路提供供电;当切换至第一线路时,利用所述启动电阻和电容向所述开关控制电路提供供电。
在此,所述第二电信号是基于采样反映功率转换电路中电感输入端电信号而得到的。在开关电路导通期间,电感输入端的电压相对于基准地逐渐降低,当所述电感输入端达到一预设电压时,供电母线经由启动电阻所提供的供电能够支撑开关控制电路的供电需要。故而,自此时直至开关电路断开的时长内,所述切换供电模块通过检测第二电信号的电压控制开关电路从第一线路转至第二线路,在确保继续导通的情况下实现对电容的充电。
如图7所示,所述切换供电模块检测第二电信号CSP,随着电感励磁操作,第二电信号CSP从低电压逐渐升高,在第二电信号CSP未达到切换电压阈值CS_REF2时,开关电路的输出端通过第一线路向功率转换电路供电,其电流如图7中IGND所示,在第二电信号CSP达到切换电压阈值CS_REF2时,开关电路的输出端通过第二线路向功率转换电路供电,在供电期间位于第二线路上的电容被充电,其中,电容充电期间的供电单元输出的电流如图7中IVCC所示。
在产品的实际应用中,为适配于不同市电电压(如220v、110v等),上述示例中的切换电压阈值CS_REF2可由切换供电模块中的电源调制电路模块调制而得。在此,所述电源调制电路模块基于开关控制电路的基准供电电压对开关控制电路实际的供电信号进行调制,以得到用于确定线路切换的切换电压阈值CS_REF2,并依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号。
为此,请参阅图6,其显示为开关控制电路中的切换供电模块的电路示意图,所述供电单元中还包括比较器2和逻辑处理单元。其中,所述电源调制电路模块的输出端连接设于所述第一线路上的受控开关的受控端,在第二线路上设置有用于防止反向击穿的二极管D1。其中,所述电源调制电路模块包含电压转电流单元和位于所述开关控制电路的供电线路上的电阻R。电压转电流单元基于Iout=(Vref-VCC)/R1而设计,其中,Iout为负电流,所述电压转电流单元将供电电压VCC调制成Iout,以使采集自电阻R的切换电压阈值CS_REF2可随VCC而自适应调整。
所述切换供电模块中的比较器2接收所述CS_REF2和第二电信号CSP电压,并当第二电信号CSP大于等于CS_REF2时输出OFF2信号为高电平。所述逻辑处理单元基于预设的控制逻辑对来自所述比较器2所输出的OFF2信号和第二检测信号进行逻辑处理,并输出用于分别控制开关电路的第二控制信号Off_H和用于断开第一线路的切换控制信号ON_H。
结合图6所示电路结构和图7所示波形图,电源调制模块基于供电电压VCC输出切换电压阈值CS_REF2,并由比较器2比较所获得的第二电信号CSP和切换电压阈值CS_REF2。在第二检测信号Off_H为低期间,开关电路导通。在开关电路导通期间,当第二电信号CSP电压尚未达到切换电压阈值CS_REF2时,切换控制信号ON_H为高,此时第一线路上的受控开关导通,开关电路通过第一线路向功率转换电路供电;当第二电信号CSP电压达到切换电压阈值CS_REF2时,切换控制信号ON_H为低,此时第一线路上的受控开关断开,开关电路通过第二线路继续向功率转换电路供电,在通过第二线路供电的同时,位于第二线路的电容被充电,直至第二检测信号Off_H为高,即开关电路断开。在此,上述第二检测信号可由开关检测单元提供并在后续详述。
基于上述调制处理,若适配器所接入的交流电的电压较小,如110v,所述电源调制电路模块所输出的切换电压阈值CS_REF2较小,使得电容充电时间较长,如此,在电容供电期间,开关控制电路以电容存储的电能供电为主,启动电阻所提供的供电母线的供电为辅。若适配器所接入的交流电的电压较大,如220v,所述电源调制电路模块所输出的切换电压阈值CS_REF2较大,使得电容充电时间较短,如此,在电容供电期间,开关控制电路以启动电阻所获取的供电母线供电为主,电容存储的电能供电为辅。
另外,为能向开关控制电路中提供单独的恒压电信号,在所述供电单元中还可以包含零电流启动模块和恒压源模块。仍参阅图4,所述零电流启动模块用于在适配器上电时快速启动。所述恒压源模块用于向开关控制电路提供各恒压电信号,其中,各所述恒压电信号对应开关控制电路所用到的电压阈值、基准电压、参考电压等。为此,所述恒压电源模块中的部分恒压电信号可基于供电控制信号而输出。
所述开关检测单元用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号。
在此,所述开关检测单元检测反映负载供电的第一电信号以便根据当前的负载供电需要调整用于控制开关电路的控制信号的占空比。例如,所述开关检测单元采集功率转换电路输入侧平均电压的第一电信号,当负载接入功率转换电路时,基于负载导通所引起的供电变化,所述第一电信号反映了负载的供电变化,所述开关检测单元通过检测所述第一电信号随负载变化而变化的电压,输出用于判定开关电路断开时机的第一检测信号;与检测第一电信号同步地、或基于所述第一检测信号而启动地,所述开关检测单元还自流经功率转换电路的电流采集第二电信号,利用电感对电流变化的阻碍作用检测第二电信号,并输出用于判定开关电路导通时机的第二检测信号。
在一实施方式中,所述开关检测单元包括:开关导通检测模块和开关断开检测模块。
所述开关导通检测模块用于检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号。
在此,由于所述第一电信号的电压反映负载的供电电压,因此,所述开关导通检测模块可根据第一电信号的电压选择对应轻负载或重负载时限阈值,并按照所选择的时限阈值进行计时。例如,利用包含至少一个比较器的逻辑电路模块检测第一电信号的电压并选择相应的时限阈值;利用计时电路模块进行计时,当所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号。
为适配所接入的负载,所述开关导通检测模块还可以利用差分技术确定所述时限阈值。在一具体示例中,请参阅图4,所述开关导通检测模块包括第一采样电路模块和计时电路模块。
所述第一采样电路模块用于采集输入所述功率转换电路的有效电压信号,并基于所采集的有效电压信号输出第一电信号。所述第一采样电路模块包括连接在所述功率转换电路两端之间的分压电阻。如图4所示,功率转换电路的输入侧两端分别连接基准地和地之间,电阻R5和R4并联于功率转换电路输入侧两端,由于基准地和地之间的电压既直接反映功率转换电路输入侧的有效电压,也反映接入功率转换电路的负载的有效电压,因此,电阻R5和R4之间的连接点输出分压了所述有效电压的第一电信号。其中,由于功率转换电路内的电压以三角波形状而变化,所述有效电压即为所述功率转换电路中的平均电压。所述第一采样电路模块将所采样的第一电信号提供给计时电路模块。
所述计时电路模块与所述第一采样电路模块相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。其中,所述基准电压可来自于一恒压源,或由恒压源和分压电阻分压后提供。
在一些具体示例中,所述计时电路模块利用模拟计时电路进行计时,所述时限阈值为一电压值。所述计时电路模块包括接收所述电信号和基准电压的差分放大器、电容、与电容一端和差分放大器输出端均相连的比较器、以及与电容并连的电容泄放电路等,所述电容可按照预设的周期充电和放电,当比较器检测电容电压大于差分放大器所输出的时限阈值时,输出第一控制信号。
在又一些具体示例中,所述计时电路模块利用数字计时电路进行计时,所述时限阈值为一计数值。所述计时电路模块包括接收所述电信号和基准电压的差分放大器、与所述差分放大器输出端相连的模数转换器、与所述模数转换器相连的计数器等,其中,所述计数器还接收一时钟信号,所述计数器按照预设的周期计数和复位,当计数器计数时钟信号的数量达到所述时限阈值时,输出第一控制信号。
所述开关断开检测模块连接所述功率转换电路,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
在此,由于所述第二电信号的电压反映功率转换电路内部实时的电信号,因此,受功率转换电路内部电感对电流阻碍作用的影响,所述开关断开检测模块可根据第二电信号的电压检测电感励磁或退磁过程。以图4中所示的电路结构为例,功率转换电路的输入侧通过一采样电阻R3连接在基准地和地之间,当功率转换电路中的电感励磁结束时,采样电阻所采集的第二电信号电压最低,当功率转换电路中的电感退磁结束时,采样电阻所采集的第二电信号电压最高。
为限制开关电路的导通时长,所述开关断开检测模块通过检测所述第二电信号的谷值来确定开关电路的断开时刻,并产生一第二检测信号。请参阅图4,所述开关断开检测模块包括第二采样电路模块和比较电路模块。
所述第二采样电路模块用于采集所述功率转换电路中电感的电信号,并将所采集的电信号转换成用于反映电感电流的第二电信号。
其中,如图4所示,所述第二采样电路模块包括采样电阻R3和镜像电路。其中,所述采样电阻R3与功率转换电路中的电感串联,并自采样电阻R3和电感的连接点处输出一电信号CS。
其中,所述镜像电路的输入端连接在所述采样电阻R3和电感之间,输出端至少连接所述比较电路模块;所述镜像电路用以将采集自所述采样电阻的电信号转换成可供所述比较电路模块比较的第二电信号并输出。所述镜像电路可将所采集的电流信号转换成电压信号,并作为第二电信号输出。根据所述开关断开检测模块的电信号流向,所述镜像电路可以是负压镜像电路。基于供电单元中的电路结构,所述镜像电路的输出端还连接供电单元以提供第二电信号CSP。
所述镜像电路将所述第二电信号输出至比较电路模块。所述比较电路模块用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。其中,所述预设峰值电压阈值可由一恒压源提供或由恒压源并经分压电阻分压后提供。
在此,所述比较电路模块中包含比较器,比较器的两输入端分别接收第二电信号和峰值电压阈值,并根据两电信号的电压大小输出表示相应检测结果的第二检测信号。例如,比较器的正输入端接收第二电信号、负输入端接收峰值电压阈值,当第二电信号大于峰值电压阈值时,比较器的输出端输出高电平,其表示可以结束功率转换电路中的电感励磁过程;当第二电信号小于等于峰值电压阈值时,比较器的输出端输出低电平,其表示功率转换电路中的电感励磁过程尚未结束。
需要说明的是,所述第二检测信号的表现方式并非限于上述示例。事实上,根据所述比较电路模块与镜像电路的连接关系,所述第二检测信号的低电平可表示结束功率转换电路中的电感励磁过程,高电平表示功率转换电路中的电感励磁过程尚未结束。在此不再一一详述。
基于上述各示例的描述但不限于上述各示例,所述开关检测单元所输出的第一检测信号和第二检测信号被传递至控制单元,以供控制单元根据第一检测信号和第二检测信号实施对开关电路的控制。
所述控制单元与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号。
在此,所述控制单元可包含计时器和多个逻辑器件,用于按照所接收的第一检测信号、第二检测信号和计时器在延时计时超时时所输出的延时信号进行控制逻辑处理,以输出供电控制信号和使开关电路导通或断开的控制信号。所述逻辑器件包括但不限于与门、或门、与非门、非门、触发器、选择器等。
其中,所述供电控制信号用以维持整个开关控制电路的运行,以及控制所述开关控制电路中部分电器件的停止运行。在此,所述开关控制电路中的部分电器件配置有使能端,所述控制单元中处理所述第一控制信号的逻辑器件与各所述电器件的相应使能端相连,以便基于供电控制信号而启动工作,且各所述电器件所连接的下游电器件也基于所接收的电信号执行相应工作。
例如,当适配器接入交流电源时,所述开关检测单元中的开关导通检测模块上电运行,并基于所检测的第一电信号输出第一检测信号,当所述控制单元接收到表示导通所述开关电路的第一检测信号时,立即产生并输出一供电控制信号;所述供电控制信号输出至开关检测单元中的开关断开检测模块,使得开关断开检测模块上电启动。在产生供电控制信号的同时,所述控制单元还启动一延时计时器,其中,所述延时计时器用于给开关断开检测模块中的电器件上电启动操作提供保护时长。在延时计时超时后,所述控制单元输出第一控制信号,受所述第一控制信号控制,所述开关电路导通以使功率转换电路进入励磁过程;开关断开检测模块在励磁期间检测第二电信号的电压,并当基于检测输出第二检测信号时,所述控制单元输出第二控制信号,以断开开关电路。
在一些实施方式中,所述控制单元包括:第一延时模块、第一逻辑控制模块、第二逻辑控制模块。
所述第一延时模块与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号。
在此,所述第一延时模块可利用数字计时或模拟计时方式进行所述第一延时计时,并以所述第一检测信号为计时起始指令,当计时达到一第一固定阈值时,第一延时计时超时,所述第一延时模块输出超时信号。例如,所述第一延时模块包含触发器、计数器、数模转换器、比较器等,触发器的置位端和复位端均接收第一检测信号,当所述第一检测信号为高电平时输出启动计数器的启动指令,并启动计数器计数时钟脉冲的数量,所计数量被数模转换器转换成电压信号并输出至比较器,所述比较器比较所接收的电压和预设电压阈值(即第一固定阈值),当两电压值相等时,所述比较器输出超时信号。所述超时信号发送给第二逻辑控制模块。
需要说明的是,上述第一延时模块仅为举例,而非对本申请的限制。事实上,参照开关导通检测模块中计时电路模块,所述第一延时模块的示例还可以利用模拟电路来实现,再或者,所述第一延时模块的示例还可以利用其它数字器件来进行计时超时的逻辑判断。在此不再一一详述。
所述第二逻辑控制模块与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
在此,所述第二逻辑控制模块基于第一延时模块所输出的超时信号向所述开关电路输出使导通的控制信号,以及基于第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号。所述第二逻辑控制模块可包含用于执行上述控制逻辑的逻辑器件组。例如,所述第二逻辑控制模块包括触发器,触发器的置位端接收超时信号、复位端接收第二检测信号,触发器的输出端连接开关电路,当触发器输出高电平时,开关电路导通,当触发器输出低电平时开关电路断开。
需要说明的是,所述第二逻辑控制模块的电路结构仅为举例,事实上,为适配开关电路导通和断开的电平信号,以及适配第一检测信号和超时信号的有效电平,第二逻辑控制模块中的逻辑器件需适应性调整。例如,若开关电路低电平导通、高电平断开的控制信号,则所述第二逻辑控制模块还可以包含与触发器输出端相连的反向器。在此不再详述。基于上述逻辑控制思想而设计的相应逻辑电路应被视为本申请范围内的具体示例。
在所述第一延时模块输出超时信号之前,所述第一逻辑控制模块基于所接收的第一检测信号进行控制逻辑处理并输出供电控制信号,以使开关控制电路的所有电器件处于上电后工作状态。例如,在供电控制信号的控制下,开关断开检测模块进行开关断开时刻检测,以产生第二检测信号等。
所述第一逻辑控制模块至少与所述开关导通检测模块和开关断开检测模块相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号。
在一些示例中,所述开关导通检测模块和开关断开检测模块中的部分电器件与所述第一逻辑控制模块相连,用以基于供电控制信号维持工作。例如,开关断开检测模块中比较电路模块的使能端接收供电控制信号。
在又一些示例中,供电单元中的部分电器件也受供电控制信号控制而维持工作,为此,所述第一逻辑控制模块的输出端还与供电单元的相应电器件相连。在一具体示例中,所述第一逻辑控制模块的输出端连接供电单元中的恒压源模块,以限制恒压源模块在轻负载期间输出恒压电信号。例如,所述恒压源模块包含多个恒压电信号的输出电路模块,其中部分输出电路模块可受供电控制信号控制,当供电控制信号有效时,相应输出电路模块输出相应的参考电压,反之,则不予输出。
需要说明的是,受供电控制信号控制的各电器件并非仅限于上述示例,事实上,其他用于在开关电路导通期间进行检测、控制的电器件都可以基于供电控制信号维持工作。在此不予一一举例。
在此,根据预设的控制逻辑,所述第一逻辑控制模块包含逻辑器件。当接收到第一检测信号(即第一检测信号有效)时,所述第一逻辑控制模块输出供电控制信号(即供电控制信号有效),当接收到第二检测信号(即第二检测信号有效)时,所述第一逻辑控制模块消除或延时消除所述供电控制信号(即供电控制信号无效)。为及时响应所接收的检测信号,以各检测信号为高电平有效为例,所述第一逻辑控制模块可基于第一检测信号的上跳沿产生供电控制信号,基于第二检测信号的下跳沿消除供电控制信号。例如,所述第一逻辑控制模块包括触发器和多个跳变沿信号发生器,其中一个跳变沿信号发生器基于第一检测信号的上跳沿输出一有效信号并触发触发器输出所述供电控制信号,另一个跳变沿信号发生器基于第二检测信号的下跳沿输出一有效信号并触发同一触发器消除所述供电控制信号。
为了满足有负载情况下的正常供电需要,在开关电路断开期间,开关控制电路仍需进行信号检测,为此,所述供电控制信号的有效时长(即供电控制信号所持续的时长)小于等于所述开关电路的一个通断周期。在一些实施方式中,所述控制单元可基于所述第一检测信号的周期而维持供电控制信号。
为了减少轻负载情况下开关控制电路的内耗,在轻负载情况下所述供电控制信号所持续的时长小于第一检测信号的周期(即相邻第一检测信号所间隔的时长)。为此,在又一些实施方式中,所述控制单元基于第一检测信号或第二检测信号产生又一延时计时(以下称为第二延时计时),所述第二延时计时用以维持开关控制电路在功率转换电路中电感退磁期间的电信号检测,同时又实现了在轻负载情况下对开关控制电路检测时长的限制。
为此,所述控制单元还包括第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号。
在此,所述第二延时模块可利用数字计时或模拟计时方式进行所述第二延时计时,并以所述第二检测信号为计时起始指令,当计时达到一第二固定阈值时,第二延时计时超时,所述第二延时模块输出超时信号。例如,所述第二延时模块包含触发器、计数器、数模转换器、比较器等,触发器的置位端和复位端均接收第二检测信号,当所述第二检测信号为高电平时输出启动计数器的启动指令,并启动计数器计数时钟脉冲的数量,所计数量被数模转换器转换成电压信号并输出至比较器,所述比较器比较所接收的电压和预设电压阈值(即第二固定阈值),当两电压值相等时,所述比较器输出超时信号。
需要说明的是,上述第二延时模块仅为举例,而非对本申请的限制。事实上,参照开关导通检测模块中计时电路模块,所述第二延时模块的示例还可以利用模拟电路来实现;再或者,所述第二延时模块的示例还可以利用其它数字器件来进行计时超时的逻辑判断。在此不再一一详述。
其中,所述第二延时计时的时长小于开关电路断开的时长,使得在轻负载情况下,在开关电路断开期间,开关控制电路部分电器件断电,直至供电控制信号再次产生时才会上电工作,由此降低了开关控制电路在轻负载情况下的内耗。
对应地,所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。在此,与前述基于第二检测信号消除供电控制信号的示例不同的是,所述第一逻辑控制模块中触发器的复位端连接第二延时模块,由此基于第二延时模块的超时信号消除供电控制信号。
为了同时确保在重负载情况下能够向负载稳定供电,避免开关控制电路频繁上电和断电,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
在上述第一逻辑控制模块的各示例中,所述第一逻辑控制模块中的触发器的输出端还连接第二延时模块的复位端,当接收到第一检测信号时,复位所述第二延时模块,以使第二延时模块在一个开关电路断开和导通期间内始终无法输出超时信号,进而确保第一逻辑控制模块在重负载情况下始终输出供电控制信号。
同样为提高重载情况下向负载提供有效供电能力,在一些实施方式中,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。所述开关控制电路可依据第一电信号所反映的负载电压确定当前适配器是否处于重载期间,并当确定为处于重载期间,缩短延时或直接输出使导通的控制信号,当确定为处于轻载期间,按照预设的延时输出使导通的控制信号。
在一实施方式中,所述开关控制电路中的控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
具体地,所述控制单元还包括第三逻辑控制模块,用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。在此,所述使导通的控制信号的延时时长即为第一延时模块所计时的第一延时时长。
在此,参照图5所示,在轻负载期间,第一检测信号ON由电平转为高电平之前供电控制信号LL已消除(即为低电平),所述第三逻辑控制模块可基于第一检测信号ON为高电平且供电控制信号为低电平的逻辑确定当前处于轻负载期间,并对应向第一延时模块输出对应轻负载的指示信号,所述第一延时模块基于所述指示信号按照第一延时Td开始计时。按照上述示例中描述的供电控制信号LL在重负载期间始终存在,即第三逻辑控制模块基于第一检测信号ON为高电平且供电控制信号LL为高电平的逻辑确定当前处于轻负载期间,并对应向第一延时模块输出对应轻负载的指示信号,所述第一延时模块基于所述指示信号可不予延时直接输出超时信号,或选择更短的计时器进行计时并输出相应的超时信号。
需要说明的是,若所述第一逻辑模块基于所述指示信号可不予延时直接输出超时信号的情况,控制开关电路导通的控制信号的延时时长可理解为第三逻辑控制模块中的电器件执行轻重负载判断所耗费的时长。
结合图4和图6所提供的电路结构,以及图5和图7所提供的波形图,所述开关控制电路的电路结构举例包括:供电单元、开关检测单元和控制单元。其中,供电单元基于一基准地向开关控制电路提供正向供电,开关电路和功率转换电路通过所述基准地连接在供电母线和地线之间,开关电路连接在供电母线和基准地之间,功率转换电路连接在基准地和地线之间。所述开关检测单元采集功率转换电路中电感的电信号CS并转换成第二电信号CSP,一方面通过检测第二电信号输出第二检测信号OFF,另一方面将第二电信号输送给供电单元;所述开关检测单元还采集功率转换电路输入侧的电压信号并转换成第一电信号进行负载供电检测以输出第一检测信号ON。所述控制单元接收来自开关检测单元的第一检测信号ON和第二检测信号OFF,并将基于第一检测信号ON和第二检测信号OFF所产生的供电控制信号LL输出给内部的电器件以及开关检测单元和供电单元,以供各单元中的电器件基于所述供电控制信号维持工作;所述控制单元还基于第一检测信号ON和第二检测信号OFF向开关电路的控制端输出控制信号PFM,其中,所述控制信号PFM包含使导通和使断开的电平信号。
其中,所述供电单元包含串联在供电母线和基准地之间的启动电阻R2和电容C1,以及连接在开关电路输出端和基准地之间的切换供电模块。
其中,所述开关检测单元包含第一采样电路模块、计时电路模块、第二采样电路模块和比较电路模块。其中,第一采样电路模块采集输入所述功率转换电路的有效电压信号,并基于所采集的有效电压信号输出第一电信号。计时电路模块基于所述第一电信号和预设的参考电压的差分结果产生时限阈值,并按照所述时限阈值检测在单位控制周期内控制开关电路的导通时刻,并输出第一检测信号ON。第二采样电路模块采集功率转换电路中电感输入端的电压并将其转换成可供逻辑器件处理的正电压信号,即第二电信号CSP,所述第二电信号被传递至比较电路模块。所述比较电路模块检测第二电信号的峰值并输出第二检测信号OFF。
其中,所述比较电路模块和第二采样电路模块还连接切换供电模块。所述切换供电模块通过调制开关控制电路的供电电压VCC而产生一切换阈值电压,并通过比较第二电信号CSP与切换阈值电压CS_REF2来选择在开关电路与功率转换电路之间通过第一线路或第二线路连通,其中,当选择利用第二线路连通时,供电母线所提供的供电为位于第二线路的电容充电。由此实现开关控制电路能稳定、低功耗的供电需要。
其中,控制单元包括第一延时模块、第二延时模块、第一逻辑控制模块、第二逻辑控制模块和第三逻辑控制模块。其中第一逻辑控制模块检测到第一检测信号ON时输出供电控制信号LL,并维持该供电控制信号LL有效。基于供电控制信号的产生,开关控制电路中分布在各单元的部分电器件上电工作,其中,所述部分电器件可位于无需获取第一电信号、无需检测第一电信号、和无需基于第一检测信号而立即做出响应的电路模块中。在所有电器件工作期间,所述第一延时模块基于第一检测信号ON进行第一延时Td计时,当第一延时计时超时时向第二逻辑控制模块输出超时信号,所述第二逻辑控制模块根据该超时信号控制开关电路导通。第二逻辑控制模块根据所接收到的第二检测信号OFF控制开关电路断开。第二延时模块根据第二检测信号产生第二延时计时,并在第二延时TLL计时超时时向第一逻辑控制模块输出超时信号,第一逻辑控制模块根据该超时信号消除供电控制信号LL。第三逻辑控制模块当接收到第一检测信号有效且供电控制信号有效时,控制第一延时模块不予启动第一延时计时,以便在重载期间向负载提供相应供电;当接收到第一检测信号有效且供电控制信号无效时,控制第一延时模块启动第一延时计时,以便在轻载期间先启动所有电器件工作,以确保向负载提供稳定供电。
利用上述开关控制电路及开关控制电路分别与开关电路和功率转换电路的连接关系,本申请还提供一种适配器。适配器包括:整流电路、开关控制电路、开关电路和功率转换电路。在一些示例中,整流电路将交流电转为直流传输至供电母线,开关控制电路提供一基准地,开关电路和功率转换电路通过基准地连接在供电母线和地线之间。
所述整流电路用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上。如图9、10和11中所示,所述整流电路包含整流桥和滤波电容,整流桥的输入端接入交流电源,滤波电容跨接在整流桥输出端,所输出的供电由供电母线传输。
所述开关控制电路自接入所述供电母线接入供电,并依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
在此,所述开关控制电路的电路结构和工作过程可结合图4和图6及对应文字描述,在此不再重述。
所述开关电路驱动端连接所述开关控制电路,输入端接入所述供电母线。所述开关电路至少包含驱动单元和三极管。在一些示例中,如图6所示,所述开关电路可包含驱动单元、三极管和连接三极管基极的电阻R1,结合图6和前述开关电路的描述,在此不予重述。
所述功率转换电路通过所述开关控制电路连接所述开关电路的输出端,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电。在此,所述功率转换电路包括:隔离式的变换电路、或非隔离式的变换电路。例如,如图9所示,功率转换电路包含基于互感而设置的隔离式变换电路。又如,如图10和11所示,功率转换电路包括单电感和电容构成非隔离式的变换电路等。
请参阅图8,其显示为本申请提供的芯片的封装示意图,本申请所提供的芯片用于控制包含三极管的开关电路。其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述芯片连接一功率转换电路。所述芯片包括:多个引脚和开关控制电路。其中,多个引脚包括用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚(FB),用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚(CS),用于获取芯片供电的第三引脚(VCC),以及基准地引脚(GND)。
所述开关控制电路与各引脚相连,用于依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。所述开关控制电路内部各电器件运行所需电信号的电压是基于基准地的正电压信号。
其中,所述第一电信号可采集自功率转换电路的输出侧,以直接获取负载供电的电信号;或者采集自供电转换电路的输入侧,以采集功率转换电路所供电的平均电压。所述第一电信号可以是直接采集的电压信号,或者将所采集的电压信号进行分压处理后得到的。所述第一电信号的电压可反映适配器所外接的负载情况,以电源适配器为例,当电源适配器向负载充电时,所述第一电信号的电压较高,当电源适配器未向负载充电时,所述第一电信号的电压较低。
其中,所述第二电信号直接或通过采样电阻采集自所述功率转换电路的输入端。或者,根据开关控制电路、开关电路及功率转换电路是以基准地为节点的连接方式,所述第二电信号可以以电压信号描述流入所述功率转换电路的电流信号。所述第二电信号用于反映功率转换电路中电感励磁和退磁过程。所述开关控制电路通过检测所述第一电信号和第二电信号控制开关电路导通或断开,利用开关电路的供电变化使得功率转换电路向负载提供稳定供电。
为了适配轻负载期间降低内耗以及在重负载期间维持稳定供电,所述供电控制信号所持续的时长小于等于所述开关电路的一个通断周期。具体地,所述开关控制电路通过检测所述第一电信号产生一内部的供电控制信号,所述开关控制电路中部分电器件基于所述供电控制信号维持供电,即当所述供电控制信号有效(如高电平)时,开关控制电路中所有电器件供电运行,当所述供电控制信号无效(如低电平)时,开关控制电路中部分电器件断电只保留部分电器件运行。例如,开关控制电路中基于供电控制信号消除而被断电的部分电器件可位于无需获取第一电信号、无需检测第一电信号、和无需基于第一检测信号而立即做出响应的电路模块中;对应的,开关控制电路中需要始终维持供电的部分电器件位于用于获取第一电信号、检测第一电信号以生成第一检测信号、以及需根据第一检测信号立即做出响应的电路模块。
当所述开关控制电路依据检测第一电信号确定需导通开关电路时,一方面产生所述供电控制信号以便开关控制电路中各电器件可正常运行,同时延时向开关电路输出使导通的控制信号,以利用延时时段完成开关控制电路的启动过程。在此,所述供电控制信号可为使能信号,自产生时起维持所述供电控制信号,直至所述开关控制电路完成至少一个励磁和退磁检测。当包含所述开关控制电路的适配器处于重负载期间时,所述供电控制信号所持续的时长需维持所述开关电路的完整通断周期,以确保开关控制电路所有电器件正常运行。当所述适配器处于轻负载期间时,所述供电控制信号所持续的时长可小于等于所述开关电路的一个通断周期,以降低开关控制电路在轻负载期间的内耗。例如,在轻负载期间,所述供电控制信号所持续的时长确保所述开关控制电路完成当前通断周期内电感的励磁和退磁周期检测的供电。本申请所述的芯片实现了在轻载期间既降低内耗且维持高可靠性供电控制的目的。
为此,所述芯片中的开关控制电路包括:开关检测单元、控制单元、供电单元。
所述供电单元通过第三引脚外接电容和启动电阻,其中,所述电容和启动电阻串联在开关电路所接入的供电母线与基准地之间,所述第三引脚连接在电容和启动电阻之间。所述芯片自启动电阻获取供电母线中的部分供电,以及从所述电容所存储的电能获取供电。所述供电单元用以利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电。在此,所述供电单元包括用于维持电容充电期间芯片供电的切换供电模块。其中,为保证在电容充电期间仍维持芯片供电,所述电容充电期间位于开关电路导通期间内。
所述切换供电模块包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路,且连接所述第三引脚;在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向与所述第三引脚相连的电容充电并通过所述第三引脚提供供电,以及当切换至第一线路时,利用所述第三引脚提供供电。
在此,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换,并当切换至第二线路时向所述电容充电,并能够藉由电容所接入的供电线路向所述开关控制电路提供供电;当切换至第一线路时,利用所述启动电阻和电容向所述开关控制电路提供供电。
在此,所述第二电信号是基于采样反映功率转换电路中电感输入端电信号而得到的。在开关电路导通期间,电感输入端的电压相对于基准地逐渐降低,当所述电感输入端达到一预设电压时,供电母线经由启动电阻所提供的供电能够支撑开关控制电路的供电需要。故而,自此时直至开关电路断开的时长内,所述切换供电模块通过检测第二电信号的电压控制开关电路从第一线路转至第二线路,在确保继续导通的情况下实现对电容的充电。
如图7所示,所述切换供电模块检测第二电信号CSP,随着电感励磁操作,第二电信号CSP从低电压逐渐升高,在第二电信号CSP未达到切换电压阈值CS_REF2时,开关电路的输出端通过第一线路向功率转换电路供电,其电流如图7中IGND所示,在第二电信号CSP达到切换电压阈值CS_REF2时,开关电路的输出端通过第二线路向功率转换电路供电,在供电期间位于第二线路上的电容被充电,其中,电容充电期间的供电单元输出的电流如图7中IVCC所示。
在产品的实际应用中,为适配于不同市电电压(如220v、110v等),上述示例中的切换电压阈值CS_REF2可由切换供电模块中的电源调制电路模块调制而得。所述电源调制电路模块用于调制所述第三引脚的供电信号并得到切换电压阈值CS_REF2,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;设于所述第一线路上的受控开关,其受控端连接所述电源调制电路模块,用于基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换;设于所述第二线路上的二极管。
为此,请参阅图6,其显示为开关控制电路中的切换供电模块的电路示意图,所述供电单元中还包括比较器2和逻辑处理单元。其中,所述电源调制电路模块的输出端连接设于所述第一线路上的受控开关的受控端,在第二线路上设置有用于防止反向击穿的二极管D1。其中,所述电源调制电路模块包含电压转电流单元和位于所述开关控制电路的供电线路上的电阻R。电压转电流单元基于Iout=(Vref-VCC)/R1而设计,其中,Iout为负电流,所述电压转电流单元将供电电压VCC调制成Iout,以使采集自电阻R的切换电压阈值CS_REF2可随VCC而自适应调整。
所述切换供电模块中的比较器2接收所述CS_REF2和第二电信号CSP电压,并当第二电信号CSP大于等于CS_REF2时输出OFF2信号为高电平。所述逻辑处理单元基于预设的控制逻辑对来自所述比较器2所输出的OFF2信号和第二检测信号进行逻辑处理,并输出用于分别控制开关电路的第二控制信号Off_H和用于断开第一线路的切换控制信号ON_H。
结合图6所示电路结构和图7所示波形图,电源调制模块基于供电电压VCC输出切换电压阈值CS_REF2,并由比较器2比较所获得的第二电信号CSP和切换电压阈值CS_REF2。在第二检测信号Off_H为低期间,开关电路导通。在开关电路导通期间,当第二电信号CSP电压尚未达到切换电压阈值CS_REF2时,切换控制信号ON_H为高,此时第一线路上的受控开关导通,开关电路通过第一线路向功率转换电路供电;当第二电信号CSP电压达到切换电压阈值CS_REF2时,切换控制信号ON_H为低,此时第一线路上的受控开关断开,开关电路通过第二线路继续向功率转换电路供电,在通过第二线路供电的同时,位于第二线路的电容被充电,直至第二检测信号Off_H为高,即开关电路断开。在此,上述第二检测信号可由开关检测单元提供并在后续详述。
基于上述调制处理,若适配器所接入的交流电的电压较小,如110v,所述电源调制电路模块所输出的切换电压阈值CS_REF2较小,使得电容充电时间较长,如此,在电容供电期间,开关控制电路以电容存储的电能供电为主,启动电阻所提供的供电母线的供电为辅。若适配器所接入的交流电的电压较大,如220v,所述电源调制电路模块所输出的切换电压阈值CS_REF2较大,使得电容充电时间较短,如此,在电容供电期间,开关控制电路以启动电阻所获取的供电母线供电为主,电容存储的电能供电为辅。
另外,为能向开关控制电路中提供单独的恒压电信号,在所述供电单元中还可以包含零电流启动模块和恒压源模块。仍参阅图4,所述零电流启动模块用于在适配器上电时快速启动。所述恒压源模块用于向开关控制电路提供各恒压电信号,其中,各所述恒压电信号对应开关控制电路所用到的电压阈值、基准电压、参考电压等。为此,所述恒压电源模块中的部分恒压电信号可基于供电控制信号而输出。
在所述供电单元的供电保障下,所述开关控制电路中的开关检测单元和控制单元用于通过检测第一电信号和第二电信号实现对与芯片连接的开关电路的通断控制。
其中,所述开关检测单元与所述第一引脚、第二引脚相连,用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号。
在此,所述开关检测单元检测反映负载供电的第一电信号以便根据当前的负载供电需要调整用于控制开关电路的控制信号的占空比。例如,所述开关检测单元采集功率转换电路输入侧平均电压的第一电信号,当负载接入功率转换电路时,基于负载导通所引起的供电变化,所述第一电信号反映了负载的供电变化,所述开关检测单元通过检测所述第一电信号随负载变化而变化的电压,输出用于判定开关电路断开时机的第一检测信号;与检测第一电信号同步地、或基于所述第一检测信号而启动地,所述开关检测单元还自流经功率转换电路的电流采集第二电信号,利用电感对电流变化的阻碍作用检测第二电信号,并输出用于判定开关电路导通时机的第二检测信号。
在一实施方式中,所述开关检测单元包括:开关导通检测模块、开关断开检测模块。
所述开关导通检测模块连接所述第一引脚,用于检测反映负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号。
其中,所述第一电信号可由芯片外围的第一采样电路模块采样获得。所述第一采样电路模块包括连接在所述功率转换电路两端之间的分压电阻。如图4所示,功率转换电路的输入侧两端分别连接基准地和地之间,电阻R5和R4并联于功率转换电路输入侧两端,由于基准地和地之间的电压既直接反映功率转换电路输入侧的有效电压,也反映接入功率转换电路的负载的有效电压,因此,电阻R5和R4之间的连接点输出分压了所述有效电压的第一电信号。其中,由于功率转换电路内的电压以三角波形状而变化,所述有效电压即为所述功率转换电路中的平均电压。
由于所述第一电信号的电压反映负载的供电电压,因此,所述开关导通检测模块可根据第一电信号的电压选择对应轻负载或重负载时限阈值,并按照所选择的时限阈值进行计时。例如,利用包含至少一个比较器的逻辑电路模块检测第一电信号的电压并选择相应的时限阈值;利用计时电路模块进行计时,当所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号。
所述开关导通检测模块包括计时电路模块,与所述第一引脚相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。
在一些具体示例中,所述计时电路模块利用模拟计时电路进行计时,所述时限阈值为一电压值。所述计时电路模块包括接收所述电信号和基准电压的差分放大器、电容、与电容一端和差分放大器输出端均相连的比较器、以及与电容并连的电容泄放电路等,所述电容可按照预设的周期充电和放电,当比较器检测电容电压大于差分放大器所输出的时限阈值时,输出第一控制信号。
在又一些具体示例中,所述计时电路模块利用数字计时电路进行计时,所述时限阈值为一计数值。所述计时电路模块包括接收所述电信号和基准电压的差分放大器、与所述差分放大器输出端相连的模数转换器、与所述模数转换器相连的计数器等,其中,所述计数器还接收一时钟信号,所述计数器按照预设的周期计数和复位,当计数器计数时钟信号的数量达到所述时限阈值时,输出第一控制信号。
所述开关断开检测模块连接所述第二引脚,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
在此,由于所述第二电信号的电压反映功率转换电路内部实时的电信号,因此,受功率转换电路内部电感对电流阻碍作用的影响,所述开关断开检测模块可根据第二电信号的电压检测电感励磁或退磁过程。以图4中所示的电路结构为例,功率转换电路的输入侧通过一采样电阻R3连接在基准地和地之间,当功率转换电路中的电感励磁结束时,采样电阻所采集的第二电信号电压最低,当功率转换电路中的电感退磁结束时,采样电阻所采集的第二电信号电压最高。
为限制开关电路的导通时长,所述开关断开检测模块通过检测所述第二电信号的谷值来确定开关电路的断开时刻,并产生一第二检测信号。请参阅图4,所述开关断开检测模块包括:镜像电路模块和比较电路模块。
所述镜像电路模块的输入端连接所述第二引脚,将采集自所述第二引脚的电信号转换成第二电信号并输出。其中,第二引脚连接功率转换电路的电感与采样电阻R3之间。所述镜像电路模块输出端至少连接所述比较电路模块;所述镜像电路模块将采集自所述采样电阻的电信号转换成可供所述比较电路模块比较的第二电信号并输出。所述镜像电路模块可将所采集的电流信号转换成电压信号,并作为第二电信号输出。根据所述开关断开检测模块的电信号流向,所述镜像电路模块可以是负压镜像电路。基于供电单元中的电路结构,所述镜像电路模块的输出端还连接供电单元以提供第二电信号CSP。
所述镜像电路模块将所述第二电信号输出至比较电路模块。所述比较电路模块用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。其中,所述预设峰值电压阈值可由一恒压源提供或由恒压源并经分压电阻分压后提供。
在此,所述比较电路模块中包含比较器,比较器的两输入端分别接收第二电信号和峰值电压阈值,并根据两电信号的电压大小输出表示相应检测结果的第二检测信号。例如,比较器的正输入端接收第二电信号、负输入端接收峰值电压阈值,当第二电信号大于峰值电压阈值时,比较器的输出端输出高电平,其表示可以结束功率转换电路中的电感励磁过程;当第二电信号小于等于峰值电压阈值时,比较器的输出端输出低电平,其表示功率转换电路中的电感励磁过程尚未结束。
需要说明的是,所述第二检测信号的表现方式并非限于上述示例。事实上,根据所述比较电路模块与镜像电路模块的连接关系,所述第二检测信号的低电平可表示结束功率转换电路中的电感励磁过程,高电平表示功率转换电路中的电感励磁过程尚未结束。在此不再一一详述。
基于上述各示例的描述但不限于上述各示例,所述开关检测单元所输出的第一检测信号和第二检测信号被传递至控制单元,以供控制单元根据第一检测信号和第二检测信号实施对开关电路的控制。
所述控制单元与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号。
在此,所述控制单元可包含计时器和多个逻辑器件,用于按照所接收的第一检测信号、第二检测信号和计时器在延时计时超时时所输出的延时信号进行控制逻辑处理,以输出供电控制信号和使开关电路导通或断开的控制信号。所述逻辑器件包括但不限于与门、或门、与非门、非门、触发器、选择器等。
其中,所述供电控制信号用以维持整个开关控制电路的运行,以及控制所述开关控制电路中部分电器件的停止运行。在此,所述开关控制电路中的部分电器件配置有使能端,所述控制单元中处理所述第一控制信号的逻辑器件与各所述电器件的相应使能端相连,以便基于供电控制信号而启动工作,且各所述电器件所连接的下游电器件也基于所接收的电信号执行相应工作。
例如,当适配器接入交流电源时,所述开关检测单元中的开关导通检测模块上电运行,并基于所检测的第一电信号输出第一检测信号,当所述控制单元接收到表示导通所述开关电路的第一检测信号时,立即产生并输出一供电控制信号;所述供电控制信号输出至开关检测单元中的开关断开检测模块,使得开关断开检测模块上电启动。在产生供电控制信号的同时,所述控制单元还启动一延时计时器,其中,所述延时计时器用于给开关断开检测模块中的电器件上电启动操作提供保护时长。在延时计时超时后,所述控制单元输出第一控制信号,受所述第一控制信号控制,所述开关电路导通以使功率转换电路进入励磁过程;开关断开检测模块在励磁期间检测第二电信号的电压,并当基于检测输出第二检测信号时,所述控制单元输出第二控制信号,以断开开关电路。
在一些实施方式中,所述控制单元包括:第一延时模块、第一逻辑控制模块、第二逻辑控制模块。
所述第一延时模块与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号。
在此,所述第一延时模块可利用数字计时或模拟计时方式进行所述第一延时计时,并以所述第一检测信号为计时起始指令,当计时达到一第一固定阈值时,第一延时计时超时,所述第一延时模块输出超时信号。例如,所述第一延时模块包含触发器、计数器、数模转换器、比较器等,触发器的置位端和复位端均接收第一检测信号,当所述第一检测信号为高电平时输出启动计数器的启动指令,并启动计数器计数时钟脉冲的数量,所计数量被数模转换器转换成电压信号并输出至比较器,所述比较器比较所接收的电压和预设电压阈值(即第一固定阈值),当两电压值相等时,所述比较器输出超时信号。所述超时信号发送给第二逻辑控制模块。
需要说明的是,上述第一延时模块仅为举例,而非对本申请的限制。事实上,参照开关导通检测模块中计时电路模块,所述第一延时模块的示例还可以利用模拟电路来实现,再或者,所述第一延时模块的示例还可以利用其它数字器件来进行计时超时的逻辑判断。在此不再一一详述。
所述第二逻辑控制模块与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
在此,所述第二逻辑控制模块基于第一延时模块所输出的超时信号向所述开关电路输出使导通的控制信号,以及基于第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号。所述第二逻辑控制模块可包含用于执行上述控制逻辑的逻辑器件组。例如,所述第二逻辑控制模块包括触发器,触发器的置位端接收超时信号、复位端接收第二检测信号,触发器的输出端连接开关电路,当触发器输出高电平时,开关电路导通,当触发器输出低电平时开关电路断开。
需要说明的是,所述第二逻辑控制模块的电路结构仅为举例,事实上,为适配开关电路导通和断开的电平信号,以及适配第一检测信号和超时信号的有效电平,第二逻辑控制模块中的逻辑器件需适应性调整。例如,若开关电路低电平导通、高电平断开的控制信号,则所述第二逻辑控制模块还可以包含与触发器输出端相连的反向器。在此不再详述。基于上述逻辑控制思想而设计的相应逻辑电路应被视为本申请范围内的具体示例。
在所述第一延时模块输出超时信号之前,所述第一逻辑控制模块基于所接收的第一检测信号进行控制逻辑处理并输出供电控制信号,以使开关控制电路的所有电器件处于上电后工作状态。例如,在供电控制信号的控制下,开关断开检测模块进行开关断开时刻检测,以产生第二检测信号等。
所述第一逻辑控制模块至少与所述开关导通检测模块和开关断开检测模块相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号。
在一些示例中,所述开关导通检测模块和开关断开检测模块中的部分电器件与所述第一逻辑控制模块相连,用以基于供电控制信号维持工作。例如,开关断开检测模块中比较电路模块的使能端接收供电控制信号。
在又一些示例中,供电单元中的部分电器件也受供电控制信号控制而维持工作,为此,所述第一逻辑控制模块的输出端还与供电单元的相应电器件相连。在一具体示例中,所述第一逻辑控制模块的输出端连接供电单元中的恒压源模块,以限制恒压源模块在轻负载期间输出恒压电信号。例如,所述恒压源模块包含多个恒压电信号的输出电路模块,其中部分输出电路模块可受供电控制信号控制,当供电控制信号有效时,相应输出电路模块输出相应的参考电压,反之,则不予输出。
需要说明的是,受供电控制信号控制的各电器件并非仅限于上述示例,事实上,其他用于在开关电路导通期间进行检测、控制的电器件都可以基于供电控制信号维持工作。在此不予一一举例。
在此,根据预设的控制逻辑,所述第一逻辑控制模块包含逻辑器件。当接收到第一检测信号(即第一检测信号有效)时,所述第一逻辑控制模块输出供电控制信号(即供电控制信号有效),当接收到第二检测信号(即第二检测信号有效)时,所述第一逻辑控制模块消除或延时消除所述供电控制信号(即供电控制信号无效)。为及时响应所接收的检测信号,以各检测信号为高电平有效为例,所述第一逻辑控制模块可基于第一检测信号的上跳沿产生供电控制信号,基于第二检测信号的下跳沿消除供电控制信号。例如,所述第一逻辑控制模块包括触发器和多个跳变沿信号发生器,其中一个跳变沿信号发生器基于第一检测信号的上跳沿输出一有效信号并触发触发器输出所述供电控制信号,另一个跳变沿信号发生器基于第二检测信号的下跳沿输出一有效信号并触发同一触发器消除所述供电控制信号。
为了满足有负载情况下的正常供电需要,在开关电路断开期间,开关控制电路仍需进行信号检测,为此,所述供电控制信号的有效时长(即供电控制信号所持续的时长)小于等于所述开关电路的一个通断周期。在一些实施方式中,所述控制单元可基于所述第一检测信号的周期而维持供电控制信号。
为了减少轻负载情况下开关控制电路的内耗,在轻负载情况下所述供电控制信号所持续的时长小于第一检测信号的周期(即相邻第一检测信号所间隔的时长)。为此,在又一些实施方式中,所述控制单元基于第一检测信号或第二检测信号产生又一延时计时(以下称为第二延时计时),所述第二延时计时用以维持开关控制电路在功率转换电路中电感退磁期间的电信号检测,同时又实现了在轻负载情况下对开关控制电路检测时长的限制。
为此,所述控制单元还包括第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号。
在此,所述第二延时模块可利用数字计时或模拟计时方式进行所述第二延时计时,并以所述第二检测信号为计时起始指令,当计时达到一第二固定阈值时,第二延时计时超时,所述第二延时模块输出超时信号。例如,所述第二延时模块包含触发器、计数器、数模转换器、比较器等,触发器的置位端和复位端均接收第二检测信号,当所述第二检测信号为高电平时输出启动计数器的启动指令,并启动计数器计数时钟脉冲的数量,所计数量被数模转换器转换成电压信号并输出至比较器,所述比较器比较所接收的电压和预设电压阈值(即第二固定阈值),当两电压值相等时,所述比较器输出超时信号。
需要说明的是,上述第二延时模块仅为举例,而非对本申请的限制。事实上,参照开关导通检测模块中计时电路模块,所述第二延时模块的示例还可以利用模拟电路来实现;再或者,所述第二延时模块的示例还可以利用其它数字器件来进行计时超时的逻辑判断。在此不再一一详述。
其中,所述第二延时计时的时长小于开关电路断开的时长,使得在轻负载情况下,在开关电路断开期间,开关控制电路部分电器件断电,直至供电控制信号再次产生时才会上电工作,由此降低了开关控制电路在轻负载情况下的内耗。
对应地,所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。在此,与前述基于第二检测信号消除供电控制信号的示例不同的是,所述第一逻辑控制模块中触发器的复位端连接第二延时模块,由此基于第二延时模块的超时信号消除供电控制信号。
为了同时确保在重负载情况下能够向负载稳定供电,避免开关控制电路频繁上电和断电,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
在上述第一逻辑控制模块的各示例中,所述第一逻辑控制模块中的触发器的输出端还连接第二延时模块的复位端,当接收到第一检测信号时,复位所述第二延时模块,以使第二延时模块在一个开关电路断开和导通期间内始终无法输出超时信号,进而确保第一逻辑控制模块在重负载情况下始终输出供电控制信号。
同样为提高重载情况下向负载提供有效供电能力,在一些实施方式中,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。所述开关控制电路可依据第一电信号所反映的负载电压确定当前适配器是否处于重载期间,并当确定为处于重载期间,缩短延时或直接输出使导通的控制信号,当确定为处于轻载期间,按照预设的延时输出使导通的控制信号。
在一实施方式中,所述开关控制电路中的控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
具体地,所述控制单元还包括第三逻辑控制模块,用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。在此,所述使导通的控制信号的延时时长即为第一延时模块所计时的第一延时时长。
在此,参照图5所示,在轻负载期间,第一检测信号由电平转为高电平之前供电控制信号已消除(即为低电平),所述第三逻辑控制模块可基于第一检测信号为高电平且供电控制信号为低电平的逻辑确定当前处于轻负载期间,并对应向第一延时模块输出对应轻负载的指示信号,所述第一延时模块基于所述指示信号按照第一延时开始计时。按照上述示例中描述的供电控制信号在重负载期间始终存在,即第三逻辑控制模块基于第一检测信号为高电平且供电控制信号为高电平的逻辑确定当前处于轻负载期间,并对应向第一延时模块输出对应轻负载的指示信号,所述第一延时模块基于所述指示信号可不予延时直接输出超时信号,或选择更短的计时器进行计时并输出相应的超时信号。
需要说明的是,若所述第一逻辑模块基于所述指示信号可不予延时直接输出超时信号的情况,控制开关电路导通的控制信号的延时时长可理解为第三逻辑控制模块中的电器件执行轻重负载判断所耗费的时长。
在一些芯片规格中,芯片还包括与开关电路的控制端相连的第四引脚,其用于输出控制单元所产生的控制信号。所述开关电路至少包括驱动单元和三极管。其中,所述驱动单元的控制端连接第四引脚,输出端连接三极管的基极,三极管的集电极和发射极分别连接供电母线和芯片地引脚。如此,芯片中的开关控制电路通过控制驱动单元而输出可导通三极管的驱动电信号。
为了提高三极管导通瞬间的耐压性,如图6所示,开关电路中三级管的基极和发射极之间、或者基极和芯片地之间还设有电阻R1,用以维持基极电压,从而防止三极管瞬间大电流的冲击。
在又一些芯片规格中,所述芯片还包括所述开关电路中的驱动单元和电阻R1,以及用于连接三极管基极的第四引脚和用于连接三极管发射极的第五引脚;其中,所述驱动单元的输出端通过所述第四引脚向所述三极管基极输出驱动控制信号;所述电阻R1可连接在三级管的基极和发射极之间、或者基极和芯片地之间,用于维持三极管基极电压。
在此,开关控制电路的输出端连接驱动单元的控制端。在一些集成了开关控制电路和驱动单元的示例中,如图6所示,所述驱动单元利用芯片供电电压VCC而产生驱动信号,并受控于控制信号,在控制导通时输出驱动信号,在控制断开时不予输出。其中,所述驱动单元包括接入芯片供电线路的电流镜,电流镜的输出端连接三极管的基极。
在另一些芯片规格中,所述芯片还包括上述开关电路,以及用于连接三极管集电极的第六引脚;其中,所述开关电路还包含驱动单元和电阻,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间,所述电阻用于维持三极管基极电压。
需理解,所述芯片可根据封装在芯片内的器件而对应不同引脚。上述示例不应视为对芯片功能的限制。事实上,第一采样电路模块和第二采样电路模块根据适配器的电路设计需要也可以封装在芯片中,并根据各采样电路与功率转换电路的连接点在芯片封装壳上提供相应引脚,在此不再一一详述。
基于上述各芯片示例,本申请还提供一种适配器,其包括:整流电路、三极管、芯片、第一采样电路、和第二采样电路。
所述整流电路用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上。如图9、10和11中所示,所述整流电路包含整流桥和滤波电容,整流桥的输入端接入交流电源,滤波电容跨接在整流桥输出端,所输出的供电由供电母线传输。
所述芯片包含开关控制电路和所述三极管的驱动单元,以及用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚、用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚、用于获取芯片供电的第三引脚、用于连接所述三极管发射极的第四引脚、用于连接所述三极管基极的第五引脚和基准地引脚;其中,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间。
如图9、10和11中所示,启动电阻和电容串联在供电母线和芯片的基准地引脚之间,其中,启动电阻和电容之间连接芯片的第三引脚以向芯片供电。
所述芯片中的开关控制电路和驱动单元可基于前述提及的各示例进行设计,在此不再详述。其中,所述开关控制电路检测所需的第一电信号和第二电信号分别藉由第一采样电路和第二采样电路直接提供或间接提供;所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
其中,所述第一采样电路用于连接在所述功率转换电路两端,且输出端连接所述第一引脚,用于采集所述第一电信号。如图9、10和11中所示,所述第一采样电路包含连接在功率转换电路两端的串联电阻,串联电阻之间连接芯片第一引脚,以提供第一电信号。
第二采样电路连接在所述基准地引脚与功率转换电路输入端之间,且输出端连接所述第二引脚,用于采集反映所述功率转换电路中的电信号。如图9、10和11中所示,所述第二采样电路包含与功率转换电路中电感串联的采样电阻,采样电阻与电感之间连接芯片第二引脚,以提供电信号,芯片中的负镜像电路将其转换成可供开关控制电路中开关断开检测模块检测的正电压电信号,并以此作为第二电信号进行检测控制。
所述三极管的集电极接入所述供电母线,基极连接芯片的第五引脚,发射极连接芯片的第四引脚。其中,所述基极通过第五引脚连接芯片中驱动单元的输出端;所述发射极通过第四引脚连接芯片的基准地引脚。
所述功率转换电路通过所述芯片的基准地引脚连接所述开关电路的发射极,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电。
其中,所述功率转换电路包括:如图9所示的隔离式的变换电路、如图10所示的BUCK式变换电路、或如图11所示的Boost变换电路。
请参阅图12,本申请还提供一种开关控制方法。所述开关控制方法可由本申请所提供的开关控制电路执行,或者其他能够执行所述方法的开关控制电路。其中,所述开关控制电路用于控制包含三极管的开关电路,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述开关控制电路连接一功率转换电路。所述开关控制方法包括步骤S110和S120。
在S110中,依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
其中,所述第一电信号可由连接在功率转换电路输入侧两端的串联电阻采集。例如,图4中所示的电阻R4和R5,第一电信号来自于电阻R4和R5之间的分压电信号。开关控制电路中的开关导通检测模块检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,基于所述第一电信号而产生的时限阈值进行计时,并在所述计时超时时输出第一检测信号;以及开关控制电路中的第一逻辑控制模块基于所述第一检测信号输出供电控制信号。其中,本步骤的执行方式可参考图4及对应描述的开关导通检测模块、第一逻辑控制模块,在此不再详述。
此外,根据负载供电情况,为满足重负载的供电需求,所述基于第一检测信号输出供电控制信号的步骤包括:基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
在一些实施例中,利用开关控制电路中的第三逻辑控制模块来调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。在此不再详述。
在S120中,自产生所述供电控制信号时起,依据检测所述第一电信号延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开。
在此,可利用开关控制电路中开关断开检测模块和第二逻辑控制模块控制开关电路断开。其中,本步骤的执行方式可参考图4及对应描述的开关断开检测模块和第二逻辑控制模块,在此不再详述。
在一些实施例中,为了满足有负载情况下的正常供电需要,在开关电路断开期间,开关控制电路仍需进行信号检测,为此,所述方法还包括:依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号清除所述供电控制信号的步骤。其中,所述供电控制信号的有效时长(即供电控制信号所持续的时长)小于等于所述开关电路的一个通断周期。
在一些实施方式中,可基于所述第一检测信号的周期而维持供电控制信号。在又一些实施方式中,基于第一检测信号或第二检测信号产生又一延时计时(以下称为第二延时计时),所述第二延时计时用以维持开关控制电路在功率转换电路中电感退磁期间的电信号检测,同时又实现了在轻负载情况下对开关控制电路检测时长的限制。
在一些示例中,在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时计时。
在此,可利用开关控制电路中的第二延时模块和第一逻辑控制模块执行复位第二延时计时的步骤。其中,本步骤的执行方式可参考前述对应描述的第二延时模块和第一逻辑控制模块,在此不再详述。
在再一些实施方式中,所述清除步骤包括:依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号输出第二检测信号;以及基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
在此,可利用开关控制电路中的第二延时模块和第一逻辑控制模块执行清除所述供电控制信号的步骤。其中,本步骤的执行方式可参考前述对应描述的第二延时模块和第一逻辑控制模块,在此不再详述。
在所述开关电路导通期间,所开关控制方法还包括:依据检测所述第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向一电容充电和向所述开关控制电路提供供电,以及当切换至第一线路时,利用一启动电阻和所述电容向所述开关控制电路提供供电。
其中,所述依据检测第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路的步骤包括:调制所述开关控制电路的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;以及基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换。
在此,可利用开关控制电路中切换供电模块在合适时机给电容充电,以确保在电容和启动电路向开关控制电路提供稳定供电。其中,本步骤的执行方式可参考前述对应描述的切换供电模块,在此不再详述。
综上所述,本申请提供的开关控制电路、芯片、适配器及开关控制方法,通过延时控制开关电路导通,并在延时期间内启动开关控制电路部分电器件的供电,实现了在轻载期间适配器采用低功耗模式时能够及时并高可靠性的响应轻载供电,同时,采用储能元件的自供电方式有效减少芯片外围电器件并确保开关控制电路供电稳定,另外,在三极管基极与基准地之间接电阻,有利于防止三极管击穿,提高三极管耐压性。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效,而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (45)

1.一种开关控制电路,用于控制包含三极管的开关电路,其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述开关控制电路连接一功率转换电路,其特征在于,所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
2.根据权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关控制电路包括:
开关检测单元,用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号;
控制单元,与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号;
供电单元,连接在所述供电母线和基准地之间并具有一供电端,用于利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电;
其中,所述开关控制电路中的部分电器件是按照所述供电控制信号维持工作的。
3.根据权利要求2所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关检测单元包括:
开关导通检测模块,用于检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号;
开关断开检测模块,连接所述功率转换电路,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
4.根据权利要求3所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关导通检测模块包括:
第一采样电路模块,用于采集输入所述功率转换电路的有效电压信号,并基于所采集的有效电压信号输出第一电信号;
计时电路模块,与所述第一采样电路模块相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。
5.根据权利要求3所述的开关控制电路,其特征在于,所述第一采样电路模块包括连接在所述功率转换电路两端之间的分压电阻。
6.根据权利要求3所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关断开检测模块包括:
第二采样电路模块,用于采集所述功率转换电路中电感的电信号,并将所采集的电信号转换成用于反映电感电流的第二电信号;
比较电路模块,与所述第二采样电路模块相连,用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。
7.根据权利要求6所述的开关控制电路,其特征在于,所述第二采样电路模块包括:
采样电阻,与所述电感串联;
镜像电路,其输入端连接在所述采样电阻和电感之间,输出端连接所述比较电路模块和所述供电单元;所述镜像电路将采集自所述采样电阻的电信号转换成第二电信号并输出。
8.根据权利要求2所述的开关控制电路,其特征在于,所述控制单元包括:
第一延时模块,与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号;
第一逻辑控制模块,与所述开关导通检测模块、开关断开检测模块和供电单元相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号;
第二逻辑控制模块,与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
9.根据权利要求8所述的开关控制电路,其特征在于,所述控制单元还包括:第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号;
所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
10.根据权利要求9所述的开关控制电路,其特征在于,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
11.根据权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关电路的输出端经由所述开关控制电路连接基准地,所述功率转换电路接入所述基准地与所述供电母线回路的地之间。
12.根据权利要求2所述的开关控制电路,其特征在于,所述供电单元包括:
串接在所述供电母线和所述开关控制电路的基准地之间的电阻和电容;
切换供电模块,包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路;
在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换,并当切换至第二线路时向所述电容充电和向所述开关控制电路提供供电,以及当切换至第一线路时,利用所述电阻和电容向所述开关控制电路提供供电。
13.根据权利要求12所述的开关控制电路,其特征在于,所述切换供电模块包括:
电源调制电路模块,用于调制所述供电端的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;
设于所述第一线路上的受控开关,其受控端连接所述电源调制电路模块,用于基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换;
设于所述第二线路上的二极管。
14.根据权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于,所述供电控制信号所持续的时长小于等于所述开关电路的一个通断周期。
15.根据权利要求1所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
16.根据权利要求2所述的开关控制电路,其特征在于,所述控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
17.一种适配器,其特征在于,包括:
整流电路,用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上;
如权利要求1-16中任一所述的开关控制电路,接入所述供电母线;
开关电路,驱动端连接所述开关控制电路,输入端接入所述供电母线;
功率转换电路,通过所述开关控制电路连接所述开关电路的输出端,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电。
18.根据权利要求17所述的适配器,其特征在于,所述开关电路包含:
开关单元,包含三极管和电阻;其中,所述电阻用于维持三极管基极电压,所述三极管的集电极连接供电母线,以及所述三极管的发射极通过所述开关控制电路连接功率转换电路;
驱动单元,与所述开关控制电路相连,用于基于所接收的导通的控制信号驱动所述三极管导通,以及基于所接收的断开的控制信号断开所述三极管。
19.根据权利要求17所述的适配器,其特征在于,所述功率转换电路包括:隔离式的变换电路、或非隔离式的变换电路。
20.一种芯片,用于控制包含三极管的开关电路,其中,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述芯片连接一功率转换电路,其特征在于,包括:
多个引脚,其中,包括用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚,用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚,用于获取芯片供电的第三引脚,以及基准地引脚;
开关控制电路,与上述各引脚相连,用于依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
21.根据权利要求20中所述的芯片,其特征在于,所述开关控制电路包括:
开关检测单元,与所述第一引脚、第二引脚相连,用于检测反映负载供电的第一电信号并输出第一检测信号,以及检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号并输出第二检测信号;
控制单元,与所述开关检测单元和开关电路相连,用于基于所述第一检测信号产生一供电控制信号和延时产生向所述开关电路输出的使导通的控制信号,以及基于所述第二检测信号向所述开关电路输出使断开的控制信号;
供电单元,连接所述第三引脚,用于利用所述供电母线所提供的供电和预储存的电能提供供电;
其中,所述开关控制电路中的部分电器件是按照所述供电控制信号维持工作的。
22.根据权利要求21所述的芯片,其特征在于,所述开关检测单元包括:
开关导通检测模块,连接所述第一引脚,用于检测反映负载供电的第一电信号,并根据所述第一电信号所产生的时限阈值进行计时,在所述计时大于所述时限阈值时输出第一检测信号;
开关断开检测模块,连接所述第二引脚,用于检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号,当检测到所述第二电信号达到预设峰值电压阈值时输出第二检测信号;其中,所述开关断开检测模块根据所述供电控制信号维持工作。
23.根据权利要求22所述的芯片,其特征在于,所述开关导通检测模块包括:
计时电路模块,与所述第一引脚相连,用于基于所述第一电信号和一基准电压的差分结果产生所述时限阈值,并在计时大于所述时限阈值时输出第一控制信号。
24.根据权利要求22所述的开关控制电路,其特征在于,所述开关断开检测模块包括:
镜像电路模块,其输入端连接所述第二引脚,将采集自所述第二引脚的电信号转换成第二电信号并输出;
比较电路模块,与所述镜像电路模块的输出端相连,用于比较所述第二电信号的电压与预设峰值电压阈值,并基于比较结果输出第二检测信号。
25.根据权利要求21所述的芯片,其特征在于,所述控制单元包括:
第一延时模块,与所述开关导通检测模块相连,在接收到所述第一检测信号时产生第一延时计时,并在所述第一延时计时超时时输出超时信号;
第一逻辑控制模块,与所述开关导通检测模块、开关断开检测模块和供电单元相连,用于基于所述第一检测信号和第二检测信号输出供电控制信号;
第二逻辑控制模块,与所述第一延时模块、开关断开检测模块和开关电路相连,用于基于所述超时信号和所述第二检测信号,向所述开关电路输出使导通或断开的控制信号。
26.根据权利要求25所述的芯片,其特征在于,所述控制单元还包括:第二延时模块,连接所述第一逻辑控制模块,用于基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并在所述第二延时计时超时时输出第二延时超时的超时信号;
所述第一逻辑控制模块基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
27.根据权利要求26所述的芯片,其特征在于,所述第一逻辑控制模块还用于在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时模块。
28.根据权利要求21所述的芯片,其特征在于,所述供电单元包括:
切换供电模块,包含并联接在所述开关电路的输出端和基准地之间的第一线路和第二线路,且连接所述第三引脚;
在所述开关电路导通期间,所述切换供电模块依据检测所述第二电信号,在所述第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向与所述第三引脚相连的电容充电并通过所述第三引脚提供供电,以及当切换至第一线路时,利用所述第三引脚提供供电。
29.根据权利要求28所述的芯片,其特征在于,所述切换供电模块包括:
电源调制电路模块,用于调制所述第三引脚的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;
设于所述第一线路上的受控开关,其受控端连接所述电源调制电路模块,用于基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换;
设于所述第二线路上的二极管。
30.根据权利要求20所述的芯片,其特征在于,所述供电控制信号所持续的时长小于等于所述开关电路的一个通断周期。
31.根据权利要求20所述的芯片,其特征在于,所述开关控制电路还依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
32.根据权利要求21所述的芯片,其特征在于,所述控制单元还用于基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
33.根据权利要求20所述的芯片,其特征在于,还包括所述开关电路中的驱动单元和电阻,以及用于连接三极管基极的第四引脚和用于连接三极管发射极的第五引脚;其中,所述驱动单元的输出端通过所述第四引脚向所述三极管基极输出驱动控制信号;所述电阻用于维持三极管基极电压。
34.根据权利要求20所述的芯片,其特征在于,还包括所述开关电路,以及用于连接三极管集电极的第六引脚;其中,所述开关电路还包含驱动单元和电阻,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间,所述电阻用于维持三极管基极电压。
35.一种开关控制方法,用于控制开关控制电路,其中,所述开关控制电路用于控制包含三极管的开关电路,所述三极管的一端接入一供电母线,另一端通过所述开关控制电路连接一功率转换电路,其特征在于,包括:
依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作;
自产生所述供电控制信号时起,依据检测所述第一电信号延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开。
36.根据权利要求35所述的开关控制方法,其特征在于,还包括:依据检测所述第一电信号调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长的步骤。
37.根据权利要求35中所述的开关控制方法,其特征在于,所述依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号的步骤包括:
检测反映所述功率转换电路向负载供电的第一电信号,基于所述第一电信号而产生的时限阈值进行计时,并在所述计时超时时输出第一检测信号;
基于所述第一检测信号输出供电控制信号。
38.根据权利要求37中所述的开关控制方法,其特征在于,所述基于第一检测信号输出供电控制信号的步骤包括:基于所述第一检测信号和所述供电控制信号的控制逻辑,调整向所述开关电路输出的使导通的控制信号的延时时长。
39.根据权利要求35中所述的开关控制方法,其特征在于,还包括依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号清除所述供电控制信号的步骤。
40.根据权利要求39中所述的开关控制方法,其特征在于,所述依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号清除所述供电控制信号的步骤包括:
依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号输出第二检测信号;
基于所述第二检测信号产生第二延时计时,并基于所述第二延时超时的超时信号清除所述供电控制信号。
41.根据权利要求40中所述的开关控制方法,其特征在于,还包括:在接收到所述第二延时超时的超时信号之前,基于后续接收到的第一检测信号复位所述第二延时计时。
42.根据权利要求35所述的开关控制方法,其特征在于,在所述开关电路导通期间,还包括:
依据检测所述第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路,并当切换至第二线路时向一电容充电和向所述开关控制电路提供供电,以及当切换至第一线路时,利用一启动电阻和所述电容向所述开关控制电路提供供电。
43.根据权利要求42所述的开关控制方法,其特征在于,所述依据检测第二电信号,在所述开关控制电路中的第一线路和第二线路之间切换连通所述开关电路和功率转换电路的步骤包括:
调制所述开关控制电路的供电信号并得到切换电压阈值,依据所述切换电压阈值检测所述第二电信号的电压并输出切换控制信号;
基于所述切换控制信号在所述第一线路和第二线路之间切换。
44.一种适配器,其特征在于,包括:
整流电路,用于将所接入的交流电进行整流处理并输出至供电母线上;
三极管,集电极接入所述供电母线,受控导通和断开;
芯片,包含开关控制电路和所述三极管的驱动单元,以及用于获取反映负载供电的第一电信号的第一引脚、用于获取反映所述功率转换电路中电信号的第二引脚、用于获取芯片供电的第三引脚、用于连接所述三极管发射极的第四引脚和基准地引脚;其中,所述驱动单元连接在所述开关控制电路和三极管基极之间;
功率转换电路,通过所述芯片连接所述开关电路的发射极,用于基于所述开关电路的导通和断开向负载提供稳定供电;
第一采样电路,连接在所述功率转换电路两端,且输出端连接所述第一引脚,用于采集所述第一电信号;
第二采样电路,连接在所述基准地引脚与功率转换电路输入端之间,且输出端连接所述第二引脚,用于采集反映所述功率转换电路中的电信号;
其中,所述开关控制电路依据检测反映负载供电的第一电信号产生一供电控制信号并延时控制所述开关电路导通;以及依据检测反映所述功率转换电路中电信号的第二电信号控制所述开关电路断开;其中,所述开关控制电路中的部分电器件基于所述供电控制信号维持工作。
45.根据权利要求44所述的适配器,其特征在于,所述功率转换电路包括:反激式隔离变换电路、BUCK式变换电路或Boost变换电路。
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