[发明专利]开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，特别涉及一种超小体积高效率的开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片。

背景技术

目前，反激式开关电源体积主要取决于变压器以及输入滤波电容的大小，现在主流的小体积开关电源都选用较高的开关频率和较小的初级峰值电流，其中，高开关频率可以保证变压器具有较高的功率密度，小初级峰值电流可以保证在选用小磁芯面积变压器骨架时磁芯不饱和。

目前，绝大多数的反激式开关电源都工作在DCM模式(Discontinuous Inductor Current Mode；断续模式)，即初级电感完全放电结束后才进行下一周期的充电，如图1所示，其中I_P为初级峰值电流，T为系统工作周期。为保证工作在DCM模式而且磁通密度合适，在高频应用时往往需要将电感量设计在较小的值，所以，这种小体积开关电源的控制方案往往存在以下几点问题：

1.电感量小，磁芯之间会存在较大的气隙(小磁芯面积情况下)，会造成较大的铁损并且不利于变压器生产。

2.当输入交流电的电压较高时，高的开关频率会造成严重的开关损耗，大大影响了系统效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种开关电源、开关电源的控制方法及控制芯片。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种开关电源，包括输入滤波整流模块、控制模块和初级恒流电路，所述输入滤波整流模块与交流电源相连，用于对所述交流电源输入的交流电进行滤波，并将所述交流电整流为直流电；所述控制模块分别与所述输入滤波整流模块和所述初级恒流电路相连，所述输入滤波整流模块将所述交流电的幅值信息输入所述控制模块，所述控制模块根据所述交流电的幅值信息调整其输出控制信号的频率，当交流电的幅值变大时，所述控制模块连续或断续地调小其输出的控制信号频率；所述初级恒流电路与所述控制模块相连，所述初级恒流电路在所述控制信号的控制下实现导通与截止并输出恒定的电流。

本发明的开关电源的工作频率随输入交流电电压变化成反比例变化，在输入幅值低交流电电压时，开关电源的工作频率较高，让开关电源工作于CCM模式(Continuous Inductor Current Mode；连续模式)可以得到更小的初级充放电电流，更高的工作频率，这样选择小磁芯面积的变压器也可以做到大磁芯面积变压器的输出功率并且保证变压器不进入饱和状态，同时电感量也较大，保证磁芯间的气隙不会过大而造成严重的铁损。在输入幅值高交流电电压时，开关电源的工作频率较低，开关电源退出CCM模式，能够很好抑制系统的损耗。

在本发明的一种优选实施例中，所述初级恒流电路包括：初级绕组，所述初级绕组用于在主开关管的控制下将所述直流电变化为电磁信号；主开关管，所述主开关管与所述控制模块的控制信号输出端相连，由所述控制信号控制实现导通与截止，进而实现对所述初级绕组的控制；次级绕组，所述次级绕组用于根据所述初级绕组产生的电磁信号输出恒定的电流；反馈绕组，所述反馈绕组与所述控制模块的反馈电压检测端相连，所述反馈绕组通过反馈电压检测端将所述交流电的幅值信息传输给所述控制模块。

本发明的初级恒流电路在控制信号的控制下实现导通与截止并输出恒定的电流，其工作频率随输入交流电电压变化成反比例变化，在输入幅值低的交流电电压时可以得到更小的初级充放电电流，更高的工作频率，提高输出功率并且保证变压器不进入饱和状态，同时电感量也较大，保证磁芯间的气隙不会过大，避免造成严重的铁损。在输入幅值高的交流电电压时能够很好抑制系统的损耗。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种控制芯片，包括负压补偿模块和第一振荡器模块，所述负压补偿模块的输入端与所述反馈绕组相连，所述反馈绕组将所述交流电的幅值信息传输给所述负压补偿模块，所述负压补偿模块根据所述交流电的幅值大小变化产生连续变化的负压补偿电流，所述负压补偿电流的大小与所述交流电的幅值大小正相关；所述负压补偿模块的输出端与所述第一振荡器模块的输入端相连，所述负压补偿模块将所述负压补偿电流传输给所述第一振荡器模块，所述第一振荡器模块包括第一电容和第一触发器，所述第一电容的充放电电流随所述负压补偿电流的大小变化而改变，所述第一电容的充放电电流与所述负压补偿电流的大小负相关，所述第一触发器根据所述第一电容的充放电电流输出相应频率的脉冲信号。