CN116722720A - 一种辅助电路、电源系统和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助电路、电源系统和电子装置，所述辅助电路，应用于具有变压器和输入电容的电源系统中，所述变压器至少具有辅助绕组和主级绕组，所述辅助电路包括：辅助绕组、脉冲电流模块、开始时刻设置模块、终止时刻设置模块、幅度设置模块。本发明的辅助电路，可根据输入电压动态调整辅助绕组的电流，减小了功率开关的开关损耗，提升了电源系统的效率。

Description

一种辅助电路、电源系统和电子装置

技术领域

本发明涉及电源转换技术领域，具体涉及一种辅助电路、电源系统和电子装置。

背景技术

现有技术的一种电源系统的简化图如图1a所示，包括功率级、辅助模块、控制模块、输入电容、并联负载的输出电容，其中功率级包括变压器TS的主级绕组Lp，第一功率开关MP，续流二极管D1；辅助模块包括变压器TS的辅助绕组La和与辅助绕组La串联连接的受控电流源Ia，变压器TS的主级绕着Lp和辅助绕组La具有相同的同名端位置；控制模块输出第一控制信号GP控制第一功率开关MP的导通和截止，输出第二控制信号GA控制受控电流源Ia的导通和截止。现有技术的电源系统的部分节点电压波形图如图1b所示，在控制模块输出第一控制信号GP变成高电平控制第一功率开关MP导通之前，控制模块先输出第二控制信号GA变成高电平让受控电流源Ia导通一个固定宽度的脉冲时间T13（第一时间点T1和第三时间点T3之间的脉冲期间），通过变压器TS的耦合作用，流过辅助绕组La的电流Ia被耦合到变压器TS的主级绕组Lp产生方向相反的主级绕组电流Ip，使得第一功率开关MP两端的跨压Vds从第一功率开关MP截止时的第一电位迅速降低为更低的第二电位后，第一功率开关再导通；这样可以使第一功率开关MP具有更低的开关损耗。

但是当输入电压VIN在较大范围内变化时，控制模块输出的第二控制信号GA产生的固定宽度的脉冲时间T13不能兼顾同时减小高输入电压VIN和低输入电压VIN时的开关损耗，如图1b所示，在高输入电压VIN时，跨压Vds刚好在固定宽度的脉冲时间T13内从最大值降低到最小值，但是在低输入电压VIN时，跨压Vds在固定宽度的脉冲时间T13内部的第一期间T12时间内（第一时间点T1和第二时间点T2之间的脉冲期间）就已经从最大值降低到最小值，在剩下的第二期间T23时间内（第二时间点T2和第三时间点T3之间的脉冲期间），辅助绕组电流Ia会产生额外的功率损耗。所以有必要对现有技术的电源系统进行优化来进一步减小损耗，提高效率。

发明内容

第一方面，

本发明实施例提供了一种辅助电路，应用于具有变压器和输入电容的电源系统中，所述变压器至少具有辅助绕组和主级绕组，所述辅助电路包括：

辅助绕组，具有两端，其中第一端耦接所述输入电容的第一端，或经过电容后耦接所述输入电容的第一端，输入电容的第二端接地；

脉冲电流模块，与所述辅助绕组的第二端耦接，被配置于产生流过所述辅助绕组的辅助绕组电流；

开始时刻设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的开始时刻；

终止时刻设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的终止时刻；

幅度设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的幅度。

优选的，所述电源系统还包括功率级；所述功率级至少包括变压器的主级绕组、续流模块和第一功率开关，所述第一功率开关具有第一端、第二端和控制端，其中第一端与所述主级绕组耦接，第二端与电流检测电阻耦接，流过所述主级绕组和第一功率开关的电流在电流检测电阻上产生电流检测电压。

优选的，所述开始时刻设置模块根据所述变压器的退磁结束信号，或根据所述第一功率开关两端的跨压的波谷信号，或根据控制所述第一功率开关导通或截止的脉冲宽度调制信号，输出开始时刻信号来设置所述辅助绕组电流的开始时刻。

优选的，在幅度设置模块设置的辅助绕组电流的幅度固定时，所述终止时刻设置模块根据所述输入电容上的输入电压，或根据所述第一功率开关两端的跨压，或根据所述电流检测电压的峰值电压，输出终止时刻信号来设置所述辅助绕组电流的终止时刻。

优选的，在开始时刻设置模块输出的开始时刻信号和终止时刻设置模块输出的终止时刻信号设置的辅助绕组电流的脉冲宽度固定时，所述幅度设置模块根据所述输入电容上的输入电压，或根据所述第一功率开关两端的跨压，或根据所述电流检测电压的峰值电压，来设置所述辅助绕组电流的幅度。

第二方面，

本发明实施例提供了一种电源系统，所述电源系统的变压器的辅助绕组与主级绕组具有相同的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的一个脉冲时间内，所述脉冲电流模块产生的辅助绕组电流流过辅助绕组，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从第一功率开关截止时的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态，使第一功率开关的开关损耗更低。

优选的，所述电源系统还包括控制模块，输出端耦接所述第一功率开关的控制端，输入端耦接所述终止时刻信号，在所述脉冲电流模块输出的辅助绕组电流变成零以后，控制模块才控制所述第一功率开关导通。

优选的，所述电源系统还包括峰值采样模块，输入端耦接所述电流检测电压，所述峰值采样模块采样和保持所述电流检测电压并输出电流检测电压的峰值电压。

优选的，所述电源系统还包括并联负载的输出电容，功率级与输入电容、输出电容的连接关系，能组合形成降压电源系统、升压电源系统、反激电源系统和升降压电源系统中的一种。

第三方面

本发明实施例提供了一种电子装置，包括第二方面的任一项所述的电源系统。

本发明技术包括以下优点：

基于本发明实施例的一种辅助电路，可根据输入电压动态调整辅助绕组的电流，减小了功率开关的开关损耗，提升了电源系统的效率。

附图说明

图1a是现有技术的一种电源系统的简化结构图；

图1b是现有技术的一种电源系统的部分节点波形图；

图2a是本发明的一种电源系统的简化结构图；

图2b是本发明的一种终止时刻设置模块的实施例；

图2c是本发明的另一种终止时刻设置模块的实施例；

图3a是本发明的一种实施例的带有辅助电路的电源系统的结构图；

图3b是本发明的另一种实施例的带有辅助电路的电源系统的结构图；

图3c是本发明的又一种实施例的带有辅助电路的电源系统的结构图；

图3d是本发明的再一种实施例的带有辅助电路的电源系统的结构图；

图3e是本发明的其他一种实施例的带有辅助电路的电源系统的结构图；

图4a是本发明的一种实施例的部分节点波形示意图；

图4b是本发明的另一种实施例的部分节点波形示意图；

图4c是本发明的又一种实施例的部分节点波形示意图。

根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同图式间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。

附图标记说明

11：第一电源系统

100：第一功率级

110：辅助电路

12：第二电源系统

120：第二功率级

121：续流模块

13：第三电源系统

14：第四电源系统

140：第四功率级

141：吸收电路

15：第五电源系统

150：第五功率级

16：第六电源系统

160：第六功率级

符号说明

MP：第一功率开关

GP：第一控制信号

Vds：跨压

TS：变压器

Lp：主级绕组

Ls：次级绕组

La：辅助绕组

Ip：主级绕组电流

Ia：辅助绕组电流

Is：次级绕组电流

Rcs：电流检测电阻

Vcs：电流检测电压

Vcspk：峰值电压

Nps：匝数比

Dlp：吸收二极管

Clp：吸收电容

CIN：输入电容

CO：输出电容

VIN：输入电压

VO：负载电压

VrefX（X=1-2）：第X参考电压

Iref：参考电流源

Iset：设置电流

Ichg：充电电流

CMP1：第一比较器

CMP2：第二比较器

EA1：误差放大器

R1：电阻

C1：电容

X1：或门

M1：第一晶体管

M2：第二晶体管

Tstart：开始时刻信号

Tstop：终止时刻信号

T1：第一时间点

T2：第二时间点

T3：第三时间点

T12：第一期间

T23：第二期间

T13：脉冲时间。

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。

第一方面，本发明实施例提供了一种辅助电路。

如图2a所示，一种辅助电路110，应用于具有变压器TS和输入电容CIN的电源系统11中，变压器TS至少具有辅助绕组La和主级绕组Lp，辅助电路110包括：辅助绕组La、脉冲电流模块、开始时刻设置模块、终止时刻设置模块和幅度设置模块；其中，辅助绕组La具有两端，在一种实施例中，辅助绕组La的第一端耦接输入电容CIN的第一端；在一种实施例中，辅助绕组La的第一端经过电容后耦接输入电容CIN的第一端，输入电容CIN的第二端接地。

在一种实施例中，如图2a所示，电源系统11还包括功率级100；功率级100至少包括变压器TS的主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP，第一功率开关MP具有第一端、第二端和控制端，其中第一端与主级绕组Lp耦接，第二端与电流检测电阻Rcs耦接，电流检测电阻Rcs的另一端接地，流过主级绕组Lp和第一功率开关MP的电流在电流检测电阻Rcs上产生电流检测电压Vcs。

在一种实施例中，如图2a所示，电源系统11还包括峰值采样模块，输入端耦接电流检测电压Vcs，峰值采样模块采样和保持电流检测电压Vcs并输出电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk。

如图2a所示，脉冲电流模块，与辅助绕组La的第二端耦接，被配置于产生流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia；在一种实施例中，脉冲电流模块的一端直接接地，流过辅助绕组La和脉冲电流模块的辅助绕组电流Ia直接流到地；在一种实施例中，脉冲电流模块的一端通过一个供电电容后再接地，流过辅助绕组La和脉冲电流模块的辅助绕组电流Ia对供电电容充电，供电电容上产生的供电电压用于电源系统的控制电路供电。

如图2a所示，开始时刻设置模块，与脉冲电流模块耦接，被配置于设置辅助绕组电流Ia的开始时刻；在一种实施例中，在变压器TS退磁结束以后，开始时刻设置模块根据变压器TS的退磁结束信号，输出开始时刻信号Tstart来设置辅助绕组电流Ia的开始时刻，检测变压器TS的退磁结束信号是现有技术，说明书不再详细阐述；在一种实施例中，开始时刻设置模块根据第一功率开关MP两端的跨压Vds的波谷信号（包括第N个波谷，N>=1），输出开始时刻信号Tstart来设置辅助绕组电流Ia的开始时刻，检测第一功率开关MP两端的跨压Vds的波谷为现有技术，说明书不再详细阐述，比如通过第一功率开关MP两端的跨压Vds与参考电压比较的方式可以检测第一功率开关MP两端的跨压Vds的波谷；在一种实施例中，开始时刻设置模块根据控制第一功率开关MP导通或截止的脉冲宽度调制信号（PWM信号），输出开始时刻信号Tstart来设置辅助绕组电流Ia的开始时刻，产生脉冲宽度调制信号（PWM信号）为现有技术，说明书不再详细阐述；在开始时刻信号Tstart变成高电平后，脉冲电流模块开始输出辅助绕组电流Ia并流过辅助绕组La。

如图2a所示，终止时刻设置模块，与脉冲电流模块耦接，被配置于设置辅助绕组电流Ia的终止时刻；在一种实施例中，在幅度设置模块设置的辅助绕组电流Ia的幅度固定时（比如，脉冲电流模块包括一个辅助功率开关，幅度设置模块设置辅助功率开关的尺寸固定时，流过辅助功率开关的最大辅助绕组电流Ia被辅助功率开关的尺寸所固定），终止时刻设置模块根据输入电容CIN上的输入电压VIN，输出终止时刻信号Tstop来设置辅助绕组电流Ia的终止时刻（比如，输入电压VIN与终止时刻信号Tstop同步变化）；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的幅度固定时，终止时刻设置模块根据第一功率开关MP两端的跨压Vds，输出终止时刻信号Tstop来设置辅助绕组电流Ia的终止时刻（比如，第一功率开关MP两端的跨压Vds与终止时刻信号Tstop同步变化）；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的幅度固定时，终止时刻设置模块根据电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，输出终止时刻信号Tstop来设置所述辅助绕组电流的终止时刻(比如，电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk与终止时刻信号Tstop同步变化）；在终止时刻信号Tstop变成高电平后，脉冲电流模块停止输出辅助绕组电流Ia，流过辅助绕组La的电流变成零。

在一种实施例中，如图2b所示，终止时刻设置模块包括第二比较器CMP2，输入端耦接第一功率开关MP两端的跨压Vds和第一参考电压Vref1，在第一功率开关MP两端的跨压Vds低于第一参考电压Vref1后，终止时刻设置模块输出的终止时刻信号Tstop变成高电平，脉冲电流模块停止输出辅助绕组电流Ia，流过辅助绕组La的电流变成零。

在一种实施例中，如图2c所示，终止时刻设置模块包括电压电流转换电路、时间设定电路和参考电流源Iref，其中，电压电流转换电路包括误差放大器EA1、电阻R1和第一晶体管M1。在一种实施例中，电压电流转换电路将输入端耦接的输入电压VIN在电阻R1上转换成设置电流Iset；在一种实施例中，电压电流转换电路将输入端耦接的第一功率开关MP两端的跨压Vds在电阻R1上转换成设置电流Iset；在一种实施例中，电压电流转换电路将输入端耦接的电流检测电阻Rcs上的电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk在电阻R1上转换成设置电流Iset；设置电流Iset与参考电流源Iref相减后形成充电电流Ichg，通过时间设定电路上产生终止时刻信号Tstop，可以看出设置电流Iset电流越大，流入到时间设定电路的充电电流越小，终止时刻信号Tstop越长，终止时刻信号Tstop与输入电压VIN，或与第一功率开关MP两端的跨压Vds，或与电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk同步变化。时间设定电路包括第一比较器CMP1，电容C1，第二晶体管M2和或门X1，在开始时刻信号Tstart脉冲变成低电平以后，第二晶体管M2截止，充电电流Ichg开始对电容C1充电，当电容C1上的电压大于等于第二参考电压Vref2时，终止时刻信号Tstop产生一个高电平脉冲电压，脉冲电流模块停止输出辅助绕组电流Ia，流过辅助绕组La的电流变成零。

如图2a所示，幅度设置模块，与脉冲电流模块耦接，被配置于设置辅助绕组电流的幅度，在一种实施例中，在开始时刻设置模块和终止时刻设置模块设置的辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时（比如，辅助绕组电流Ia的开始时刻由开始时刻设置模块输出的开始时刻信号Tstart设定，终止时刻设置模块在开始时刻信号Tstart的基础上产生一个固定脉冲宽度延时，因此，辅助绕组电流Ia的脉冲宽度是由开始时刻信号Tstart延时产生的一个固定脉冲宽度），幅度设置模块根据输入电容CIN上的输入电压VIN，来设置所述辅助绕组电流Ia的幅度，输入电压VIN越高，辅助绕组电流Ia的幅度越高；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，幅度设置模块根据第一功率开关MP两端的跨压Vds，跨压Vds越高，辅助绕组电流Ia的幅度越高；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，幅度设置模块根据电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，来设置所述辅助绕组电流Ia的幅度，峰值电压Vcspk越高，辅助绕组电流Ia的幅度越高。

在一种实施例中，如图2a所示，电源系统11还包括控制模块，输出端输出的第一控制信号GP耦接第一功率开关MP的控制端，输入端耦接终止时刻信号Tstop，在脉冲电流模块输出的辅助绕组电流Ia变成零以后，控制模块才控制第一功率开关MP导通。

第二方面，本发明实施例提供了一种电源系统。

在一种实施例中，如图2a所示，第一电源系统11的变压器TS的辅助绕组La与主级绕组Lp具有相同的同名端位置，在第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态前的一个脉冲时间内，脉冲电流模块产生的辅助绕组电流Ia流过辅助绕组La，通过变压器TS的主级绕组Lp和辅助绕组La之间的耦合关系，第一功率开关MP两端的跨压Vds从第一功率开关MP截止时的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关MP再从截止状态切换成导通状态，使第一功率开关MP的开关损耗更低。

变压器的两个绕组的同名端是这样规定的：具有磁耦合的两绕组，当电流分别从两绕组各自的某端同时流入（或流出）时，若两者产生的磁通相助，则这两端叫作变压器绕组的同名端，用黑点“·”或星号“*”作标记。同名端的位置可以自行定义，可以把流入端称为同名端，也可以把流出端称为同名端。

在一种实施例中，第一电源系统11还包括有整流桥，整流桥输入端耦接交流电，输入电容CIN与整流桥的输出端耦接，用于旁路高频信号；在一种实施例中，第一电源系统11的输入端直接耦接直流输入电压VIN，输入电容CIN用于旁路输入电压VIN的高频信号。

在一种实施例中，续流模块121由二极管组成，包括二极管的功率级构成非同步整流结构。

在一种实施例中，续流模块121由金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）组成，包括场效应管的功率级构成同步整流结构。

在一种实施例中，如图3a所示，第二电源系统12包括输入电容CIN、并联耦接负载的输出电容CO、辅助电路110、控制模块、峰值采样模块和第二功率级120，第二功率级120包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输出电容CO的第一端与输入电容CIN的第一端和续流模块121的第二端耦接；输入电容CIN的第二端与地耦接；辅助绕组La的同名端与主级绕组Lp的同名端和输出电容CO的第二端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端通过输出电容CO以后，与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与脉冲电流模块耦接，脉冲电流模块还与开始时刻设置模块、终止时刻设置模块和幅度设置模块耦接，通过控制脉冲电流模块中的电流，能控制流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块输出的第一控制信号GP，第一功率开关MP的第二端通过电流检测电阻Rcs接地，电流检测电阻Rcs检测流过主级绕组Lp和第一功率开关MP的电流，并在电流检测电阻Rcs上产生电流检测电压Vcs，峰值采样模块耦接电流检测电压Vcs，输出电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，控制模块输出的第一控制信号GP控制第一功率开关MP的导通和截止。

第二电源系统12属于降压电源系统，在第一功率开关MP导通时，输入电压VIN通过负载和输出电容CO对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN-VO（忽略第一功率开关MP的导通压降和电流检测电阻Rcs上的压降），通过变压器TS的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VIN-VO或近似等于VIN-VO；在主级绕组Lp充电期间，脉冲电流模块两端的电压为(VIN-VO)-(VIN-VO)=0；在第一功率开关MP截止期间，输出电容CO上的负载电压VO对主级绕组Lp进行放电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为-VO，通过变压器TS的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为-VO或近似等于-VO；在主级绕组Lp放电期间，脉冲电流模块两端的电压为(VIN-VO)-(-VO)=VIN。

结合图4a所示的波形示意图和图3a所示的第二电源系统12的结构图，辅助绕组La与主级绕组Lp具有相同位置的同名端，在控制模块输出的第一控制信号GP从低电平变成高电平控制第一功率开关MP从截止状态变成导通状态前，开始设置模块通过变压器TS的退磁结束信号，或根据第一功率开关MP两端的跨压Vds的波谷信号，或根据控制第一功率开关MP导通或截止的脉冲宽度调制信号（PWM信号），输出开始时刻信号Tstart，通过脉冲电流模块来设置流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia的开始时刻，流入辅助绕组La的辅助绕组电流Ia，通过变压器TS的主级绕组Lp和辅助绕组La之间的耦合关系，辅助绕组电流Ia被耦合到主级绕组Lp中，使第一功率开关MP两端的寄生电容Coss中的能量被耦合到主级绕组Lp的主级绕组电流Ip转移到主级绕组Lp中，第一功率开关MP两端的跨压Vds从第一功率开关MP截止时的第一电位降低到更低的第二电位，在一种实施例中，第一电位为输入电压VIN，第二电位为零电位或接近零的电位，在一种实施例中，如图2b所示，终止时刻设置模块中的第二比较器CMP2比较第一功率开关MP两端的跨压Vds和第一参考电压Vref1，当跨压Vds低于第一参考电压Vref1时，终止时刻设置模块输出终止时刻信号Tstop产生一个高电平脉冲，通过脉冲电流模块设置流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia的终止时刻，同时也通过控制模块输出的第一控制信号GP变成高电平，在第一功率开关MP两端的跨压Vds达到最低值时再开启第一功率开关MP，这样当输入电压VIN在较大范围内变化时，也能确保辅助绕组电流Ia不会产生额外的功率损耗。

结合图4b所示的波形示意图和图3a所示的第二电源系统12的结构图，在一种实施例中，在幅度设置模块设置的辅助绕组电流Ia的幅度固定时，如图2c所示，终止时刻设置模块根据输入电容CIN上的输入电压VIN输出终止时刻信号Tstop来设置辅助绕组电流Ia的终止时刻；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的幅度固定时，如图2c所示，终止时刻设置模块根据第一功率开关MP两端的跨压Vds输出终止时刻信号Tstop来设置辅助绕组电流Ia的终止时刻；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的幅度固定时，如图2c所示，终止时刻设置模块根据电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk输出终止时刻信号Tstop来设置辅助绕组电流Ia的终止时刻；这样当输入电压VIN在较大范围内变化时，能确保在输入电压VIN比较低时，终止时刻信号Tstop相较于开始时刻信号Tstart较早出现；能确保在输入电压VIN比较高时，终止时刻信号Tstop相较于开始时刻信号Tstart较晚出现；因此终止时刻信号Tstop与开始时刻信号Tstart之间的第一期间T12脉冲时间的变化刚好能够跟随输入电压VIN的变化，这个跟随同步变化抵消了输入电压VIN变化带来的第一功率开关MP两端的跨压Vds的下降时间的变化，所以辅助绕组电流Ia不会产生额外的功率损耗。

结合图4c所示的波形示意图和图3a所示的第二电源系统12的结构图，在一种实施例中，在开始时刻设置模块输出的开始时刻信号Tstart和终止时刻设置模块输出的终止时刻信号Tstop设置的辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，如图4c，开始时刻设置模块输出的开始时刻信号Tstart产生一个固定的脉冲宽度延时后，在终止时刻设置模块中输出终止时刻信号Tstop，终止时刻信号Tstop与开始时刻信号Tstart之间的差值决定了辅助绕组电流Ia的固定脉冲宽度，幅度设置模块根据输入电容CIN上的输入电压VIN来设置所述辅助绕组电流Ia的幅度；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，幅度设置模块根据第一功率开关MP两端的跨压Vds来设置所述辅助绕组电流Ia的幅度；在一种实施例中，在辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，幅度设置模块根据电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk来设置所述辅助绕组电流Ia的幅度。这样当输入电压VIN在较大范围内变化时，虽然辅助绕组电流Ia的脉冲宽度保持固定，也能确保在输入电压VIN比较低时，第一功率开关MP两端的跨压Vds能够在Tstop-Tstart的固定脉冲宽度内，被辅助绕组电流Ia耦合到主级绕组Lp的主级绕组电流Ip下拉到较低的电位（比如零电位）；能确保在输入电压VIN比较高时，第一功率开关MP两端的跨压Vds能够在Tstop-Tstart的固定脉冲宽度内，被辅助绕组电流Ia耦合到主级绕组Lp的主级绕组电流Ip下拉到较低的电位（比如零电位）；因此在辅助绕组电流Ia的脉冲宽度固定时，幅度设置模块让辅助绕组电流Ia的幅度跟随输入电压VIN同步变化，或是幅度设置模块让辅助绕组电流Ia的幅度跟随第一功率开关MP两端的跨压Vds同步变化，或是幅度设置模块让辅助绕组电流Ia的幅度跟随电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk同步变化，这个跟随变化抵消了输入电压VIN的变化带来的第一功率开关MP两端的跨压Vds的下降时间的变化，所以辅助绕组电流Ia不会产生额外的功率损耗。

在一种实施例中，如图3b所示的第三电源系统13的辅助绕组La的第一端耦接到输入电容CIN的第一端，第二电源系统12与第三电源系统13的区别是辅助绕组La的第一端的连接方式，第二电源系统12和第三电源系统13的工作原理相同，具体的分析可参考前述分析，说明书不再重复阐述。

在一种实施例中，如图3c所示，第四电源系统14包括输入电容CIN、并联耦接负载的输出电容CO、辅助电路110、控制模块、峰值采样模块、第四功率级140和吸收电路141，第四功率级140包括变压器TS的主级绕组Lp和次级绕组Ls、续流模块121和第一功率开关MP；吸收电路141包括吸收二极管Dlp和吸收电容Clp；输入电容CIN的第一端与主级绕组Lp的同名端和吸收电容Clp的第二端耦接，输入电容CIN的第二端与地耦接，吸收电容Clp的第一端与辅助绕组La的同名端和吸收二极管Dlp的阴极耦接，此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端通过吸收电容Clp以后，与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与脉冲电流模块耦接，脉冲电流模块还与开始时刻设置模块、终止时刻设置模块和幅度设置模块耦接，通过控制脉冲电流模块中的电流，可以控制流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和吸收模块141中的吸收二极管Dlp的阳极耦接，吸收二极管Dlp的阴极与吸收电容Clp的第一端和辅助绕组La的同名端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块输出的第一控制信号GP，第一功率开关MP的第二端通过电流检测电阻Rcs接地，电流检测电阻Rcs检测流过主级绕组Lp和第一功率开关MP的电流，并在电流检测电阻Rcs上产生电流检测电压Vcs，峰值采样模块耦接电流检测电压Vcs，输出电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，控制模块输出的第一控制信号GP控制第一功率开关MP的导通和截止；输出电容CO的第一端与续流模块121的第二端耦接，续流模块121的第一端与次级绕组Ls的非同名端耦接，次级绕组Ls的同名端与输出电容CO的第二端耦接；或输出电容CO的第一端与次级绕组Ls的非同名端耦接，输出电容CO的第二端与续流模块121的第一端耦接，续流模块121的第二端与次级绕组Ls的同名端耦接。

第四电源系统14属于反激电源系统，相比起第二电源系统12，第四电源系统14中的辅助电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。

在一种实施例中，第四电源系统14中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输入电容CIN的第一端，具体的分析说明书将不再重复阐述。

在一种实施例中，如图3d所示，第五电源系统15包括输入电容CIN、并联耦接负载的输出电容CO、辅助电路110、控制模块、峰值采样模块和第五功率级150，第五功率级150包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输出电容CO的第二端与输入电容CIN的第一端、主级绕组Lp的同名端和次级绕组La的同名端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与脉冲电流模块耦接，脉冲电流模块还与开始时刻设置模块、终止时刻设置模块和幅度设置模块耦接，通过控制脉冲电流模块中的电流，可以控制流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接，续流模块121的第二端与输出电容CO的第一端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块输出的第一控制信号GP，第一功率开关MP的第二端通过电流检测电阻Rcs接地，电流检测电阻Rcs检测流过主级绕组Lp和第一功率开关MP的电流，并在电流检测电阻Rcs上产生电流检测电压Vcs，峰值采样模块耦接电流检测电压Vcs，输出电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，控制模块输出的第一控制信号GP控制第一功率开关MP的导通和截止；输出电容CO的第二端与输入电容CIN的第一端，辅助绕组La的同名端，主级绕组Lp的同名端耦接。

第五电源系统15属于升降压电源系统，相比起第二电源系统12，第五电源系统15中的辅助电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。

在一种实施例中，第五电源系统15中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输出电容CO的第一端。

在一种实施例中，如图3e所示，第六电源系统16包括输入电容CIN、并联耦接负载的输出电容CO、辅助电路110、控制模块、峰值采样模块和第六功率级160，第六功率级160包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输入电容CIN的第一端与主级绕组Lp的同名端和次级绕组La的同名端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与脉冲电流模块耦接，脉冲电流模块还与开始时刻设置模块、终止时刻设置模块和幅度设置模块耦接，通过控制脉冲电流模块中的电流，可以控制流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接，续流模块121的第二端与输出电容CO的第一端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块输出的第一控制信号GP，第一功率开关MP的第二端通过电流检测电阻Rcs接地，电流检测电阻Rcs检测流过主级绕组Lp和第一功率开关MP的电流，并在电流检测电阻Rcs上产生电流检测电压Vcs，峰值采样模块耦接电流检测电压Vcs，输出电流检测电压Vcs的峰值电压Vcspk，控制模块输出的第一控制信号GP控制第一功率开关MP的导通和截止；输出电容CO的第二端与地耦接。

第六电源系统16属于升压电源系统，相比起第二电源系统12，第六电源系统16中的辅助电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。

在一种实施例中，第六电源系统16中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输出电容CO的第一端。

在以上实施例中，为了能够方便更清楚和简洁的表述本发明的工作原理，说明书只是示例性的列举了变压器TS的主级绕组Lp和辅助绕组La的匝数相同的情况，在实际实施过程中，也可以让变压器TS的主级绕组Lp和辅助绕组La的匝数保持不同，但并不影响本发明的工作原理。

从以上的实施例中可以看出，第一电源系统11的第一功率级100与输入电容CIN、输出电容CO的连接关系，能组合形成降压电源系统（Buck）、升压电源系统（Boost）、反激电源系统（Flyback）和升降压电源系统（BuckBoost）中的一种电源系统。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括第二方面任一项所述的电源系统。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的一种辅助电路，可根据输入电压动态调整辅助绕组的电流，减小了功率开关的开关损耗，提升了电源系统的效率。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。“和/或”表示可以选择两者之中的任意一个，也可以两者都选择。而且，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、物品或者终端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、物品或者终端装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端装置中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种辅助电路，应用于具有变压器和输入电容的电源系统中，所述变压器至少具有辅助绕组和主级绕组，其特征在于，所述辅助电路包括：

辅助绕组，具有两端，其中第一端耦接所述输入电容的第一端，或经过电容后耦接所述输入电容的第一端，输入电容的第二端接地；

脉冲电流模块，与所述辅助绕组的第二端耦接，被配置于产生流过所述辅助绕组的辅助绕组电流；

开始时刻设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的开始时刻；

终止时刻设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的终止时刻；

幅度设置模块，与所述脉冲电流模块耦接，被配置于设置所述辅助绕组电流的幅度。

2.根据权利要求1所述的辅助电路，其特征在于，所述电源系统还包括功率级；所述功率级至少包括变压器的主级绕组、续流模块和第一功率开关，所述第一功率开关具有第一端、第二端和控制端，其中第一端与所述主级绕组耦接，第二端与电流检测电阻耦接，流过所述主级绕组和第一功率开关的电流在电流检测电阻上产生电流检测电压。

3.根据权利要求2所述的辅助电路，其特征在于，所述开始时刻设置模块根据所述变压器的退磁结束信号，或根据所述第一功率开关两端的跨压的波谷信号，或根据控制所述第一功率开关导通或截止的脉冲宽度调制信号，输出开始时刻信号来设置所述辅助绕组电流的开始时刻。

4.根据权利要求3所述的辅助电路，其特征在于，在幅度设置模块设置的辅助绕组电流的幅度固定时，所述终止时刻设置模块根据所述输入电容上的输入电压，或根据所述第一功率开关两端的跨压，或根据所述电流检测电压的峰值电压，输出终止时刻信号来设置所述辅助绕组电流的终止时刻。

5.根据权利要求3所述的辅助电路，其特征在于，在开始时刻设置模块输出的开始时刻信号和终止时刻设置模块输出的终止时刻信号设置的辅助绕组电流的脉冲宽度固定时，所述幅度设置模块根据所述输入电容上的输入电压，或根据所述第一功率开关两端的跨压，或根据所述电流检测电压的峰值电压，来设置所述辅助绕组电流的幅度。

6.一种电源系统，包括权利要求4至5中任一项所述的辅助电路，其特征在于，所述电源系统的变压器的辅助绕组与主级绕组具有相同的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的一个脉冲时间内，所述脉冲电流模块产生的辅助绕组电流流过辅助绕组，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从第一功率开关截止时的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态，使第一功率开关的开关损耗更低。

7.根据权利要求6所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括控制模块，输出端耦接所述第一功率开关的控制端，输入端耦接所述终止时刻信号，在所述脉冲电流模块输出的辅助绕组电流变成零以后，控制模块才控制所述第一功率开关导通。

8.根据权利要求7所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括峰值采样模块，输入端耦接所述电流检测电压，所述峰值采样模块采样和保持所述电流检测电压并输出电流检测电压的峰值电压。

9.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括并联负载的输出电容，功率级与输入电容、输出电容的连接关系，能组合形成降压电源系统、升压电源系统、反激电源系统和升降压电源系统中的一种。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项所述的电源系统。