[发明专利]一种提高开关电源精度的控制器

说明书

本发明提供一种提高开关电源精度的控制器，通过修调基准电压或修调基准电流来提高开关电源精度，包括：误差放大器、基准电压源产生模块、基准信号修调模块、可外编程存储器及占空比调制模块。不仅可以应用在原边反馈开关电源中以提高其输出电压精度，也可以应用在副边反馈、非隔离等开关电源中，可以将它们的输出电压提高到比相应的传统技术更高的精度。

技术领域

本发明属于原边反馈的反激开关电源技术领域，尤其涉及一种提高开关电源精度的控制器。

背景技术

原边反馈技术是最近十几年盛行的反激开关电源的控制技术，它的基本原理就是利用在消磁阶段反激变压器的各个绕组之间的电压是成比例的特性，从而可以通过检测一个绕组的电压来检测另一个绕组的电压值。所以，对于隔离型的反激开关电源来说，只要检测原边绕组的消磁电压就能感知隔离副边电压的大小，再经过PMW调制方式来控制功率开关管的占空比以达到稳定输出电压的目的。

这种反馈方式跟采用光耦进行隔离反馈的方式相比，省略掉了光耦、TL431等组成的放大器，直接的优点就是器件变少以及占用的空间变小，成本减小，同时因为消除了高温特性不好的常规光耦器件，又能提高开关电源的工作温度范围，因此利用这一反馈技术的开关电源被广泛应用，特别是在适配器和一些智能家居在对输出电压精度要求不高的领域。

然而，原边反馈技术并不能代替光耦反馈的副边反馈技术而得到更广泛的应用，是因为原边反馈技术受反馈路径的寄生参数及其偏差的影响，导致开关电源的输出电压精度不高，在精度上难以跟副边反馈的开关电源媲美。

如图1所示，是副边反馈的简略原理图，它的工作原理是：在变压器的隔离副边用分压电阻R1和R2直接采样输出电压VOUT，采样电压经过TL431和光耦组成的跨导放大器产生的差分电流被光耦隔离传输到原边，差分电流与上拉电阻产生的电压来控制开关电源的占空比，使得输出电压稳定在设定值。由于这种采样是电阻直接采样，只要采用高精度的电阻就不会因采样而导致输出电压偏离额定值。

如图2所示，是原边反馈的简略原理图，它的工作原理是：功率开关管NM0开通时反激变压器励磁，副边绕组N_S电压VOS和辅助绕组电压VA为负压，输出二极管DOUT和辅助电源二极管DVDD都是截止的；待NMO关断后变压器进入消磁阶段，此时变压器通过副边绕组NS和辅助绕组NA消磁，输出二极管D_OUT和辅助电源二极管D_VDD导通。副边绕组的电压大小为：

VOS＝V_OUT+V_BE+I_S*r_d；

其中V_OUT是反激开关电源的输出电压，V_BE是输出二极管D_OUT的结压降，I_S是通过二极管的续流电流，r_d是二极管的内阻，实际中还包括走线电阻，因为它不是主要部分，绝大部分情况下可以忽略。

辅助绕组的消磁电压VA与VOS是成匝比关系，然后经过采样电阻R_FB1和R_FB2到控制器RFB端口进行采样，那么在端口RFB处的电压大小为：

其中N_A和N_S分别为变压器辅助绕组和副边绕组的线圈数。

开关电源控制器采样VFB的消磁电压，并通过占空比的调制最终把VFB的电压稳定在非常接近基准电压Vref，再结合以上两个公式可得到输出电压大小为：