[发明专利]反激式AC‑DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种反激式AC-DC转换器。

背景技术

AC-DC(交流变直流)转换器被广泛应用于几乎所有电子设备中。现有的AC-DC转换器应用传统的AC-DC控制芯片，传统的AC-DC控制芯片都是通过图腾柱驱动输出来控制外部功率开关管的通断。为了提高转换效率，新一代AC-DC控制芯片中都加入了线性降频的功能，即随着输出端负载降低到一定程度(比如半载)，频率会从满载时的65KHz开始下降，并与输出功率成线性关系，输出功率越小，频率降得越低，从而大幅降低开关损耗，提高转换效率。为了不使频率降到音频范围内(即20Hz～20KHz)，线性降频的频率下限一般在20KHz以上。

目前线性降频的控制信号一般为AC-DC控制芯片的反馈(FeedBack，FB)引脚，因为反馈引脚的电压直接反映了负载的大小，当负载由重载逐渐过度到轻载时，反馈引脚的电压也会由高逐渐变低，反馈信号通过内部脉冲宽度调制(PWM)比较器与原边电流侦测信号进行比较，使得每个周期原边导通时原边峰值电流变小，从而减小能量的传输；因此对控制AC-DC控制芯片来说，反馈引脚可以直接作为负载侦测引脚，用来控制线性降频。

请参阅图1，其为一个传统的反激式AC-DC转换器的原理图。其中，AC-DC控制芯片104包含一个反馈信号输入端FB，一个原边峰值电流侦测端CS，一个供电引脚VCC，一个地引脚GND和一个输出端OUT。输出端OUT根据反馈信号的电压大小来输出合适占空比的控制信号VG，以驱动开关管Q100。开关管Q100的一端接原边电流侦测电阻R100，另一端接变压器106的原边N_P的同名端，变压器106原边N_P的另一端接整流后的线电压。变压器106的副边N_S通过整流二极管D200和电容C300连接负载接入端108。变压器106还包含一个辅助绕组N_A，它通过另一个整流二极管D100和电容C200为AC-DC控制芯片104供电。该反激式AC-DC转换器的负载接入端108通过分压电阻R300、R400以及光藕器件VL100、运算放大器U100和电阻R200产生反馈信号给AC-DC控制芯片104的反馈信号输入端FB。AC-DC控制芯片104的输出端OUT用于驱动开关管Q100。

当系统正常工作时，由副边N_S的分压电阻R300、R400以及光藕器件VL100、运算放大器U100和电阻R200组成的反馈单元会根据该反激式AC-DC转换器负载接入端108上负载的大小，产生反馈信号，该反馈信号通过脉冲宽度调制比较器202与原边N_P峰值电流侦测信号比较，用于控制每个周期原边N_P峰值电流的大小；当该反激式AC-DC转换器负载接入端108上负载较大时，反馈信号的电压较高，每个周期峰值电流侦测信号也较高，即原边N_P峰值电流较高；当该反激式AC-DC转换器负载接入端108上负载降低时，反馈信号的电压也降低，每个周期原边N_P峰值电流也随之下降，系统通过这样的反馈保证能量传输的平衡，进而维持该反激式AC-DC转换器负载接入端108上输出电压的稳定。为了在中、轻载时降低系统的开关损耗，提高转换效率，AC-DC控制芯片104根据反馈信号的电压的大小去调制频率。

当负载接入端108上负载降低到一定程度时(如半载)，反馈信号的电压下降到设定的阈值V_th1，此时工作频率由正常的65KHz开始下降；当负载接入端108上负载进一步降低到一个更低的程度时(如满载的10％)，反馈信号的电压下降到设定的阈值V_th2，此时工作频率降到最低值22KHz；此后负载进一步降低直至空载，工作频率一直维持22KHz，AC-DC控制芯片会进入跳周期模式(Burst Mode)。