CN111865059A - 输出功率自适应调整电路及其控制方法和反激式开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输出功率自适应调整电路及其控制方法和反激式开关电源,该自适应调整电路包括:辅助输出检测模块,用于实时检测辅助绕组输出电路的输出电压,将所述输出电压反馈到功率限制模块;功率限制模块,用于根据所述辅助输出检测模块的输出电压,自适应的调整辅助绕组的输出功率。该反激式开关电源,包含所述输出功率自适应调整电路。采用本发明,利用辅助输出检测模块对辅助绕组的输出电压进行检测:当电压低于预设阈值时,调整功率限制模块的限制值,降低总输出功率;当异常现象消除后,解除对所述功率限制模块的输出限制,使开关电源恢复正常工作。

Description

输出功率自适应调整电路及其控制方法和反激式开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源技术,尤其涉及一种输出功率自适应调整电路及其控制方法和反激式开关电源。
背景技术
反激式开关电源由于具有成本低、输入电压范围宽等优点,在中小功率开关电源中得到了广泛的应用。该类开关电源,主要由输入绕组、输出绕组、开关控制(IntegratedCircuit,IC)芯片、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor,MOSFET)型的开关器件、功率限制模块等组成。其中,输入绕组和输出绕组通过变压器耦合在一起。当反激式开关电源有多路输出端时,一般以带有反馈环路的输出端作为主输出电路,主输出电路受到开关电源的控制IC芯片调制,输出电压稳定,一般用于向系统核心控制板供电,将其他路输出作为辅助输出电路。辅助输出电路由于没有闭环控制功能,其输出电压会随负载而变化,一般用于向电压要求不高的部分供电。
图1为现有的反激式开关电源的控制原理示意图。如图1所示,该开关电源工作时,由开关控制IC芯片控制着MOSFET型开关器件的导通和关断,开关器件导通时,流过MOSFET型开关器件的电流Ids波形如图2所示,在Ton时间电流Ids上升,电流Ids与时间轴围成的面积即传输到副边绕组侧(输出电路侧)的能量。
参考图2,Ipk为电流Ids的峰值,电流Ids流过采样电阻Rs后,在控制IC芯片的Vs端产生一个电压,当该电压达到控制IC芯片设定的最大电压时,Ipk达到最大值,其输出功率也达到最大值。
反激式开关电源的输出功率在各路输出电路上的分配是由漏感比例确定的,由于主输出电路有反馈环路控制,因此控制IC芯片会根据主输出电压Vo1的负载来调整输出功率,从而使主输出电压Vo1稳定以设计电压值输出,而其他辅助输出电路的输出电压则会随负载的变化而变化。
当没有反馈环路的输出电路,即辅助输出电路发生短路或负载加重达到开关电源设计的最大功率限制值时,电流Ids达到Ipk,即达到了限制的最大值。该情况下,由于该辅助输出电路的输出电流较大,而输出功率已被Ids*Rs限制,因此输出电压降低。此时较大的输出电流可能会造成变压器烧毁,导致整个开关电源系统产生不可逆的损坏。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种输出功率自适应调整电路及其控制方法,通过该自适应调整电路中的辅助输出检测模块对辅助绕组的输出电压进行实时检测,当电压低于预设阈值即出现异常时,调整功率限制模块的限制值,以降低总输出功率;当异常现象消除后,解除对所述功率限制模块的输出限制,使开关电源恢复正常工作。
本发明的另一目的在于提供一种包含所述输出功率自适应调整电路的反激式开关电源,以通过该自适应调整电路控制辅助绕组(即辅助输出电路)的输出功率,避免烧毁变压器而损坏所述开关电源。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种输出功率自适应调整电路,包括:
辅助输出检测模块,用于实时检测辅助绕组输出电路的输出电压,将所述输出电压反馈到功率限制模块;
功率限制模块,当所述输出电压低于预设阈值时,自适应的调整辅助绕组电路的输出功率。
其中,所述功率限制模块,还用于当辅助绕组输出电路的输出电压异常现象消除后,解除功率输出限制。
所述辅助绕组输出电路的输出电压异常现象消除,包括辅助绕组的负载恢复正常范围。
所述输出电压低于预设阈值,对应辅助绕组输出电路的工作状态为重载、过载或短路中的一种。
一种输出功率自适应调整电路的控制方法,包括如下步骤:
A、利用辅助输出检测模块实时检测辅助绕组输出电路的输出电压,将所述输出电压反馈到功率限制模块;
B、通过功率限制模块根据所述辅助输出检测模块到的输出电压,自适应的调整辅助绕组的输出功率。
其中,步骤B所述根据辅助输出检测模块到的输出电压自适应的调整辅助绕组的输出功率,包括:
当所述输出电压低于预设阈值时,通过所述功率控制模块限制辅助绕组的输出功率。
步骤B所述根据辅助输出检测模块到的输出电压自适应的调整辅助绕组的输出功率,还包括:
当辅助绕组电路的输出电压恢复到安全阈值范围时,通过所述功率限制模块解除功率输出限制。
一种包含所述输出功率自适应调整电路的反激式开关电源。
其中:功率限制模块,串联在MOSFET管的源极和电源负极之间。
所述功率限制模块由N个电阻并联构成,其中的N-1个电阻由开关控制IC芯片决定其是否接入并联电阻;其中,N为大于2的自然数。
本发明的辅助绕组输出功率自适应调整电路及其控制方法和反激式开关电源,具有如下有益效果:
1)本发明的自适应调整电路,通过辅助输出检测模块实时的对辅助绕组输出电路进行电压检测,判断运行状态是否存在异常,如重载、过载、短路等现象,若存在异常,则改变开关电源的总输出功率限制,使得当辅助绕组短路或过载时,能降低输出功率限制点,降低输出功率,从而降低辅助绕组的输出电流,使其不至于烧毁变压器。
2)本发明的反激式开关电源,还能够在异常情况消除后,检测辅助绕组电压恢复正常,则可以恢复原来的功率限制值,保证了反激式开关电源各路输出功率的需求。
附图说明
图1为现有的反激式开关电源的控制原理示意图;
图2为图1所示开关电源工作时电流Ids波形示意图;
图3为本发明实施例辅助绕组输出功率自适应调整的反激式开关电源原理示意图;
图4为本发明实施例辅助绕组输出功率自适应调整的反激式开关电源的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明的设计思想是:对反激式开关电源的各路辅助输出电路的输出电压进行实时检测,当输出电压低于预设阈值时,通过功率限制模块调整功率限制值,降低总输出功率,使异常的辅助电路的输出电流不至于过大,从而保护变压器不至于损坏;当检测到异常状况消除后,解除功率限制模块对输出功率的限制,即恢复正常的输出电压,从而使该开关电源恢复正常工作。
图3为本发明实施例辅助绕组输出功率自适应调整的反激式开关电源原理示意图。
如图3所示,A代表功率限制模块,用于决定反激式开关电源的输出总功率大小;控制IC可以是开关电源的控制IC芯片;VO1代表带有反馈环路的主输出电路;VO2代表不带反馈环路的辅助输出电路。
图3中,辅助输出电路的输出电压由辅助输出检测模块进行实时检测,向A模块即所述功率限制模块反馈辅助绕组输出电路的输出电压。在本实施例中,A模块为可自适应调整辅助绕组输出功率的功率限制模块。
图4为本发明实施例辅助绕组输出功率自适应调整的反激式开关电源的电路原理示意图。
如图4所示,为依据图3所示开关电源原理设计的一辅助绕组输出功率可自适应调整的反激式开关电源的具体电路实施例。
在该实施例中,A表示功率限制模块,串联在MOSFET管的源极(S极)与电源负极(DC-)之间,作用相当于图1所示的采样电阻Rs。该功率限制模块的功率限制值,仍由Ipk流过A模块的电压决定,如背景技术所述。
在本实施例中,所述功率限制模块,具体是将N个电阻并联,并且其中N-1个电阻可以通过开关控制IC决定其是否接入并联电阻中,从而组成一个电阻值可以自适应调整的功率限制模块。因此其功率限制值也可以随电阻值的调整而随之实现自适应调整,即实现了限制输出功率的作用。其中,N为大于2的自然数。
所述的N个电阻,并联后的阻值为Rs,当控制IC芯片通过电压Vs来确定输出功率大小,即电流Ids*Rs=Vs,由控制IC芯片确定电压Vs大小,并通过计算得出所需输出的功率,确定电流Ids,此时即可通过上式得出Rs的值。一般情况下Rs值选较小阻值,这样电阻的功率和体积都会小。
参考图4,本发明实施例,利用辅助输出检测模块实时检测变压器辅助绕组输出电路,即辅助输出电路VO2的输出电压,依据输出电压的大小判断辅助绕组的工作状态,如重载(假设负载超过90%)、过载(假设负载超过100%)、短路等。所述功率限制模块内部并联电阻的并联控制开关状态(断开或闭合),由辅助输出检测模块检测到的电压值(对应辅助绕组的工作状态)来决定,功率限制模块输出相应的功率限制值,最后通过开关控制IC芯片实现对辅助输出电路的输出功率进行自适应调整的作用。
这里,当辅助绕组的输出电压低到何种程度可以认为属于重载、过载,与辅助绕组所负荷的负载功率大小和变压器设计时辅助绕组能承受的最大电流能力有关,具体的标准需要根据实际应用场合进行判定。从理论上讲,若变压器设计的总输出功率为Po,辅助绕组输出电路能长时间承受的电流为Io,则其安全电压应不低于V=Po/Io,同安全阈值范围。当辅助绕组的输出电压低于所述V值,则可以认为辅助绕组所带的负载功率过大,即处于重载状态。
当辅助输出电路短路或负载加重超过安全水平时,根据多路输出反激式开关电源的原理,辅助绕组VO2的输出电压将降低。通过调试可以设置一个VO2的最小安全电压阈值,即当其电压达到安全阈值后,其输出电流也不至于损坏变压器。当辅助输出检测模块检测到的辅助输出VO2的电压降低至安全阈值后,则调整功率限制模块中的电阻值,即断开某些电阻的并联开关,使功率限制模块的整体阻值适当增大,以降低所述开关电源的总输出功率,从而使VO2路输出电流不至于太大,避免了烧坏变压器。
当辅助绕组的负载恢复正常时,其电压也恢复到安全阈值范围内,此时辅助输出检测模块将实时检测的电压值反馈到功率限制模块,从而指示所述开关电源恢复正常工作。
进一步地,当所述反激式开关电源的辅助输出电路不止一路而是多路时,可使用多个辅助输出检测模块分别对各路辅助输出电路的输出电压进行实时检测,通过这些检测到的电压信号共同控制功率限制模块,从而实现对变压器保护的保护,同时也保证了开关电源的安全。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输出功率自适应调整电路,其特征在于,包括:
辅助输出检测模块,用于实时检测辅助绕组输出电路的输出电压,将所述输出电压反馈到功率限制模块;
功率限制模块,当所述输出电压低于预设阈值时,自适应的调整辅助绕组电路的输出功率。
2.根据权利要求1所述输出功率自适应调整电路,其特征在于,所述功率限制模块,还用于当辅助绕组输出电路的输出电压异常现象消除后,解除功率输出限制。
3.根据权利要求2所述输出功率自适应调整电路,其特征在于,所述辅助绕组输出电路的输出电压异常现象消除,包括辅助绕组的负载恢复正常范围。
4.根据权利要求1所述输出功率自适应调整电路,其特征在于,所述输出电压低于预设阈值,对应辅助绕组输出电路的工作状态为重载、过载或短路中的一种。
5.一种输出功率自适应调整电路的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
A、利用辅助输出检测模块实时检测辅助绕组输出电路的输出电压,将所述输出电压反馈到功率限制模块;
B、通过功率限制模块根据所述辅助输出检测模块到的输出电压,自适应的调整辅助绕组的输出功率。
6.根据权利要求5所述输出功率自适应调整电路的控制方法,其特征在于,步骤B所述根据辅助输出检测模块到的输出电压自适应的调整辅助绕组的输出功率,包括:
当所述输出电压低于预设阈值时,通过所述功率控制模块限制辅助绕组的输出功率。
7.根据权利要求5所述输出功率自适应调整电路的控制方法,其特征在于,步骤B所述根据辅助输出检测模块到的输出电压自适应的调整辅助绕组的输出功率,还包括:
当辅助绕组电路的输出电压恢复到安全阈值范围时,通过所述功率限制模块解除功率输出限制。
8.一种包含权利要求1~4任一项所述输出功率自适应调整电路的反激式开关电源。
9.根据权利要求8所述的反激式开关电源,其特征在于,功率限制模块,串联在MOSFET管的源极和电源负极之间。
10.根据权利要求9所述的反激式开关电源,其特征在于,所述功率限制模块由N个电阻并联构成,其中的N-1个电阻由开关控制IC芯片决定其是否接入并联电阻;其中,N为大于2的自然数。
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