CN116032124B - 开关电源及其补电电路、补电方法和芯片 - Google Patents

Abstract

本申请涉及开关电源控制的技术领域，尤其是涉及一种开关电源及其补电电路、补电方法和芯片。其应用于非连续式反激式开关电源中，包括控制模块，用于输出调整控制开关电源输出电压的控制信号；充电电容，用于存储电能并为控制模块供电；耐压开关管，用于获取原边绕组的供电电压并输出供充电电容充电的充电电压；充电开关管，用于控制充电电容是否充电；原边控制回路，用于控制原边绕组是否导通；充电控制单元，用于控制充电开关管是否导通；所述充电控制单元包括：电压采样反馈器，用于检测辅助绕组的电压信号，并根据电压信号实现在电压信号为谐振谷底时输出采样信号至控制模块。本申请具有降低开关电源的充电损耗的效果。

Description

开关电源及其补电电路、补电方法和芯片

技术领域

本申请涉及开关电源控制的技术领域，尤其是涉及一种开关电源及其补电电路、补电方法和芯片。

背景技术

随着电子设备的多样化，电源技术更是得到空前的发展，开关速度越来越快，功率越来越大，芯片面积却越来越小，这就对开关电源控制技术的发展指标提出更高的要求。

现有的反激式开关电源控制芯片的工作电压由变压器的辅助线圈绕组提供，用于确保开关电源芯片各模块正常工作，开关电源具有自供电线路，这就会使开关电源产生充电能量损耗，另外随着氮化镓晶体管在开关电源领域应用越来越广泛，新的供电方式也随之产生，所以提供一种开关电源氮化镓谷底自供电电路及方法去降低开关电源的充电损耗就十分有必要。

发明内容

为了降低开关电源的充电损耗，本申请提供一种开关电源及其补电电路、补电方法和芯片。

第一方面，本申请提供的一种开关电源补电电路，采用如下的技术方案：

一种开关电源补电电路，其应用于非连续模式反激式开关电源中，包括：

控制模块，用于输出调整控制开关电源输出电压的控制信号；

充电电容，用于存储电能并为开关电源提供电能；

耐压开关管，连接于原边绕组和充电电容之间，获取供充电电容充电的充电电压；

充电开关管，连接于充电电容和耐压开关管之间，用于控制充电电容是否充电；

原边控制回路，用于控制原边绕组是否导通，当原边绕组导通时，原边绕组储能；

充电控制单元，用于控制充电开关管是否导通；

其中，所述充电控制单元包括：

电压采样反馈器，用于检测辅助绕组的电压信号，并根据电压信号实现在电压信号为谐振谷底时输出采样信号至控制模块；

所述控制模块接收采样信号并输出谐振谷底信号，

所述控制模块的输出端耦接于充电开关管的控制极，以实现所述充电开关管在其接收到谐振谷底信号时导通。

通过采用上述技术方案，通过充电控制单元检测谐振谷底电压，并向控制模块输出谐振谷底信号，控制充电开关管导通，在谐振谷底时进行开关电源的充电工作，使耐压开关管的源极处于低压状态，即降低充电回路导通时，开关电源的充电损耗。

进一步地，所述充电控制单元还包括：

电压采样器，预设有高压基准值和低压基准值，用于获取充电电容的电压信号，并将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较输出判断信号；

第一与逻辑器，其输入端分别与电压采样器和控制模块连接，用于获取判断信号和谐振谷底信号，其输出端与充电开关管连接，用于控制充电开关管导通或者截止。

通过采用上述技术方案，电压采样器预设的低压基准值，可以确保当开关电源电量充足时，不再向开关电源充电，电压采样器预设的高压基准值，可以确保开关电源能够储备足够的电能以满足控制模块的耗能。

进一步地，所述电压采样器包括电压比较器、低压基准电路和高压基准电路，所述低压基准电路或高压基准电路与所述电压比较器的一输入端相连，所述低压基准电路用于提供低压基准值，所述高压基准电路用于提供高压基准值，所述电压采样器的另一输入端与充电电容连接，用于获取充电电容的电压信号，所述电压采样器将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较并输出判断信号，所述电压采样器的输出端与所述充电开关管相连，用于控制充电开关管是否导通。

通过采用上述技术方案，低压基准电路和高压基准电路的设置可以实现低压基准值和高压基准值的跳变。

进一步地，所述电压比较器的输出端与低压基准电路之间设有第一导通件，所述电压比较器的输出端与高压基准电路之间设有第二导通件，所述第一导通件用于控制所述低压基准电路是否与所述电压比较器连接，所述第二导通件用于控制所述高压基准电路是否与电压比较器连接，所述第一导通件和第二导通件导通条件相反。

通过采用上述技术方案，通过设置导通结构相反的第一导通件和第二导通件，实现低压基准电路和高压基准电路的切换，确保低压基准电路和高压基准电路不能同时接入工作。

进一步地，所述原边控制回路包括控制管和触发器，所述控制管的控制极与所述触发器输出端相连，所述触发器用于控制控制管导通。

通过采用上述技术方案，控制管和触发器的设置可以控制原边控制回路导通，实现原边绕组工作储能。

进一步地，所述触发器的输入端连接有第二与逻辑器，所述第二与逻辑器的输入端分别与所述控制模块、电压采样器连接，其输出端与所述触发器相连，所述第二与逻辑器用于接收控制信号和判断信号，并将信号传递至触发器。

通过采用上述技术方案，第二与逻辑器的设置可以防止充电电容未完成充电，但控制管导通而导致耐压开关管的源极接地，使得充电回路断开的情况发生。

进一步地，所述第二逻辑器与所述控制模块连接，还用于获取谐振谷底信号。

通过采用上述技术方案，触发器接收控制模块输出的谐振谷底信号，控制原边回路导通，使原边线圈工作储能。

进一步地，所述原边控制回路包括电流检测器，所述电流检测器用于检测原边绕组储能时电流大小，所述电流检测器的输出端与触发器连接，并输出电流检测信号。

通过采用上述技术方案，电流检测器的设置可以检测原边绕组储能时的电流情况。

进一步地，所述电流检测器的输出端还与控制模块连接，用于输出电流检测信号。

通过采用上述技术方案，确保控制模块可以判断原边绕组是否储能完成。

第二方面，本申请提供一种开关电源补电电路的开关电源，采用如下技术方案：一种开关电源补电电路的开关电源，其特征在于：包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述耐压开关管与原边绕组串联，所述充电开关管和充电电容串联后与原边控制回路并联设置于耐压开关管的一端，所述控制模块耦接于原边控制回路和充电控制单元之间。

通过采用上述技术方案，提供一种可以降低充电损耗的开关电源。

第三方面，本申请提供一种开关电源补电电路的补电方法，采用如下技术方案：

一种开关电源补电电路的补电方法，包括：

获取谐振谷底信号；

获取充电电容的电压信号，并将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较，输出判断信号；

基于谐振谷底信号和判断信号，判断是否控制充电开关管导通。

通过采用上述技术方案，实现开关电源在谐振电压谷底进行补电，降低开关电源的充电损耗。

第四方面，本申请提供一种开关电源补电芯片，采用如下技术方案：

一种开关电源补电芯片，包括如第一方面所述的补电电路。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.补电电路的设置，通过检测副边绕组谐振电压谷底，并在谷底时控制充电开关管开启为充电电容充电，保证了在充电时耐压开关管上的损耗最小，减少功耗，提高了转换效率。

2.耗尽型氮化镓晶体管的设置，利用其从源端取电的工作特性，确保了开关电源补电芯片内部只工作在低压状态，减小了控制芯片的复杂度、降低芯片内部器件的耐压要求，从而减小芯片的面积，达到经济效益。

附图说明

图1是应用开关电源补电电路的开关电源电路示意图；

图2是开关电源补电电路的部分波形图；

图3是开关电源补电方法的补电流程图。

附图标记说明：1、控制模块；2、原边控制回路；3、充电控制单元；31、电压采样器。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请公开的一种应用开关电源补电电路的开关电源，且工作在非连续模式下，包括变压器和补电电路。其中，变压器包括原边绕组N1、副边绕组N2和辅助绕组N3，补电电路包括：

控制模块1，用于输出调整控制开关电源输出电压的控制信号；

充电电容C2，用于存储电能并为开关电源提供电能；

耐压开关管Q1，连接于原边绕组N1和充电电容C2之间，获取原边绕组N1的供电电压并输出供充电电容C2充电的充电电压；

充电开关管Q3，连接于充电电容C2和耐压开关管Q1之间，用于控制充电电容C2是否充电；

原边控制回路2，用于控制原边绕组N1是否导通，当原边绕组N1导通时，原边绕组N1储能；

充电控制单元3，用于控制充电开关管Q3是否导通。

具体地，原边绕组N1、耐压开关管Q1、充电开关管Q3以及充电电容C2构成充电回路，且充电开关管Q3和充电电容C2之间串联有第三分压电阻R3和整流二极管D2。本申请实施例中，耐压开关管Q1采用耗尽型氮化镓晶体管，利用其从源端取电的工作特性，耐压开关管Q1的漏极与原边绕组N1连接，耐压开关管Q1的栅极接地，耐压开关管Q1的源极与充电开关管Q3和原边控制回路2连接，因此其常态下处于导通状态。当充电控制单元3控制充电开关管Q3导通时，充电回路导通，充电电容C2取电自原边绕组N1。

参照图1和图2，为降低充电回路导通时，耐压开关管Q1的充电损耗，充电控制单元3包括用于检测辅助绕组N3电压的电压采样反馈器VS，电压采样反馈器VS检测辅助绕组N3的电压在其电压处于谐振谷底时输出采样信号vs至控制模块1。辅助绕组N3的线圈两端耦接有第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联连接且与辅助绕组N3并联设置，电压采样反馈器VS的输入端耦接于第一分压电阻R1与第二分压电阻R2连接的一端，以获取辅助绕组N3的采样信号vs，电压采样反馈器VS的输出端与控制模块1连接，控制模块1获取采样信号vs，根据副边绕组N2与辅助绕组N3之间的耦合关系，控制模块1可以通过采样信号vs判断出副边绕组N2是否放电完全。副边绕组N2的一端耦接有输出二极管D1，输出二极管D1的另一端与地之间耦接有输出电容C1，输出电容C1的两端并联连接有负载。当电压采样反馈器VS检测到辅助绕组N3出现谐振电压时，副边绕组N2的能量完全释放，当电压采样反馈器VS检测到辅助绕组N3电压处于谐振谷底时，电压采样反馈器VS输出采样信号vs，控制模块1接收采样信号vs并输出谐振谷底信号s1，谐振谷底信号s1用于控制充电开关管Q3导通，从而使得充电回路在副边线圈完全放电，且处于谐振谷底时导通，此时耐压开关管Q1的源极处于低压状态，以降低耐压开关管Q1的充电损耗；同时充电回路导通充电电容C2充电时，原边线圈导通一次，以增强谐振强度，从而便于电压采样反馈器VS检测到谐振谷底信号s1。

参照图1和图2，为防止充电电容C2电量足够时，辅助绕组N3处于谐振电压谷底时，原边绕组N1仍给充电电容C2充电的情况发生，充电控制单元3还包括电压采样器31，电压采样器31预设有低压基准值Vref1，电压采样器31的一输入端与充电电容C2连接用于获取充电电容C2的电压信号，另一输入端获取低压基准值Vref1，电压采样器31将电压信号与低压基准值Vref1进行比较并输出判断信号s2，电压采样器31的输出端耦接于充电开关管Q3，用于控制充电开关管Q3是否导通。电压采样器31的输出端连接有第一与逻辑器AND1，第一与逻辑器AND1的另一输入端与控制模块1连接，用于获取谐振谷底信号s1。本申请实施例中，充电开关管Q3为高电平导通控制，不限于三极管、MOS管等开关管；因此本申请实施例中，当电压采样器31和谐振谷底信号s1均为高电平信号输出时，第一与逻辑器AND1输出高电平信号时，充电开关管Q3导通。

参照图1和图2，为充电电容C2能够储备足够的电能以满足控制模块1的耗能，电压采样器31还预设有高压基准值Vref2，高压基准值Vref2大于低压基准值Vref1，充电电容C2在为控制模块1供电时，其电压信号优先与低压基准值Vref1比较，当电压信号小于低压基准值Vref1时，代表充电电容C2需要补电，此时电压采样器31将高压基准值Vref2与电压信号进行比较，当充电电容C2的电压信号未达到高压基准值Vref2时，电压采样器31保持高电平输出。当充电电容C2的电压信号达到高压基准值Vref2时，电压采样器31重新将充电电容C2的电压值与低压基准值Vref1进行比较。

参照图1，为实现低压基准值Vref1和高压基准值Vref2之间的跳变，电压采样器31包括电压比较器CMP、设置于电压比较器CMP同向输入端的低压基准电路和高压基准电路，其中低压基准电路用于提供低压基准值Vref1，高压基准电路用于提供高压基准值Vref2。本申请实施例中，低压基准电路和高压基准电路与电压比较器CMP的同向输入端连接，比较器的反向输入端与充电电容的一端连接以获取电压信号。电压比较器CMP的输出端与低压基准电路之间设有第一导通件，电压比较器CMP的输出端与高压基准电路之间设有第二导通件，第一导通件与第二导通件的导通结构相反，本申请实施例中第一导通件以第一开关器K1和非逻辑器NOT为例进行展示，第二导通件以第二开关器K2为例进行展示，第一开关器K1和第二开关器K2结构相同，均为高电平导通。同理，第一开关器K1和第二开关器K2的导通结构相反，当第一开关器K1和第二开关器K2导通结构相反时，无需非逻辑器NOT，本申请实施例中，优选以第一开关器K1和第二开关器K2导通结构相同为例进行展示，以便原边控制回路2的设计。第一开关器K1根据经非逻辑器NOT处理后的判断信号s2控制低压基准电路是否与电压比较器CMP连接，第二开关器K2根据判断信号s2控制高压基准电路是否与电压比较器CMP连接，在非逻辑器NOT的作用下使得低压基准电路与高压基准电路不能同时与电压比较器CMP连接。

参照图1，原边控制回路2包括串联于耐压开关管Q1源极与地之间的控制管Q2和用于控制控制管Q2是否导通的触发器RS，触发器RS的输出端与控制管Q2的控制极连接。本申请实施例中，控制管Q2也为高电平导通，控制管Q2不限于三极管、MOS管等开关管。原边绕组N1、耐压开关管Q1以及控制管Q2构成原边回路，原边回路导通时，原边绕组N1储能。

参照图1和图2，为防止充电电容C2未完成充电，而控制管Q2导通而导致耐压开关管Q1的源极接地使得充电回路断开的情况发生，触发器RS的一输入端连接有第二与逻辑器AND2，第二与逻辑器AND2的输出端与触发器RS连接，第二与逻辑器AND2的一输入端与控制模块1连接，另一输入端与电压采样器31连接，用于获取控制模块1输出的控制信号sw和判断信号s2，并输出触发信号s3，当充电电容C2完成充电，且控制信号sw为高电平时，第二与逻辑器AND2才能输出高电平信号，控制信号sw为高电平由控制模块1根据负载进行调整控制。本申请实施例中，当电压信号大于高压基准值Vref2时，则代表充电电容C2充电完成，而此时电压比较器CMP输出低电平信号，在第一导通件的作用下，电压比较器CMP再次与低压基准电路连接，在第二导通件的作用下，电压比较器CMP与高压基准电路断开连接，而当充电电容C2完成充电时，控制管Q2才存在导通的情况，该动作会延长死区时间，因此第二与逻辑器AND2的输入端与非逻辑器NOT的输出端连接。

参照图1，本申请实施例中，触发器为RS触发器，且第二与逻辑器AND2的输出端与触发器RS的置位端连接，根据RS触发器的触发特性，当第二与逻辑器AND2输出高电平信号时，触发器RS输出高电平信号，此时控制管Q2导通，原边绕组N1导通储能。为进一步降低耐压开关管的导通耗能，第二与逻辑器AND2的输入端与控制模块1连接，还用于获取谐振谷底信号s1，使得原边回路也能够在谐振谷底时导通，原边绕组N1在低压状态时导通开始储能。当充电电容C2充电完成，控制模块1输出的控制信号sw为高电平且辅助绕组N3的电压处于谐振谷底时，第二与逻辑器AND2输出高电平信号，此时触发器RS输出高电平信号以使得控制管Q2导通，原边回路导通，原边线圈储能。

参照图1，原边控制回路2还包括电流检测器CS，电流检测器CS的输入端与原边回路耦接用于获取原边回路的电流并输出电流采样信号s4，电流检测器CS的输出端与触发器RS的复位端连接，电流检测器CS预设有电流上限值，当原边回路导通时，原边回路的电流随着导通时长的增加而增大，当原边回路电流大于电流上限值时，电流检测器CS输出的电流采样信号s4为高电平，此时触发器RS的复位端获取高电平信号，根据触发器RS的触发特性，触发器RS输出的触发信号由高电平跳变为低电平，控制管Q2截止，原边回路断开。同时电流检测器CS的输出端还与控制模块1连接，控制模块1基于电流采样信号s4判断原边绕组是否储能完成，当控制模块1输出高电平时，电流检测器CS对原边回路的电流进行采样检测，控制模块1获取电流检测器CS输出的电流采样信号s4，当控制模块1获取到电流采样信号s4为高电平时，则表示原边绕组储能完成，此时控制模块1调整控制信号sw，控制信号sw由高电平转换为低电平输出。

本申请实施例的实施原理为：开关电源工作在非连续模式下，电压采样反馈器VS获取辅助绕组N3的电压，并在辅助绕组出现谐振电压且处于谐振谷底时，输出采样信号vs至控制模块1，控制模块1通过采样信号vs获知副边绕组N3释能完全，并输出谐振谷底信号s1。

电压比较器CMP获取充电电容C2的电压信号，并将电压信号与低压基准值Vref1进行比较，当电压信号小于低压基准值Vref1时，则代表充电电容C2需要补电，同时低压基准电路与电压比较器CMP之间的连接在非逻辑器作用下断开，电压比较器CMP与高压基准电路连接，电压比较器CMP将电压信号与高压基准值进行比较，且电压比较器CMP输出的判断信号s2为高电平信号。

当电压比较器CMP输出高电平信号且控制模块1输出谐振谷底信号s1时，则说明充电电容需要补电且耐压开关管的源极处于低压状态充电电容可以进行补电，此时充电开关管导通，使得充电回路导通，充电电容C2开始充电。充电电容在补电过程中，当充电电容C2的电压信号达到高压基准值Vref2时，则说明充电电容补电完成，在非逻辑器作用下，电压采样器31重新将充电电容C2的电压值与低压基准值Vref1进行比较，此时电压比较器CMP输出低电平信号，充电开关管截止，充电电容停止充电。

当充电电容C2完成充电后，在控制模块1输出控制信号sw为高电平，且输出谐振谷底信号s1时，第二与逻辑器输出高电平信号，此时触发器RS输出的触发信号s3为高电平，控制管Q2导通，原边绕组N1储能，当充电电容C2无需充电，控制模块1输出控制信号sw为低电平，此时原边绕组N1储存的能量瞬间转换至副边绕组N2，并为负载提供电压，直至副边线圈上的电流下降为0，副边绕组N3关断，开始出现谐振电压，此时电压采样器31检测到高电压，电压比较器CMP输出低电平信号，当控制模块1输出控制信号为高电平，电压采样反馈器VS检测到谐振电压谷底，输出谐振谷底信号，第二与逻辑器AND2输出高电平信号，触发器RS输出高电平信号，此时控制管Q2导通。

当原边回路导通时，原边回路的电流随着导通时间的增加而增大，当原边回路电流大于电流上限值时，电流检测器CS输出高电平信号，此时触发器RS的复位端输入高电平信号，触发器RS输出的触发信号转变为低电平信号，控制管截止，原边回路断开；同时控制模块1接收到电流采样信号s4为高电平信号，控制模块1调整控制信号sw输出，控制信号sw由高电平信号转变为低电平信号。

本申请实施例还公开了一种开关电源补电电路的补电方法。参照图3，补电方法包括以下步骤：

S1、获取谐振谷底信号s1。

具体地，电压采样反馈器VS获取采样信号vs，即通过辅助绕组N3的线圈两端耦接的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，电压采样反馈器VS的输入端耦接于第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间，以使得电压采样反馈器VS采集辅助绕组N3经第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后的采样信号vs，并将采样信号vs输出给控制模块1，控制模块1通过采样信号vs判断出副边绕组N2是否放电完全，当电压采样反馈器VS检测到辅助绕组N3出现谐振电压时输出采样信号vs，此时副边绕组N2的能量完全释放，控制模块1获取采样信号vs并输出谐振谷底信号s1到第一与逻辑器AND1和第二与逻辑器AND2。

S2、获取充电电容C2的电压信号，并将电压信号与低压基准值Vref1或高压基准值Vref2进行比较，输出判断信号s2。

具体地，电压采样器31获取充电电容C2的电压信号和低压基准值Vref1，并将电压信号与低压基准值Vref1进行比较，若电压信号小于低压基准值Vref1时，充电电容C2需要补电，此时在第一导通件的作用下，电压比较器CMP与低压基准电路断开连接，在第二导通件的作用下，电压比较器CMP与高压基准电路连接，此时电压比较器CMP再将高压基准值Vref2与电压信号进行比较，由于高压基准值Vref2大于低压基准值Vref1，因此电压采样器31输出的判断信号s2为高电平信号。若电压信号大于低压基准值Vref1则说明，充电电容无需补电，电压采样器CMP输出的判断信号s2为低电平信号，电压比较器CMP仍与低压基准电路连接。

S3、基于谐振谷底信号s1和判断信号s2，判断是否控制充电开关管导通。

当电压采样反馈器VS检测到辅助绕组N3谐振电压谷底，控制模块1接收并输出谐振谷底信号s1为高电平至第一与逻辑器AND1，此时若电压采样器31输出s2为高电平，即充电电容C2需要补电，则充电开关管Q3导通，使得充电回路导通，充电电容C2开始充电，根据谐振电压的特性，当充电电容C2的电压信号未达到高压基准值Vref2时，且控制模块1接收到采样信号vs时，即控制模块1输出的谐振谷底信号s1为高电平时，充电开关管Q2导通，充电电容C2开始充电；当控制模块1未接收到采样信号vs时，即控制模块1输出的信号为低电平时，充电开关管Q3截止，充电电容C2停止充电；当充电电容C2的电压信号大于高压基准值Vref2时，则电压采样器31输出判断信号s2为低电平信号，此时代表充电电容C2充电完成，电压采样器31在第一导通件的作用下重新将充电电容C2的电压值与低压基准值Vref1进行比较，由于电压比较器CMP输出判断信号s2为低电平，因此充电开关管Q3关断。

S4、获取电流采样信号s4，基于控制信号sw、判断信号s2、谐振谷底信号s1以及电流采样信号s4，判断控制管Q2是否导通；若是，则原边回路导通，若否，则原边回路断开。

当电压比较器CMP输出低电平信号，在非逻辑器NOT的作用下，第二与逻辑器AND2与电压比较器CMP连接的一端输入端高电平信号，此时若控制信号sw为高电平，在电压采样反馈器输出谐振谷底信号时，第二与逻辑器AND2输出触发信号s3为高电平信号，此时触发器RS输出高电平信号，控制管Q2导通，原边绕组N1导通储能。

随着原边回路导通时长的增加，原边回路电流逐渐增大，电流检测器设有电流上限值，当电流检测器检测到原边回路电流大于电流上限值时，电流检测器CS输出的电流采样信号s4为高电平，此时触发器RS复位端接收高电平信号，触发器RS输出低电平信号，控制管Q2截止，此时原边回路断开。同时控制模块1接收到电流采样信号s4为高电平，控制模块1输出的控制信号sw由高电平跳变为低电平，此时原边绕组N1储存的能量瞬间转换至副边绕组N2，并为负载提供电压，直至副边线圈上的电流下降为0，副边绕组N3关断，开始出现谐振电压，在重新执行上述步骤。

本申请实施例还公开了一种开关电源补电芯片。开关电源补电芯片内集成了上述实施例公开的开关电源补电电路，包括控制模块1、耐压开关管Q1、充电电容C2、充电开关管Q3、原边控制回路2和充电控制单元3，能够通过采样检测谐振电压谷底，在谷底时控制充电开关管Q3导通为充电电容C2充电，并在谐振谷底时控制原边绕组N1启动并储能。耐压开关管Q1和充电电容C2不仅可以集成于开关电源补电芯片内，还可以独立于开关电源补电芯片外，分立设置。

本申请具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源补电电路，其应用于非连续模式反激式开关电源中，其特征在于，包括：

控制模块(1)，用于输出调整控制开关电源输出电压的控制信号；

充电电容，用于存储电能并为开关电源提供电能；

耐压开关管，连接于原边绕组和充电电容之间，获取供充电电容充电的充电电压；

充电开关管，连接于充电电容和耐压开关管之间，用于控制充电电容是否充电；

原边控制回路(2)，用于控制原边绕组是否导通，当原边绕组导通时，原边绕组储能；

充电控制单元(3)，用于控制充电开关管是否导通；

其中，所述充电控制单元(3)包括：

电压采样反馈器，用于检测辅助绕组的电压信号，并根据电压信号实现在电压信号为谐振谷底时输出采样信号至控制模块(1)；

所述控制模块(1)接收采样信号并输出谐振谷底信号，

所述控制模块(1)的输出端耦接于充电开关管的控制极，以实现所述充电开关管在其接收到谐振谷底信号时导通，所述充电控制单元(3)还包括：

电压采样器（31），预设有高压基准值和低压基准值，用于获取充电电容的电压信号，并将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较输出判断信号；

第一与逻辑器，其输入端分别与电压采样器（31）和控制模块(1)连接，用于获取判断信号和谐振谷底信号，其输出端与充电开关管连接，用于控制充电开关管导通或者截止，

所述原边控制回路(2)包括控制管和触发器，所述控制管的控制极与所述触发器输出端相连，所述触发器用于控制控制管导通，

所述触发器的输入端连接有第二与逻辑器，所述第二与逻辑器的输入端分别与所述控制模块(1)、电压采样器（31）连接，其输出端与所述触发器相连，所述第二与逻辑器用于接收控制信号和判断信号，并将信号传递至触发器。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源补电电路，其特征在于：所述电压采样器（31）包括电压比较器、低压基准电路和高压基准电路，所述低压基准电路或高压基准电路与所述电压比较器的一输入端相连，所述低压基准电路用于提供低压基准值，所述高压基准电路用于提供高压基准值，所述电压采样器（31）的另一输入端与充电电容连接，用于获取充电电容的电压信号，所述电压采样器（31）将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较并输出判断信号，所述电压采样器（31）的输出端与所述充电开关管相连，用于控制充电开关管是否导通。

3.根据权利要求2所述的一种开关电源补电电路，其特征在于：所述电压比较器的输出端与低压基准电路之间设有第一导通件，所述电压比较器的输出端与高压基准电路之间设有第二导通件，所述第一导通件用于控制所述低压基准电路是否与所述电压比较器连接，所述第二导通件用于控制所述高压基准电路是否与电压比较器连接，所述第一导通件和第二导通件导通条件相反。

4.根据权利要求1所述的一种开关电源补电电路，其特征在于：所述第二与逻辑器与所述控制模块连接，还用于获取谐振谷底信号。

5.根据权利要求1所述的一种开关电源补电电路，其特征在于：所述原边控制回路(2)包括电流检测器，所述电流检测器用于检测原边绕组储能时电流大小，所述电流检测器的输出端与触发器连接，并输出电流检测信号。

6.根据权利要求5所述的一种开关电源补电电路，其特征在于：所述电流检测器的输出端还与控制模块连接，用于输出电流检测信号。

7.一种基于权利要求1-6任一所述的开关电源补电电路的开关电源，其特征在于：包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述耐压开关管与原边绕组串联，所述充电开关管和充电电容串联后与原边控制回路并联设置于耐压开关管的一端，所述控制模块耦接于原边控制回路和充电控制单元之间。

8.一种基于权利要求1-6任一所述的一种开关电源补电电路的补电方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取谐振谷底信号；

获取充电电容的电压信号，并将电压信号与低压基准值或高压基准值进行比较，输出判断信号；

基于谐振谷底信号和判断信号，判断是否控制充电开关管管导通。

9.根据权利要求8所述的开关电源补电电路的补电方法，其特征在于：还包括以下步骤：

获取电流采样信号，基于控制信号、判断信号、谐振谷底信号以及电流采样信号，判断控制管是否导通；若是，则原边回路导通，若否，则原边回路断开。

10.一种开关电源补电芯片，其特征在于：包括如权利要求1至6任一所述的开关电源补电电路。