CN220711337U - 一种rovp电路、开关电源控制器及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源，涉及开关电源技术领域，ROVP电路包括非线性正温漂电流源电路、ROVP端口电路和TOVP产生器，非线性正温漂电流源电路响应电源信号输出非线性正温漂电流，ROVP端口电路将非线性正温漂电流转换为充电电流，TOVP产生器根据充电电流产生过压保护使能信号；充电电流随温度正比例增加，当电路工作温度越来越高，充电电流越来越大，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间越来越短，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间足够短的情况下不会触发过压保护，开关电源驱动的照明负载也不会发生高温闪灯现象。

Description

一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源。

背景技术

电源作为所有电子产品的供电设备，不仅需要满足用户的使用还要不断满足用户越来越低的成本需求，尤其是竞争激烈的交流转直流照明(ACDC LED Driver)市场中显得更为迫切。由于传统LED Driver开关电源普遍采用ROVP电路对输出进行过压保护(OverVoltage Protection，OVP)，OVP电压从外部ROVP脚位对地电阻值进行设定，设定的电阻值会定义一个固定OVP电压且不随温度改变。这种应用对于电感非饱和工作的传统LEDDriver开关电源是十分好用的，高低温均不出现任何问题。

然而随着照明市场竞争越来越激烈，客户会想尽一切手段降低LED整体成本，客户首选就是降低外部电感的成本，这样就会导致系统工作时电感处于常温临界饱和，高温深度饱和状态。高温深度饱和后带载能力严重下降从而导致退磁时间触碰到定义OVP电压的Tovp时间上进而触发了OVP发生自动重启闪灯现象，无法进行高低温的全温度范围的正常工作。

传统ACDC LED Driver开关电源系统由于采用零温漂ROVP电路，遇到低成本电感的应用就会出现高温闪灯现象，无法满足新的市场用户需求。因此，设计一种能够避免发生高温闪灯现象的ROVP电路是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源，用以解决由于现有技术在开关电源系统中采用零温漂ROVP电路，当应用低成本电感时导致开关电源系统发生高温闪灯的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种ROVP电路，包括：

非线性正温漂电流源电路，用于响应电源信号输出非线性正温漂电流；

ROVP端口电路，与所述非线性正温漂电流源电路连接，用于将所述非线性正温漂电流转换为充电电流；

TOVP产生器，与所述ROVP端口电路连接，用于根据所述充电电流产生过压保护使能信号；所述过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间反比于所述充电电流。

可选地，所述非线性正温漂电流源电路包括：零温漂电流源、正温漂电流源、第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第四电流镜；

所述第一电流镜包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二电流镜包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三电流镜包括第五晶体管和第六晶体管，所述第四电流镜包括第七晶体管和第八晶体管；

所述正温漂电流源的输入端分别与所述零温漂电流源的输入端、所述第三晶体管的源极、所述第四晶体管的源极、所述第七晶体管的源极、所述第八晶体管的源极、所述ROVP端口电路、所述ROVP电路的VDD端口连接，所述正温漂电流源的输出端分别与所述第一晶体管的栅极、所述第二晶体管的栅极和所述第一晶体管的漏极连接；所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均接地；

所述零温漂电流源的第一输出端与所述第二晶体管的漏极连接；所述零温漂电流源的第二输出端分别与所述第五晶体管的漏极、所述第五晶体管的栅极和所述第六晶体管的栅极连接；所述第三晶体管的漏极、所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极均与所述第二晶体管的漏极连接；所述第四晶体管的漏极与所述第五晶体管的漏极连接；

所述第七晶体管的漏极、所述第七晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极均与所述第六晶体管的漏极连接，所述第五晶体管的源极和所述第六晶体管的源极均接地；所述第八晶体管的漏极与所述ROVP端口电路连接。

可选地，所述ROVP端口电路包括：第一放大器、第五电流镜、第九晶体管和电阻器；所述第五电流镜包括第十晶体管和第十一晶体管；

所述第一放大器的反相输入端分别与所述第八晶体管的漏极和所述ROVP电路的R_OVP端口连接，所述第一放大器的同相输入端与所述电阻器的一端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述第十晶体管的栅极和所述第十一晶体管的栅极连接；

所述第十晶体管的漏极和所述第十一晶体管的漏极均与所述ROVP电路的VDD端口连接；所述第十晶体管的源极与所述第九晶体管的漏极连接，所述第九晶体管的栅极和所述第九晶体管的源极均与所述电阻器的一端连接，所述电阻器的另一端接地；所述第十一晶体管的源极与所述TOVP产生器连接。

可选地，所述TOVP产生器包括电容器、开关晶体管、施密特反相器、第一反相器、与非门和第二反相器；

所述电容器的一端分别与所述第十一晶体管的源极、所述开关晶体管的漏极和所述施密特反相器的输入端连接，所述电容器的另一端分别与所述开关晶体管的源极和地连接；所述开关晶体管的栅极分别与第一反相器的输入端和所述ROVP电路的TON端口连接；

所述施密特反相器的输出端与所述与非门的第一输入端连接，所述第一反相器的输出端与所述与非门的第二输入端连接，所述与非门的输出端与所述第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与所述ROVP电路的TOVP端口连接。

可选地，所述第一电流镜和所述第三电流镜为n型电流镜；所述第二电流镜、所述第四电流镜和所述第五电流镜为p型电流镜。

可选地，当所述电源信号为逻辑高时，所述开关晶体管导通，所述电容器的电平清零，所述施密特反相器的输出信号为逻辑高，所述第一反相器的输出信号为逻辑低，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑低；

当所述电源信号为逻辑低时，所述开关晶体管断开，所述电容器开始充电，所述电容器的一端的电位上升，所述施密特反相器的输出信号为逻辑高，所述第一反相器的输出信号为逻辑高，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑高；

当所述电容器的一端的电位超过所述施密特反相器的外接输入电压阈值时，所述施密特反相器的输出信号为逻辑低，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑低。

一种开关电源控制器，所述开关电源控制器包括所述的ROVP电路，所述开关电源控制器还包括供电电路、控制电路、驱动电路、退磁检测电路、前沿消隐电路、第二放大器和功率管；

所述供电电路的输入端与所述开关电源控制器的HV端口连接，所述供电电路的第一输出端分别与所述ROVP电路的VDD端口、所述控制电路的第一输入端、所述驱动电路的第一输入端、所述退磁检测电路的第一输入端、所述前沿消隐电路的第一输入端和所述第二放大器的第一输入端连接，所述供电电路的第二输出端与所述第二放大器的第二输入端连接；

所述ROVP电路的TOVP端口与所述控制电路的第二输入端连接，所述控制电路的输出端分别与所述ROVP电路的TON端口和所述驱动电路的第二输入端连接，所述驱动电路的输出端分别与所述功率管的栅极、所述退磁检测电路的第二输入端和所述前沿消隐电路的第二输入端连接；所述功率管的漏极与所述开关电源控制器的Drain端口连接，所述功率管的源极分别与所述第二放大器的第三输入端和所述开关电源控制器的CS端口连接；

所述退磁检测电路的输出端与所述控制电路的第三输入端连接；所述前沿消隐电路的输出端与所述控制电路的第四输入端连接；所述第二放大器的输出端与所述控制电路的第五输入端连接，所述开关电源控制器的GND端口接地。

一种开关电源，所述开关电源包括所述的开关电源控制器，所述开关电源还包括全波整流二极管、第一电容器、电感器、续流二极管、第二电容器、假负载电阻器、LED灯串、第一电阻器和第二电阻器；

所述全波整流二极管的第一端和所述全波整流二极管的第二端跨接在所述开关电源的VAC输入端，所述全波整流二极管的第三端分别与所述第一电容器的下极板和地连接，所述全波整流二极管的第四端分别与所述第一电容器的上极板、所述开关电源控制器的HV端口、所述续流二极管的负极、所述第二电容器的上极板、所述假负载电阻器的一端以及所述LED灯串的输入端连接；

所述续流二极管的正极分别与所述开关电源控制器的Drain端口和所述电感器的一端连接，所述电感器的另一端分别与所述第二电容器的下极板、所述假负载电阻器的另一端以及所述LED灯串的输出端连接；

所述第一电阻器的一端与所述开关电源控制器的R_OVP端口连接，所述第一电阻器的另一端接地；所述第二电阻器的一端与所述开关电源控制器的CS端口连接，所述第二电阻器的另一端接地。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的ROVP电路、开关电源控制器及开关电源，能够避免发生高温闪灯现象，ROVP电路包括非线性正温漂电流源电路、ROVP端口电路和TOVP产生器；非线性正温漂电流源电路响应电源信号输出非线性正温漂电流，ROVP端口电路将非线性正温漂电流转换为充电电流，TOVP产生器根据充电电流产生过压保护使能信号，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间反比于充电电流。充电电流随温度正比例增加，当电路工作温度越来越高，充电电流越来越大，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间越来越短，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间足够短的情况下不会触发过压保护，开关电源驱动的照明负载也不会发生高温闪灯现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为传统开关电源的电路示意图；

图2为传统开关电源的常温工作波形90的示意图；

图3为传统开关电源的高温工作波形100的示意图；

图4为本实用新型提供的ROVP电路的电路示意图；

图5为本实用新型提供的开关电源的电路示意图；

图6为本实用新型提供的TOVP产生器所产生的过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间与电路工作温度的关系曲线图；

图7为本实用新型提供的开关电源的常温工作波形90A的示意图；

图8为本实用新型提供的开关电源的高温工作波形100A的示意图。

符号说明：非线性正温漂电流源电路-I308，ROVP端口电路-I309，TOVP产生器-I307，零温漂电流源-I302，正温漂电流源-I302a，第一晶体管-mn2，第二晶体管-mn2a，第三晶体管-mp304，第四晶体管-mp304a，第五晶体管-mn3，第六晶体管-mn3a，第七晶体管-mp305，第八晶体管-mp305a，第一放大器-I301，第九晶体管-mp303，电阻器-R₃₀₁，第十晶体管-mp301，第十一晶体管-mp302，电容器-C₃₀₁，开关晶体管-mn1，施密特反相器-I305，第一反相器-I306，与非门-I304，第二反相器-I303。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，传统ACDC LED Driver开关电源10通过将电感L1线圈中的峰值电流通过功率管M1采样至电源转换器11的CS端口，与参考电压V_REF比较后通过放大器EA控制处理器CTRL产生T_ON信号，然后T_ON信号通过DRIVER功能块来产生脉冲宽度变化的方波信号(T_SW信号)控制功率管M1的开启和关闭来完成电感L1能量的传输。

如图2和图3所示，由于传统开关电源采用零温漂ROVP电路30，遇到用户在开关电源采用低成本电感，当LED开关电源系统工作于密闭的高温环境时电感饱和加深，根据传统开关电源的常温工作波形90和高温工作波形100可知，传统开关电源的退磁时间t_DEM1随着电感L1饱和加深而变小，但零温漂ROVP电路30产生的过压信号的脉冲时间t_OVP不会改变，所以当退磁时间t_DEM1碰到过压信号的脉冲时间t_OVP时，即t_DEM1＜t_OVP，导致触发OVP过压保护，就会出现自动重启从而导致发生闪灯现象，需要大于10毫秒的自动重启时间t_{auto-recovery}。V_CS为传统开关电源CS端口的电压，V_CSTH为传统开关电源CS端口的关断阈值电压，αV_CSTH为电感器L1深饱和态时CS电压斜率拐点对应的CS端口电压，0<α<1。

本实用新型的目的是提供一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源，本实用新型的ROVP电路能够抗高温磁饱和，实现在开关电源中应用低成本电感也不会导致开关电源系统发生高温闪灯。

为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图4所示，本实用新型实施例一提供了一种ROVP电路，包括：非线性正温漂电流源电路I308、ROVP端口电路I309和TOVP产生器I307。

非线性正温漂电流源电路I308，用于响应电源信号输出非线性正温漂电流；ROVP端口电路I309，与非线性正温漂电流源电路I308连接，用于将非线性正温漂电流转换为充电电流；TOVP产生器I307，与ROVP端口电路I309连接，用于根据充电电流产生过压保护使能信号；过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间反比于充电电流。

进一步地，所述非线性正温漂电流源电路I308包括：零温漂电流源I302、正温漂电流源I302a、第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第四电流镜。第一电流镜和第三电流镜为n型电流镜；第二电流镜和第四电流镜为p型电流镜。

第一电流镜包括第一晶体管mn2和第二晶体管mn2a，第二电流镜包括第三晶体管mp304和第四晶体管mp304a，第三电流镜包括第五晶体管mn3和第六晶体管mn3a，第四电流镜包括第七晶体管mp305和第八晶体管mp305a。第二晶体管mn2a与第一晶体管mn2的比例系数为K₁，第四晶体管mp304a与第三晶体管mp304的比例系数为K₂，第六晶体管mn3a与第五晶体管mn3的比例系数为K₃，第八晶体管mp305a与第七晶体管mp305的比例系数为K₄。各个晶体管的第一端为栅极、第二端为源极、第三端为漏极。

正温漂电流源I302a的输入端分别与零温漂电流源I302的输入端、第三晶体管mp304的源极、第四晶体管mp304a的源极、第七晶体管mp305的源极、第八晶体管mp305a的源极、ROVP端口电路I309、ROVP电路的VDD端口连接，正温漂电流源I302a的输出端分别与第一晶体管mn2的栅极、第二晶体管mn2a的栅极和第一晶体管mn2的漏极连接；第一晶体管mn2的源极和第二晶体管mn2a的源极均接地。

零温漂电流源I302的第一输出端与第二晶体管mn2a的漏极连接；零温漂电流源I302的第二输出端分别与第五晶体管mn3的漏极、第五晶体管mn3的栅极和第六晶体管mn3a的栅极连接；第三晶体管mp304的漏极、第三晶体管mp304的栅极和第四晶体管mp304a的栅极均与第二晶体管mn2a的漏极连接；第四晶体管mp304a的漏极与第五晶体管mn3的漏极连接。

第七晶体管mp305的漏极、第七晶体管mp305的栅极和第八晶体管mp305a的栅极均与第六晶体管mn3a的漏极连接，第五晶体管mn3的源极和第六晶体管mn3a的源极均接地；第八晶体管mp305a的漏极与ROVP端口电路I309连接。

进一步地，ROVP端口电路I309包括：第一放大器I301、第五电流镜、第九晶体管mp303和电阻器R₃₀₁；第五电流镜包括第十晶体管mp301和第十一晶体管mp302。第五电流镜为p型电流镜。电阻器R₃₀₁为零温漂电阻。第十晶体管mp301与第十一晶体管mp302的比例系数为K₅。

第一放大器I301的反相输入端分别与第八晶体管mp305a的漏极和ROVP电路的R_OVP端口连接，第一放大器I301的同相输入端与电阻器的一端连接，第一放大器I301的输出端分别与第十晶体管mp301的栅极和第十一晶体管mp302的栅极连接。

第十晶体管mp301的漏极和第十一晶体管mp302的漏极均与ROVP电路的VDD端口连接；第十晶体管mp301的源极与第九晶体管mp303的漏极连接，第九晶体管mp303的栅极和第九晶体管mp303的源极均与电阻器的一端连接，电阻器的另一端接地；第十一晶体管mp302的源极与TOVP产生器I307连接。

进一步地，TOVP产生器I307包括电容器C₃₀₁、开关晶体管mn1、施密特反相器I305、第一反相器I306、与非门I304和第二反相器I303。

电容器C₃₀₁的一端分别与第十一晶体管mp302的源极、开关晶体管mn1的漏极和施密特反相器的输入端连接，电容器的另一端分别与开关晶体管mn1的源极和地连接；开关晶体管mn1的栅极分别与第一反相器I306的输入端和ROVP电路的TON端口连接。

施密特反相器I305的输出端与与非门I304的第一输入端连接，第一反相器I306的输出端与与非门I304的第二输入端连接，与非门I304的输出端与第二反相器I303的输入端连接，第二反相器I303的输出端与ROVP电路的TOVP端口连接。

ROVP电路的V_DD信号为低压直流电源，非线性正温漂电流源电路I308响应低压直流电源输出非线性正温漂电流I_OVP1，I_OVP1流入其外部连接的电阻R2，在电阻R2上产生直流电压V_ROVP，ROVP端口电路I309响应V_ROVP产生充电电流I_OVP，TOVP产生器I307响应充电电流I_OVP和ROVP电路的T_ON信号，产生输出开路OVP的控制信号T_OVP，即ROVP电路响应V_DD、R_OVP和T_ON产生控制信号T_OVP，控制信号T_OVP能够在系统输出开路时关闭芯片输出。

进一步地，ROVP电路在工作时，非线性正温漂电流源电路I308中的零温漂电流源I302输出两路零温飘电流I_OVP3和I_OVP3a。而正温漂电流源I302a则输出正温飘电流I_OVP4，I_OVP4经过第一电流镜后等比例变化为I_OVP4a＝K₁×I_OVP4，其与I_OVP3a相减后得到I_OVP5a＝I_OVP4a-I_OVP3a＝K₁×I_OVP4-I_OVP3a。I_OVP5a经过第二电流镜后等比例变换为I_OVP5＝K₂×I_OVP5a，即I_OVP5＝K₂×(K₁×I_OVP4-I_OVP3a)。I_OVP5与I_OVP3相加得到I_OVP6＝K₂×(K₁×I_OVP4-I_OVP3a)+I_OVP3。I_OVP6经过第三电流镜变换后得到I_OVP6a＝K₃×I_OVP6＝K3×(K₂×(K₁×I_OVP4-I_OVP3a)+I_OVP3)。I_OVP6a经过第四电流镜按比例变换为I_OVP1＝K₄×I_OVP6a＝K4×(K3×(K₂×(K₁×I_OVP4-I_OVP3a)+I_OVP3))，输出到ROVP端口电路I309作为基准电流。

进一步地，非线性正温漂电流源电路I308产生的电流I_OVP1流经外接电阻R₂到地，产生电压V_ROVP＝I_OVP1×R₂，ROVP端口电路I309中的第一放大器I301、第五电流镜和电阻器组成电压跟随器，也称buffer，电压V_ROVP经过电压跟随器落在了电阻器上，那么第一放大器I301的同相输入端的电压V6＝V_ROVP，结果就产生了电流I_OVP2＝V_ROVP/R₃₀₁，即I_OVP2＝(I_OVP1×R₂)/R₃₀₁。I_OVP2经过第五电流镜变换后得到I_OVP＝(I_OVP1×R2)/(K₅×R₃₀₁)，I_OVP输入至TOVP产生器I307中作为充电电容器工作中使用的充电电流。

进一步地，TOVP产生器I307中的第一反相器I306、第二反相器I303以及施密特反相器I305的输入信号均为逻辑低时，输出的过压保护使能信号为逻辑高；第一反相器I306、第二反相器I303以及斯密特反相器的输入信号均为逻辑高时，输出的过压保护使能信号翻转为逻辑低。与非门I304的两个输入端中的任一输入信号为逻辑低时，输出的过压保护使能信号为逻辑高；与非门I304的两个输入端中的两个输入信号均为逻辑高时，输出的过压保护使能信号翻转为逻辑低。开关晶体管mn1的栅极信号为逻辑低时，其漏极不起作用，开关晶体管mn1的栅极信号为逻辑高时，其漏极的信号为逻辑低。开关晶体管mn1的第一端为栅极、第二端为源极、第三端为漏极。

当电源信号为逻辑高时，开关晶体管mn1导通，电容器的电平清零，施密特反相器的输出信号为逻辑高，第一反相器I306的输出信号为逻辑低，第二反相器I303输出的过压保护使能信号为逻辑低。当电源信号为逻辑低时，开关晶体管mn1断开，电容器开始充电，电容器的一端的电位上升，施密特反相器的输出信号为逻辑高，第一反相器I306的输出信号为逻辑高，第二反相器I303输出的过压保护使能信号为逻辑高。当电容器的一端的电位超过施密特反相器的外接输入电压阈值时，施密特反相器的输出信号为逻辑低，第二反相器I303输出的过压保护使能信号为逻辑低。

本实用新型实施例一提供的ROVP电路能够应用于开关电源控制器中，通过电路中对ROVP电路的R_OVP端口的控制，让含有本实用新型的LED灯驱动开关电源系统的成本更低，更具市场竞争力。ROVP电路产生的过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间越来越短，过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间足够短的情况下不会触发过压保护，开关电源驱动的照明负载也不会发生高温闪灯现象。

实施例二

针对实施例一提供的ROVP电路，本实用新型实施例二提供了一种开关电源控制器，如图5所示，开关电源控制器11A包括ROVP电路30A(即Smart OVP)、供电电路20(即Power&V_REF)、控制电路40(即CTRL)、驱动电路50(即DRIVER)、退磁检测电路60(即OZS)、前沿消隐电路70(即LEB)、第二放大器80(即EA)和功率管M1。开关电源控制器11A的所有部件都内嵌于一集成电路中，以节省外部器件，达到降低控制电路成本和便携式应用的目的。

供电电路20的输入端与开关电源控制器的HV端口连接，供电电路20的第一输出端分别与ROVP电路30A的VDD端口、控制电路40的第一输入端、驱动电路50的第一输入端、退磁检测电路60的第一输入端、前沿消隐电路70的第一输入端和第二放大器80的第一输入端连接，供电电路20的第二输出端与第二放大器80的第二输入端连接。

ROVP电路30A的TOVP端口与控制电路40的第二输入端连接，控制电路40的输出端分别与ROVP电路30A的TON端口和驱动电路50的第二输入端连接，驱动电路50的输出端分别与功率管M1的栅极、退磁检测电路60的第二输入端和前沿消隐电路70的第二输入端连接；功率管M1的漏极与开关电源控制器的Drain端口连接，功率管M1的源极分别与第二放大器80的第三输入端和开关电源控制器的CS端口连接；开关电源控制器的R_OVP端口为ROVP电路30A的R_OVP端口。

退磁检测电路60的输出端与控制电路40的第三输入端连接；前沿消隐电路70的输出端与控制电路40的第四输入端连接；第二放大器80的输出端与控制电路40的第五输入端连接，开关电源控制器的GND端口接地。

本实用新型实施例二提供的开关电源控制器可以应用于LED灯驱动的开关电源，开关电源可以为单电感非隔离型LED灯开关电源系统，本实用新型满足了用户降低电感成本的诉求，具备较高的市场应用前景。

实施例三

针对实施例二提供的开关电源控制器，本实用新型实施例三提供了一种开关电源，如图5所示，开关电源10A包括开关电源控制器11A、全波整流二极管D1、第一电容器C1、电感器L1、续流二极管D3、第二电容器C2、假负载电阻器R1、LED灯串、第一电阻器R₂和第二电阻器R_CS。电感器L1为非隔离型电感器。T_ON-控制电路输出信号，T_SW-功率驱动信号，VDD-电源端口，VAC-交流输入端口，R_OVP-外接电阻R2设定输出开路过压保护，CS-电流监测端口外接Rcs设定电感L1峰值电流，DRV-驱动输出端口，GND-地端口，HV-高压供电端口，Drain-功率管M1漏极驱动端口，I_CS-电感电流，V_CS-端口CS电压。

全波整流二极管D1的第一端和全波整流二极管D1的第二端跨接在开关电源的VAC输入端，全波整流二极管D1的第三端分别与第一电容器C1的下极板和地连接，全波整流二极管D1的第四端分别与第一电容器C1的上极板、开关电源控制器11A的HV端口、续流二极管D3的负极、第二电容器C2的上极板、假负载电阻器R1的一端以及LED灯串的输入端连接。

续流二极管D3的正极分别与开关电源控制器11A的Drain端口和电感器L1的一端连接，电感器L1的另一端分别与第二电容器C2的下极板、假负载电阻器R1的另一端以及LED灯串的输出端连接。

第一电阻器的一端与开关电源控制器11A的R_OVP端口连接，第一电阻器的另一端接地；第二电阻器的一端与开关电源控制器11A的CS端口连接，第二电阻器的另一端接地。第一电阻器设定输出开路过压保护，电流监测端口外接第二电阻器设定电感器L1峰值电流。

用户通过R_OVP端口对包含本实施例的开关电源10A进行非线性正温漂的t_OVP判定时间的操作，完成输出开路过压保护的电压阈值的非线性正温漂的操作，能够让工作于电感器L1饱和状态下的开关电源在高温下LED灯串不闪灯，满足了用户降低电感成本的诉求。

开关电源的输出开路时，开路电压会持续变高，容易损坏系统外部元器件，因此多数开关电源都会包含输出开路保护即ROVP保护，保护电压通过端口R_OVP的第一电阻器来设定。

当第一电阻器接在端口R_OVP和地之间后，由图4可知：

V_ROVP＝I_OVP1×R₂；

I_OVP2＝V_ROVP/R₃₀₁＝(I_OVP1×R₂)/R₃₀₁；

I_OVP＝I_OVP2/K₅＝I_OVP1R₂/(K₅R₃₀₁)；

这里，我们假设第二晶体管与第一晶体管的比例系数为K₁，第四晶体管与第三晶体管的比例系数为K₂，第六晶体管与第五晶体管的比例系数为K₃，第八晶体管与第七晶体管的比例系数为K₄，第十晶体管与第十一晶体管的比例系数为K₅；K₁、K₂、K₃、K₄和K₅均为大于1的自然数，并且I_OVP3>I_OVP5，那么我们可以推得：

I_OVP1＝K₄×K₃×I_OVP6；

I_OVP4a＝K₁×I_OVP4；

I_OVP4a＝I_OVP5a+I_OVP3a；

I_OVP5＝K₂×I_OVP5a；

I_OVP6＝I_OVP5+I_OVP3；

因此有，当I_OVP4a<I_OVP3a时，I_OVP5a＝0；当I_OVP4a>I_OVP3a时，I_OVP5a＝I_OVP4a-I_OVP3a。

那么当I_OVP4a<I_OVP3a时，I_OVP1＝I_OVP3×K₄×K₃；当I_OVP4a>I_OVP3a时，I_OVP＝(((K₁I_OVP4-I_OVP3a)×K₂+I_OVP3)×K₄×K₃×R₂)/(K₅×R₃₀₁)；由于I_OVP3和I_OVP3a均来自零温漂电流镜I302的输出，因此I_OVP3和I_OVP3a均为零温漂电流。而I_OVP4来自正温漂电流镜I302a的输出，因此I_OVP4为正温漂电流。

I_OVP4＝I₀+θ×t_TEMP；

其中，t_TEMP为电路工作温度，I₀为0℃时I_OVP4的值，θ为温度系数。

I_OVP＝(((K₁(I₀+θ×t_TEMP)-I_OVP3a)K₂+I_OVP3)×K₄×K₃×R₂)/(K₅×R₃₀₁)；

令常量系数K₄×K₃/(K₅×R₃₀₁)＝β，则有，

I_OVP＝((K₁(I₀+θ×t_TEMP)-I_OVP3a)K₂+I_OVP3)×β×R₂；

因此，当t_TEMP≤(I_OVP3a-I₀)/θ时，

I_OVP＝β×I_OVP3×R₂；

当t_TEMP>(I_OVP3a-I₀)/θ时，

I_OVP＝β×I_OVP3×R₂+(K₁(I₀+θ×t_TEMP)-I_OVP3a)β×K₂×R₂；

能够看出，当t_TEMP>(I_OVP3a-I₀)/θ时，随着电路工作温度t_TEMP继续上升时，I_OVP正比例增加，其中t_TEMP＝(I_OVP3a-I₀)/θ为非线性正温漂电流I_OVP的温度阈值。

I_OVP作为电容器C₃₀₁的充电电流源，对信号T_ON进行延时，再经过数字逻辑门电路施密特反相器I305、第一反相器I306、与非门I304和第二反相器I303进行逻辑运算后得到一个控制信号T_OVP，控制信号T_OVP为过压保护使能信号。正向脉冲信号T_OVP的时间宽度正比于电容器C₃₀₁，反比于充电电流I_OVP。

假设施密特反相器I305的输入电压阈值为V_TH，那么有，

t_OVP＝V_TH×C₃₀₁/I_OVP；

从式中能够看出脉冲时间t_OVP与I_OVP成反比例关系，因此t_OVP呈现为非线性负温漂特性。

如图6所示，为脉冲时间t_OVP与电路工作温度温度的关系曲线。

当t_TEMP≤(I_OVP3a-I₀)/θ时，t_OVP是恒定值不随温度变化，即，

t_OVP＝V_TH×C₃₀₁/(β×I_OVP3×R₂)；

当t_TEMP>(I_OVP3a-I₀)/θ时，t_OVP随温度升高变小，即，

t_OVP＝V_THC₃₀₁/(β×I_OVP3×R₂+(K₁(I₀+θ×t_TEMP)-I_OVP3a)β×K₂×R₂。

本实用新型的开关电源10A工作在电感电流临界模式，当功率管M1导通时，流过储能电感L1的电流从零开始上升，导通时间为t_ON＝I_PK×L1/(V_IN-V_LED)，其中，I_PK为电感器L1中峰值电流，V_IN为电容器C1上下极板之间的电压，V_LED为LED灯串的电压差即V_O。

当功率管M1关断时，流过储能电感L1的电流从峰值开始下降，当电感L1电流下降到零时，开关电源控制器11A内部逻辑再次开通功率管M1，因此功率管M1的退磁时间为t_DEM1＝I_PK×L1/V_LED。

当LED灯串开路时，输出电压逐渐上升，退磁时间变短。因此可以根据需要，通过计算退磁时间t_DEM1来设定LED灯串的开路保护电压V_OVP，t_OVP＝I_PK×L1/V_OVP＝(V_CSTH×L1)/(R_CS×V_OVP)，其中V_CSTH为CS端口信号V_CS的关断阈值电压，V_OVP为LED开路保护电压。因此，V_OVP＝(V_CSTH×L1)/(R_CS×t_OVP)，即LED开路保护电压V_OVP与t_OVP成反比例关系。

当LED灯开路时，负载变为假负载R1，由于R1阻值很大，输出电压V_O很高，退磁信号T_DEM的退磁时间t_DEM1变小，小于信号T_OVP的时间t_OVP，从而触发OVP过压保护机制导致电源系统10A进入自动重启时序进而实现了开路OVP保护功能。

如图7和图8所示，采用本实用新型的ROVP电路的开关电源10A，根据本实用新型的开关电源的常温工作波形90A和高温工作波形100A可知，由于控制信号T_OVP的脉冲时间t_OVP-SMART会随温度升高快速下降，从而避免了电感高温深度饱和时t_OVP-SMART小于退磁时间t_DEM1，即t_DEM1＞t_OVP-SMART，因此尽管高温更严重的电感饱和也不会发生LED灯的闪灯现象，包含本实用新型电路的开关电源10A能够让LED灯高温深度磁饱和时稳定地工作。

本实用新型能够通过对端口R_OVP的操作，能够让工作于L1电感饱和状态下的LED开关电源系统在高温下不闪灯，满足了用户降低电感成本的诉求，具备较高的市场应用前景。

本实用新型提供的一种ROVP电路、开关电源控制器及开关电源，其中ROVP电路为抗高温磁饱和的ROVP电路，通过对ROVP电路的控制和处理，实现了该LED灯串驱动开关电源工作在高温电感饱和状态不会误触发过压保护(即OVP)。ROVP电路响应R_OVP端口和TON端口的信号，在LED灯串的开关电源10A输出开路时，触发过压保护并且关闭LED灯串的开关电源控制器11A，避免损毁LED灯的开关电源系统10A，从而达到更佳安全的作用。ROVP电路响应R_OVP端口和TON端口的信号，在LED灯串的开关电源10A不开路情况下，电感器L1处于常温微饱和以及高温深饱和时，不会触发过压保护，避免LED灯串出现闪灯的现象，从而满足了客户采用更低成本电感的诉求。

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。

本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的电路及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种ROVP电路，其特征在于，包括：

非线性正温漂电流源电路，用于响应电源信号输出非线性正温漂电流；

ROVP端口电路，与所述非线性正温漂电流源电路连接，用于将所述非线性正温漂电流转换为充电电流；

TOVP产生器，与所述ROVP端口电路连接，用于根据所述充电电流产生过压保护使能信号；所述过压保护使能信号为逻辑高的脉冲时间反比于所述充电电流。

2.根据权利要求1所述的ROVP电路，其特征在于，所述非线性正温漂电流源电路包括：零温漂电流源、正温漂电流源、第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第四电流镜；

所述第一电流镜包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二电流镜包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三电流镜包括第五晶体管和第六晶体管，所述第四电流镜包括第七晶体管和第八晶体管；

所述正温漂电流源的输入端分别与所述零温漂电流源的输入端、所述第三晶体管的源极、所述第四晶体管的源极、所述第七晶体管的源极、所述第八晶体管的源极、所述ROVP端口电路、所述ROVP电路的VDD端口连接，所述正温漂电流源的输出端分别与所述第一晶体管的栅极、所述第二晶体管的栅极和所述第一晶体管的漏极连接；所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均接地；

所述零温漂电流源的第一输出端与所述第二晶体管的漏极连接；所述零温漂电流源的第二输出端分别与所述第五晶体管的漏极、所述第五晶体管的栅极和所述第六晶体管的栅极连接；所述第三晶体管的漏极、所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极均与所述第二晶体管的漏极连接；所述第四晶体管的漏极与所述第五晶体管的漏极连接；

所述第七晶体管的漏极、所述第七晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极均与所述第六晶体管的漏极连接，所述第五晶体管的源极和所述第六晶体管的源极均接地；所述第八晶体管的漏极与所述ROVP端口电路连接。

3.根据权利要求2所述的ROVP电路，其特征在于，所述ROVP端口电路包括：第一放大器、第五电流镜、第九晶体管和电阻器；所述第五电流镜包括第十晶体管和第十一晶体管；

所述第一放大器的反相输入端分别与所述第八晶体管的漏极和所述ROVP电路的R_OVP端口连接，所述第一放大器的同相输入端与所述电阻器的一端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述第十晶体管的栅极和所述第十一晶体管的栅极连接；

所述第十晶体管的漏极和所述第十一晶体管的漏极均与所述ROVP电路的VDD端口连接；所述第十晶体管的源极与所述第九晶体管的漏极连接，所述第九晶体管的栅极和所述第九晶体管的源极均与所述电阻器的一端连接，所述电阻器的另一端接地；所述第十一晶体管的源极与所述TOVP产生器连接。

4.根据权利要求3所述的ROVP电路，其特征在于，所述TOVP产生器包括电容器、开关晶体管、施密特反相器、第一反相器、与非门和第二反相器；

所述电容器的一端分别与所述第十一晶体管的源极、所述开关晶体管的漏极和所述施密特反相器的输入端连接，所述电容器的另一端分别与所述开关晶体管的源极和地连接；所述开关晶体管的栅极分别与第一反相器的输入端和所述ROVP电路的TON端口连接；

所述施密特反相器的输出端与所述与非门的第一输入端连接，所述第一反相器的输出端与所述与非门的第二输入端连接，所述与非门的输出端与所述第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与所述ROVP电路的TOVP端口连接。

5.根据权利要求3所述的ROVP电路，其特征在于，所述第一电流镜和所述第三电流镜为n型电流镜；所述第二电流镜、所述第四电流镜和所述第五电流镜为p型电流镜。

6.根据权利要求4所述的ROVP电路，其特征在于，当所述电源信号为逻辑高时，所述开关晶体管导通，所述电容器的电平清零，所述施密特反相器的输出信号为逻辑高，所述第一反相器的输出信号为逻辑低，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑低；

当所述电源信号为逻辑低时，所述开关晶体管断开，所述电容器开始充电，所述电容器的一端的电位上升，所述施密特反相器的输出信号为逻辑高，所述第一反相器的输出信号为逻辑高，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑高；

当所述电容器的一端的电位超过所述施密特反相器的外接输入电压阈值时，所述施密特反相器的输出信号为逻辑低，所述第二反相器输出的过压保护使能信号为逻辑低。

7.一种开关电源控制器，其特征在于，所述开关电源控制器包括权利要求1-6任一项所述的ROVP电路，所述开关电源控制器还包括供电电路、控制电路、驱动电路、退磁检测电路、前沿消隐电路、第二放大器和功率管；

所述供电电路的输入端与所述开关电源控制器的HV端口连接，所述供电电路的第一输出端分别与所述ROVP电路的VDD端口、所述控制电路的第一输入端、所述驱动电路的第一输入端、所述退磁检测电路的第一输入端、所述前沿消隐电路的第一输入端和所述第二放大器的第一输入端连接，所述供电电路的第二输出端与所述第二放大器的第二输入端连接；

所述ROVP电路的TOVP端口与所述控制电路的第二输入端连接，所述控制电路的输出端分别与所述ROVP电路的TON端口和所述驱动电路的第二输入端连接，所述驱动电路的输出端分别与所述功率管的栅极、所述退磁检测电路的第二输入端和所述前沿消隐电路的第二输入端连接；所述功率管的漏极与所述开关电源控制器的Drain端口连接，所述功率管的源极分别与所述第二放大器的第三输入端和所述开关电源控制器的CS端口连接；

所述退磁检测电路的输出端与所述控制电路的第三输入端连接；所述前沿消隐电路的输出端与所述控制电路的第四输入端连接；所述第二放大器的输出端与所述控制电路的第五输入端连接，所述开关电源控制器的GND端口接地。

8.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括权利要求7所述的开关电源控制器，所述开关电源还包括全波整流二极管、第一电容器、电感器、续流二极管、第二电容器、假负载电阻器、LED灯串、第一电阻器和第二电阻器；

所述全波整流二极管的第一端和所述全波整流二极管的第二端跨接在所述开关电源的VAC输入端，所述全波整流二极管的第三端分别与所述第一电容器的下极板和地连接，所述全波整流二极管的第四端分别与所述第一电容器的上极板、所述开关电源控制器的HV端口、所述续流二极管的负极、所述第二电容器的上极板、所述假负载电阻器的一端以及所述LED灯串的输入端连接；

所述续流二极管的正极分别与所述开关电源控制器的Drain端口和所述电感器的一端连接，所述电感器的另一端分别与所述第二电容器的下极板、所述假负载电阻器的另一端以及所述LED灯串的输出端连接；

所述第一电阻器的一端与所述开关电源控制器的R_OVP端口连接，所述第一电阻器的另一端接地；所述第二电阻器的一端与所述开关电源控制器的CS端口连接，所述第二电阻器的另一端接地。