[实用新型]开关电源中功率开关管最大导通占空比的限制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种开关电源中功率开关管最大导通占空比的限制电路。

背景技术

开关电源中，特别是带变压器隔离的开关电源中，通常需要对功率开关管的最大导通占空比进行限制。开关电源中的功率开关管的导通和关闭由开关电源中的控制器控制。以PWM控制器为例，PWM控制器输出固定频率信号，通过改变输出开关信号的导通时间控制功率开关管的导通或关闭。

功率开关管的导通周期为T，导通时间为T_on，关断时间为T_off，其中T＝T_on+T_off。功率开关管的导通占空比定义为：D＝T_on/T。无论是在开关电源的瞬态响应中或稳态工作时，都需要对功率开关管的最大导通占空比D_max进行限制。如果最大导通占空比太大，会导致变压器磁通不平衡，引起磁芯饱和以致消磁。由于饱和的磁芯不能承受电压，当功率开关管导通时，功率开关管将承受很大的电压和电流，这样容易导致功率开关管损坏。同时在某些瞬态响应下，太大的导通占空比会导致输入过多能量，引起系统炸机。

参见图1，该图为现有技术中电流模式反激开关电源的原理图。

开关电源100包含PWM控制器101。输入的交流电压Vac通过整流桥102和输入滤波电容103得到输入电压Vin。系统启动时通过启动电阻104对PWM控制器101的电源电压VCC供电。

变压器由原边绕组105、副边绕组106和辅助绕组107构成。

功率开关管108的导通和关断控制变压器中的能量存储。当功率开关管108导通时，原边绕组105导通，磁芯存储能量，电阻109感应原边绕组105的电流。当功率开关管108关闭时，原边绕组105关断，磁芯存储的能量向副边绕组106和辅助绕组107传送。辅助绕组106的电流通过二极管110整流，向PWM控制器101的电源电压VCC供电。副边绕组106的电流通过二极管112整流和电感113、电容114滤波后向负载电阻115提供能量。

为了保持输出电压Vout的恒定，采用第一反馈分压电阻116和第二反馈分压电阻117，误差放大器118和光耦合器120构成反馈环路。电容119补偿反馈环路以确保环路的稳定性。光耦合器120实现了原边和副边的电隔离，并向PWM控制器101提供误差放大器118的输出。

电流感应电阻109向PWM控制器101提供原边电感电流感应电压Vcs。PWM控制器101内部通过斜坡补偿模块123对Vcs进行斜坡补偿，以保证系统输出稳定。时钟模块121产生时钟脉冲对RS触发器126置位，触发器126输出开关信号128。原边电感电流感应电压Vcs和反馈电压V_FB的比较输出送入RS触发器126的复位端，触发器126输出开关信号128。RS触发器126的输出信号作为与门127的其中一个输入。而与门127的另一个输入为时钟模块121产生的时钟最大占空比信号129。

当比较器125的负端输入电压过低或反馈电压V_FB过高时，功率开关管的导通占空比大于系统设定的最大导通占空比时，由时钟最大占空比信号129使与门127输出为低，驱动模块关断功率开关管108，实现输出功率开关管108最大导通占空比的限制。

上述提供的电路，需要时钟模块121产生时钟最大占空比信号129，同时还需要一个与门电路控制功率开关管的最大导通占空比。这种电路结构复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种开关电源中功率开关管最大导通占空比的限制电路，电路结构简单。

本实用新型实施例提供一种开关电源中功率开关管最大导通占空比的限制电路，包括最大导通占空比限制斜坡补偿模块；

反馈电压输入比较器的正端，比较器的输出连接触发器的复位端，时钟模块产生的时钟脉冲的输入所述触发器的置位端；所述触发器的输出连接驱动模块；所述驱动模块连接功率开关管，用于驱动功率开关管的开通或关闭；

所述最大导通占空比限制斜坡补偿模块的输出连接加法器的一个输入端，所述原边电感电流感应电压连接所述加法器的另一个输入端；所述加法器的输出点连接比较器的负端；

所述最大导通占空比限制斜坡补偿模块，用于当功率开关管的最大导通占空比大于设定值时，增大补偿电压，强制比较器翻转。