[发明专利]开关电源变换器的供电控制电路及应用该电路的供电控制方法

说明书

本发明揭示了一种开关电源变换器的供电控制电路及应用该电路的供电控制方法，电路包含有升压辅助单元、主控单元以及辅助绕组单元。主控单元用于控制功率级电路内功率开关管的通断并为升压辅助单元供电；升压辅助单元用于为主控单元提供辅助供电，并依据主控单元的负载状态自适应地调节自身的平均开关频率；辅助绕组单元用于通过功率级电路内磁性元件进行能量耦合并生成输出电压。本发明能够根据其所作用的开关电源变换器的不同而进行相应的调整和改变，应用方式灵活多变、应用场景丰富，具有很强的经济性和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有辅助供电功能的供电控制电路及应用该电路的供电控制方法，具体而言，涉及一种开关电源变换器的供电控制电路及应用该电路的供电控制方法，属于开关电源技术领域。

背景技术

开关电源、尤其是反激式开关电源，是现阶段广泛应用于各领域内的一种基础电气部件，具有体积小、瞬态响应快、损耗低等优点。随着近年来手机、平板电脑等小型化电子产品的普及和发展，越来越多针对这类产品的充电适配器开始支持快速充电协议，即其能够支持宽范围的输出电压、例如5V~20V，那么相对应的，开关电源的供电电压则很有可能会达到10V~50V，这样一来，不仅会导致开关电源中芯片的功耗大大增加，也会对芯片的耐压性能提出更高的要求。

而对于那些传统的、不支持快充协议的开关电源而言，开关电源中芯片的供电电压主要取决于辅助绕组的输出电压，且辅助绕组的输出电压也能够直观地反映开关电源整体的输出电压。这种传统的供电方式简单易行，且对于开关电源中芯片的耐压性能要求较低。综合以上两种方案，如何设计出一种通用性强、能够同时满足支持快充协议的开关电源及传统的开关电源二者供电要求的供电方案，也就成为了目前的一个技术痛点。

针对这一问题，业内陆续出现了一些相对应的技术解决方案，例如在辅助绕组的输出端与芯片电源供电脚之间设置低压差线性稳压电路（LD0），以控制开关电源中芯片的供电电压处于较低值。虽然这一方案解决了芯片供电电压过高的问题，但同时又会出现线性稳压电路内功率开关因长时间处于导通状态而过热的新问题，因此该方案的实际应用效果并不能达到预期。

此外，目前业内也出现了一些满足支持快充协议的开关电源的应用尝试。例如，中国专利109039028B就提出了一种应用于电源适配器的控制电路和电源适配器，该控制电路内置了电压转换单元和开关控制单元，能够将辅助绕组的输出电压在控制电路内进行转换、调整至合适的电压范围。虽然该架构能够较好地解决宽范围输出电压的开关电源芯片的功耗和耐压性能问题，但考虑到集成电感的面积较大、成本较高，电感不易集成于内部电路，因此在实际装配时，需要在电压转换单元原有封装管脚的基础上再额外增加两个管脚，一个用于检测辅助绕组的电压、另一个用于连接外部电感，从而导致封装管脚数量的增加，使封装难度提高。另一方面，对于传统的开关电源而言，供电电压的调节完全可以通过控制辅助绕组的输出来实现，那么内置有电压转换单元和开关控制单元的控制电路在这样的应用场景中就显得很“不经济”、通用性差。

综上所述，无论哪种现有技术都存在着诸多需要解决和完善之处。因此，如何依据现有的研究基础，提出一种全新的、能够克服上述缺陷的开关电源技术，也就成为了目前行业内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种开关电源变换器的供电控制电路及应用该电路的供电控制方法，具体如下。

开关电源变换器的供电控制电路，作用于开关电源变换器的功率级电路，所述功率级电路内至少包含有磁性元件、功率开关管、采样电阻以及输出单元，所述开关电源变换器的供电控制电路至少包含有升压辅助单元、主控单元以及辅助绕组单元；

所述主控单元分别与所述功率级电路内的功率开关管以及所述升压辅助单元电性连接、用于控制所述功率开关管的通断并为所述升压辅助单元供电；