CN115498894A - 一种基于反激式开关电源的原边控制电路 - Google Patents

一种基于反激式开关电源的原边控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN115498894A
CN115498894A CN202211451520.5A CN202211451520A CN115498894A CN 115498894 A CN115498894 A CN 115498894A CN 202211451520 A CN202211451520 A CN 202211451520A CN 115498894 A CN115498894 A CN 115498894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
circuit
primary side
control circuit
signal
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
CN202211451520.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115498894B (zh
Inventor
陈志军
陈童
刘彦枫
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.)
Zhuhai Zhirong Technology Co ltd
Original Assignee
Zhuhai Zhirong Technology 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 Zhuhai Zhirong Technology Co ltd filed Critical Zhuhai Zhirong Technology Co ltd
Priority to CN202211451520.5A priority Critical patent/CN115498894B/zh
Publication of CN115498894A publication Critical patent/CN115498894A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115498894B publication Critical patent/CN115498894B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/33507Conversion 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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523Conversion 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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies 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)

Abstract

本发明涉及一种基于反激式开关电源的原边控制电路。该电路中开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,根据表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号;软启动控制电路将上电过程分为n个阶段,并设置参考电压以及切换时间;并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压,输出Veao;PWM比较器用于当表征原边电流信息的电压达到Veao时,输出高电平信号;逻辑电路用于当控制信号为高电平信号时,输出使原边开关管导通的驱动信号;逻辑电路用于当PWM比较器输出高电平信号时,输出使原边开关管关断的驱动信号;本发明避免开关电源上电过程中进入CCM模式,降低了副边开关管上的电压应力。

Description

一种基于反激式开关电源的原边控制电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域,特别是涉及一种基于反激式开关电源的原边控制电路。
背景技术
一种常见的开关电源结构如图1所示。原边主要包括原边绕组、原边开关管Q1、光敏三极管、原边电流采样电路以及原边控制电路。原边控制电路主要由振荡器、脉冲宽度调制(PWM)控制电路和驱动电路组成。副边主要包括副边绕组、副边开关管Q2、副边控制电路、TL431和发光二极管。TL431和原副边的光耦组成反馈电路,将副边输出电压反馈回原边FB引脚。
当开关电源启动后,在控制电路的作用下副边绕组对负载电容Cout进行充电,从零开始建立输出电压Vout,直到输出预设的电压值。具体的工作过程为:当时钟上升沿出现,PWM控制电路控制驱动电路使开关管Q1导通。当开关管Q1导通时,原边绕组开始充电励磁,原边电流Ip上升斜率与输入电压Vbulk成正比,该电流流过原边采样电阻Rcs得到原边采样信号CS,CS信号与输出电压反馈信号FB输入到PWM控制电路,决定开关管Q1在一个开关周期内的导通时间。当原边开关管Q1断开后,所有绕组上的电压都反向,副边开关管Q2导通,副边绕组对输出负载电容Cout进行充电,副边电流Is下降斜率与输出电压Vout成正比。
开关电源的开关频率由振荡器输出的时钟频率决定,如果在一个开关周期内副边电流Is下降到零之后并产生谐振,则系统为断续工作模式(DCM),下一次原边导通时原边电流Ip从零开始上升;如果在一个开关周期内副边电流Is没有下降到零,则系统为连续工作模式(CCM),下一次原边导通时原边电流Ip从一个初始值开始上升,此时原副边直通电流会在副边开关管Q2上产生一个比较大的电压应力。
开关电源上电过程的波形示意图,如图2所示,当输出电压VOUT较低时,副边电流Is下降速度很慢,传统方式下系统以一个预设的开关频率启动,在一个时钟周期内副边电流Is不会下降到零,系统会进入CCM模式。开关频率越快,系统CCM程度越深,原副边直通电流越大,在副边开关管上产生的电压应力越大。VDS应力过大,需要选择耐压值更高的副边开关管,增加系统成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于反激式开关电源的原边控制电路,避免开关电源上电过程中进入CCM模式,降低了副边开关管上的电压应力。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种基于反激式开关电源的原边控制电路,包括:退磁时间侦测电路、开关频率控制电路、采样电路、软启动控制电路、PWM比较器、逻辑电路以及驱动电路;
所述退磁时间侦测电路用于根据ZCD引脚采样的输出电压的波形变化确定退磁时间以及表征退磁时间信息的电压脉冲;
所述开关频率控制电路与所述退磁时间侦测电路连接;所述开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,根据所述表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号;
所述采样电路用于采集表征原边电流信息的电压以及表征副边输出电压信息的电压;
所述软启动控制电路与所述采样电路连接;所述软启动控制电路用于将反激式开关电源的上电过程分为n个阶段,并将每个阶段设置相应的参考电压以及切换时间;并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压,输出电压Veao;当前阶段的参考电压小于下一阶段的参考电压;
所述PWM比较器与所述软启动控制电路连接;所述PWM比较器用于根据电压Veao和表征原边电流信息的电压进行比较;并当表征原边电流信息的电压达到电压Veao时,输出高电平信号;
所述逻辑电路分别与所述开关频率控制电路和所述PWM比较器连接;所述逻辑电路用于当所述控制信号为高电平信号时,输出使原边开关管导通的驱动信号;所述逻辑电路还用于当所述PWM比较器输出高电平信号时,输出使原边开关管关断的驱动信号;
所述驱动电路与所述逻辑电路连接;所述驱动电路用于根据驱动信号控制原边开关管关断或导通。
可选地,所述开关频率控制电路包括:振荡器、延时模块和选择电路;
所述振荡器用于产生一个固定频率的时钟信号;
所述选择电路分别与所述振荡器以及所述延时模块连接;所述选择电路用于当ZCD引脚采样的输出电压未达到设定电压阈值时,将所述时钟信号作为控制信号;
所述延时模块用于根据表征退磁时间信息的电压脉冲输出脉冲信号BCM_ON;
所述选择电路还用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,将脉冲信号BCM_ON作为控制信号。
可选地,所述延时模块包括:边沿检测电路和延时电路;
所述边沿检测电路与所述延时电路连接;
所述边沿检测电路用于检测表征退磁时间信息的电压脉冲的下降沿,并产生脉冲信号BCM;所述脉冲信号BCM表示副边电流下降到零;
所述延时电路用于将脉冲信号BCM延时半个谐振周期后输出脉冲信号BCM_ON。
可选地,利用公式
Figure 610350DEST_PATH_IMAGE001
确定谐振周期;
其中,f ring 为谐振周期,L p 是原边绕组电感,C ds 是原边开关管寄生电容。
可选地,所述软启动控制电路包括:软启动电压产生电路、开关控制电路和软启动电压选择电路;
所述软启动电压产生电路用于确定反激式开关电源的上电过程中每个阶段的参考电压;
所述开关控制电路与所述软启动电压产生电路和软启动电压选择电路连接;
所述开关控制电路用于根据切换对应开关的闭合,并将对应阶段的参考电压送入所述软启动电压选择电路;
所述软启动电压选择电路用于根据接收的参考电压输出软启动电压Vss,并在表征副边输出电压信息的电压达到软启动电压Vss时,输出电压Veao
可选地,所述逻辑电路为RS触发器。
可选地,所述采样电路包括:副边输出电压采样电路和原边电流采样电路;
所述原边电流采样电路用于采集表征原边电流信息的电压;
所述副边输出电压采样电路用于表征副边输出电压信息的电压。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明所提供的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,根据开关频率控制电路当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,根据所述表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号,使得开关电源工作在QR反激模式,将开关频率提高,实现快速上电启动。软启动控制电路用于将反激式开关电源的上电过程分为n个阶段,并将每个阶段设置相应的参考电压以及切换时间;并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压,输出电压Veao;上电进入下一个阶段将增大电压值Vss使Ipk电流提高一个预设值,使原边开关管Q1在一个开关周期内的导通时间延长,加快上电速度。避免开关电源上电过程中进入CCM模式,降低了副边开关管上的电压应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种常见的反激开关电源的结构示意图;
图2为传统方式上电时反激开关电源的波形图;
图3为本发明的原边控制电路示意图;
图4为本发明的软启动控制电路示意图;
图5为本发明的开关频率控制电路示意图;
图6为本发明的延时模块电路示意图;
图7为反激开关电源工作时的电压波形图;
图8为本发明的退磁时间侦测电路原理图;
图9为本发明的退磁时间侦测电路及延时模块工作波形图;
图10为本发明提供的一种延时模块延时时间调整示意图;
图11为在本发明提供的原边控制电路控制下开关电源的上电波形图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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。
本发明的目的是提供一种基于反激式开关电源的原边控制电路,避免开关电源上电过程中进入CCM模式,降低了副边开关管上的电压应力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图3为本发明的原边控制电路示意图,如图3所示,本发明所提供的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,包括:退磁时间侦测电路、开关频率控制电路、采样电路、软启动控制电路、PWM比较器、逻辑电路以及驱动电路;
所述退磁时间侦测电路用于根据ZCD引脚采样的输出电压的波形变化确定退磁时间以及表征退磁时间信息的电压脉冲;当副边电流下降到零后,LC电路开始谐振,由于电路中存在电阻消耗能量,谐振的电压波形呈减幅振荡。将谐振开始的点称为膝点(kneepoint),则从开关管断开到电压波形出现膝点的这段时间为退磁时间TDemag,该电路检测退磁时间后输出一个表征退磁时间信息的电压脉冲VDemag
所述开关频率控制电路与所述退磁时间侦测电路连接;所述开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,根据所述表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号;当ZCD引脚采样的输出电压未达到设定电压阈值时,即前2到3个阶段采用系统最低时钟频率,使得开关电源工作在DCM模式,以较缓慢的速度上电。所述开关频率控制电路与使得开关电源工作在QR反激模式,将开关频率提高,实现快速上电启动。
所述采样电路用于采集表征原边电流信息的电压以及表征副边输出电压信息的电压;所述采样电路包括:副边输出电压采样电路和原边电流采样电路;所述原边电流采样电路在开关管源极串联一个采样电阻Rcs,当原边电流流过该电阻将得到一个表征原边电流信息的电压Vcs。副边输出电压采样电路,副边输出电压经过采样电阻输入TL431,TL431的输出信号与副边输出电压变化趋势一致,该信号通过光耦反馈回原边FB引脚,得到表征副边输出电压信息的电压VFB
所述软启动控制电路与所述采样电路连接;所述软启动控制电路用于将反激式开关电源的上电过程分为n个阶段,并将每个阶段设置相应的参考电压以及切换时间;并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压,输出电压Veao;当前阶段的参考电压小于下一阶段的参考电压;即上电进入下一个阶段将增大电压值Vss使Ipk电流提高一个预设值,使原边开关管Q1在一个开关周期内的导通时间延长,加快上电速度。
所述PWM比较器与所述软启动控制电路连接;所述PWM比较器用于根据电压Veao和表征原边电流信息的电压进行比较;并当表征原边电流信息的电压达到电压Veao时,输出高电平信号;即将电压Veao作为参考信号。根据电压Veao和表征原边电流信息的电压进行比较具体为进行脉宽调制控制占空比大小。
所述逻辑电路分别与所述开关频率控制电路和所述PWM比较器连接;所述逻辑电路用于当所述控制信号为高电平信号时,输出使原边开关管导通的驱动信号;所述逻辑电路还用于当所述PWM比较器输出高电平信号时,输出使原边开关管关断的驱动信号。
所述逻辑电路为RS触发器,R端输入信号为开关频率控制电路输出信号。当开关频率控制电路的输出信号为高电平时,触发器输出变为高电平控制驱动电路使原边开关管导通。S端输入信号为PWM比较器输出信号,当PWM比较器输出为高电平时,触发器输出变为低电平控制驱动电路使原边开关管断开。
所述驱动电路与所述逻辑电路连接;所述驱动电路用于根据驱动信号控制原边开关管关断或导通。
将本发明所提供的原边控制电路应用到反激开关电源中,具体的工作过程为:
首先以系统最低时钟频率启动,开关频率控制电路输出的时钟上升沿到来时,逻辑电路输出高电平信号通过驱动电路使原边开关管导通,此时输入电压对原边绕组充电,原边电流不断上升,最终被钳位在第一个阶段Ipk预设电流值。原边电流达到峰值时,PWM比较器输出翻转,逻辑电路输出低电平通过驱动电路使原边开关管断开,此时绕组上的电压反向使副边导通。副边绕组对负载电容充电,输出电压开始逐渐上升。因为时钟频率低足够让副边电流下降到零,系统会工作在DCM模式,避免了副边开关管的大电压应力。若一直DCM模式启动,上电速度会比较缓慢,需要比较长的上电时间。在2到3个阶段后,副边输出电压已上升到一定值,此时通过ZCD引脚对输出电压进行采样更为准确和快速。根据退磁时间侦测电路输出结果,开关频率控制电路在谐振的第一个谷底输出控制信号经过驱动电路使原边开关管导通。此时系统工作在QR反激模式,减轻了副边开关管的电压应力,并且因为原边开关管在第一个谷底导通,开关频率比DCM模式要高,上电速度更快,系统损耗更小。随着输出电压进一步快速上升,副边电流下降速度加快,开关频率会进一步提高,上电启动加速,直到输出电压稳定在预设值。
如图5所示,所述开关频率控制电路包括:振荡器、延时模块和选择电路;
所述振荡器用于产生一个固定频率的时钟信号。即在前2到3个上电阶段通过选择电路输出该信号作为原边开关管的导通的控制信号,由于开关周期长,副边电流有足够的时间下降到零,此时系统处于DCM模式。
所述选择电路分别与所述振荡器以及所述延时模块连接;所述选择电路用于当ZCD引脚采样的输出电压未达到设定电压阈值时,将所述时钟信号作为控制信号。
所述延时模块用于根据表征退磁时间信息的电压脉冲输出脉冲信号BCM_ON。延时模块的输入信号为退磁时间检测电路的输出信号VDemag,该脉冲信号的下降沿为膝点。即谐振开始的时刻,利用公式
Figure 179872DEST_PATH_IMAGE001
确定谐振周期;其中,f ring 为谐振周期,L p 是原边绕组电感,C ds 是原边开关管寄生电容。显然电路确定后,谐振频率是一个固定值。
所述选择电路还用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,将脉冲信号BCM_ON作为控制信号。
如图6所示,所述延时模块包括:边沿检测电路和延时电路。
所述边沿检测电路与所述延时电路连接;
所述边沿检测电路用于检测表征退磁时间信息的电压脉冲VDemag的下降沿,并产生脉冲信号BCM;所述脉冲信号BCM表示副边电流下降到零;
所述延时电路用于将脉冲信号BCM延时半个谐振周期后输出脉冲信号BCM_ON。即通过设置电阻阻值将BCM信号延时半个谐振周期后输出脉冲信号BCM_ON,通过驱动电路使原边开关管导通。
如图10所示,输出电压低时,所有电阻全部接入电路,此时电阻阻值大,延时时间长。当上电过程进入下一个阶段后,输出电压增加,将对应开关闭合使电阻短路,降低接入电路电阻的阻值,缩短延时时间,实现根据不同上电阶段不同输出电压的延时时间自适应调整。
如图4所示,所述软启动控制电路包括:软启动电压产生电路、开关控制电路和软启动电压选择电路。
所述软启动电压产生电路用于确定反激式开关电源的上电过程中每个阶段的参考电压;
所述开关控制电路与所述软启动电压产生电路和软启动电压选择电路连接;
所述开关控制电路用于根据切换对应开关的闭合,并将对应阶段的参考电压送入所述软启动电压选择电路;切换时间由上电阶段的预设时间决定。
所述软启动电压选择电路用于根据接收的参考电压输出软启动电压Vss,并在表征副边输出电压信息的电压达到软启动电压Vss时,输出电压Veao。软启动电路输出的电压Veao与原边电流采样信号VCS经过PWM比较器决定原边开关管在一个开关周期内的导通时间。
下面结合退磁时间侦测电路的工作原理详细说明系统如何工作在QR反激模式。
当副边电流下降到零时,LC电路开始谐振,电压波形如图7所示,辅助绕组的电压变化趋势与原边绕组一致,辅助绕组的电压经过采样电阻后接到具有电压钳位功能的ZCD引脚上得到电压VZCD,从图7的电压波形可以看出,从开关管断开到VZCD出现膝点(kneepoint)的这段时间为副边绕组放电到零的退磁时间TDemag
退磁时间侦测电路原理图,如图8所示,通过峰值保持电路采样峰值电压VZCD_Pk,因为漏感尖峰的存在,直接采样峰值电压VZCD_Pk会产生较大误差,因此需要经过一个屏蔽时间Tblank待漏感尖峰消除后再采集峰值电压VZCD_Pk。将峰值电压乘以系数K(0<K<1)得到一个参考电压K*VZCD_Pk,并送入比较器反相输入端,同时将VZCD送入比较器同相输入端,当VZCD大于参考电压时,比较器输出高电平,电压波形如图9所示。在退磁时间内VZCD一直高于参考电压,因此比较器输出脉冲信号VDemag的脉冲宽度即为退磁时间TDemag。延时模块电路检测到VDemag信号的下降沿产生中间信号BCM,此时副边电流为零,电路开始谐振。因为谐振周期在系统确定后固定,因此将BCM信号延时半个谐振周期输出BCM_ON信号,在BCM_ON信号上升沿将原边开关管导通,此时原边开关管Vsw电压处于第一个谐振谷底最低点,原边开关管应力小,系统将工作在QR反激模式。
VZCD的平台电压为辅助绕组电压Na/Ns*(VO+VDOIDE)乘以采样电阻的分压系数m,其中Vo是副边输出电压,VDOIDE是副边开关管的导通压降。随着副边电流的下降VZCD的平台电压也在下降,当副边电流下降到零时,副边开关管导通压降近似为零,此时VZCD的平台电压下降到m*Na/Ns*VO。在上电过程中副边输出电压Vo不断增大,VZCD的平台电压也在不断变化。显然当输出电压Vo较小时,副边开关管的导通压降影响较大,此时VZCD的平台电压下降斜率较大;当输出电压Vo较大时,副边开关管的导通压降影响较小,此时VZCD的平台电压下降斜率较小。在输出电压Vo较小时,因为平台电压下降较多,VZCD到达K*VZCD_Pk的时间点更早,因此VDemag下降沿出现的更早,即BCM信号出现的更早。如果输出电压Vo较大时,仍然将BCM信号延时一个固定时间输出BCM_ON信号使原边导通,导通的时刻会比输出电压Vo较低时滞后一段时间Δt。因此输出电压低时,延时时间Tdelay使原边在第一个谷底最低点导通,那么输出电压高时,延时时间Tdelay变短才能使原边在第一个谷底最低点导通。输出电压越大,Δt越大,因此随着输出电压上升延时时间Tdelay需不断变短。
图11为开关电源在本发明提供的原边控制电路控制下的上电波形,在软启动的一段时间内(比如2或3个阶段),采用系统最低时钟频率(10KHz~25KHz)上电,此时上电速度较慢。在之后的阶段检测退磁时间使原边开关管在第一个谐振谷底导通,使系统工作在QR反激模式,此时开关频率随着输出电压不断上升,上电速度加快。与传统方式相比,本发明提供的原边控制电路使开关电源在上电过程避免进入CCM模式,减轻了副边开关管电压应力,并且在软启动一段时间后(比如2或3个阶段)以QR反激模式取代DCM模式,加快了上电速度,缩短了上电时间。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
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。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,包括:退磁时间侦测电路、开关频率控制电路、采样电路、软启动控制电路、PWM比较器、逻辑电路以及驱动电路;
所述退磁时间侦测电路用于根据ZCD引脚采样的输出电压的波形变化确定退磁时间以及表征退磁时间信息的电压脉冲;
所述开关频率控制电路与所述退磁时间侦测电路连接;所述开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,根据所述表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号;
所述采样电路用于采集表征原边电流信息的电压以及表征副边输出电压信息的电压;
所述软启动控制电路与所述采样电路连接;所述软启动控制电路用于将反激式开关电源的上电过程分为n个阶段,并将每个阶段设置相应的参考电压以及切换时间;并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压,输出电压Veao;当前阶段的参考电压小于下一阶段的参考电压;
所述PWM比较器与所述软启动控制电路连接;所述PWM比较器用于根据电压Veao和表征原边电流信息的电压进行比较;并当表征原边电流信息的电压达到电压Veao时,输出高电平信号;
所述逻辑电路分别与所述开关频率控制电路和所述PWM比较器连接;所述逻辑电路用于当所述控制信号为高电平信号时,输出使原边开关管导通的驱动信号;所述逻辑电路还用于当所述PWM比较器输出高电平信号时,输出使原边开关管关断的驱动信号;
所述驱动电路与所述逻辑电路连接;所述驱动电路用于根据驱动信号控制原边开关管关断或导通。
2.根据权利要求1所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,所述开关频率控制电路包括:振荡器、延时模块和选择电路;
所述振荡器用于产生一个固定频率的时钟信号;
所述选择电路分别与所述振荡器以及所述延时模块连接;所述选择电路用于当ZCD引脚采样的输出电压未达到设定电压阈值时,将所述时钟信号作为控制信号;
所述延时模块用于根据表征退磁时间信息的电压脉冲输出脉冲信号BCM_ON;
所述选择电路还用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时,将脉冲信号BCM_ON作为控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,所述延时模块包括:边沿检测电路和延时电路;
所述边沿检测电路与所述延时电路连接;
所述边沿检测电路用于检测表征退磁时间信息的电压脉冲的下降沿,并产生脉冲信号BCM;所述脉冲信号BCM表示副边电流下降到零;
所述延时电路用于将脉冲信号BCM延时半个谐振周期后输出脉冲信号BCM_ON。
4.根据权利要求3所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,利用公式
Figure 611255DEST_PATH_IMAGE001
确定谐振周期;
其中,f ring 为谐振周期,L p 是原边绕组电感,C ds 是原边开关管寄生电容。
5.根据权利要求1所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,所述软启动控制电路包括:软启动电压产生电路、开关控制电路和软启动电压选择电路;
所述软启动电压产生电路用于确定反激式开关电源的上电过程中每个阶段的参考电压;
所述开关控制电路与所述软启动电压产生电路和软启动电压选择电路连接;
所述开关控制电路用于根据切换对应开关的闭合,并将对应阶段的参考电压送入所述软启动电压选择电路;
所述软启动电压选择电路用于根据接收的参考电压输出软启动电压Vss,并在表征副边输出电压信息的电压达到软启动电压Vss时,输出电压Veao
6.根据权利要求1所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,所述逻辑电路为RS触发器。
7.根据权利要求1所述的一种基于反激式开关电源的原边控制电路,其特征在于,所述采样电路包括:副边输出电压采样电路和原边电流采样电路;
所述原边电流采样电路用于采集表征原边电流信息的电压;
所述副边输出电压采样电路用于表征副边输出电压信息的电压。
CN202211451520.5A 2022-11-21 2022-11-21 一种基于反激式开关电源的原边控制电路 Active CN115498894B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211451520.5A CN115498894B (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种基于反激式开关电源的原边控制电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211451520.5A CN115498894B (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种基于反激式开关电源的原边控制电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115498894A true CN115498894A (zh) 2022-12-20
CN115498894B CN115498894B (zh) 2023-04-28

Family

ID=85116267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211451520.5A Active CN115498894B (zh) 2022-11-21 2022-11-21 一种基于反激式开关电源的原边控制电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115498894B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115940094A (zh) * 2023-03-10 2023-04-07 成都智融微电子有限公司 基于反激式开关电源的原边控制保护电路及保护方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340384A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 放電灯点灯装置
US20090141521A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 Ta-Yung Yang Method and apparatus of providing synchronous regulation for offline power converter
CN106558976A (zh) * 2016-10-26 2017-04-05 广州金升阳科技有限公司 驱动控制方法及驱动控制电路
EP3696958A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 Infineon Technologies Austria AG Flyback converter
CN111884494A (zh) * 2020-07-23 2020-11-03 成都启臣微电子股份有限公司 一种带补偿功能的准谐振谷底导通电路
CN112701884A (zh) * 2021-01-27 2021-04-23 茂睿芯(深圳)科技有限公司 开关电源的原边控制电路及开关电源
CN113472207A (zh) * 2021-06-11 2021-10-01 杭州士兰微电子股份有限公司 开关电源及其控制电路
CN216751526U (zh) * 2021-10-30 2022-06-14 广州金升阳科技有限公司 一种开关电源的软启动电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340384A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 放電灯点灯装置
US20090141521A1 (en) * 2007-12-03 2009-06-04 Ta-Yung Yang Method and apparatus of providing synchronous regulation for offline power converter
CN106558976A (zh) * 2016-10-26 2017-04-05 广州金升阳科技有限公司 驱动控制方法及驱动控制电路
EP3696958A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 Infineon Technologies Austria AG Flyback converter
CN111884494A (zh) * 2020-07-23 2020-11-03 成都启臣微电子股份有限公司 一种带补偿功能的准谐振谷底导通电路
CN112701884A (zh) * 2021-01-27 2021-04-23 茂睿芯(深圳)科技有限公司 开关电源的原边控制电路及开关电源
CN113472207A (zh) * 2021-06-11 2021-10-01 杭州士兰微电子股份有限公司 开关电源及其控制电路
CN216751526U (zh) * 2021-10-30 2022-06-14 广州金升阳科技有限公司 一种开关电源的软启动电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
边政 等: "一种原边和副边反馈相结合的高效率恒流恒压AC/DC控制器设计", 《电子技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115940094A (zh) * 2023-03-10 2023-04-07 成都智融微电子有限公司 基于反激式开关电源的原边控制保护电路及保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115498894B (zh) 2023-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100517552B1 (ko) 스위칭 전원 장치
TWI485541B (zh) 開關電源電路及隔離式電壓轉換電路
US6639811B2 (en) Switching power supply unit
US7492615B2 (en) Switching power supply
US7636249B2 (en) Rectifier circuit
CN106849675A (zh) 开关电源的控制电路及其方法
US10298136B2 (en) Flyback converter, control circuit and control method therefor
CN112054659A (zh) 零电压导通反激电路及其控制方法和控制电路
CN103715898B (zh) 反馈电压采样电路、反馈电压消隐电路及方法
CN210669892U (zh) 降压开关模式电源和电子设备
CN113162418B (zh) 一种自适应的准谐振检测电路及方法
CN111555629B (zh) 谐振变换器及其控制电路和控制方法
CN111684697A (zh) 开关电源装置的控制装置
KR20090011715A (ko) 컨버터 및 그 구동 방법
CN113659815B (zh) 用于开关变换器的控制电路
CN114499146A (zh) 一种适用于谐振变换器的闭环软启动控制系统
WO2024169135A1 (zh) 采样控制系统、方法、控制器、原边反馈交直流转换器
CN109067206B (zh) 一种ac-dc电源及其同步整流管的控制电路
JP2008295276A (ja) スイッチング電源とその制御回路及び制御方法
CN115498894A (zh) 一种基于反激式开关电源的原边控制电路
CN104950161A (zh) 一种开关电源的输出电压检测方法和电路及其开关电源
CN113708631A (zh) 一种反激变换器及其控制方法与控制装置
CN113224933B (zh) 隔离变换器的付边对原边隔离控制方法
CN115776236A (zh) 半桥返驰式转换器及其控制方法
CN213637504U (zh) 准谐振反激式变换器及其控制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant