[发明专利]恒流输出控制电路、开关电源控制器及开关电源系统在审

专利信息
申请号: 202010577870.0 申请日: 2020-06-22
公开(公告)号: CN111585448A 公开(公告)日: 2020-08-25
发明(设计)人: 汪虎;丁雪征;黄燕华 申请(专利权)人: 上海新进芯微电子有限公司
主分类号: H02M3/335 分类号: H02M3/335
代理公司: 上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237 代理人: 曹廷廷
地址: 200241 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 输出 控制电路 开关电源 控制器 系统
【说明书】:

发明公开了一种恒流输出控制电路、开关电源控制器及开关电源系统,能够通过可控的电容充放电电路来实现充电电流和放电电流固定,且放电电流等于(Vcs‑Vref2)/R,充电电流等于Vref2/R,实现了Vcs*Tons/Tsw=Vref2,继而保证(Vcs*Tons/Tsw)max恒定,即使在开关电源系统的各种输出控制模式下,当系统输出由恒压进入恒流模式时,Vcs不确定,也能保证系统输出的电流最大值恒定不变,从而能够保证开关电源的输出电流保持恒定。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域,尤其涉及一种恒流输出控制电路、开关电源控制器及开关电源。

背景技术

开关电源产品因其体积小、重量轻、高功率转换效率等特点,已经被广泛应用。例如,该产品应用于工业自动化与控制设备、军事设备、科研设备、LED照明、工业设备、通讯设备、机电设备、仪器仪表设备、医疗设备、半导体制冷和加热设备、空气净化器、电冰箱、液晶显示屏、视听产品、计算机机箱、数码产品等领域中。

开关电源通常主要由开关控制器和功率级电路组成,开关控制器通过控制功率级电路中的主功率管的开关状态,使开关电源输出基本恒定输出信号供给负载,即可以使得开关电源的输出能够达到CV(恒压)/CC(恒流)输出。例如当所述负载为LED灯时,开关电源输出恒流信号,以驱动LED灯正常工作。所述开关控制器通常具有SSR(次边反馈控制)方案和PSR(原边反馈控制)方案,其中,所谓原边反馈控制(PSR)方案,即省去光耦及副边恒压恒流控制器,只采用电源变换器原边的专用集成电路(即专用控制器芯片)就能实现对输出电压的恒压恒流控制,例如当开关电源应用于驱动发光二极管时,恒流输出可以保证发光二极管的亮度保持恒定。

参见图1,该图为现有技术中一种具有恒流输出功能的开关电源系统的示意图。

当变压器103的原边开关(可称为主功率管)Q1导通后,原边峰值电流通过峰值电流检测电阻Rcs转换成电压信号至第一控制器102的CS端。第一控制器102根据CS端的电压控制DRI端停止输出驱动信号,从而控制原边开关Q1关断。

第一控制器102的FB端电压跟随输出电压Vout变化,采样电阻R2上的电压作为Vout的反馈电压输入FB端。FB端电压经过第一控制器102内部电路处理后,产生反映副边开关(可称为副功率管)Q2的导通时间的信号Tons(简称反映副边导通时间的信号Tons),Tons控制对应比例的充放电电流,该充放电电流可以控制下一次原边开关Q1的控制信号的导通时间,从而调整Tons/Tsw的比值,Tsw是原边开关Q1的开关周期。图1所示的原边控制的开关电源的输出电流Iout的计算方法如下:

其中,Vcs为第一控制器102控制的峰值电压;Rcs为原边的峰值电阻;Np为变压器103的原边绕组;Ns为副边绕组;Tons为副边绕组导通时间;Tsw为系统工作周期。

请参考图2,当图1所示的开关电源恒流工作在PFM(脉冲频率调制)模式下的时候,通常会提前预设固定Vcs的和Tons/Tsw,以此来保证系统的输出电流恒定。这是因为,在系统的输出由恒压模式进入恒流模式的过程中,系统的峰值电压Vcs始终不变,维持在CSmax不变,所以,只要限制了(Tons/Tsw)max,就可以保证系统的输出电流最大值恒定不变。

请参考图3,随着开关电源系统的CV(恒压)/CC(恒流)输出的控制方式的更加复杂,出现了AM(幅度调制)、PFM、QR(准谐振)模式等等,所以,系统的输出由恒压进入恒流模式的时候,系统当前的峰值电压Vcs是不确定的,有可能是CSmax,也有可能不是(例如可能是CS4),因为,为了保证系统的输出电流最大值恒定,就必须保证恒定。

因此,在开关电源系统的各种输出控制模式下,如何使得系统输出由恒压进入恒流模式时,即使Vcs不确定,也能保证系统输出的电流最大值恒定不变,是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

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