[发明专利]一种基于反激式开关电源的原边控制电路

说明书

本发明涉及一种基于反激式开关电源的原边控制电路。该电路中开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时，根据表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号；软启动控制电路将上电过程分为n个阶段，并设置参考电压以及切换时间；并根据表征副边输出电压信息的电压以及相应阶段的参考电压，输出Vsubgt;eao/subgt;；PWM比较器用于当表征原边电流信息的电压达到Vsubgt;eao/subgt;时，输出高电平信号；逻辑电路用于当控制信号为高电平信号时，输出使原边开关管导通的驱动信号；逻辑电路用于当PWM比较器输出高电平信号时，输出使原边开关管关断的驱动信号；本发明避免开关电源上电过程中进入CCM模式，降低了副边开关管上的电压应力。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种基于反激式开关电源的原边控制电路。

背景技术

一种常见的开关电源结构如图1所示。原边主要包括原边绕组、原边开关管Q1、光敏三极管、原边电流采样电路以及原边控制电路。原边控制电路主要由振荡器、脉冲宽度调制（PWM）控制电路和驱动电路组成。副边主要包括副边绕组、副边开关管Q2、副边控制电路、TL431和发光二极管。TL431和原副边的光耦组成反馈电路，将副边输出电压反馈回原边FB引脚。

当开关电源启动后，在控制电路的作用下副边绕组对负载电容Cout进行充电，从零开始建立输出电压Vout，直到输出预设的电压值。具体的工作过程为：当时钟上升沿出现，PWM控制电路控制驱动电路使开关管Q1导通。当开关管Q1导通时，原边绕组开始充电励磁，原边电流Ip上升斜率与输入电压V_bulk成正比，该电流流过原边采样电阻R_cs得到原边采样信号CS，CS信号与输出电压反馈信号FB输入到PWM控制电路，决定开关管Q1在一个开关周期内的导通时间。当原边开关管Q1断开后，所有绕组上的电压都反向，副边开关管Q2导通，副边绕组对输出负载电容Cout进行充电，副边电流Is下降斜率与输出电压V_out成正比。

开关电源的开关频率由振荡器输出的时钟频率决定，如果在一个开关周期内副边电流Is下降到零之后并产生谐振，则系统为断续工作模式（DCM），下一次原边导通时原边电流I_p从零开始上升；如果在一个开关周期内副边电流Is没有下降到零，则系统为连续工作模式(CCM)，下一次原边导通时原边电流Ip从一个初始值开始上升，此时原副边直通电流会在副边开关管Q2上产生一个比较大的电压应力。

开关电源上电过程的波形示意图，如图2所示，当输出电压VOUT较低时，副边电流Is下降速度很慢，传统方式下系统以一个预设的开关频率启动，在一个时钟周期内副边电流Is不会下降到零，系统会进入CCM模式。开关频率越快，系统CCM程度越深，原副边直通电流越大，在副边开关管上产生的电压应力越大。VDS应力过大，需要选择耐压值更高的副边开关管，增加系统成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于反激式开关电源的原边控制电路，避免开关电源上电过程中进入CCM模式，降低了副边开关管上的电压应力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于反激式开关电源的原边控制电路，包括：退磁时间侦测电路、开关频率控制电路、采样电路、软启动控制电路、PWM比较器、逻辑电路以及驱动电路；

所述退磁时间侦测电路用于根据ZCD引脚采样的输出电压的波形变化确定退磁时间以及表征退磁时间信息的电压脉冲；

所述开关频率控制电路与所述退磁时间侦测电路连接；所述开关频率控制电路用于当ZCD引脚采样的输出电压达到设定电压阈值时，根据所述表征退磁时间信息的电压脉冲确定控制信号；

所述采样电路用于采集表征原边电流信息的电压以及表征副边输出电压信息的电压；