CN115912936B - 反激开关电源电路、反激开关电源控制方法及电源设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反激开关电源电路、反激开关电源控制方法及电源设备，属于开关电源技术领域。反激开关电源电路包括：反激变换电路，包括隔离变压器，隔离变压器的原边设置有功率开关管；检测电路，用于检测隔离变压器原边的零电流检测电压；控制电路，用于根据零电流检测电压确定隔离变压器的输出功率，并根据输出功率控制功率开关管，零电流检测电压与输出功率具有正相关关系。根据本发明实施例的反激开关电源电路，通过调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统了低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

Description

反激开关电源电路、反激开关电源控制方法及电源设备

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种反激开关电源电路、反激开关电源控制方法及电源设备。

背景技术

在反激隔离开关变换电路中通过使用过功率保护实现输出功率限制，以保护电路安全。但是现行的PD3.0快充协议规范指出，符合PD3.0规范的电源适配器的输出需支持3.3V，5V，9V，12V，15V，20V六个电压档位输出。因此，根据公式P=UI，在电压档位较低时，输出电流较大，无法满足电流输出要求。

目前，在相关的反激隔离开关变换电路的限流保护方案中，大多需要采集表征输出电流的电压信号。但该电压信号需要采用低通滤波技术，有时还需要采用光耦反馈电路。但是滤波电路需要的大电阻和大电容严重占用集成电路内部资源，光耦反馈回路的反馈信号响应延时较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种反激开关电源电路、反激开关电源控制方法及电源设备，反激开关电源电路在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大。

第一方面，本发明提供了一种反激开关电源电路，所述反激开关电源电路包括：反激变换电路，包括隔离变压器，所述隔离变压器的原边设置有功率开关管；检测电路，与所述隔离变压器的原边耦合连接，用于检测所述隔离变压器原边的零电流检测电压；控制电路，与所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，所述零电流检测电压与所述输出功率具有正相关关系。

根据本发明实施例的反激开关电源电路，通过检测隔离变压器原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统了低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路包括：控制电压生成电路，与所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压确定控制电压，所述控制电压表征所述隔离变压器原边电流峰值的最大值，所述零电流检测电压与所述控制电压具有正相关关系；驱动电路，与所述控制电压生成电路电连接，用于根据所述控制电压控制所述功率开关管，以使所述隔离变压器按照所述输出功率运行。

根据本发明的一个实施例，所述控制电压生成电路包括：多个电压通道，各所述电压通道的输入端接入有不同电压值的接入电压，各所述电压通道的输出端与所述驱动电路电连接；通道切换电路，分别与各所述电压通道和所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压控制对应的所述电压通道导通，以将对应的接入电压作为控制电压传输至所述驱动电路。

根据本发明的一个实施例，所述多个电压通道包括第一通道、第二通道和第三通道，所述通道切换电路包括：第一比较器、第二比较器、第一非门、第二非门和与门；所述第一比较器和所述第二比较器的正相输入端均与所述检测电路电连接，所述第一比较器的反向输入端接入有第一比较电压，所述第二比较器的反向输入端接入有第二比较电压，所述第一比较器与所述第一非门的输入端电连接，所述第一非门的输出端与所述与门的第一输入端电连接，所述第二比较器的输出端分别与所述与门的第二输入端和所述第二非门的输入端电连接；所述第一比较器的输出端与所述第一通道电连接，用于控制所述第一通道通断；所述与门的输出端与所述第二通道电连接，用于控制所述第二通道通断；所述第二非门的输出端与所述第三通道电连接，用于控制所述第三通道通断。

根据本发明的一个实施例，所述检测电路，还用于检测所述隔离变压器的原边电流，获得参考电压，所述参考电压表征所述原边电流；所述驱动电路，还与所述检测电路电连接，用于在所述参考电压上升至所述控制电压时，关断所述功率开关管。

第二方面，本发明还提供了一种电源设备，所述电源设备包括根据前述实施例中任一项所述的反激开关电源电路。

根据本发明实施例的电源设备，反激开关电源通过检测隔离变压器原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统了低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

第三方面，本发明还提供了一种反激开关电源控制方法，反激开关电源包括隔离变压器，所述隔离变压器的原边设置有功率开关管，所述反激开关电源控制方法包括：获取所述隔离变压器原边的零电流检测电压；根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，所述零电流检测电压与所述输出功率具有正相关关系。

根据本发明实施例的反激开关电源控制方法，通过检测隔离变压器原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统了低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，包括：根据所述零电流检测电压确定控制电压，所述控制电压表征所述隔离变压器原边电流峰值的最大值，所述零电流检测电压与所述控制电压具有正相关关系；根据所述控制电压控制所述功率开关管，以使所述隔离变压器按照输出功率运行。

根据本发明的一个实施例，根据所述零电流检测电压确定控制电压，包括：根据参考电压范围确定所述零电流检测电压对应的电压分组；将所述电压分组对应的分组电压作为控制电压，所述电压分组对应的所述参考电压越小，所述分组电压越小。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述控制电压控制所述功率开关管，包括：获取参考电压，所述参考电压表征所述隔离变压器的原边电流；在所述参考电压上升至所述控制电压时，关断所述功率开关管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例提供的反激开关电源电路的结构框图之一；

图2是本发明实施例提供的反激开关电源电路的电路原理图；

图3是本发明实施例提供的反激开关电源电路的结构框图之二；

图4是本发明实施例提供的隔离变压器的输出功率控制基本原理图；

图5是本发明实施例提供的反激开关电源电路的结构框图之三；

图6是本发明实施例提供的控制电压生成电路的电路原理图；

图7是本发明实施例提供的反激开关电源控制方法的流程示意图。

附图标记：

反激变换电路100，隔离变压器110，功率开关管120；

检测电路200；

控制电路300，控制电压生成电路310，电压通道311，通道切换电路312，驱动电路320；

控制芯片I0，变压器N，原边绕组Np，次边绕组N_S，辅助绕组Na，开关管Q，第一至第二电阻R1~R2，第一至第二比较器A1~A2、第一至第二非门NO1~NO2，与门AN1，第一至第三开关S1~S3。

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地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1，本发明的一个实施例提供了一种反激开关电源电路。反激开关电源电路包括反激变换电路100、检测电路200和控制电路300，反激变换电路100中包括隔离变压器110，隔离变压器110的原边设置有功率开关管120；检测电路200与隔离变压器110的原边耦合连接，用于检测隔离变压器110原边的零电流检测电压；控制电路300与检测电路200电连接，用于根据零电流检测电压确定隔离变压器110的输出功率，并根据输出功率控制功率开关管120，零电流检测电压与输出功率具有正相关关系。

需要说明的是，反激变换电路100中还包括了输入电路和输出电路等结构，输入电路与隔离变压器110的原边连接，用于为隔离变压器110接入电源；输出电路与隔离变压器110的次边连接，用于将隔离变压器110变换后的电源输出至外部。

零电流检测电压作为反激开关电源内部重要功能实现的基本参数，且其随输出电压变化而实时变化。实际上，在反激开关电源中，零电流检测电压与隔离变压器110的输出电压成正比例关系。因此，当隔离变压器110输出电压变化时，零电流检测电压也随之变化，且变化倍数相同。例如，隔离变压器110输出电压为20V时，零电流检测电压可以为3.6V，在隔离变压器110输出电压变为5V时，零电流检测电压可以为0.9V。

在本实施方式中，控制电路300在隔离变压器110以不同的输出电压运行时，采用不同的输出功率执行过功率保护。例如，隔离变压器110输出电压为20V时，输出功率可以为76W，此时隔离变压器110的最大输出电流为3.8A；在隔离变压器110输出电压变为5V时，输出功率可以为19W，此时隔离变压器110的最大输出电流为3.8A。LPS（Limited PowerSource）电源规范要求隔离变压器110的输出电流Io<8A，输出功率Po<100W）。可见，本实施方式中的隔离变压器110满足LPS要求。而若不对输出功率进行调整，在输出电压为5V，采用76W作为最大功率执行功率保护，则隔离变压器110的最大输出电流可以达到15.2A，显然无法满足LPS要求。

参照图2，作为一种示例，反激开关电源电路的电路结构可以如图2所示。其中，变压器N包括原边绕组Np、次边绕组N_S和辅助绕组Na，原边绕组Np连接有开关管Q。检测电路200可以包括辅助绕组Na和其相连接的元件。控制电路300可以包括控制芯片I0，控制芯片I0通过端口ZCD与检测电路200连接，从而获取零电流检测电压。

以图2所示的结构为例，零电流检测电压与输出电压满足以下关系：

其中，V_{ZCD_Stage}为零电流检测电压的电压值，V_o为输出电压，N为变压器负载绕组匝数Na与变压器副边绕组匝数Ns的比值，R₁和R₂为图2中所对应的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。

控制芯片I0通过端口DRV与开关管Q连接，在端口DRV为高电平时，开关管Q导通；端口DRV为低电平时，开关管Q断开。

需要说明的是，图2中所示出的原边绕组Np所连接的整流结构和滤波器以及次边绕组NS所连接的光耦结构为相关技术中的一种示例，本实施方式中的反激开关电源电路的电路结构可以根据需求对上述结构进行取舍，上述结构的有无并不影响本实施方式实现所要达到的目的。

根据本发明实施例的反激开关电源电路，通过检测隔离变压器110原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器110的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统的低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

参照图3，在本发明的一些实施例中，控制电路300可以包括控制电压生成电路310和驱动电路320，控制电压生成电路310与检测电路200电连接，用于根据零电流检测电压确定控制电压，控制电压表征隔离变压器110原边电流峰值的最大值V_{CS_PK_MAX}，零电流检测电压与控制电压具有正相关关系；驱动电路320与控制电压生成电路310电连接，用于根据控制电压控制功率开关管120，以使隔离变压器110按照输出功率运行。

本实施方式继续参照图2所示的电路结构进行说明，但本实施方式中所提出的结构并不限于实施于图2中。控制电压生成电路310和驱动电路320可以为集成电路，其均集成于控制芯片I0内。控制电压生成电路310通过端口ZCD与检测电路200连接。

需要说明的是，控制芯片I0在执行功率控制时，通常是对原边电流进行控制。参照图4，当表征原边电流的电压V_CS逐渐上升到控制电压V_{CS_PK_MAX}阈值时，控制芯片I0会关断原边开关管Q（即触发图2中的端口DRV电压被置位低电平）。由于随反激开关电源电路实现，原边电流的上升斜率为定值V_bulk/L_P，所以图4中的V_CS的上升斜率也随反激开关电源电路实现而为定值。因此，通过改变图中的控制电压V_{CS_PK_MAX}即可控制原边开关管Q的导通时间，进而控制隔离变压器110的输出功率。该控制过程中隔离变压器110的输出功率可用下式表示：

其中，V_bulk表示原边输入电压，Lp表示变压器原边励磁电感，f_SW表示开关频率，R_CS表示控制芯片I0的CS引脚上采样原边电流的电阻，V_{CS_PK_MAX}是表征原边电流峰值的最大值的控制电压。隔离变压器110输出功率调整时，其开关频率f_SW的变化幅度较小，可近似为不变。因此，当隔离变压器110输出电压档位变化时，对应比例的调整V_{CS_PK_MAX}电压即可实现输出保护功率的对应比例调整，从而保证隔离变压器110低电压档位输出时也能满足限流要求。

在一些实施例中，当隔离变压器110输出电压下降k倍时，V_{CS_PK_MAX}电压也需要对应降低

倍，以满足输出功率保护阈值也对应下降K倍。

在本发明的一些实施例中，检测电路200还用于检测隔离变压器110的原边电流，获得参考电压，参考电压表征原边电流；驱动电路320还与检测电路200电连接，用于在参考电压上升至控制电压时，关断功率开关管120。

可以理解的是，图2中控制芯片I0的CS引脚所连接的电路可以采集隔离变压器110的原边电流，相应的参考电压即为上述的电压V_CS，当表征原边电流的电压V_CS逐渐上升到控制电压V_{CS_PK_MAX}时，驱动电路320关断原边开关管Q。

在本实施方式中，据零电流检测电压值V_{ZCD_Stage}的变化动态调节V_{CS_PK_MAX}控制电压，进而动态调整输出功率保护阈值，从而实现隔离变压器110在全电压档位范围内的输出过流保护。

参照图5，在本发明的一些实施例中，控制电压生成电路310可以包括多个电压通道311和通道切换电路312。各电压通道311的输入端接入有不同电压值的接入电压，各电压通道311的输出端与驱动电路320电连接；通道切换电路312分别与各电压通道311和检测电路200电连接，用于根据零电流检测电压控制对应的电压通道311导通，以将对应的接入电压作为控制电压传输至驱动电路320。

需要说明的是，在反激开关电源电路应用于电子设备中时（如电源适配器），其不同档位的输出电压并不是连续变化。例如，符合PD3.0规范的电源适配器的输出需支持3.3V，5V，9V，12V，15V，20V六个电压档位输出。因此，为便于实现和降低执行成本，可以对反激开关电源电路的不同输出电压进行分组，从而对输出功率保护进行分段调整，实现全电压档位下的输出过流保护功能。

各电压通道311内可以包括开关元件，通道切换电路312与各电压通道311内的开关元件连接，用于控制该开关元件的开关，进而控制电压通道311的通断。通道切换电路312可以根据零电流检测电压所对应的电压范围，确定所需要导通的电压通道311。

作为一种示例，对3.3V，5V，9V，12V，15V，20V六个电压档位进行分组的情况可以为：20V、15V为第一分组，12V、9V为第二分组，5V、3.3V为第三分组，同一分组的输出保护功率值相同。这样既可保证输出限流满足LPS规范要求，同时也可以降低方案的实施成本。

在该示例中，采用每个分组的第一个电压档位电压与最高电压档位电压（20V）的比值进行分组电压下降比例计算，则第一分组电压的电压下降比例k=1，第二分组的电压下降比例k=12/20=0.6，第三分组的电压下降比例k=5/20=0.25。以额定输出功率65W的系统为例，其保护功率为76W，且在输出电压为20V时，零电流检测电压V_{ZCD_Stage}阈值为3.6V（该值随内部电路实现而确定，通常不高于4V）。

根据分组情况设定调整保护功率和零电流检测电压V_{ZCD_Stage}调整阈值，其中，第一分组的调整保护功率为1*76=76W，V_{ZCD_Stage}调整阈值为1*3.6=3.6V；第二分组的调整保护功率为0.6*76=45.6W，V_{ZCD_Stage}调整阈值为0.6*3.6=2.16V；第三分组的调整保护功率为0.25*76=19W，V_{ZCD_Stage}调整阈值为0.25*3.6=0.9V。

在该示例中，输出保护功率调整后，输出电压第一档位（20V）时的输出调整限流为76/20=3.8A；输出电压第二档位（15V）时的输出调整限流约为76/15≈5.1A；输出电压第三档位（12V）时的输出调整限流约为45.6/12≈3.8A；输出电压第四档位（9V）时的调整输出限流约为45.6/9≈5.1A；输出电压第五档位（5V）时的调整输出限流为19/5=3.8A；输出电压第六档位（3.3V）时的调整输出限流约为19/3.6≈5.8A。可以看出，进行输出保护功率调整后的输出限流值（即输出调整限流）均符合LPS电源规范。

在获得各电压分组的输出调整保护功率和输出保护功率的调整系数k后，在实际的电路中可通过对应比例的调整V_{CS_PK_MAX}控制电压实现输出保护功率的调整。因此，第一分组电压的V_{CS_PK_MAX}调整系数

=/>

=1，第二分组电压的V_{CS_PK_MAX}调整系数/>

=/>

≈0.775，第三分组电压的V_{CS_PK_MAX}调整系数/>

=/>

=0.5。由于在实际隔离变压器电路中，V_{CS_PK_MAX}的最大值随电路实现而为某一恒定值（通常不超过1V）。在本实施案例中，最高输出电压档位（20V）的V_{CS_PK_MAX}电压可以设为0.4V。根据已获得的V_{CS_PK_MAX}调整系数可知，第二分组电压的V_{CS_PK_MAX}电压为0.4*0.775=0.31V，第三分组电压的V_{CS_PK_MAX}电压为0.4*0.5=0.2V。

该示例中的参数可以参照下表：

表1

参照图6，在本发明的一些实施例中，多个电压通道311包括第一通道、第二通道和第三通道，通道切换电路312包括：第一比较器A1、第二比较器A2、第一非门NO1、第二非门NO2和与门AN1；第一比较器A1和第二比较器A2的正相输入端均与检测电路200电连接，第一比较器A1的反向输入端接入有第一比较电压，第二比较器A2的反向输入端接入有第二比较电压，第一比较器A1与第一非门NO1的输入端电连接，第一非门NO1的输出端与与门AN1的第一输入端电连接，第二比较器A2的输出端分别与与门AN1的第二输入端和第二非门NO2的输入端电连接；第一比较器A1的输出端与第一通道电连接，用于控制第一通道通断；与门AN1的输出端与第二通道电连接，用于控制第二通道通断；第二非门NO2的输出端与第三通道电连接，用于控制第三通道通断。

在本实施方式中，第一通道包括第一开关S1，第一比较器A1的输出端与第一开关S1的控制端连接，在第一开关S1导通时，驱动电路320接入的控制电压为0.4V；第二通道包括第二开关S2，与门AN1的输出端与第二开关S2的控制端连接，在第二开关S2导通时，驱动电路320接入的控制电压为0.31V；第三通道包括第三开关S3，与第三开关S3的控制端连接，在第三开关S3导通时，驱动电路320接入的控制电压为0.2V。

需要说明的是，第一比较器A1和第二比较器A2可以为迟滞比较器，由于迟滞比较器是双门限比较电路，其具有两个比较电压阈值。在参考上述确定的各分组的V_{ZCD_Stage}电压的情况下，可以选定第一比较器A1的向上翻转阈值电压为2.2V，向下翻转阈值电压为2.1V；第二比较器A2的向上翻转阈值电压为0.9V，向下翻转阈值电压为0.8V。当工作于第一分组电压档位时，V_{ZCD_Stage}＞2.2V，则此时开关S1闭合，S2和S3断开，V_{CS_PK_MAX}=0.40V，输出保护功率为76W。当工作于第二分组电压档位且V_{ZCD_Stage}升序变化时，0.9V<V_{ZCD_Stage}<2.2V，当工作于第二分组电压档位且V_{ZCD_Stage}降序变化时，2.1V＞V_{ZCD_Stage}＞0.8V，此时选路开关的S2闭合，S1和S3断开，VCS_PK_MAX=0.31V，输出保护功率调整为45.6W。当工作于第三分组电压档位，V_{ZCD_Stage}＜0.8V，则此时选路开关的S3闭合，S1和S2断开，V_{CS_PK_MAX}=0.20V，输出保护功率调整为19W。

本发明的一个实施例还提供了一种电源设备，电源设备包括根据前述实施例中任一项的反激开关电源电路。反激开关电源电路的具体结构可以参照前述，本实施方式在此不再赘述。在本实施方式中，电源设备可以为适配器或者充电器等。

根据本发明实施例的电源设备，反激开关电源通过检测隔离变压器110原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器110的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统的低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

参照图7，本发明的一个实施例还提供了一种反激开关电源控制方法，反激开关电源包括隔离变压器，隔离变压器的原边设置有功率开关管，反激开关电源控制方法包括以下步骤：

步骤410：获取隔离变压器原边的零电流检测电压；

步骤420：根据零电流检测电压确定隔离变压器的输出功率，并根据输出功率控制功率开关管，零电流检测电压与输出功率具有正相关关系。

需要说明的是，本实施方式的反激开关电源控制方法的执行主体可以为微处理器，其具有程序运行、数据通信和信号处理等功能，当然执行主体还可以为其他具有相同功能的设备。本实施方式以微处理器作为执行主体进行说明。

零电流检测电压作为反激开关电源内部重要功能实现的基本参数，且其随输出电压变化而实时变化。实际上，在反激开关电源中，零电流检测电压与隔离变压器的输出电压成正比例关系。因此，当隔离变压器输出电压变化时，零电流检测电压也随之变化，且变化倍数相同。例如，隔离变压器输出电压为20V时，零电流检测电压可以为3.6V，在隔离变压器输出电压变为5V时，零电流检测电压可以为0.9V。

在一些实施例中，微处理器可以通过检测电路与隔离变压器连接，检测电路可以采用辅助绕组与隔离变压器的原边绕组耦合连接，检测电路的具体电路结构可以参照前述实施例，本实施方式在此不赘述。

在本实施方式中，微处理器在隔离变压器以不同的输出电压运行时，采用不同的输出功率执行过功率保护。例如，隔离变压器输出电压为20V时，输出功率可以为76W，此时隔离变压器的最大输出电流为3.8A；在隔离变压器输出电压变为5V时，输出功率可以为19W，此时隔离变压器的最大输出电流为3.8A。LPS（Limited Power Source）电源规范要求隔离变压器的输出电流Io<8A，输出功率Po<100W）。可见，本实施方式中的隔离变压器满足LPS要求。而若不对输出功率进行调整，在输出电压为5V，采用76W作为最大功率执行功率保护，则隔离变压器的最大输出电流可以达到15.2A，显然无法满足LPS要求。

根据本发明实施例的反激开关电源控制方法，通过检测隔离变压器原边的零电流检测电压可以检测隔离变压器的输出电压，从而根据输出电压的变化调整输出功率，从而在输出电压较低时，采用较低的输出功率执行过功率保护，避免输出电流过大，同时避开了传统的低通滤波环节，实现简单、成本低廉、便于集成、响应迅速的优势。

在本发明的一些实施例中，根据零电流检测电压确定隔离变压器的输出功率，并根据输出功率控制功率开关管，包括：根据零电流检测电压确定控制电压，控制电压表征隔离变压器原边电流峰值的最大值，零电流检测电压与控制电压具有正相关关系；根据控制电压控制功率开关管，以使隔离变压器按照输出功率运行。

需要说明的是，微处理器在执行功率控制时，通常是对原边电流进行控制。参照图4和图2，微处理器可以为图2中的控制芯片I0，当表征原边电流的电压V_CS逐渐上升到控制电压V_{CS_PK_MAX}阈值时，微处理器会关断原边开关管（即触发图2中的端口DRV电压被置位低电平）。由于随反激开关电源电路实现，原边电流的上升斜率为定值V_bulk/L_P，所以图4中的V_CS的上升斜率也随反激开关电源电路实现而为定值。因此，通过改变图中的控制电压V_{CS_PK_MAX}即可控制原边开关管的导通时间，进而控制隔离变压器的输出功率。该控制过程中隔离变压器的输出功率可用下式表示：

其中，V_bulk表示原边输入电压，Lp表示变压器原边励磁电感，f_SW表示开关频率，R_CS表示控制芯片I0的CS引脚上采样原边电流的电阻，V_{CS_PK_MAX}是表征原边电流峰值的最大值的控制电压。隔离变压器输出功率调整时，其开关频率f_SW的变化幅度较小，可近似为不变。因此，当隔离变压器输出电压档位变化时，对应比例的调整V_{CS_PK_MAX}电压即可实现输出保护功率的对应比例调整，从而保证隔离变压器低电压档位输出时也能满足限流要求。

在一些实施例中，当隔离变压器输出电压下降k倍时，V_{CS_PK_MAX}电压也需要对应降低

倍，以满足输出功率保护阈值也对应下降K倍。

在本发明的一些实施例中，根据控制电压控制功率开关管的步骤可以包括：获取参考电压，参考电压表征隔离变压器的原边电流；在参考电压上升至控制电压时，关断功率开关管。

可以理解的是，图2中微处理器还可以通过检测电路采集隔离变压器的原边电流，相应的参考电压即为上述的电压V_CS，当表征原边电流的电压V_CS逐渐上升到控制电压V_{CS_PK_MAX}时，关断原边开关管。

在本实施方式中，可以根据零电流检测电压值V_{ZCD_Stage}的变化动态调节V_{CS_PK_MAX}控制电压，进而动态调整输出功率保护阈值，从而实现隔离变压器在全电压档位范围内的输出过流保护。

在本发明的一些实施例中，根据零电流检测电压确定控制电压，包括：根据参考电压范围确定零电流检测电压对应的电压分组；将电压分组对应的分组电压作为控制电压，电压分组对应的参考电压越小，分组电压越小。

需要说明的是，在反激开关电源电路应用于电子设备中时（如电源适配器），其不同档位的输出电压并不是连续变化。例如，符合PD3.0规范的电源适配器的输出需支持3.3V，5V，9V，12V，15V，20V六个电压档位输出。因此，为便于实现和降低执行成本，可以对反激开关电源电路的不同输出电压进行分组，从而对输出功率保护进行分段调整，实现全电压档位下的输出过流保护功能。

作为一种示例，对3.3V，5V，9V，12V，15V，20V六个电压档位进行分组可以为：20V、15V为第一分组，12V、9V为第二分组，5V、3.3V为第三分组，同一分组的输出保护功率值相同。这样既可保证输出限流满足LPS规范要求，同时也降低了方案的实施成本。对电压档位进行分组后的相关设置及控制方式可以参照前述实施例，本实施方式在此不再赘述。

本发明的一个实施例还提供了一种电源设备，电源设备包括控制器和反激开关电源电路，控制器包括存储器，该存储器内存储有控制程序，该控制程序被控制器执行时是吸纳根据前述实施例中任一项的反激开关电源电路控制方式。由于本电源设备可以采用上述各实施例中的技术特征，因此电源设备也具有上述各实施例所对应的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本发明实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种反激开关电源电路，其特征在于，所述反激开关电源电路包括：

反激变换电路，包括隔离变压器，所述隔离变压器的原边设置有功率开关管；

检测电路，与所述隔离变压器的原边耦合连接，用于检测所述隔离变压器原边的零电流检测电压；

控制电路，与所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，所述零电流检测电压与所述输出功率具有正相关关系；

所述控制电路包括：

控制电压生成电路，与所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压确定控制电压，所述控制电压表征所述隔离变压器原边电流峰值的最大值，所述零电流检测电压与所述控制电压具有正相关关系；

驱动电路，与所述控制电压生成电路电连接，用于根据所述控制电压控制所述功率开关管，以使所述隔离变压器按照所述输出功率运行；

所述控制电压生成电路包括：

多个电压通道，各所述电压通道的输入端接入有不同电压值的接入电压，各所述电压通道的输出端与所述驱动电路电连接；

通道切换电路，分别与各所述电压通道和所述检测电路电连接，用于根据所述零电流检测电压控制对应的所述电压通道导通，以将对应的接入电压作为控制电压传输至所述驱动电路。

2.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述多个电压通道包括第一通道、第二通道和第三通道，所述通道切换电路包括：第一比较器、第二比较器、第一非门、第二非门和与门；

所述第一比较器和所述第二比较器的正相输入端均与所述检测电路电连接，所述第一比较器的反向输入端接入有第一比较电压，所述第二比较器的反向输入端接入有第二比较电压，所述第一比较器与所述第一非门的输入端电连接，所述第一非门的输出端与所述与门的第一输入端电连接，所述第二比较器的输出端分别与所述与门的第二输入端和所述第二非门的输入端电连接；

所述第一比较器的输出端与所述第一通道电连接，用于控制所述第一通道通断；

所述与门的输出端与所述第二通道电连接，用于控制所述第二通道通断；

所述第二非门的输出端与所述第三通道电连接，用于控制所述第三通道通断。

3.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述检测电路，还用于检测所述隔离变压器的原边电流，获得参考电压，所述参考电压表征所述原边电流；

所述驱动电路，还与所述检测电路电连接，用于在所述参考电压上升至所述控制电压时，关断所述功率开关管。

4.一种电源设备，其特征在于，所述电源设备包括根据权利要求1-3中任一项所述的反激开关电源电路。

5.一种基于权利要求1-3中任一项所述的反激开关电源电路的反激开关电源控制方法，其特征在于，反激开关电源包括隔离变压器，所述隔离变压器的原边设置有功率开关管，所述反激开关电源控制方法包括：

获取所述隔离变压器原边的零电流检测电压；

根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，所述零电流检测电压与所述输出功率具有正相关关系。

6.根据权利要求5所述的反激开关电源控制方法，其特征在于，所述根据所述零电流检测电压确定所述隔离变压器的输出功率，并根据所述输出功率控制所述功率开关管，包括：

根据所述零电流检测电压确定控制电压，所述控制电压表征所述隔离变压器原边电流峰值的最大值，所述零电流检测电压与所述控制电压具有正相关关系；

根据所述控制电压控制所述功率开关管，以使所述隔离变压器按照输出功率运行。

7.根据权利要求6所述的反激开关电源控制方法，其特征在于，所述根据所述零电流检测电压确定控制电压，包括：

根据参考电压范围确定所述零电流检测电压对应的电压分组；

将所述电压分组对应的分组电压作为控制电压，所述电压分组对应的所述参考电压越小，所述分组电压越小。

8.根据权利要求7所述的反激开关电源控制方法，其特征在于，所述根据所述控制电压控制所述功率开关管，包括：

获取参考电压，所述参考电压表征所述隔离变压器的原边电流；

在所述参考电压上升至所述控制电压时，关断所述功率开关管。

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