WO2012129982A1

WO2012129982A1 - 离线式ac-dc控制电路和包含该控制电路的转换电路

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Publication number: WO2012129982A1
Application number: PCT/CN2012/070752
Authority: WO
Inventors: 詹桦
Original assignee: 杭州士兰微电子股份有限公司
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-10-04
Also published as: CN102368667A; CN102368667B; US20130039098A1; US8488337B2

Description

离线式 AC-DC控制电路和包含该控制电路的转换电路技术领域

本发明涉及离线式交流 -直流（AC-DC ) 变换电路领域，尤其涉及副边控制 ( Secondary Side Regulation, SSR) 反激变换电路中输出过压检测技术。背景技术

目前，在中等输出功率离线式 AC-DC变换电路中，副边控制（SSR) 反激变换电路最常见。

图 1为典型的副边控制反激离线式 AC-DC变换电路系统结构图。如图 1所示，该变换电路包括离线式 AC-DC控制电路 1 以及外围电路，其中离线式 AC-DC控制电路 1包括过压检测模块 10、限流模块 1 1、PWM比较器 12和开关控制模块 13。

参见图 1，过压检测模块 10包括比较器 Al，比较器 A1的正输入端接电源端口 VDD端口，比较器 A1的负输入端接内部基准电压 VREF1。限流模块 1 1包括比较器 A2，比较器 A2的正输入端接电流采样端口 CS端口，比较器 A1的负输入端接内部基准电压 VREF2。脉宽调制（PWM) 比较器或脉宽调制模块 12包括比较器 A3，比较器 A3的正输入端接电流采样端口 CS端口，比较器 A1的负输入端接反馈端口 FB端口。开关控制模块 13的输入连接至比较器 A1-A3的输出端，其输出连接至栅驱动端口 GATE。控制电路 1的栅驱动端口 VDD连接外部续流二极管 D6的负极以及电容 C3的正极板。控制电路 1的电流采样端口 CS端口连接外部功率管 Ml的源极以及采样电阻 R1的一端。控制电路 1的栅驱动端口 GATE连接外部功率管 Ml的栅极。

在上述副边控制反激离线式 AC-DC变换电路系统中，输出电压 Vo的过压检测通过检测 VDD电压是否过压来间接实现的，然而对于相同的输出电压，当负载不同时， VDD电压有较大的变化，所以通过检测 VDD电压来实现输出电压 Vo的过压检测，过压检测阈值会随负载变化很大。

为此可以采用图 2所示的副边控制反激离线式 AC-DC变换电路。在图 2所示的变换电路中，将辅助绕组 N3的异名端通过电阻 R2/R3的分压后连到控制电路 1 的过压检测端口 OVP端，作为过压检测采样点。辅助绕组 N3 的异名端电压 V3 与副边绕组 N2的异名端电压 V2的关系如下:

V3 _ η3 ( 1 )

V2 ~ η2

其中 η3为辅助绕组 Ν3 的匝数， η2为副边绕组 Ν2的匝数。

另外，在功率管 Ml处于截止状态而副边绕组和辅助绕组续流时，电压 V3与输出电压 Vo的关系如下：

V3 ^ ^-(Vo + V_FD5) ( 2 )

n2 其中 1^₅为二极管 D5的正向导通压降

由此， 0VP端口电压为：

R3 n3

(Vo + V_FD5 ) ( 3 )

R2 + R3 n2 其中 R2和 R3分别为电阻 R2和 R3的阻值。

由式（3 ) 可见， OVP端口电压与 Vo成线性关系，可以精确反映 Vo电压是否过压，因此通过测量该电压可以解决图 1所示系统中过压检测阈值随负载变化的缺点。但是图 2所示的变换电路的缺点是控制电路 1需要增加额外的 OVP端口用于输入电压信号。发明内容

本发明旨在解决上述缺点，提供一种离线式 AC-DC控制电路，其通过以时分复用公共端口的方式，在不增加控制电路端口的前提下，实现输出电压过压的准确检测。

本发明的上述目的通过下列技术方案实现：

一种离线式 AC-DC控制电路，其根据输入的电流采样信号和电压采样信号生成相应的控制信号，其特征在于，所述电流采样信号和所述电压采样信号以时分复用的方式在单个输入端口上提供。

优选地，在上述离线式 AC-DC控制电路中，所述离线式 AC-DC控制电路包括过压检测模块、限流模块、脉宽调制模块以及与上述模块耦合的开关控制模块，所述过压检测模块经所述单个输入端口接收所述电压采样信号，所述限流模块和脉宽调制模块经所述单个输入端口接收所述电流采样信号，进一步包括时序选择模块，其包含与所述单个输入端口耦合的输入端和至少两个输出端，所述时序选择模块交替地使其中一个所述输出端与所述限流模块和所述脉宽调制模块接通和使另一个所述输出端与所述过压检测模块接通，从而提供所述电流采样信号和所述电压采样信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC控制电路中，所述过压检测模块将所述电压采样信号与设定的第一基准电压进行比较并将比较结果输出至所述开关控制模块，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述限流模块将所述电流采样信号与设定的第二基准电压进行比较并将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC控制电路外部输入的信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC控制电路中，所述离线式 AC-DC控制电路包括过压检测模块、限流模块、脉宽调制模块以及与上述模块耦合的开关控制模块，所述过压检测模块经所述单个输入端口接收所述电压采样信号，所述限流模块和脉宽调制模块经所述单个输入端口接收所述电流采样信号，其中，所述过压检测模块、所述限流模块和所述脉宽调制模块包含耦合至所述开关控制模块的选通电路，所述选通电路交替地使所述过压检测模块的输出信号与所述限流模块和所述脉宽调制模块的输出信号提供给所述开关控制模块。

优选地，在上述离线式 AC-DC控制电路中，通过在所述过压检测模块的选通电路的使能输入端施加第一使能信号，使所述过压检测模块的输出信号提供至所述开关控制模块，并且通过在所述限流模块和所述脉宽调制模块的选通电路的使能输入端施加第二使能信号，使所述限流模块和所述脉宽调制模块的输出信号提供至所述开关控制模块，所述第一和第二使能信号是互斥的。

优选地，在上述离线式 AC-DC控制电路中，所述过压检测模块将所述电压采样信号与设定的第一基准电压进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第一使能信号时将比较结果输出至所述开关控制模块，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述限流模块将所述电流采样信号与设定的第二基准电压进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC控制电路外部输入的信号进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号。

本发明还旨在解决上述缺点，提供一种离线式 AC-DC转换电路，其通过以时分复用公共端口的方式，在不增加控制电路端口的前提下，实现输出电压过压的准确检测。

本发明的上述目的通过下列技术方案实现：

一种离线式 AC-DC转换电路，包括：

整流桥堆；

与所述整流桥堆耦合的原边绕组；

与所述原边绕组耦合的功率管；

副边绕组；

辅助绕组；

外部采样模块，包含分别与所述原边绕组和所述辅助绕组耦合的两个输入端; 以及

离线式 AC-DC控制电路，其根据输入的电流采样信号和电压采样信号生成相应的控制信号，所述电流采样信号和所述电压采样信号以时分复用的方式，由所述外部采样模块在单个输入端口上提供。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，在所述功率管导通期间，在所述单个输入端口上提供所述电流采样信号，而在所述功率管截止期间且副边绕组和辅助绕组续流时，在所述单个输入端口上提供电压采样信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述外部采样模块通过在所述功率管导通时，检测所述原边绕组的电流流经与所述原边绕组串联的采样电阻上的压降得到所述电流采样信号，并且所述外部采样模块通过在所述功率管截止时，通过检测所述辅助绕组的异名端的电压得到所述电压采样信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述离线式 AC-DC控制电路包括过压检测模块、限流模块、脉宽调制模块以及与上述模块耦合的开关控制模块，所述过压检测模块经所述单个输入端口接收所述电压采样信号，所述限流模块和脉宽调制模块经所述单个输入端口接收所述电流采样信号，所述功率管的栅极电压由所述开关控制模块控制，进一步包括时序选择模块，其包含与所述单个输入端口耦合的输入端和至少两个输出端，所述时序选择模块交替地使其中一个所述输出端与所述限流模块和所述脉宽调制模块接通和使另一个所述输出端与所述过压检测模块接通，从而提供所述电流采样信号和所述电压采样信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述时序选择模块还包含控制信号输入端，通过在该控制信号输入端提供第一控制信号来实现所述电压采样信号和所述电流采样信号的交替输出，所述第一控制信号的频率与所述功率管的栅极信号同步。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述过压检测模块将所述电压采样信号与设定的第一基准电压进行比较并将比较结果输出至所述开关控制模块，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述限流模块将所述电流采样信号与设定的第二基准电压进行比较并将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC控制电路外部输入的信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述离线式 AC-DC控制电路包括过压检测模块、限流模块、脉宽调制模块以及与上述模块耦合的开关控制模块，所述过压检测模块经所述单个输入端口接收所述电压采样信号，所述限流模块和脉宽调制模块经所述单个输入端口接收所述电流采样信号，所述功率管的栅极电压由所述开关控制模块控制，所述过压检测模块、所述限流模块和所述脉宽调制模块包含耦合至所述开关控制模块的选通电路，所述选通电路交替地使所述过压检测模块的输出信号与所述限流模块和所述脉宽调制模块的输出信号提供给所述开关控制模块。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，通过在所述过压检测模块的选通电路的使能输入端施加第一使能信号，使所述过压检测模块的输出信号提供至所述开关控制模块，并且通过在所述限流模块和所述脉宽调制模块的选通电路的使能输入端施加第二使能信号，使所述限流模块和所述脉宽调制模块的输出信号提供至所述开关控制模块，所述第一和第二使能信号是互斥的。

优选地，在上述离线式 AC-DC转换电路中，所述过压检测模块将所述电压采样信号与设定的第一基准电压进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第一使能信号时将比较结果输出至所述开关控制模块，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述限流模块将所述电流采样信号与设定的第二基准电压进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC控制电路外部输入的信号进行比较并在所述选通电路的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块输出使功率管处于截止状态的关断信号。本发明与现有技术相比，具有如下优点：

通过时分复用端口，在功率管截止期间进行输出电压过压检测，并且在功率管导通期间检测功率管电流，两种信号以时分方式输入，互不影响，因此在不增加端口的前提下能够准确地检测输出电压是否过压，并对过压情况进行控制。从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。附图概述

图 1为一种典型的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

图 2为另一种典型的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 3为按照本发明一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

图 4为按照本发明另一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

图 5为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 6为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 7为图 3和 4中所示时序选择电路的一种实例电路图。

图 8示出了图 3和 4所示离线式 AC-DC转换电路在连续导通模式下的各相关信号的波形图。

图 9示出了图 3和 4所示离线式 AC-DC转换电路在非连续导通模式下的各相关信号的波形图。

图 10示出了图 5和 6所示离线式 AC-DC转换电路在连续导通模式下的各相关信号的波形图。

图 1 1示出了图 5和 6所示离线式 AC-DC转换电路在非连续导通模式下各相关信号的波形图。

图 12为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 13为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。具体实施方式

下面通过参考附图描述本发明的具体实施方式来阐述本发明。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本发明的精神和保护范围并无限制作用。

在本说明书中， "耦合"一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。另外， "包含"和 "包括" 之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如 "第一" 和 "第二" 之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。以下结合附图对本发明内容进一步说明。

图 3为按照本发明一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

如图 3所示，该离线式 AC-DC转换电路包括：整流桥堆（由二极管 D l、二极管 D2、二极管 D3、二极管 D4组成）及滤波电容 C l、原边绕组 Nl、功率管 Ml及采样电阻 Rl、副边绕组 N2及滤波电路（由续流二级管 D5和滤波电容 C2组成）、辅助绕组 N3及滤波电路（由续流二极管 D6和滤波电容 C3 组成）、输出电压反馈电路和离线式 AC-DC控制电路 1。

参见图 3，离线式 AC-DC控制电路 1包括时分复用端口 CS，该时分复用端口在离线式 AC-DC转换电路的功率管 Ml导通期间输入原边绕组电流采样信号，在功率管 M l截止期间输入 AC-DC变换电路的输出电压采样信号，由此实现时分复用端口对 AC-DC变换电路的原边绕组电流和输出电压进行时分采样。

在本实施例中，时分复用端口 CS与离线式 AC-DC转换电路的外部采样模块 14的输出端的耦合，该外部采样模块 14 的第一输入端输入离线式 AC-DC 转换电路的原边绕组 N1的电流采样信号，外部采样模块 14的第二输入端输入离线式 AC-DC 转换电路的输出电压采样信号。具体而言，当外部功率管 M l 导通时，原边绕组 N1的电流流经与原边绕组串联的采样电阻 Rl，通过测量电阻 R1上的压降可得到原边绕组 N1的电流采样信号，当外部功率管 M l截止时，通过测量离线式 AC-DC转换电路的辅助绕组 N3的异名端电压 V3可以得到输出电压采样信号。

与图 1和 2相比，本实施例的离线式 AC-DC控制电路 1也包括过压检测模块 10、限流模块 1 1、 PWM比较器 12和开关控制模块 13。但是不同之处在于还包括时序选择模块 15，其包含与时分复用端口 CS耦合的输入端和至少两个输出端。在第一控制信号的控制下，时序选择模块 15 将输入到时分复用端口 CS的信号还原成第一信号和第二信号，其中第一信号为输出电压采样信号，其被提供给过压检测模块 10，而第二信号原边绕组电流采样信号，其被提供给限流模块 1 1 和 PWM 比较器 12，在这里，第一控制信号的频率同功率管 M l 的栅极信号同步。

图 4为按照本发明另一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。与图 3所示的离线式 AC-DC转换电路相比，外部采样选择模块 14包括：第一输入端，其连接外部功率管 Ml 的源极和电阻 R1 的一端；第二输入端，其连接辅助绕组 N3的异名端；输出端，其连接离线式 AC-DC控制电路 1的时分复用端口 CS; 二极管 D7以及若干电阻，其中二极管 D7正极接辅助绕组 N3 的异名端，二极管 D7负极接电阻 R5的一端，若干电阻包括电阻 R5和 R4，电阻 R5的一端接二极管 D7的负极，电阻 R5的另一端接时分复用端口 CS以及电阻 R4的一端，电阻 R4的另一端接电阻 R1的一端以及功率管 Ml的源极。

图 7为图 3和 4中所示时序选择电路的一种实例电路图。

在图 7所示的时序选择模块 15 中，当第一控制信号为高电平时，控制传输门 153导通，将时分复用端口 CS输出的信号输出为第一信号；当第一控制信号为低电平时，控制传输门 154导通，第一信号为零电平。另一方面，当第一控制信号被输入至下降沿检测模块 151时，在第一控制信号的下降沿，下降沿检测模块 151输出一高电平窄脉冲信号；当该高电平窄脉冲信号为高电平时，控制传输门 156导通，复用端口 CS的信号输出为第二信号；当该高电平窄脉冲信号为低电平时，控制传输门 157导通，第二信号为零电平。

图 8示出了图 3和 4所示离线式 AC-DC转换电路在连续导通模式下的各相关信号的波形图。图 9示出了图 3和 4所示离线式 AC-DC转换电路在非连续导通模式下的各相关信号的波形图。

如图 8、图 9所示，在功率管 Ml栅极信号为高电平期间，第一信号与采样电阻 R1上的电压 VR1波形相同，在功率管 Ml栅极信号下降沿开始的一段时间内，第二信号与辅助绕组异名端 V3波形的正电压部分相同。

在图 3和 4所示的实施例中，过压检测模块 10将时序选择模块 15输出的第一信号与设定的第一基准电压 VREF1 进行比较并将比较结果输出至开关控制模块 13，当第一信号大于设定的第一基准电压 VREF1 时，表示输出电压过压，开关控制模块 13根据比较结果在端口 GATE上输出功率管 Ml 的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。另一方面，限流模块 11将时序选择模块输出的第二信号同设定的第二基准电压 VREF2 进行比较并将比较结果输出至开关控制模块 13，当第二信号大于设定的第二基准电压 VREF2时，表示原边绕组电流过流，开关控制模块 13根据比较结果在端口 GATE上输出功率管的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。 PWM比较器 12将时序选择模块 15输出的第二信号同接收自端口 FB的 AC-DC 变换电路的输出电压误差信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块 13，当第二信号高于输出电压误差信号时，开关控制模块 13根据比较结果输出功率管 Ml的关断信号，使功率 Ml管处于截止状态。

图 3和 4所示变换电路的具体的工作原理如下：

由辅助绕组 N3及与 N3异名端相连的二极管 D5、电容 C2组成的整流滤波电路提供离线式 AC-DC控制电路的 VDD电压。辅组绕组 N3的异名端 V3 电压与副边绕组 N 2的异名端电压 V 2之间的关系为：

V^_ n3_

(1)

V2 ~ n2

其中， η3为辅助绕组 Ν3的匝数， η2为副边绕组 Ν2的匝数。

在功率管 Ml截止期间，副边绕组和辅助绕组续流， V3与输出电压 Vo的关系为：

V3=^-(Vo + V_FD5) (2) 其中， 1^₅为二极管 D5的正向导通压降；

时分复用端口 CS端的电压 Vcs与输出电压 Vo的关系如下:

Vcs = (V3-V_FD7)- (4)

其中， 1^₇为二极管 D7的正向导通压降。

由于电阻 R1为原边绕组电流采样电阻，与电阻 R4、电阻 R5相比阻值很小，所以上式简化为： n3 _T, V_F R4

Vcs (5)

n2 n2 R5 + R4 可见， Vcs与输出电压 Vo成线性关系。此时，时序控制模块 15将复用端口 CS的信号还原成输出电压采样信号并输出到过压检测模块 10，通过比较 Vcs 电压与内部基准电压 VREFl , 实现输出电压过压检测功能。

在功率管 Ml 导通时，原边绕组流过电流，原边绕组电流流过电阻 R1产生的电压为 VR1，副边绕组异名端为负电压，二极管 D7反向截止，时分复用端口 CS无电流流入，因此 Vcs电压等于 VR1。此时，时序控制模块 15将复用端口 CS的信号还原成原边绕组的采样信号并输出到限流模块 11和 PWM比较器 12，实现原边绕组电流采样功能。图 5为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 6为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

与图 3和 4所示的离线式 AC-DC转换电路相比，不同之处在于，过压检测模块 16、限流模块 17和脉宽调制模块 18分别包含选通电路 NA1、 NA2、 NA3，其中，选通电路 N1耦合在比较器 A1与开关控制模块 13之间，选通电路 N2耦合在比较器 A2与开关控制模块 13之间，选通电路 N3耦合在比较器 A3与开关控制模块 13之间。在功率管 Ml导通时，选通电路 NA2、 NA3使限流模块 17和脉宽调制模块 18的输出信号输出至开关控制模块 13，而在功率管 Ml截止时，选通电路 NA1使过压检测模块 16的输出信号提供给开关控制模块 13。

过压检测模块 16将时分复用端口 CS的电压同设定的第一基准电压 VREF1 进行比较，当时分复用端口 CS的电压大于设定的第一基准电压 VREF1时且在第一使能信号有效时，表示离线式 AC-DC 转换电路的输出电压过压的比较结果被送至开关控制模块 13，而开关控制模块 13由此在端口 GATE上输出功率管 Ml的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。

限流模块 17将时分复用端口 CS的电压同设定的第二基准电压 VREF2进行比较，当时分复用端口 CS的电压大于设定的第二基准电压 VREF2时且在第二使能信号有效时，表示离线式 AC-DC 转换电路的原边绕组电流过流的比较结果被送至开关控制模块 13，而开关控制模块 13由此在端口 GATE上输出功率管 Ml的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。

PWM比较器 A3将时分复用端口 CS的电压同离线式 AC-DC转换电路的输出电压误差信号进行比较，当时分复用端口 CS的电压高于离线式 AC-DC转换电路的输出电压误差信号且在第二使能信号有效时，脉宽调制模块 18 输出激发信号至开关控制模块 13，而开关控制模块 13由此在端口 GATE上输出功率管 Ml的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。

在图 5和 6所示的实施例中，第一使能信号的波形同功率管 Ml的栅极控制信号的波形相同，第二使能信号是一高电平窄脉冲，在功率管 Ml 的栅极控制信号的下降沿产生。

在功率开关 M l截止期间，如前所述， Vcs与输出电压 Vo成线性关系。此时，当第一信号大于设定的第一基准电压时，表示输出电压过压，实现输出电压过压检测功能。在功率开关 Ml导通时期，如前所述， Vcs电压等于 VR1。

图 5、 6所示的离线式 AC-DC转换电路的各相关信号的波形如图 10和图

1 1所示，其中图 10为连续导通模式下的各相关信号的波形图，图 1 1为非连续导通模式下各相关信号的波形图。图 12为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。图 13为按照本发明还有一个实施例的离线式 AC-DC转换电路的示意图。

与图 3和 5所示的实施例相比，不同之处在于，限流模块 17和脉宽调制模块 18被集成在一起而构成限流和脉宽调制模块 19或 20，即采用具有三输入端的比较器 A7或 A8来代替前述实施例的比较器 A2和 A3。

在图 12所示的实施例中，时序选择模块 15的输出信号被选择性地输出至过压检测模块 10的比较器 A1和限流和脉宽调制模块 19的比较器 A7，第二基准电压 VREF2和离线式 AC-DC转换电路的输出电压误差信号也被输入比较器 A7。过压检测模块 10将时序选择模块 15输出的第一信号与设定的第一基准电压 VREF1进行比较并将比较结果输出至开关控制模块 13，当第一信号大于设定的第一基准电压 VREF 1时，表示输出电压过压，开关控制模块 13根据比较结果在端口 GATE上输出功率管 M l的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。另一方面，限流和脉宽调制模块 19 将时序选择模块输出的第二信号与设定的第二基准电压 VREF2以及 AC-DC变换电路的输出电压误差信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块 13，当第二信号大于设定的第二基准电压 VREF2 时或者当第二信号大于输出电压误差信号时，开关控制模块 13 根据比较结果在端口 GATE上输出功率管的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。

在图 13所示的实施例中，过压检测模块 16和限流和脉宽调制模块 20分别包含选通电路 NA1和 NA2，其中，选通电路 N1耦合在比较器 A1与开关控制模块 13之间，选通电路 N2耦合在比较器 A8与开关控制模块 13之间。在功率管 Ml导通时，选通电路 NA2使限流和脉宽调制模块 20的输出信号输出至开关控制模块 13，而在功率管 Ml截止时，选通电路 NA1使过压检测模块 16 的输出信号提供给开关控制模块 13。

限流和脉宽调制模块 20将时分复用端口 CS的电压同设定的第二基准电压

VREF2和 AC-DC变换电路的输出电压误差信号进行比较，当时分复用端口 CS 的电压大于设定的第二基准电压 VREF2时或者当时分复用端口 CS的电压大于输出电压误差信号时，且在第二使能信号有效时，比较结果被送至开关控制模块 13，而开关控制模块 13由此在端口 GATE上输出功率管 Ml的关断信号，使功率管 Ml处于截止状态。应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，包括但不限于将本发明的时分复用 CS端口实现过压检测的控制原理应用于其它开关电源等领域、对时序选择模块的实现方式的修改、对外部采样模块的实现方式的修改、对电路的局部构造的变更、对元器件的类型或型号的替换，以及其他非实质性的替换或修改，均落入本发明保护范围之内。

Claims

权利要求

1、一种离线式 AC-DC控制电路，其根据输入的电流采样信号和电压采样信号生成相应的控制信号，其特征在于，所述电流采样信号和所述电压采样信号以时分复用的方式在单个输入端口（CS) 上提供。

2、如权利要求 1所述的离线式 AC-DC控制电路，其中，所述离线式 AC-DC 控制电路包括过压检测模块（10) 、限流模块（11) 、脉宽调制模块（12) 与所述压检测模块（10) 、所述限流模块（11) 、所述脉宽调制模块（12) 耦合的开关控制模块（13) 和时序选择模块（15) ，所述时序选择模块包含与所述单个输入端口（CS)耦合的输入端和至少两个输出端，所述时序选择模块（15) 交替地使其中一个所述输出端与所述限流模块（11)和所述脉宽调制模块（12) 接通和使另一个所述输出端与所述过压检测模块（10) 接通，从而经所述单个输入端口（CS) 交替地向所述限流模块（11) 和脉宽调制模块（12) 提供所述电流采样信号，并经所述单个输入端口（CS) 向所述过压检测模块（10) 提供所述电压采样信号。

3、如权利要求 2所述的离线式 AC-DC控制电路，其中，所述过压检测模块（10) 将所述电压采样信号与设定的第一基准电压（VREF1) 进行比较并将比较结果输出至所述开关控制模块（13) ，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压（VREF1) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述限流模块（11) 将所述电流采样信号与设定的第二基准电压（VREF2) 进行比较并将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压（VREF2)，则所述开关控制模块（ 13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块（12) 将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC 控制电路外部输入的信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号。

4、如权利要求 1所述的离线式 AC-DC控制电路，其中，所述离线式 AC-DC 控制电路包括过压检测模块（16) 、限流模块（17) 、脉宽调制模块（18) 以及与上述模块耦合的开关控制模块（13) ，所述过压检测模块（16) 经所述单个输入端口（CS) 接收所述电压采样信号，所述限流模块（17) 和脉宽调制模块（18) 经所述单个输入端口（CS) 接收所述电流采样信号，其中，所述过压检测模块（16) 、所述限流模块（17) 和所述脉宽调制模块（18) 包含耦合至所述开关控制模块（ 13) 的选通电路（NA1，NA2，NA3) ，所述选通电路 (NA1,NA2,NA3)交替地使所述过压检测模块（18) 的输出信号与所述限流模块（ 16)和所述脉宽调制模块（ 17)的输出信号提供给所述开关控制模块（ 13)。

5、如权利要求 4所述的离线式 AC-DC控制电路，其中，通过在所述过压检测模块（16) 的选通电路（NA1) 的使能输入端施加第一使能信号，使所述过压检测模块（18) 的输出信号提供至所述开关控制模块（13) ，并且通过在所述限流模块（17) 和所述脉宽调制模块（18) 的选通电路（NA2，NA3) 的使能输入端施加第二使能信号，使所述限流模块（17)和所述脉宽调制模块（18) 的输出信号提供至所述开关控制模块（13) ，所述第一和第二使能信号是互斥的。

6、如权利要求 4所述的离线式 AC-DC控制电路，其中，所述过压检测模块（16) 将所述电压采样信号与设定的第一基准电压（VREF1) 进行比较并在所述选通电路（NA1) 的使能输入端施加第一使能信号时将比较结果输出至所述开关控制模块（ 13) ，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压 (VREF1) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述限流模块（17) 将所述电流采样信号与设定的第二基准电压 (VREF2) 进行比较并在所述选通电路（NA2) 的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压（VREF2) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块（18) 将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC 控制电路外部输入的信号进行比较并在所述选通电路

(NA3) 的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块 (13) ，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号。

7、一种离线式 AC-DC转换电路，包括：

整流桥堆（Dl、 D2、 D3、 D4) ；

与所述整流桥堆（Dl、 D2、 D3、 D4) 耦合的原边绕组（N1) ；

与所述原边绕组（N1) 耦合的功率管（Ml) ；

副边绕组（N2) ；

辅助绕组（N3) ；

外部采样模块（14) ；以及

离线式 AC-DC控制电路（1) ，其特征在于根据输入的电流采样信号和电压采样信号生成相应的控制信号，所述电流采样信号和所述电压采样信号以时分复用的方式，由所述外部采样模块（14) 在单个输入端口（CS) 上提供。

8、如权利要求 7所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，在所述功率管（Ml) 导通期间，在所述单个输入端口（CS) 上提供所述电流采样信号，而在所述功率管（Ml)截止期间且副边绕组和辅助绕组续流时，在所述单个输入端口（CS) 上提供电压采样信号。

9、如权利要求 8所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述外部采样模块（14) 通过在所述功率管（Ml) 导通时，检测所述原边绕组（N1) 的电流流经与所述原边绕组（N1) 串联的采样电阻（R1) 上的压降得到所述电流采样信号，并且所述外部采样模块（14) 通过在所述功率管（Ml) 截止时，通过检测所述辅助绕组（N3) 的异名端的电压得到所述电压采样信号。

10、如权利要求 7所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述离线式 AC-DC 控制电路包括过压检测模块（10) 、限流模块（11) 、脉宽调制模块（12) 与所述压检测模块（10) 、所述限流模块（11) 、所述脉宽调制模块（12) 耦合的开关控制模块（13) 和时序选择模块（15) ，所述时序选择模块包含与所述单个输入端口（CS)耦合的输入端和至少两个输出端，所述时序选择模块（15) 交替地使其中一个所述输出端与所述限流模块（11)和所述脉宽调制模块（12) 接通和使另一个所述输出端与所述过压检测模块（10) 接通，从而经所述单个输入端口（CS) 向所述限流模块（11) 和脉宽调制模块（12) 提供所述电流采样信号，并经所述单个输入端口（CS) 向所述过压检测模块（10) 提供所述电压采样信号所述功率管（Ml) 的栅极电压由所述开关控制模块（13) 控制。

11、如权利要求 10所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述时序选择模块（15) 还包含控制信号输入端，通过在该控制信号输入端提供第一控制信号来实现所述电压采样信号和所述电流采样信号的交替输出，所述第一控制信号的频率与所述功率管（Ml) 的栅极信号同步。

12、如权利要求 10所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述过压检测模块（10) 将所述电压采样信号与设定的第一基准电压（VREF1) 进行比较并将比较结果输出至所述开关控制模块（13) ，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压（VREF1) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述限流模块（11) 将所述电流采样信号与设定的第二基准电压（VREF2) 进行比较并将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压（VREF2) ，则所述开关控制模块 (13)输出使功率管（Ml)处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块（12) 将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC 控制电路外部输入的信号进行比较并将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号。

13、如权利要求 7所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述离线式 AC-DC 控制电路包括过压检测模块（10) 、限流模块（11) 、脉宽调制模块（12) 以及与上述模块耦合的开关控制模块（13) ，所述过压检测模块（10) 经所述单个输入端口（CS) 接收所述电压采样信号，所述限流模块（11) 和脉宽调制模块（12)经所述单个输入端口（CS)接收所述电流采样信号，所述功率管（Ml) 的栅极电压由所述开关控制模块（13) 控制，所述过压检测模块（16) 、所述限流模块（17)和所述脉宽调制模块（18)包含耦合至所述开关控制模块（13) 的选通电路（NA1，NA2，NA3) ，所述选通电路（NA1，NA2，NA3 ) 交替地使所述过压检测模块（18) 的输出信号与所述限流模块（16) 和所述脉宽调制模块 (17) 的输出信号提供给所述开关控制模块（13) 。

14、如权利要求 13所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，通过在所述过压检测模块（16) 的选通电路（NA1) 的使能输入端施加第一使能信号，使所述过压检测模块（18) 的输出信号提供至所述开关控制模块（13) ，并且通过在所述限流模块（17) 和所述脉宽调制模块（18) 的选通电路（NA2，NA3) 的使能输入端施加第二使能信号，使所述限流模块（17)和所述脉宽调制模块（18) 的输出信号提供至所述开关控制模块（13) ，所述第一和第二使能信号是互斥的。

15、如权利要求 13所述的离线式 AC-DC转换电路，其中，所述过压检测模块（16) 将所述电压采样信号与设定的第一基准电压（VREF1) 进行比较并在所述选通电路（NA1) 的使能输入端施加第一使能信号时将比较结果输出至所述开关控制模块（ 13) ，如果所述电压采样信号大于所述第一基准电压 (VREF1) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述限流模块（17) 将所述电流采样信号与设定的第二基准电压 (VREF2) 进行比较并在所述选通电路（NA2) 的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块（13) ，如果所述电流采样信号大于所述第二基准电压（VREF2) ，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号，所述脉宽调制模块（18) 将将所述电流采样信号与从所述离线式 AC-DC 控制电路外部输入的信号进行比较并在所述选通电路 (NA3) 的使能输入端施加第二使能信号时将比较结果输出至开关控制模块 (13) ，如果所述电流采样信号大于所述外部输入的信号，则所述开关控制模块（13) 输出使功率管（Ml) 处于截止状态的关断信号。