[发明专利]开关转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关转换电路。本发明更特别地涉及一种低待机功率的光耦合器反馈控制电路。

背景技术

現在对电源和充电器装置两者的待机功率有不断减少的需求。NXP的应用注解AN11060公开了减少用于初级侧调节开关转换装置的待机功率的方法。美国专利申请US2012/01341484A1公开了将一种三管脚器件增加到次级侧的方法，当需要从初级侧所转换的额外能量时，该器件经由变压器的次级绕组和辅助绕组通知初级侧。因为该三管脚器件本身能够用作低耗散预载荷，从而能够大大提高或者甚至免除预负载电阻器的值，所以这改进了控制的精确度和次级电压的动载荷响应以及减少次级侧的待机功率。第US2013/0088898A1号美国专利申请公开了前述三管脚器件的使用以及初级侧处的开关双极型晶体管的重复使用以放大启动电流。因此，初级侧处的启动电阻器能够具有更大的值使得在启动后能够降低有关功率。

就使用光耦合器反馈的开关功率转换电路而言，NXP的应用注解中所描述的一些技术可被运用到初级侧。高电压电流源用于启动，在启动后能够被关断。在关断状态期间，这种启动电路具有低的漏电流。降低待机功率的另一个关键技术是带有降低的初级开关电流的触发模式(burst mode)的使用。典型的结构图如图1所示。光耦合器内部的LED被连接至次级侧。输出检测电路(U2)用于判定输出是否达到其目标电平。当输出达到其目标值时，检测器电路输出控制导通所述LED。在初级侧处，由于LED的导通，光敏晶体管产生电流，LED通知初级侧电路以使开关转换动作停止。当LED断开时，开关转换动作继续，这表明输出低于其目标值。所以，整个电路根据不同的载荷条件调节输出直至其期望值。

尽管图1所示的电路以极好的动载荷响应工作，但次级侧处的待机功率较高。就5V输出的开关转换器而言，用于典型的光耦合器的LED电流为2mA或更多。不考虑输出检测电路，也不考虑在开关转换期间的效率损耗，在待机期间用于LED的导通功率为5V×2mA，或者10mW。当目标输出电压更高时，这种损耗在升高。

可争论的是，可以使用导通状态下的光耦合器的LED起动开关转换，且使用断开状态下的光耦合器的LED停用开关转换。然而，当这种装置被冷启动时，不能应用这种简单的逻辑反转。在冷启动期间，次级侧电压为零，从而不具有用于次级检测电路的足够功率以便驱动LED来起作用(LED关断意味着停用开关转换，但开关转换在此时应当被起动)。这恰恰是选择使用LED的导通来停用功率转换且使用LED的关断来停用功率转换的原因。

图2图示出这两个选择，并且示出在冷启动期间，反转逻辑用于如图1所示的现有选择时会出現冲突状态。

发明内容

本发明的目的是克服或具体上改善上述缺陷和/或更主要地改善在次级侧的节能。

在此公开了一种开关转换电路，包括：

具有初级绕组、次级绕组以及辅助绕组的变压器；

有LED和光敏晶体管的光耦合器装置；

初级侧调节开关控制电路，其在开关转换周期期间使用辅助绕组以监控次级侧的输出电压，且具有从光耦合装置接收反馈的端子从而在输出电压低于目标值时或在LED关断时起动开关转换。

次级侧检测电路，其在输出低于目标值时导通所述光耦合器的LED。

作为优选，初级侧调节开关控制电路和在初级侧处的与光耦合器关联的反馈控制电路被集成为单个集成电路(IC)。

作为优选，次级侧的电压检测电路和用于光耦合器的LED的LED驱动电路被集成为单个三端子集成电路(IC)。

作为优选，次级侧的电压和电流检测电路以及用于光耦合器的LED的LED驱动电路被集成为单个四端子集成电路(IC)。

解決在冷启动期间逻辑冲突的方法，是要在次级侧电压低于次级侧检测器电路和光耦合器的LED的工作电平时，开关转换将依然被起动。

就冷启动而言，当初级侧处的VDD达到启动电压电平时，开关转换开始。在各个开关周期期间，实际上能够以初级侧相同的调节方式，从变压器的辅助绕组得到次级侧的输出电压。选用一个低于或等于正常工作的VDD电平的触发电平值(其对应于低于或等于目标输出电压的输出电压)作为初级侧调节的目标工作电平，便可维持开关转换。这个电平需确保输出侧的电压已经高于次级侧检测电路以及光耦合器的LED的最小工作电压，从而适当地发挥作用。因此会有一个重叠区域，即初级侧调节控制以及光耦合器反馈两者均能起动开关转换的区域。这种重叠确保在输出电压电平低于目标输出电压时开关转换不会停止。