[发明专利]充电控制电路、反激式电源变换系统及充电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电控制电路，更具体地讲，本发明涉及一种充电控制电路及使用该充电控制电路的反激式电源变换系统及充电控制方法。

背景技术

一般来说，AC/DC电源系统通过变压器来隔离原边输入和副边输出，为了把输出电压的信息反馈回控制回路，一般是通过光耦把副边信息传给原边的控制芯片；但是实际上原边和副边输出电压有很强的关联，因此可以通过合适的方式，直接通过控制原边的信息来控制输出电压。在这种情况下，就可以省掉很多元器件，比如TL431、光耦等，这样整个电源系统成本能够大大的降低。

图1是根据现有技术的反激式电源变换系统的简要示图。

图1所示的反激式电源变换系统包括整流电路110、充电电路120和充电控制电路130。其中，整流电路110对从交流电源输入的电压进行桥式整流并将桥式整流后所得的电压信号Vin输入到充电电路120。充电电路120包括原边绕组Np、副边绕组Nsec以及辅助绕组Naux以及与其各自相连的二极管、电阻以及电容等辅助电路。原边绕组Np连接到开关Q。开关Q为双极型晶体管BJT，也可以为金属氧化物半导体场效应管MOSFET以及绝缘栅双极型晶体管IGBT。下面以双极型晶体管BJT为例来描述开关Q与其他部件的连接关系。这里，原边绕组连接到开关Q的集电极，开关Q的基极连接到充电控制电路130，而该开关Q的发射极连接有电流感测电阻Rs，电流感测电阻Rs的另一端接地。副边绕组Nsec上连接有二极管D1和电容C1，在C1两端作为输出端为电池充电。在此，Req为输出线缆的等效电阻，而Vo表示实际为电池充电的充电电压Vo。电阻R1和电阻R2串联之后连接到辅助绕组Naux，电阻R1一端连接到辅助绕组Naux和二极管D3的阳极，另一端与电阻R2相连，电阻R2的另一端接地；二极管D3的阴极和与电容C2连接。这里，电阻R2上的电压信号作为反馈电压被输入到充电控制电路130，例如输入到充电控制电路130的FB端子，电流感测电阻Rs上的电压信号被输入到充电控制电路130的CS端子。充电控制电路130根据输入的电阻R2以及电流检测电阻Rs上的电压信号在DRV端子处输出开关控制信号从而对开关Q进行控制。在充电控制电路130中还可包括退磁检测模块和采样控制模块。退磁检测模块根据FB处输入的反馈电压来检测退磁区间并由此输出退磁信号。当副边绕组处于退磁区间时，退磁信号为高电平，否则为低电平。采样控制模块根据退磁检测模块输出的退磁信号来控制采样控制模块。

图2示出了图1所示的反激式电源变换系统中反馈电压、退磁信号、采样控制信号、输出电流、原边电流、以及电流检测电阻上的电压的波形变化时序图。

参照图2，开关Q1在t_ON区间导通，而在t_OFF区间关断，T_S表示一个通断周期，Tdemag表示在开关Q1关断时的退磁区间。根据图2所示的波形图可以得知，图1所示的反激式电源系统在开关Q1导通时，原边绕组的输出电流Ipri和电流感测电阻Rs上的电压Vcs呈线性逐渐上升至各自最高电流Ipri(0)和最高电压Vcs_peak，由原边绕组和副边绕组构成的变压器储藏电能，而电阻R2上的电压(也图1中FB点处的电压，下面将其称为反馈电压V_FB)及副边输出电流Isec接近于0，并且退磁信号demag和采样控制信号Sm-sw输出低电平。在开关Q1关断时，原边的输出电流Ipri和电流感测电阻Rs上的电压Vcs立即变为0，从而变压器释放电能，退磁信号demag输出高电平以表示退磁过程，同时采样控制信号Sm-sw输出高电平以进行采样，反馈电压V_FB及副边输出电流Isec由其最高值呈线性逐渐下降，这里，Isec(0)表示副边输出电流Isec的最高值。当副边上的退磁过程几乎完成，也即副边绕组的电流Isec几乎变为零时，采样控制信号Sm-sw由高电平变为为低电平，采样结束。

为了将电池的充电电压(也即副边绕组的输出电压)调节到额定电压范围内，通常需要提取与输出电压和/或输出负载有关的信息。在如上所述的单端反激式电源系统工作在电流断续模式(DCM)的情况下，这些信息能够通过辅助绕组很好的被提取出来，在开关Q1开通的时刻，变压器储能，当开关Q关断时候，变压器上储存的能量释放到副边绕组的输出端。此时，辅助绕组的电压基本上很好地映射了输出电压Vo，辅助绕组侧FB点处的电压，也即电阻R2上施加的电压V_FB和输出电压Vo的关系如下所示：