[实用新型]离线式单边稳压控制系统的跳频控制电路

说明书

本实用新型公开了一种离线式单边稳压控制系统的跳频控制电路，包括外部反馈电压分压电路、参考电压电路、电压比较器、锁存器、跳频控制器及驱动电路，外部反馈电压分压电路的输入端连接外部反馈电压，输出端与参考电压电路的输出端连接至电压比较器的输入端，电压比较器的输出端连接锁存器的输入端，锁存器的输出端连接跳频控制器的使能端，跳频控制器的输入端接延时信号，跳频控制器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路用于驱动开关管。本实用新型采用部分线性降频加跳频的变频方式，工作频率跳过大部分人耳的听觉范围，将噪声污染降至最低；在保证满足轻载的要求的条件下将最低频率提高一个量级，基本消除由轻载到满载的系统输出掉电压情况。

技术领域

本实用新型涉及电池充电器系统，尤其涉及一种离线式单边稳压控制系统的跳频控制电路。

背景技术

随着各种便携式设备的广泛使用以及环境保护要求的越来越高，锂电池等可反复充电的便携式能源在人们的日常生活中也显得越来越重要，与之对应的充电设备也显得越来越重要。电池充电器系统在SMPS (Switching Mode Power supply)系统中，属于AC-DC系统中很重要的一类。

对于电池充电器系统来说，系统的电压输出控制能力是一个极其重要的指标。

离线式单边稳压控制系统是专门针对电池充电系统而开发的电池充电器控制电路，它的主要特点是：需要的外围器件少，尤其是系统需要的电感少，控制回路简单。因此离线式单边稳压控制充电器系统相比较于其它充电器系统具有体积小，便于携带的特点。图1是现有的典型的离线式单边稳压控制充电器系统，只有两个反馈端口：1，FB是电压反馈端口；2，CS是初级电感的最大电流控制电路的电流取样电压反馈端口。

图1的离线式单边稳压控制充电器系统的基本控制原理：

1、首先是启动阶段，当系统开始启动后，控制芯片电源VCC电压从零开始增大，只有VCC电压超过预设的启动阈值电压VCCon控制芯片才开始工作，输出信号OUT由低电平转为高电平驱动外部驱动管Q1。

2、随着外部驱动管Q1导通，初级电感L1的电流由零开始增大，通过CS端口，当电流增大到预设的电流值IL1max，输出信号OUT由高电平转为低电平关断外部驱动管Q1。而IL1max由控制芯片的内建参考电压V_ref与外部取样电阻Rsense共同决定：

IL1max=Vref/Rsense （1）

3、随着外部驱动管Q1关断，次级电感L2开始放电，将储存的能量释放到输出部分。这时次级电感L2两端的电压VL2=VOUT+Vsch，VOUT为输出电压，Vsch为肖特基二极管导通压降。同时通过辅助电感L3与次级电感L2的互感，由FB端口采样得到输出电压VOUT的大小：如果输出电压VOUT小于额定输出电压值，那么控制芯片内的恒压控制电路在次级电感L2放电结束后不增加延迟，系统工作在最大工作频率下；如果输出电压VOUT略大于额定输出电压值，那么控制芯片内的恒压控制电路根据输出电压VOUT超出额定输出电压值的比例，在次级电感L2放电结束增加相应的延迟，将系统的工作频率f降下来，使得输出电压VOUT不再上升，从而达到恒压控制，这就是通常所说的脉冲频率调制（PFM）控制。

一般离线式单边稳压控制系统采取的脉冲频率调制（PFM）控制是最常见的线性降频，即在输出电压VOUT大于额定输出电压值某个小范围（一般1~2%）内系统的工作频率f随输出电压VOUT的增大而减小。

进入恒压控制后，系统的输出功率P=(1/2)×L1×IL1max²×f，即系统的输出功率与工作频率f成正比，这意味着当系统处于轻载状况时系统的工作频率可能很低。对于离线式单边稳压控制充电系统，一种比较典型的应用是当系统处于满载工作状况下系统的工作频率约为66KHz，满载电流约700mA；如果设计的最低轻载电流为3mA，那么对应的最低系统工作频率fmin约为286Hz，这是一个非常低的频率。