一種兩級(jí)控制器及ac/dc開(kāi)關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】一種兩級(jí)控制器及AC/DC開(kāi)關(guān)電源，其中兩級(jí)控制器包括BOOST前級(jí)的控制環(huán)路、反激后級(jí)的控制環(huán)路及FA端、FB端，BOOST前級(jí)的控制環(huán)路和反激后級(jí)的控制環(huán)路集成在一顆芯片中，芯片僅有一個(gè)FA端和一個(gè)FB端，芯片的FA端，在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，為BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，采集和保存BOOST前級(jí)的輸出電壓；在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，采集和保存反激后級(jí)的輸出電壓，并提供給反激后級(jí)的控制環(huán)路；芯片的FB端，在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，對(duì)反激后級(jí)的輸出電壓進(jìn)行采集和保存，進(jìn)而產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)及關(guān)斷信號(hào)。本實(shí)用新型不僅能夠應(yīng)用在有PFC功能的AC/DC電路技術(shù)中，以實(shí)現(xiàn)減小或移除小功率級(jí)別的ACDC輸入大電解電容，而且將原本控制所需要的兩個(gè)控制芯片合二為一，節(jié)省了IC引腳和PCB的布板面積。
【專利說(shuō)明】
_種兩級(jí)te制商及AG/DG開(kāi)關(guān)電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及AC/DC開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品，特別涉及一種高集成的兩級(jí)控制方法和實(shí) 現(xiàn)上述控制方法的控制器電路，及基于該控制器的AC/DC開(kāi)關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)AC/DC產(chǎn)品中，AC輸入之后都需要進(jìn)行整流和濾波來(lái)將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)變 為直流電壓。針對(duì)全輸入范圍的AC電壓而言(85~264VAC)，最高的直流電壓可能高達(dá)375V， 因此此處需要采用較高電壓規(guī)格的濾波電容；同時(shí)，后級(jí)的DC/DC電路對(duì)要輸入其中的直流 電壓的紋波要求較高，AC濾波后的紋波如果過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致后級(jí)DC電路停止工作，因此該 濾波電容的容值一般較大（1〇〇此數(shù)量級(jí)）。在現(xiàn)有電容種類中，只有電解電容能符合高壓、 大容值的要求。然而普通AC/DC產(chǎn)品，特別是功率較小的產(chǎn)品中，這個(gè)輸入電解電容的體積 占到總產(chǎn)品體積的1/4以上，且現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高壓大容值的電解電容普遍存在高溫壽命短和 低溫時(shí)容值不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，這直接制約了整個(gè)AC/DC產(chǎn)品的壽命與可靠性的提升。針對(duì)以上 問(wèn)題，減小或移除整流后濾波電容的AC/DC電路技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展起來(lái)。
[0003] 整流后不需要濾波的AC/DC電路技術(shù)與有PFC功能的AC/DC電路技術(shù)基本相同，且 在20W功率級(jí)上，AC/DC產(chǎn)品不需要考慮PF值。因此可以借鑒PFC電路技術(shù)來(lái)減小濾波電容， 而采用薄膜電容或陶瓷電容來(lái)代替。
[0004] 前級(jí)PFC電路一般采用BOOST電路方案，目前市場(chǎng)上成熟的方案只是前級(jí)BOOST和 后級(jí)反激兩級(jí)電路的簡(jiǎn)單疊加，所以兩個(gè)電路的控制模塊是獨(dú)立的。這就要求該產(chǎn)品至少 要包含兩個(gè)控制芯片，相比起單級(jí)產(chǎn)品用單個(gè)控制芯片來(lái)，一方面，前后級(jí)分別用分壓電阻 對(duì)各自輸出采樣，則電阻上消耗的功耗更多；另一方面，占用了PCB板更多面積的同時(shí)兩個(gè) 芯片引腳也更多，在PCB板上布線引起的寄生連線的電容也更復(fù)雜，輸出分壓電阻較多情況 下，發(fā)生虛焊的概率增大，進(jìn)而引起電源的炸機(jī)風(fēng)險(xiǎn)增加。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種將BOOST前級(jí)和反激后級(jí)的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái) 的高集成的兩級(jí)控制方法。
[0006] 與此相應(yīng)，本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種將BOOST前級(jí)和反激后級(jí)結(jié)合起 來(lái)由單個(gè)引腳分時(shí)對(duì)兩級(jí)環(huán)路進(jìn)行調(diào)控的兩級(jí)控制器電路。
[0007] 本實(shí)用新型的再一個(gè)目的是提供一種基于此兩級(jí)控制的AC/DC開(kāi)關(guān)電源。
[0008] 就產(chǎn)品主題而言，本實(shí)用新型提供一種兩級(jí)控制器，適用于AC/DC中前級(jí)開(kāi)關(guān)管和 后級(jí)開(kāi)關(guān)管的控制，包括BOOST前級(jí)的控制環(huán)路、反激后級(jí)的控制環(huán)路及FA端、FB端，所述 BOOST前級(jí)的控制環(huán)路和反激后級(jí)的控制環(huán)路集成在一顆芯片中，所述芯片包括一個(gè)FA端 和一個(gè)FB端，所述芯片的FA端，在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，為BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，采 集和保存BOOST前級(jí)的輸出電壓，進(jìn)而產(chǎn)生前級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)對(duì)前級(jí)開(kāi) 關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流進(jìn)行分別調(diào)控;在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，采集和保存反 激后級(jí)的輸出電壓，以提供上一周期的后級(jí)輸出電壓波形，疊加于后級(jí)消磁時(shí)間Tds，來(lái)選 定上一周期的后級(jí)消磁時(shí)間Tds的中點(diǎn)時(shí)刻為本周期反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，并提供給反激 后級(jí)的控制環(huán)路;所述芯片的FB端，在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，為反激后級(jí)的控制環(huán) 路，在反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，對(duì)反激后級(jí)的輸出電壓進(jìn)行采集和保存，進(jìn)而產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管 的開(kāi)啟信號(hào)及關(guān)斷信號(hào)，以通過(guò)控制后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟和關(guān)斷，一方面在反激后級(jí)恒流階 段實(shí)現(xiàn)消磁時(shí)間比后級(jí)開(kāi)關(guān)管的周期為恒定值，即Tds/T = C，另一方面也實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)開(kāi)關(guān) 管的開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流調(diào)控。
[0009] 優(yōu)選的，所述的兩級(jí)控制器還包括連接于BOOST前級(jí)的控制環(huán)路與反激后級(jí)的控 制環(huán)路之間的防充爆電路，所述防充爆電路包括計(jì)時(shí)降幅電路，計(jì)時(shí)降幅電路在反激后級(jí) 為極輕載或空載時(shí)，通過(guò)計(jì)時(shí)降幅電路讓BOOST前級(jí)控制環(huán)路的前級(jí)峰值電流跟隨反激后 級(jí)的控制環(huán)路的降頻和降幅，以將前級(jí)峰值電流降至最小幅值，進(jìn)而減小前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通 占空比。
[0010] 優(yōu)選的，所述防充爆電路的計(jì)時(shí)降幅電路，包括計(jì)時(shí)器、RS觸發(fā)器、開(kāi)關(guān)Ml及電阻 R31和電阻R32串聯(lián)支路，計(jì)時(shí)器的控制清零端Clr_LSRS觸發(fā)器的R端接入反激后級(jí)的開(kāi)啟 信號(hào)，以在每一個(gè)后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟時(shí)刻控制計(jì)時(shí)器清零;計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)端〇?_1在每一個(gè) 前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟時(shí)刻計(jì)數(shù)一次，達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，輸出有效電平讓RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，在Q'端 產(chǎn)生高電平輸出經(jīng)開(kāi)關(guān)Ml，以控制開(kāi)關(guān)Ml閉合來(lái)短接電阻R32，從而讓流過(guò)電阻R31和電阻 R32串聯(lián)支路的前級(jí)峰值電流Ipk_BT在串聯(lián)支路上產(chǎn)生的電壓Vpk_BT減小。
[0011]優(yōu)選的，所述BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，包括前級(jí)采樣電路、前級(jí)電流采樣電路、前級(jí) 比較判斷電路和前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其具體連接關(guān)系是，所述的前級(jí)采樣電路的輸入 端口與兩級(jí)控制器的FA端相連，輸出端口與所述的前級(jí)比較判斷電路的第一輸入端口相 連;所述的前級(jí)采樣電路在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，將前級(jí)輸出電壓采樣并保存，以傳 送給前級(jí)比較判斷電路;所述的前級(jí)比較判斷電路通過(guò)第一輸入端口接收前級(jí)采樣電路的 采樣信號(hào)，并通過(guò)第一輸出端口和第二輸出端口分別與所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第 一輸入端口和第二輸入端口連接，以輸出調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率的電流和限定前級(jí)峰值電流大小的 電流;所述的前級(jí)電流采樣電路的輸入端口與所述控制器的Dra i n 1端相連，前級(jí)電流采樣 電路的輸出與所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口連接;所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn) 生電路的輸出端口與所述的前級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極相連，前級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極和源極分別與所述 控制器的Drainl端和地電位相連;前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路在調(diào)頻和調(diào)幅電流作用下，生成 控制信號(hào)控制所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟和關(guān)斷。
[0012]優(yōu)選的，所述的前級(jí)采樣電路包括:前級(jí)采樣模塊和電阻R1，前級(jí)采樣模塊的輸入 端與FA端相連，前級(jí)采樣模塊的輸出端與電阻R1的一端相連，電阻R1的一端還連接前級(jí)比 較判斷電路的輸入端，電阻R1的另一端接地;前饋電流以一定的比例鏡像放大后降落在所 述的前饋電流采樣電阻上，以電壓的形式傳送到所述的前級(jí)比較判斷電路的第一輸入端； 所述的前級(jí)比較判斷電路包括:誤差放大器和前級(jí)跨導(dǎo)放大器，誤差放大器的兩個(gè)輸入分 別接前級(jí)采樣電路的電阻R1的一端和第一基準(zhǔn)電壓，誤差放大器的輸出與第二基準(zhǔn)電壓 Vref2分別接入前級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸入，前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出和第二輸出接入 前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，用以將前級(jí)比較判斷電路生成的兩路電流Ipk_BT和lose分別輸出 給前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路;所述的誤差放大器將前級(jí)反饋回的輸出電壓與所述的基準(zhǔn)電壓 一作比較，得到的誤差放大電壓與基準(zhǔn)電壓二分別作為所述的前級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸 入，用來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生決定前級(jí)工作頻率和限定前級(jí)峰值電流大小的兩路電流輸出，二者分別 作為所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第一輸入端口和第二輸入端口；所述的前級(jí)電流采樣 電路包括:前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊和電阻R2,前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸入與Drainl端連 接，前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出與電阻R2的一端相連，電阻R2的一端還連接前級(jí)控制信 號(hào)產(chǎn)生電路，電阻R2的另一端接地;在前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段，前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊通過(guò) Drainl端將前級(jí)輸入電流采集下來(lái)并轉(zhuǎn)化成電壓，經(jīng)過(guò)所述峰值電壓分壓電阻分壓后，連 接到所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口；所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括： 電阻R3、比較器0CP1、振蕩器OSC和前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊;所述比較器0CP1的反向輸入端與 前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出連接，比較器0CP1的正向輸入端接入前級(jí)比較判斷電路的 前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出的電流Ipk_BT，比較器0CP1的正向輸入端還通過(guò)電阻R3接地， 用以生成后級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)Toff_BT;所述前級(jí)比較判斷電路的前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第 一輸出所輸出的lose信號(hào)，作為振蕩器OSC的輸入，經(jīng)振蕩器OSC輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK;振蕩器 0SC輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK和比較器0CP1輸出的關(guān)斷信號(hào)Toff_BT-起連接到前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng) 模塊的輸入端口，前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸出作為前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，用以 與后級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極連接;前級(jí)峰值限定電流通過(guò)所述的前級(jí)峰值限定電流轉(zhuǎn)換電阻轉(zhuǎn)換 成電壓，與所述的前級(jí)電流采樣電壓分壓，一同輸入到所述的前級(jí)過(guò)流保護(hù)比較器進(jìn)行比 較，產(chǎn)生的信號(hào)連接至所述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊;決定前級(jí)工作頻率的電流流入所述的 前級(jí)振蕩器，生成的時(shí)鐘信號(hào)也連接至所述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，產(chǎn)生的信號(hào)連也接至 所述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊;所述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊輸出將連接至所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管的 柵極。
[0013]優(yōu)選的，所述反激后級(jí)的控制環(huán)路，包括:后級(jí)采樣電路、后級(jí)比較判斷電路、后級(jí) 電流采樣電路和后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，所述后級(jí)采樣電路的輸入與兩級(jí)控制器的FA端相 連，后級(jí)采樣電路的輸出給到后級(jí)比較判斷電路的輸入端口，用以輸出采樣到的后級(jí)變壓 器去磁階段的時(shí)間信號(hào)Tds;所述后級(jí)比較判斷電路的輸入端口 C72連接兩級(jí)控制器的FB引 腳和后級(jí)采樣電路的輸出，后級(jí)比較判斷電路的輸出端口C73輸出后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào) Ton_L和限定后級(jí)峰值電流的電壓信號(hào)Vpk_FB，這兩個(gè)輸出信號(hào)分別連接至后級(jí)控制信號(hào) 產(chǎn)生電路的第一和二輸入端口 C91和C9 2;所述后級(jí)電流采樣電路的輸入端口 C81連接兩級(jí) 控制器的Drain2引腳，其輸出端口 C82輸出檢測(cè)到的后級(jí)輸入電流轉(zhuǎn)化成的電壓Vcs_FB給 后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口 C93;所述后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含三個(gè)輸入端 口C91、C92和C93,以及一個(gè)輸出端口C94,其輸出端口C94作為后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸 出端，用以與后級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極相連。
[0014]優(yōu)選的，所述的后級(jí)輸出電壓采樣電路包括:快速比較器和后級(jí)輸出采樣模塊;FA 端連接至快速比較器的正相輸入端，第三基準(zhǔn)電壓Vref3連接至快速比較器的負(fù)相輸入端， 快速比較器的輸出及FA端一并作為后級(jí)輸出采樣模塊的輸入，后級(jí)輸出采樣模塊的輸出連 接后級(jí)比較判斷電路，用以將信號(hào)Tds輸出給后級(jí)比較判斷電路;所述的后級(jí)比較判斷電路 包括:后級(jí)跨導(dǎo)放大器、后級(jí)峰值電流限定電阻R4和電壓選擇模塊;所述后級(jí)輸出采樣模塊 輸出的信號(hào)Tds與FB端分別連接至后級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸入，后級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸 出與后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路連接，用以輸出生成的后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟控制信號(hào)Ton_L;后 級(jí)跨導(dǎo)放大器的第二輸出與第四基準(zhǔn)電壓Vref4-起輸入到電壓選擇模塊，電壓選擇模塊 的輸出與后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路連接;所述的后級(jí)電流采樣電路包括:后級(jí)峰值電流檢測(cè) 模塊;后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸入與Drain2端連接，后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出連接 至后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路；比較器0CP2的正相輸入端;所述后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括:比 較器0CP2和后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，比較器0CP2的正相輸入端與后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸 出連接，比較器0CP2的反相輸入端與電壓選擇模塊的輸出連接，比較器0CP2的輸出連接后 級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，用以輸出生成的后級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷控制信號(hào)Toff_FB;比較器0CP2的輸 出和后級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出一起連接至后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸入，后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng) 模塊的輸出作為后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端。
[0015] 優(yōu)選的，所述芯片還集成有前級(jí)開(kāi)關(guān)管和/或后級(jí)開(kāi)關(guān)管，所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極 和源極分別與Drainl端和地電位相連;所述后級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極和源極分別與Drain2端和地 電位相連。
[0016] 本實(shí)用新型還提供一種AC/DC開(kāi)關(guān)電源，包括BOOST前級(jí)電路、反激后級(jí)電路和上 述的兩級(jí)控制器，所述BOOST前級(jí)電路包括輔助繞組、電阻Rsl和電阻Rs2的串聯(lián)支路及前級(jí) 開(kāi)關(guān)管，所述反激后級(jí)電路包括變壓器、光耦和后級(jí)開(kāi)關(guān)管，所述兩級(jí)控制器的FA端，與電 阻Rsl和電阻Rs2的串聯(lián)連接點(diǎn)相連，在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，為所述BOOST前級(jí)的控 制環(huán)路，采集和保存BOOST前級(jí)的輸出電壓，進(jìn)而產(chǎn)生前級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)， 來(lái)對(duì)前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流進(jìn)行分別調(diào)控;在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，采 集和保存反激后級(jí)的輸出電壓，以提供上一周期的后級(jí)輸出電壓波形，疊加于后級(jí)消磁時(shí) 間Tds，來(lái)選定上一周期的后級(jí)消磁時(shí)間Tds的中點(diǎn)時(shí)刻為反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，并提供給 反激后級(jí)的控制環(huán)路;所述兩級(jí)控制器的FB端，與光耦連接，在反激后級(jí)變壓器的去磁階 段，為反激后級(jí)的控制環(huán)路，在反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，對(duì)反激后級(jí)的輸出電壓進(jìn)行采集和保 存，進(jìn)而產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)和關(guān)斷信號(hào)。
[0017] 本實(shí)用新型再提供一種兩級(jí)控制方法，適用于AC/DC中前級(jí)開(kāi)關(guān)管和后級(jí)開(kāi)關(guān)管 的控制，是將BOOST前級(jí)和反激后級(jí)的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái)的控制方法，包括如下步驟:在反 激后級(jí)變壓器的激磁階段，BOOST前級(jí)的輸出電壓，通過(guò)兩級(jí)控制器的FA端進(jìn)行采集和保 存，經(jīng)前級(jí)采樣模塊采樣并輸出與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到的比較電壓輸入跨導(dǎo)運(yùn)放器生 成前級(jí)峰值電流Ipk_BT和前級(jí)工作頻率電流lose兩路電流，再轉(zhuǎn)化成前級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信 號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)對(duì)前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流進(jìn)行分別調(diào)控;在反激后級(jí)變壓器 的去磁階段，反激后級(jí)的輸出電壓，通過(guò)兩級(jí)控制器的FA端進(jìn)行采集和保存，以提供上一周 期的后級(jí)輸出電壓波形，疊加于后級(jí)消磁時(shí)間Tds，來(lái)選定上一周期的后級(jí)消磁時(shí)間Tds的 中點(diǎn)時(shí)刻為反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，控制兩級(jí)控制器的FB端在反激后級(jí)的采樣時(shí)刻，對(duì)反激 后級(jí)的輸出電壓進(jìn)行采集和保存，通過(guò)兩級(jí)控制器的FB端輸入后傳送到后級(jí)跨導(dǎo)運(yùn)放器； 經(jīng)后級(jí)跨導(dǎo)運(yùn)放器后，產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)及后級(jí)峰值電流，后級(jí)峰值電流再轉(zhuǎn)化 成后級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)，用以通過(guò)控制后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟和關(guān)斷，一方面在反激后級(jí)恒 流階段實(shí)現(xiàn)消磁時(shí)間比后級(jí)開(kāi)關(guān)管的周期為恒定值，即Tds/T = C，另一方面也實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí) 開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流的調(diào)控。
[0018] 優(yōu)選的，所述前級(jí)采樣模塊，在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，將BOOST前級(jí)的輸出 電壓進(jìn)行采樣并保存。
[0019] 優(yōu)選的，所述反激后級(jí)變壓器的去磁階段，通過(guò)后級(jí)采樣模塊將反激后級(jí)的輸出 電壓在消磁的中點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行采樣并保存。
[0020] 優(yōu)選的，所述BOOST前級(jí)控制環(huán)路，在反激后級(jí)為極輕載或空載時(shí)，通過(guò)計(jì)時(shí)降幅 電路讓BOOST前級(jí)控制環(huán)路的前級(jí)峰值電流跟隨反激后級(jí)的控制環(huán)路的降頻和降幅，以將 前級(jí)峰值電流降至最小幅值，進(jìn)而減小前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通占空比。
[0021] 本實(shí)用新型所述的一種高集成的兩級(jí)控制電路和方法，將BOOST前級(jí)和反激后級(jí) 的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái)控制，不僅能夠應(yīng)用在有PFC功能的AC/DC電路技術(shù)中，以實(shí)現(xiàn)減小或 移除小功率級(jí)別的AC/DC輸入大電解電容，而且將原本控制所需要的兩個(gè)控制芯片合二為 一，節(jié)省了 1C引腳和PCB的布板面積。且將兩個(gè)控制電路集成為一個(gè)芯片:一方面BOOST和反 激結(jié)構(gòu)的控制1C內(nèi)部有部分模塊的功能和引腳是可以共用的，比如:高壓?jiǎn)?dòng)電路、基準(zhǔn)電 壓和基準(zhǔn)電流的產(chǎn)生電路以及公共地引腳等；另一方面，兩個(gè)控制芯片均采用含功率管的 BICMOS工藝，因而從工藝的角度允許二者兼容在同一顆芯片上。而現(xiàn)有兩級(jí)控制器的采樣 是前后級(jí)兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)路分別采樣前后級(jí)的輸出電壓:其中前級(jí)需要選定采樣時(shí)刻的引腳 和反饋輸出電壓的引腳各一個(gè)，后級(jí)也需要選定采樣時(shí)刻的引腳和反饋輸出電壓的引腳各 一個(gè)，一共是四個(gè)引腳。本專利通過(guò)對(duì)FA引腳進(jìn)行分時(shí)復(fù)用實(shí)現(xiàn)了前級(jí)采樣時(shí)刻選定、前級(jí) 輸出電壓反饋和后級(jí)采樣時(shí)刻選定三個(gè)功能，再結(jié)合FB腳對(duì)后級(jí)輸出電壓的反饋，這樣僅 僅通過(guò)兩個(gè)引腳就實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)環(huán)路輸出的采樣和反饋，具體來(lái)說(shuō):在后級(jí)變壓器激磁期 間，利用FA腳將前級(jí)輸出電壓采樣并保存，用于調(diào)控前級(jí)環(huán)路的頻率和幅值;在后級(jí)變壓器 去磁期間，利用FA腳波形提取出后級(jí)消磁時(shí)間Tds，采集到Tds的中點(diǎn)時(shí)刻，結(jié)合FB腳反饋 回的后級(jí)輸出電壓用于控制后級(jí)環(huán)路對(duì)輸出電壓的準(zhǔn)確采樣。這樣進(jìn)一步提高了 1C引腳的 利用率，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)環(huán)路的緊密配合工作。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是現(xiàn)有BOOST變換器式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用電路圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有BOOST變換器正常工作時(shí)各點(diǎn)的工作電壓、電流波形；
[0024] 圖3是現(xiàn)有反激變換器式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用電路圖；
[0025] 圖4是現(xiàn)有反激變換器在斷續(xù)模式下正常工作時(shí)各點(diǎn)工作電壓、電流波形；
[0026] 圖5是本實(shí)用新型提出的一種將BOOST前級(jí)和反激后級(jí)的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái)的兩 級(jí)控制器的應(yīng)用電路圖；
[0027] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的由芯片同一引腳來(lái)分時(shí)反饋兩級(jí)的輸出電壓分 別參與兩個(gè)環(huán)路調(diào)控的兩級(jí)控制器的電路原理框圖；
[0028]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例一的兩級(jí)控制器在正常工作時(shí)各點(diǎn)工作電壓、電流波形； [0029]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例二的兩級(jí)控制器的電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了更好地理解本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所作出的改進(jìn)，在對(duì)本實(shí)用新型的兩 種【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明之前，先對(duì)【背景技術(shù)】部分所提到的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合附圖加以說(shuō) 明。
[0031]現(xiàn)有常見(jiàn)的BOOST變換器式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用電路圖如圖1所示(小功率情況下不考 慮功率因數(shù)校正），其中，BOOST前級(jí)的控制環(huán)路包括電阻Rsl和電阻Rs2的串聯(lián)支路及前級(jí) 開(kāi)關(guān)管Ml，通過(guò)電阻Rsl和Rs2分壓采樣輸出電壓與基準(zhǔn)在誤差放大器中比較，得到的電壓 輸入跨導(dǎo)運(yùn)放生成電流來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流進(jìn)行調(diào)控。BOOST變換器的正常工作時(shí)各 點(diǎn)的工作電壓、電流波形如圖2所示，輸入電壓是以工頻(50Hz)工作的，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟時(shí)，電 感激磁使電流上升;開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感去磁使電流下降，輸出電壓上會(huì)有與開(kāi)關(guān)頻率相同 頻率的紋波。而現(xiàn)有常見(jiàn)的反激變換器式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用電路圖如圖3所示，其中，反激后 級(jí)的控制環(huán)路包括變壓器的輔助繞組、電阻Rs3和電阻Rs4的串聯(lián)支路及后級(jí)開(kāi)關(guān)管M2,在 副邊繞組去磁階段通過(guò)檢測(cè)輔助繞組兩端的電壓VA大小來(lái)采樣輸出電壓，反饋給環(huán)路與基 準(zhǔn)在誤差放大器中比較，得到的電壓輸入跨導(dǎo)運(yùn)放生成電流實(shí)施恒壓恒流的控制，反激變 換器在斷續(xù)模式下正常工作時(shí)各點(diǎn)工作電壓、電流波形如圖4所示，開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟階段原邊 繞組激磁，原邊電流逐漸上升至Ippk;當(dāng)開(kāi)關(guān)管一旦關(guān)閉副邊電感開(kāi)始去磁，電流逐漸由峰 值電流Ispk下降至0,這之后進(jìn)入斷續(xù)模式的振鈴階段直到下一次開(kāi)關(guān)管再次開(kāi)啟。目前市 場(chǎng)上成熟的方案只是前級(jí)BOOST和后級(jí)反激兩級(jí)電路的簡(jiǎn)單疊加，所以兩個(gè)電路的控制模 塊是獨(dú)立的兩顆芯片。兩顆芯片占用PCB板的面積多，引腳也更多?，F(xiàn)有兩級(jí)控制器的采樣 是前級(jí)控制環(huán)路采樣前級(jí)的輸出電壓，需要選定采樣時(shí)刻的引腳和反饋輸出電壓的引腳各 一個(gè);后級(jí)控制環(huán)路采樣后級(jí)的輸出電壓，也需要選定采樣時(shí)刻的引腳和反饋輸出電壓的 引腳各一個(gè)，因此，現(xiàn)有兩級(jí)控制芯片共需四個(gè)采樣引腳。
[0032] 針對(duì)此問(wèn)題，實(shí)用新型人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)只有打破現(xiàn)有引腳的 功能定義，利用同一個(gè)引腳分時(shí)復(fù)用來(lái)控制兩個(gè)環(huán)路，才能進(jìn)一步減少芯片面積和引腳數(shù) 量?；诖嘶緲?gòu)思，實(shí)用新型人進(jìn)一步提出改進(jìn)思路，通過(guò)對(duì)采樣引腳的功能進(jìn)行重新組 合、定義，將兩級(jí)控制芯片所需的采樣引腳數(shù)量，由現(xiàn)有的四個(gè)減少為兩個(gè)。同時(shí)還可將前 后級(jí)的功率開(kāi)關(guān)管也集成到芯片內(nèi)部來(lái)節(jié)省引腳。
[0033] 具體改進(jìn)思路是通過(guò)對(duì)前級(jí)采樣的FA引腳進(jìn)行分時(shí)復(fù)用功能定義，以實(shí)現(xiàn)前級(jí)采 樣時(shí)刻選定、前級(jí)輸出電壓反饋和后級(jí)采樣時(shí)刻選定三個(gè)功能，再結(jié)合后級(jí)采樣的FB腳對(duì) 后級(jí)輸出電壓的反饋，這樣僅僅通過(guò)兩個(gè)引腳就實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)環(huán)路輸出的采樣和反饋。
[0034] 雖然同在輔助繞組處分時(shí)采樣前后級(jí)輸出電壓可以用于實(shí)現(xiàn)單個(gè)引腳反饋控制 兩個(gè)環(huán)路，但仍存在前后級(jí)控制配合的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，比如：當(dāng)后級(jí)輸出空載時(shí)，其頻率會(huì)下降 至對(duì)應(yīng)的最小頻率(0.1~1kHz級(jí)別），此時(shí)若不對(duì)前級(jí)作相應(yīng)處理，它仍會(huì)以較高頻率工 作，在一個(gè)后級(jí)電路的工作周期內(nèi)，前級(jí)會(huì)出現(xiàn)充爆的危險(xiǎn)情況，需提出相應(yīng)的對(duì)策來(lái)解決 這個(gè)問(wèn)題。
[0035]基于以上改進(jìn)構(gòu)思，本實(shí)用新型提供一種高集成的兩級(jí)控制電路，以將BOOST前級(jí) 和反激后級(jí)的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái)控制。本實(shí)用新型同時(shí)也提供一種由芯片同一引腳來(lái)分時(shí) 反饋兩級(jí)的輸出電壓分別參與兩個(gè)環(huán)路的調(diào)控的兩級(jí)控制方法。本實(shí)用新型還可應(yīng)用于小 功率的有PFC功能的AC/DC電路技術(shù)，以減小電解電容體積。為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù) 方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng) 理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。 [0036] 實(shí)施例一
[0037]如圖5所示，為應(yīng)用本實(shí)用新型的兩級(jí)控制器的AC/DC開(kāi)關(guān)電源電路圖，是將BOOST 前級(jí)和反激后級(jí)的控制環(huán)路結(jié)合起來(lái)的兩級(jí)控制器的應(yīng)用電路圖，BOOST級(jí)的控制可以通 過(guò)輔助繞組反饋其輸出電壓的變化，采樣該電壓拐點(diǎn)處的電壓值與基準(zhǔn)在誤差放大器中比 較，得到的電壓輸入跨導(dǎo)運(yùn)放生成電流來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)頻率和峰值電流進(jìn)行調(diào)控。后級(jí)反激電路 可工作在斷續(xù)模式(DCM)下，在變壓器去磁階段(也就是副邊繞組向負(fù)載和輸出電容傳輸能 量的階段），也可以通過(guò)檢測(cè)輔助繞組兩端的電壓大小來(lái)采樣輸出電壓并實(shí)施恒壓恒流的 控制。這樣一來(lái)前后級(jí)都在輔助繞組處采樣輸出電壓，則原本在BOOST級(jí)輸出處用于采樣輸 出電壓的分壓電阻可以移除，這樣既節(jié)省了系統(tǒng)的功耗，又降低了由于電阻虛焊引起的炸 機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，基于同一個(gè)引腳分時(shí)復(fù)用來(lái)使兩級(jí)環(huán)路結(jié)合允許芯片采用更小的封 裝，進(jìn)一步節(jié)省封裝成本和PCB面積。
[0038]圖6是實(shí)施例一的兩級(jí)控制器的電路原理框圖。一種將Boost前級(jí)和反激后級(jí)的控 制環(huán)路結(jié)合起來(lái)的兩級(jí)控制器，包括:控制器的FA端、控制器的FB端、控制器的Drainl端、控 制器的Drain2端、前級(jí)輸出電壓采樣電路101、前級(jí)比較判斷電路102、前級(jí)電流采樣電路 103、前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路104、前級(jí)開(kāi)關(guān)管105、后級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路106、后級(jí)比 較判斷電路107、后級(jí)電流采樣電路108、后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路109和后級(jí)開(kāi)關(guān)管110。 [0039] BOOST前級(jí)控制環(huán)路111包括:控制器的FA端、控制器的Drainl端、前級(jí)輸出電壓采 樣電路101、前級(jí)電流采樣電路102、前級(jí)比較判斷電路103、前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路104、前 級(jí)開(kāi)關(guān)管105。
[0040] 前級(jí)輸出電壓采樣電路有一個(gè)輸入端口 Cl 1和一個(gè)輸出端口 C12，輸入端口 Cl 1與 控制器的FA引腳相連，輸出端口 C12輸出由前饋電流轉(zhuǎn)化成的前級(jí)輸出采樣電壓Vo_BT給前 級(jí)比較判斷電路的輸入端口 C21。前級(jí)輸出采樣電路在后級(jí)開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟的時(shí)候，將前級(jí)輸出 電壓采樣并保存，傳送給所述的前級(jí)比較判斷電路。
[0041] 前級(jí)比較判斷電路有一個(gè)輸入端口 C21和兩個(gè)輸出端口 C22和C23,輸出端口 C22輸 出限定前級(jí)峰值電流大小的電流信號(hào)Ipk_BT，輸出端口 C23則輸出決定前級(jí)工作頻率的電 流信號(hào)lose，兩路電流分別連接至前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第一和二輸入端口 C41和C42， 用以輸出調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率的電流和限定前級(jí)峰值電流大小的電流，二者分別對(duì)前級(jí)電路進(jìn)行 調(diào)頻和調(diào)幅的控制。
[0042] 前級(jí)電流采樣電路有一個(gè)輸入端口 C31和一個(gè)輸出端口 C32，輸入端口 C31與控制 器的Dra i n 1引腳相連，輸出端口 C3 2輸出檢測(cè)到的前級(jí)輸入電流轉(zhuǎn)化成的電壓Vc s_BT給前 級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口 C43;前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含三個(gè)輸入端口 C41、 C42和C43,以及一個(gè)輸出端口 C44,其輸出端口 C44與前級(jí)開(kāi)關(guān)管105的柵極G1相連;前級(jí)開(kāi) 關(guān)管的漏極和源極分別與控制器的Drainl端和地電位相連。
[0043]兩級(jí)控制器中各部分的具體控制結(jié)構(gòu)是，所述的前級(jí)輸出電壓采樣電路101包括： 前級(jí)輸出采樣模塊和前饋電流采樣電阻R11，前級(jí)輸出采樣模塊的輸入與輸入端口 C11相 連，前級(jí)輸出采樣模塊的輸出與R11的第一端口相連，R11的第一端口也連接至輸出端口 C12，R11的第二端口連接至地電平;前饋電流以一定的比例鏡像放大后降落在所述的前饋 電流采樣電阻上，以電壓的形式傳送到所述的前級(jí)比較判斷電路的第一輸入端。
[0044]所述的前級(jí)比較判斷電路102包括:誤差放大器和前級(jí)跨導(dǎo)放大器，輸入端口 C21 和基準(zhǔn)電壓Vrefl分別是誤差放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)，誤差放大器的輸出信號(hào)VEA與基準(zhǔn)電 壓Vref2連接至前級(jí)跨導(dǎo)放大器作為輸入，生成了兩路電流Ipk_BT和lose分別從輸出端口 C22和C23輸出；誤差放大器將前級(jí)反饋回的輸出電壓與所述的基準(zhǔn)電壓一作比較，得到的 誤差放大電壓與基準(zhǔn)電壓二分別作為所述的前級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸入，用來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生決 定前級(jí)工作頻率和限定前級(jí)峰值電流大小的兩路電流輸出，二者分別作為所述的前級(jí)控制 信號(hào)產(chǎn)生電路的第一輸入端口和第二輸入端口。
[0045] 所述的前級(jí)電流采樣電路103包括:前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊和峰值電壓分壓電阻 R12,前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸入與輸入端口 C31連接，其前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出 與R12的第一端口相連，R12的第一端口也連接至輸出端口 C32，R12的第二端口連接至地電 平;在前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段，降落在所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管內(nèi)阻上的壓降，即對(duì)應(yīng)時(shí)刻的Drainl端 電壓能夠體現(xiàn)前級(jí)輸入電流的大小，所述的前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊將該階段的Drainl端電 壓采集下來(lái)，經(jīng)過(guò)所述峰值電壓分壓電阻分壓后，輸入到所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路。
[0046] 所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路104包括:前級(jí)峰值電流轉(zhuǎn)換電阻R3、前級(jí)過(guò)流保護(hù) 電壓比較器0CP1、振蕩器0SC和前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊;輸入端口 C41連接前級(jí)比較判斷電路 輸出的lose信號(hào)，作為振蕩器0SC的輸入，R13的第一端口連接輸入端口 C42，第二端口連接 到地電平，輸入端口 C43和C42-起輸入到前級(jí)過(guò)流保護(hù)電壓比較器0CP1，生成的Toff_BT信 號(hào)和振蕩器0SC的輸出信號(hào)CLK 一起連接到前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端口，前級(jí)邏輯及驅(qū) 動(dòng)模塊的輸出與輸出端口C44連接。在前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路中，前級(jí)峰值限定電流通過(guò)所 述的前級(jí)峰值限定電流轉(zhuǎn)換電阻轉(zhuǎn)換成電壓，與所述的前級(jí)電流采樣電壓分壓，一同輸入 到所述的前級(jí)過(guò)流保護(hù)比較器進(jìn)行比較，產(chǎn)生的信號(hào)決定了前級(jí)每個(gè)周期的關(guān)斷；同時(shí)，決 定前級(jí)工作頻率的電流流入所述的前級(jí)振蕩器，生成的時(shí)鐘信號(hào)也連接至所述的前級(jí)邏 輯及驅(qū)動(dòng)模塊;前級(jí)過(guò)流保護(hù)比較器輸出決定開(kāi)關(guān)關(guān)斷，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的下降沿 決定開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，二者共同決定開(kāi)關(guān)周期;所述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊輸出將連接至所述前 級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極，來(lái)決定前級(jí)的開(kāi)關(guān)頻率和占空比大小。由于芯片內(nèi)置前級(jí)開(kāi)關(guān)管，其柵極 信號(hào)在芯片外圍觀察不到，開(kāi)關(guān)頻率和占空比大小的調(diào)節(jié)效果可以從開(kāi)關(guān)管漏極，即 Drainl端波形得以體現(xiàn)。
[0047] 反激后級(jí)控制環(huán)路112包括:控制器的FA端、控制器的FB端、控制器的Drain2端、后 級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路106、后級(jí)比較判斷電路107、后級(jí)電流采樣電路108、后級(jí)控制信 號(hào)產(chǎn)生電路109和后級(jí)開(kāi)關(guān)管110。
[0048] FB端口是所述的后級(jí)比較判斷電路的輸入端，F(xiàn)B為后級(jí)輸出電壓副邊反饋端口， 后級(jí)輸出電壓副邊反饋環(huán)路由TL431、采樣分壓電阻、補(bǔ)償電容和光耦構(gòu)成，F(xiàn)B端口在所述 的后級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路采集到的消磁中點(diǎn)時(shí)刻，通過(guò)光耦將準(zhǔn)確的輸出電壓反饋回 環(huán)路，控制所述的后級(jí)跨導(dǎo)放大器產(chǎn)生調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率的電流和調(diào)節(jié)峰值限定電壓的電流， 二者分別對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)幅的控制;所述的后級(jí)峰值電流限定電阻將后級(jí)跨導(dǎo)放 大器生成的調(diào)節(jié)峰值限定電壓的電流轉(zhuǎn)換成電壓，與選定的最小峰值限定電壓一起輸入到 所述的電壓選擇器，作用在于當(dāng)后級(jí)降幅到一定值時(shí)，啟用最小峰值限定電壓而不會(huì)讓峰 值電流一直降到最小;所述的后級(jí)跨導(dǎo)放大器生成調(diào)節(jié)后級(jí)開(kāi)關(guān)頻率的電流被轉(zhuǎn)化成控制 后級(jí)每個(gè)周期開(kāi)啟的控制信號(hào)，與電壓選擇的輸出信號(hào)一起輸入到所述后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生 電路。
[0049] 后級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路有一個(gè)輸入端口 C61和一個(gè)輸出端口 C62，輸入端口 C61與控制器的FA引腳相連，輸出端口 C62輸出采樣到的后級(jí)變壓器去磁階段的時(shí)間信號(hào) Tds，給到后級(jí)比較判斷電路的輸入端口 C71;后級(jí)比較判斷電路有兩個(gè)輸入端口 C71和C7 2， 兩個(gè)輸出端口 C7 3和C74，其中輸入端口 C7 2連接控制器的FB引腳，輸出端口 C7 3輸出跨導(dǎo)放 大器產(chǎn)生的控制后級(jí)每個(gè)周期開(kāi)啟的信號(hào)Ton_L，輸出端口 C73輸出限定后級(jí)峰值電流的電 壓信號(hào)Vpk_FB，這兩個(gè)輸出信號(hào)分別連接至后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第一和二輸入端口 C91和C9 2;后級(jí)電流采樣電路由一個(gè)輸入端口 C81和一個(gè)輸出端口 C82，輸入端口 C81連接控 制器的Dra in 2引腳，輸出端口 C8 2輸出檢測(cè)到的后級(jí)輸入電流轉(zhuǎn)化成的電壓Vc s_FB給后級(jí) 控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口 C93;后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含三個(gè)輸入端口 C91、C92 和C93,以及一個(gè)輸出端口C94,其輸出端口C94與后級(jí)開(kāi)關(guān)管110的柵極G2相連;后級(jí)開(kāi)關(guān)管 的漏極和源極分別與控制器的Drain2端和地電位相連。在后級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路中， 快速比較器的輸出與FA端電壓一起控制后級(jí)輸出采樣模塊，在后級(jí)變壓器去磁階段，通過(guò) FA反饋回來(lái)的輸出電壓波形，所述的后級(jí)輸出采樣模塊一方面可以提取出消磁時(shí)間Tds，在 反激拓?fù)浜懔麟A段實(shí)現(xiàn)Tds/T為恒定值，這里T表示前級(jí)開(kāi)關(guān)周期；另一方面也能夠通過(guò)電 容對(duì)上一周期的TDS時(shí)間Tdsl進(jìn)行存儲(chǔ)，然后再當(dāng)前周期消磁時(shí)間開(kāi)始后，經(jīng)過(guò)l/2*Tdsl的 時(shí)間，采樣所謂的"消磁中點(diǎn)時(shí)刻"，避開(kāi)后級(jí)開(kāi)關(guān)切換瞬間引起的尖峰干擾電壓，采集到 Tds的中點(diǎn)時(shí)刻，用于控制后續(xù)電路對(duì)輸出電壓的準(zhǔn)確采樣，連接至后級(jí)所述的后級(jí)比較判 斷電路。
[0050] 所述的后級(jí)輸出電壓采樣電路106包括:快速比較器和后級(jí)輸出采樣模塊;輸入端 口 C61和基準(zhǔn)電壓Vref 3分別連接至快速比較器的正相和負(fù)相輸入端，比較器的輸出又與輸 入端口 C61-并作為后級(jí)輸出采樣模塊的輸入，后級(jí)輸出采樣模塊的輸出信號(hào)Tds連接至輸 出端口 C62;
[0051] 所述的后級(jí)比較判斷電路107包括:后級(jí)跨導(dǎo)放大器、后級(jí)峰值電流限定電阻R4和 電壓選擇模塊;輸入端口 C71和C72分別連接至后級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸入，后級(jí)跨導(dǎo)放大 器生成調(diào)節(jié)后級(jí)開(kāi)關(guān)頻率的電流，被轉(zhuǎn)化成控制后級(jí)每個(gè)周期開(kāi)啟的控制信號(hào)Ton_L，連接 作為輸出端口C73;同時(shí)后級(jí)跨導(dǎo)放大器也產(chǎn)生了限定后級(jí)峰值電流大小的電流信號(hào)，連接 至R14的第一端口，對(duì)應(yīng)生成Vpk_FB0信號(hào)，R14的第二端口連接至地電位;Vpk_FB0信號(hào)和基 準(zhǔn)電壓Vref 4-起輸入到電壓選擇模塊，生成的電壓信號(hào)Vpk_FB連接至輸出端口 C74;
[0052]所述的后級(jí)電流采樣電路108包括:后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊;后級(jí)峰值電流檢測(cè)模 塊的輸入與輸入端口 C81連接，后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出為Vcs_FB信號(hào)，連接至輸出端 口 C82。所述的后級(jí)峰值電流檢測(cè)在后級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段，降落在所述后級(jí)開(kāi)關(guān)管內(nèi)阻上的 壓降，即對(duì)應(yīng)時(shí)刻的Drain2端電壓能夠體現(xiàn)后級(jí)輸入電流的大小，所述的后級(jí)峰值電流檢 測(cè)模塊將該階段的Drain2端電壓采集下來(lái)，經(jīng)過(guò)分壓電阻分壓后，連接到所述的后級(jí)控制 信號(hào)產(chǎn)生電路。
[0053] 所述的后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路109包括：后級(jí)過(guò)流保護(hù)電壓比較器0CP2和后級(jí)邏 輯及驅(qū)動(dòng)模塊;輸入端口 C92和C93分別接至0CP2的兩個(gè)輸入端;0CP2的輸出信號(hào)和輸入端 口 C91 一起連接至后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸出連接至輸出端口 C94。 在后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路中，后級(jí)峰值電流限定電壓和后級(jí)峰值電流檢測(cè)電壓一同輸入到 所述的后級(jí)過(guò)流保護(hù)比較器進(jìn)行比較，產(chǎn)生的信號(hào)決定了后級(jí)每個(gè)周期的關(guān)斷;控制后級(jí) 每個(gè)周期開(kāi)啟和關(guān)斷的控制信號(hào)一起輸入至后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，通過(guò)控制所述的后級(jí)開(kāi) 關(guān)管來(lái)決定后級(jí)的開(kāi)關(guān)周期;所述的后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊輸出將連接至所述后級(jí)開(kāi)關(guān)管的 柵極，來(lái)決定后級(jí)的開(kāi)關(guān)頻率和占空比大小。由于芯片內(nèi)置后級(jí)開(kāi)關(guān)管，其柵極信號(hào)在芯片 外圍觀察不到，開(kāi)關(guān)頻率和占空比大小的調(diào)節(jié)效果可以從開(kāi)關(guān)管漏極，即Drain2端波形得 以體現(xiàn)。
[OOM]需注意的是，輸入的能量從原邊繞組的兩端經(jīng)過(guò)Drainl和Drain2引腳流入芯片， 經(jīng)過(guò)內(nèi)部環(huán)路的調(diào)節(jié)，由于芯片內(nèi)置前后級(jí)開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)頻率和占空比大小的調(diào)節(jié)效果還 是通過(guò)Drainl和Drain2腳來(lái)體現(xiàn)，因此從該角度而言Drainl和Drain2引腳即作為芯片的能 量輸入端，又做為環(huán)路調(diào)控的輸出端。而能量的輸出則是通過(guò)芯片外圍的繞組傳遞到功率 級(jí)的輸出端。
[0055]結(jié)合圖7所示的本實(shí)用新型兩級(jí)系統(tǒng)正常工作時(shí)各點(diǎn)工作電壓、電流波形，分析前 后級(jí)兩個(gè)環(huán)路中各模塊的工作原理如下：
[0056] Boost前級(jí)控制環(huán)路111的工作原理:前級(jí)輸出電壓采樣電路101中，在圖7所示的 后級(jí)開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟階段Ton，由控制器FA端能夠反饋回體現(xiàn)前級(jí)BOOST輸出電壓VQUT_BT大小的 電流，對(duì)照?qǐng)D5所示的兩級(jí)控制器的應(yīng)用電路圖，輔助繞組上的電壓VA處于如圖7中所示VA 波形中的VA1階段，滿足：
[0058] 其中，Na表示輔助繞組上的匝數(shù)，NP表示變壓器原邊繞組匝數(shù)，
[0059] 此時(shí)控制器內(nèi)部電路將FA端電壓拉低至地電位，因此通過(guò)RS1電阻采樣到與輸入電 壓成正比的電流：
[0061]這就是所需前饋電流，以一定的比例鏡像放大1_后降落在所述的前饋電流采樣 電阻R1上，轉(zhuǎn)化成電壓Vo_BT傳送到前級(jí)比較判斷電路102里的誤差放大器;誤差放大器將 Vo_BT與基準(zhǔn)電壓Vrefl作比較，得到的誤差放大電壓VEA與基準(zhǔn)電壓Vref2-起作用在前級(jí) 跨導(dǎo)放大器，調(diào)節(jié)產(chǎn)生決定前級(jí)工作頻率和限定前級(jí)峰值電流大小的兩路電流lose和Ipk_ BT;同時(shí)，前級(jí)電流采樣電路103中，在內(nèi)部邏輯和時(shí)序控制作用下，在前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階 段，前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊通過(guò)Drainl端將前級(jí)輸入電流采集下來(lái)并轉(zhuǎn)化成電壓Vcs_BT; 在前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路104中，前級(jí)峰值限定電流Ipk_BT通過(guò)電阻R3轉(zhuǎn)換成電壓Vpk_ BT，與Vcs_BT-起輸入到前級(jí)過(guò)流保護(hù)比較器0CP1進(jìn)行比較，產(chǎn)生的信號(hào)TofT_BT連接至所 述的前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，控制前級(jí)每個(gè)周期開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，而決定前級(jí)工作頻率的電流 lose流入振蕩器0SC，生成時(shí)鐘信號(hào)CLK也連接至前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，在信號(hào)Toff_BT和 CLK的共同作用下，前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生G1信號(hào)，控制前級(jí)開(kāi)關(guān)管105的開(kāi)啟和關(guān)斷，SP 調(diào)控BOOST級(jí)的工作頻率和占空比。
[0062]反激后級(jí)控制環(huán)路112的工作原理：
[0063]后級(jí)輸出電壓中點(diǎn)采樣電路106中，基準(zhǔn)電壓Vref3與控制器FA端電壓在快速比較 器中比較，其輸出將與FA端電壓一起輸入到后級(jí)輸出采樣模塊，進(jìn)而采集到圖7所示波形中 后級(jí)變壓器的消磁時(shí)間Tds，在這一階段，對(duì)應(yīng)圖7中所示VA波形中的VA2階段，此時(shí)FA上的 壓降是通過(guò)電阻Rs4PR S2對(duì)VA分壓得到的值，因此FA通過(guò)輔助繞組可以反映后級(jí)輸出電壓：
[0065]其中，VF表示后級(jí)副邊二極管上的壓降，Rs表示副邊繞組上的等效電阻，Is則表示 流過(guò)電阻Rs上的副邊電流;推薦采用中點(diǎn)采樣的目的在于，避免開(kāi)關(guān)管關(guān)斷瞬間的漏感尖 峰引起誤判斷，并且等到Is消失為〇,使得Is*Rs = 〇,中點(diǎn)的具體位置具體來(lái)說(shuō)就是用電容將 上一周期的Tds寬度保存下來(lái)，下一周期Tds到達(dá)中點(diǎn)時(shí)比較器翻轉(zhuǎn)。此時(shí)滿足：
[0067] 雖然依據(jù)上公式所述，可以在一周期的Tds中點(diǎn)時(shí)采樣FA的電壓以體現(xiàn)后級(jí)輸出 電壓的值給到內(nèi)部環(huán)路，但由FB將光耦反饋回的后級(jí)輸出電壓會(huì)更加精準(zhǔn)。Tds信號(hào)傳送至 后級(jí)比較判斷電路107,控制在后級(jí)變壓器消磁的中點(diǎn)時(shí)刻FB端口通過(guò)光耦將準(zhǔn)確的輸出 電壓V QUT_FB反饋回環(huán)路，控制后級(jí)跨導(dǎo)放大器一方面生成調(diào)節(jié)后級(jí)開(kāi)關(guān)頻率的電流，并被轉(zhuǎn) 化成控制后級(jí)每個(gè)周期開(kāi)啟的控制信號(hào)Ton;另一方面生成的調(diào)節(jié)峰值限定電壓的電流轉(zhuǎn) 換成電壓Vpk_FB0后，與選定的最小峰值限定電壓Vref 4-起輸入到電壓選擇，生成后級(jí)峰 值電流限定電壓Vpk_FB;同時(shí)，后級(jí)電流采樣電路108中，在內(nèi)部邏輯和時(shí)序控制作用下，在 后級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通階段，后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊通過(guò)Drain2端將后級(jí)輸入電流采集下來(lái)并轉(zhuǎn) 化成電壓Vcs_FB;在后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路109中，Vpk_FB和Vcs_FB-起輸入到后級(jí)過(guò)流保 護(hù)比較器0CP2進(jìn)行比較，產(chǎn)生的信號(hào)Toff_FB連接至后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，控制后級(jí)每個(gè)周 期開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，在信號(hào)TofT_FB和Ton的共同作用下，后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生G2信號(hào)， 控制后級(jí)開(kāi)關(guān)管110的開(kāi)啟和關(guān)斷，即調(diào)控反激變換器的工作頻率和占空比。
[0068] 可見(jiàn)以上前級(jí)111和后級(jí)112兩個(gè)環(huán)路共同組成了兩級(jí)系統(tǒng)中BOOST前級(jí)和反激后 級(jí)的控制電路，完成了從選擇采樣時(shí)間、采樣輸出電壓、利用反饋回的輸出調(diào)控跨導(dǎo)實(shí)現(xiàn)環(huán) 路的調(diào)幅和調(diào)頻到最終實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的頻率和占空比的控制?，F(xiàn)有采樣是前后級(jí)兩個(gè) 獨(dú)立的環(huán)路分別采樣前后級(jí)的輸出電壓:其中前級(jí)需要選定采樣時(shí)刻的引腳和反饋輸出電 壓的引腳各一個(gè)，后級(jí)也需要選定采樣時(shí)刻的引腳和反饋輸出電壓的引腳各一個(gè)，一共是 四個(gè)引腳;本實(shí)施例所述的控制通過(guò)對(duì)FA引腳的分時(shí)采樣，實(shí)現(xiàn)了前級(jí)采樣時(shí)刻選定、前級(jí) 輸出電壓反饋和后級(jí)采樣時(shí)刻選定三個(gè)功能，再結(jié)合FB腳對(duì)后級(jí)輸出電壓的反饋，這樣通 過(guò)兩個(gè)引腳就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)環(huán)路的采樣和反饋，不僅實(shí)現(xiàn)了前后級(jí)輸出電壓的準(zhǔn)確反饋，也 進(jìn)一步提高了 1C引腳的利用率，真正意義上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)環(huán)路的緊密配合。這樣一來(lái)，不僅能 夠應(yīng)用在有PFC功能的AC/DC電路技術(shù)中，以實(shí)現(xiàn)減小或移除小功率級(jí)別的AC/DC輸入大電 解電容，而且將原本所需要的兩個(gè)控制芯片合二為一，節(jié)省了 1C引腳和PCB的布板面積。
[0069] 然而，雖然同在輔助繞組處分時(shí)采樣前后級(jí)輸出電壓可以用于實(shí)現(xiàn)單個(gè)引腳反饋 控制兩個(gè)環(huán)路，但仍存在一個(gè)前后級(jí)控制配合的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題：當(dāng)后級(jí)輸出空載時(shí)，其頻率會(huì)下 降至對(duì)應(yīng)的最小頻率(lKHz級(jí)別），此時(shí)若不對(duì)前級(jí)作相應(yīng)處理，它仍會(huì)以較高頻率工作，在 一個(gè)后級(jí)電路的工作周期內(nèi)，前級(jí)可能會(huì)出現(xiàn)充爆的危險(xiǎn)情況。
[0070] 實(shí)施例二
[0071] 本實(shí)施例在于提出一種利用實(shí)施例一中所述的控制電路和方法，并解決后級(jí)空載 時(shí)前級(jí)具有充爆風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題。
[0072] 當(dāng)兩級(jí)系統(tǒng)輸出極輕載或空載情況時(shí)，后級(jí)會(huì)在環(huán)路調(diào)控的作用下降頻和降幅至 設(shè)計(jì)最低值，通常此時(shí)的后級(jí)開(kāi)關(guān)頻率為O.lKHz~lKHz的數(shù)量級(jí)，而由于本實(shí)用新型提出 的兩級(jí)合并控制環(huán)路中FA腳只是完成針對(duì)后級(jí)變壓器在激磁和去磁兩階段分時(shí)采樣輸出 電壓的功能，從而可能出現(xiàn)這樣的情況：當(dāng)后級(jí)降頻至頻率最小時(shí)，對(duì)應(yīng)圖7所示的Tds時(shí)間 會(huì)很長(zhǎng)(ms級(jí)別），而此時(shí)前級(jí)的采樣要在Tds的中點(diǎn)處才進(jìn)行，這樣前級(jí)可能一直以較高的 頻率和較大的峰值電流工作傳遞能量到后級(jí)的輸入端，但后級(jí)輸出并不需要也接收不了這 么多能量，最終導(dǎo)致前級(jí)電感上儲(chǔ)存的能量過(guò)多而燒毀，就是所謂的出現(xiàn)前級(jí)充爆風(fēng)險(xiǎn)。
[0073]圖8是解決后級(jí)空載時(shí)前級(jí)具有充爆風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的兩級(jí)控制器的電路原理框圖。一 種解決前級(jí)充爆風(fēng)險(xiǎn)的兩級(jí)控制器，包括:控制器的Drainl端、計(jì)時(shí)降幅電路201、前級(jí)控制 信號(hào)產(chǎn)生電路202和前級(jí)開(kāi)關(guān)管203。
[0074] 計(jì)時(shí)降幅電路201有四個(gè)輸入端口D11、D12、D13和D14,以及一個(gè)輸出端口D15;D11 端口與前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路生成的Driver_BT信號(hào)相連，D12和D13則分別由控制后級(jí)開(kāi) 關(guān)管開(kāi)啟和關(guān)斷的信號(hào)Ton和Toff_FB來(lái)提供，D14連接的限定前級(jí)峰值電流大小的電流信 號(hào)Ipk_BT，輸出端口 D15輸出Vpk_BT信號(hào)傳送到前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸入端口 D23;前 級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路202有三個(gè)輸入端口 D21、D22和D23,還有兩個(gè)輸出端口 D24和D25;D21 端口與前級(jí)時(shí)鐘信號(hào)CLK相連，D22端口與前級(jí)輸入電流轉(zhuǎn)化成的電壓Vcs_BT相連，輸出端 口D24生成Driver_BT信號(hào)，而輸出端口D25生成了前級(jí)開(kāi)關(guān)管203的柵極控制信號(hào)G1;前級(jí) 開(kāi)關(guān)管203的漏極和源極分別與控制器的Drainl端和地電位相連；
[0075]所述的計(jì)時(shí)降幅電路201包括:前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊、計(jì)時(shí)器、RS觸發(fā)器、控制開(kāi)關(guān) M1、第一分壓電阻R31和第二分壓電阻R32;輸入端口 D12和D13分別連接到后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng) 模塊的兩個(gè)輸入端，控制后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊生成Driver_FB信號(hào)，與輸入端口 D11輸入的 Driver_BT，分別連接至計(jì)時(shí)器的清零端ClrJJfP計(jì)數(shù)端CP_L，控制計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的Q'信號(hào)與 Driver_FB信號(hào)又分別連接至RS觸發(fā)器的S端和R端，RS觸發(fā)器輸出Freq_low信號(hào)，連接至控 制開(kāi)關(guān)Ml的柵極，輸入端口 D14與第一分壓電阻R31的第一端口相連，R31的第二端口與第二 分壓電阻R32的第一端口相連，R32的第二端口連接至地電位，開(kāi)關(guān)Ml的第一端口與R32的第 一端口相連，開(kāi)關(guān)Ml的第二端口也連接至地電位，電阻R31和R32上的壓降信號(hào)Vpk_BT連接 到輸出端口 D15;
[0076]所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路202包括:前級(jí)過(guò)流保護(hù)電壓比較器0CP1和前級(jí)邏 輯及驅(qū)動(dòng)模塊;輸入端口 D22和D23-起輸入到前級(jí)過(guò)流保護(hù)電壓比較器0CP1，生成的Toff_ BT信號(hào)和輸入端口D21傳送的CLK信號(hào)一起連接到前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端口，前級(jí)邏 輯及驅(qū)動(dòng)模塊的兩個(gè)輸出D24和D25分別生成Driver_BT信號(hào)和開(kāi)關(guān)管203的柵極控制信號(hào) Gl〇
[0077] 以上電路解決后級(jí)空載時(shí)前級(jí)具有充爆風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的原理如下：
[0078] 當(dāng)后級(jí)極輕載或空載時(shí)，后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊在環(huán)路的調(diào)控下降頻和降幅至最小 值，對(duì)應(yīng)生成的后級(jí)開(kāi)關(guān)的信號(hào)Driver_FB的周期會(huì)很長(zhǎng)(ms級(jí)別），而此時(shí)對(duì)應(yīng)的前級(jí)開(kāi)關(guān) 信號(hào)Driver_BT仍以較高的頻率在翻轉(zhuǎn)，前級(jí)峰值電流的幅值也沒(méi)有降下來(lái)。此時(shí)計(jì)時(shí)降幅 電路201中的計(jì)時(shí)器開(kāi)始起作用，Driv er_FB在每一個(gè)后級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)控制清零端(：&_1清 零，Driver_BT則在每一個(gè)前級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)計(jì)數(shù)一次，設(shè)定在成功計(jì)到N個(gè)前級(jí)開(kāi)關(guān)周期時(shí) (Driv er_FB還未檢測(cè)到后級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟而翻轉(zhuǎn)），計(jì)數(shù)器輸出有效電平讓RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，在Q' 端產(chǎn)生高電平，控制后續(xù)Ml開(kāi)關(guān)閉合短接分壓電阻R32,從而在限定前級(jí)峰值電流大小的 Ipk_BT不變的情況下，減小了 Vpk_BT的限定電壓值，假設(shè)阻值R31: R32 = 1:3，那么Vpk_BT將 減小為原來(lái)的1/4;在前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路202中，Vpk_FB和Vcs_FB-起輸入到前級(jí)過(guò)流 保護(hù)比較器0CP1進(jìn)行比較，產(chǎn)生的Toff_FB控制前級(jí)每個(gè)周期開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，在信號(hào)Toff_ FB和CLK的共同作用下，前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生G2信號(hào)，控制前級(jí)開(kāi)關(guān)管203工作頻率和 占空比，Vpk_BT的減小必然使得前級(jí)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比減小。
[0079]在計(jì)時(shí)降幅電路201和前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路202的配合工作下，上述電路完成了 在后級(jí)空載時(shí)，將前級(jí)峰值電流降至最小幅值進(jìn)而減小前級(jí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通占空比的工作過(guò) 程，解除前級(jí)電感充爆的風(fēng)險(xiǎn)后，傳遞到前級(jí)輸出的能量也減小了，當(dāng)前級(jí)對(duì)其輸出的響應(yīng) 建立起來(lái)后，環(huán)路液晶調(diào)控前級(jí)進(jìn)行自身的降頻動(dòng)作，這樣實(shí)現(xiàn)了前級(jí)與后級(jí)環(huán)路的動(dòng)態(tài) 配合。
[0080]本文上述所提及的"前級(jí)開(kāi)關(guān)管"，是BOOST前級(jí)電路中的功率開(kāi)關(guān)管。"后級(jí)開(kāi)關(guān) 管"是反激后級(jí)電路中的功率開(kāi)關(guān)管。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種兩級(jí)控制器，適用于AC/DC中前級(jí)開(kāi)關(guān)管和后級(jí)開(kāi)關(guān)管的控制，包括BOOST前級(jí) 的控制環(huán)路、反激后級(jí)的控制環(huán)路及FA端、FB端，其特征在于： 所述BOOST前級(jí)的控制環(huán)路和反激后級(jí)的控制環(huán)路集成在一顆芯片中， 所述芯片僅有一個(gè)FA端和一個(gè)FB端， 所述芯片的FA端，在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，為BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，采集和保 存BOOST前級(jí)的輸出電壓；在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，采集和保存反激后級(jí)的輸出電 壓，并提供給反激后級(jí)的控制環(huán)路； 所述芯片的FB端，在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，對(duì)反激后級(jí)的輸出電壓進(jìn)行采集和 保存，進(jìn)而產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)及關(guān)斷信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)控制器，其特征在于:還包括連接于BOOST前級(jí)的控制環(huán) 路與反激后級(jí)的控制環(huán)路之間的防充爆電路，所述防充爆電路包括計(jì)時(shí)降幅電路，計(jì)時(shí)降 幅電路在反激后級(jí)為極輕載或空載時(shí)，讓BOOST前級(jí)控制環(huán)路的前級(jí)峰值電流跟隨反激后 級(jí)的控制環(huán)路的降頻和降幅至最小幅值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)控制器，其特征在于:所述防充爆電路的計(jì)時(shí)降幅電路， 包括計(jì)時(shí)器、RS觸發(fā)器、開(kāi)關(guān)Ml及電阻R31和電阻R32串聯(lián)支路，計(jì)時(shí)器的控制清零端Clr_L 及RS觸發(fā)器的R端接入反激后級(jí)的開(kāi)啟信號(hào)，以在每一個(gè)后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟時(shí)刻控制計(jì)時(shí) 器清零;計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)端CP_L在每一個(gè)前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟時(shí)刻計(jì)數(shù)一次，達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)， 輸出有效電平讓RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，在Q'端產(chǎn)生高電平輸出經(jīng)開(kāi)關(guān)Ml，以控制開(kāi)關(guān)Ml閉合來(lái)短 接電阻R32,從而讓流過(guò)電阻R31和電阻R32串聯(lián)支路的前級(jí)峰值電流Ipk_BT在串聯(lián)支路上 產(chǎn)生的電壓Vpk_BT減小。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩級(jí)控制器，其特征在于:所述BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，包 括前級(jí)采樣電路、前級(jí)電流采樣電路、前級(jí)比較判斷電路和前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，其具體 連接關(guān)系是， 所述的前級(jí)采樣電路的輸入端口與兩級(jí)控制器的FA端相連，輸出端口與所述的前級(jí)比 較判斷電路的第一輸入端口相連;所述的前級(jí)采樣電路在反激后級(jí)變壓器的激磁階段，將 前級(jí)輸出電壓采樣并保存，以傳送給前級(jí)比較判斷電路； 所述的前級(jí)比較判斷電路通過(guò)第一輸入端口接收前級(jí)采樣電路的采樣信號(hào)，并通過(guò)第 一輸出端口和第二輸出端口分別與所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第一輸入端口和第二 輸入端口連接，以輸出調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率的電流和限定前級(jí)峰值電流大小的電流； 所述的前級(jí)電流采樣電路的輸入端口與所述控制器的Drainl端相連，前級(jí)電流采樣電 路的輸出與所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端口連接； 所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端口與所述的前級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極相連，前級(jí)開(kāi)關(guān) 管的漏極和源極分別與所述控制器的Drainl端和地電位相連;前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路在調(diào) 頻和調(diào)幅電流作用下，生成控制信號(hào)控制所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟和關(guān)斷。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩級(jí)控制器，其特征在于： 所述的前級(jí)采樣電路包括:前級(jí)采樣模塊和電阻Rl，前級(jí)采樣模塊的輸入端與FA端相 連，前級(jí)采樣模塊的輸出端與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的一端還連接前級(jí)比較判斷電路 的輸入端，電阻Rl的另一端接地； 所述的前級(jí)比較判斷電路包括:誤差放大器和前級(jí)跨導(dǎo)放大器，誤差放大器的兩個(gè)輸 入分別接前級(jí)采樣電路的電阻Rl的一端和第一基準(zhǔn)電壓，誤差放大器的輸出與第二基準(zhǔn)電 壓Vref2分別接入前級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè)輸入，前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出和第二輸出接 入前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，用以將前級(jí)比較判斷電路生成的兩路電流Ipk_BT和lose分別輸 出給前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路； 所述的前級(jí)電流采樣電路包括:前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊和電阻R2,前級(jí)峰值電流檢測(cè) 模塊的輸入與Drainl端連接，前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出與電阻R2的一端相連，電阻R2 的一端還連接前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路，電阻R2的另一端接地； 所述的前級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括：電阻R3、比較器0CP1、振蕩器OSC和前級(jí)邏輯及驅(qū) 動(dòng)模塊;所述比較器OCPl的反向輸入端與前級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出連接，比較器OCPl 的正向輸入端接入前級(jí)比較判斷電路的前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出的電流Ipk_BT，比較器 OCPl的正向輸入端還通過(guò)電阻R3接地，用以生成后級(jí)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)Toff _BT;所述前級(jí) 比較判斷電路的前級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出所輸出的lose信號(hào)，作為振蕩器OSC的輸入，經(jīng) 振蕩器OSC輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK;振蕩器OSC輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK和比較器OCPl輸出的關(guān)斷信號(hào) Toff_BT-起連接到前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端口，前級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸出作為前 級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，用以與后級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩級(jí)控制器，其特征在于：所述反激后級(jí)的控制環(huán)路，包 括:后級(jí)采樣電路、后級(jí)比較判斷電路、后級(jí)電流采樣電路和后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路， 所述后級(jí)采樣電路的輸入與兩級(jí)控制器的FA端相連，后級(jí)采樣電路的輸出給到后級(jí)比 較判斷電路的輸入端口，用以輸出采樣到的后級(jí)變壓器去磁階段的時(shí)間信號(hào)Tds; 所述后級(jí)比較判斷電路的輸入端口 C72連接兩級(jí)控制器的FB引腳和后級(jí)采樣電路的輸 出，后級(jí)比較判斷電路的輸出端口C73輸出后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)Ton_L和限定后級(jí)峰值電 流的電壓信號(hào)Vpk_FB，這兩個(gè)輸出信號(hào)分別連接至后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第一和二輸入 端口 C91 和 C92; 所述后級(jí)電流采樣電路的輸入端口 C81連接兩級(jí)控制器的Dra i n2引腳，其輸出端口 C8 2 輸出檢測(cè)到的后級(jí)輸入電流轉(zhuǎn)化成的電壓Vcs_FB給后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的第三輸入端 口 C93; 所述后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包含三個(gè)輸入端口 C91、C92和C93,以及一個(gè)輸出端口 C94， 其輸出端口 C94作為后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，用以與后級(jí)開(kāi)關(guān)管的柵極相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的兩級(jí)控制器，其特征在于： 所述的后級(jí)輸出電壓采樣電路包括:快速比較器和后級(jí)輸出采樣模塊;FA端連接至快 速比較器的正相輸入端，第三基準(zhǔn)電壓Vref3連接至快速比較器的負(fù)相輸入端，快速比較器 的輸出及FA端一并作為后級(jí)輸出采樣模塊的輸入，后級(jí)輸出采樣模塊的輸出連接后級(jí)比較 判斷電路，用以將信號(hào)Tds輸出給后級(jí)比較判斷電路； 所述的后級(jí)比較判斷電路包括：后級(jí)跨導(dǎo)放大器、后級(jí)峰值電流限定電阻R4和電壓選 擇模塊;所述后級(jí)輸出采樣模塊輸出的信號(hào)Tds與FB端分別連接至后級(jí)跨導(dǎo)放大器的兩個(gè) 輸入，后級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出與后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路連接，用以輸出生成的后級(jí)開(kāi) 關(guān)管的開(kāi)啟控制信號(hào)Ton_L;后級(jí)跨導(dǎo)放大器的第二輸出與第四基準(zhǔn)電壓Vref4-起輸入到 電壓選擇模塊，電壓選擇模塊的輸出與后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路連接； 所述的后級(jí)電流采樣電路包括:后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊;后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸 入與Drain2端連接，后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出連接至后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路；比較器 0CP2的正相輸入端； 所述后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路包括：比較器0CP2和后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，比較器0CP2的 正相輸入端與后級(jí)峰值電流檢測(cè)模塊的輸出連接，比較器0CP2的反相輸入端與電壓選擇模 塊的輸出連接，比較器0CP2的輸出連接后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊，用以輸出生成的后級(jí)開(kāi)關(guān)管 的關(guān)斷控制信號(hào)Toff_FB;比較器0CP2的輸出和后級(jí)跨導(dǎo)放大器的第一輸出一起連接至后 級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸入，后級(jí)邏輯及驅(qū)動(dòng)模塊的輸出作為后級(jí)控制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出 端。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兩級(jí)控制器，其特征在于:所述芯片還集成有前級(jí)開(kāi)關(guān)管 和/或后級(jí)開(kāi)關(guān)管，所述前級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極和源極分別與Drainl端和地電位相連;所述后級(jí) 開(kāi)關(guān)管的漏極和源極分別與Drain2端和地電位相連。9. 一種AC/DC開(kāi)關(guān)電源，包括BOOST前級(jí)電路、反激后級(jí)電路和權(quán)利要求1至8所述的兩 級(jí)控制器，其特征在于： 所述BOOST前級(jí)電路包括輔助繞組、電阻Rsl和電阻Rs2的串聯(lián)支路及前級(jí)開(kāi)關(guān)管，所述 反激后級(jí)電路包括變壓器、光耦和后級(jí)開(kāi)關(guān)管， 所述兩級(jí)控制器的FA端，與電阻Rsl和電阻Rs2的串聯(lián)連接點(diǎn)相連，在反激后級(jí)變壓器 的激磁階段，為所述BOOST前級(jí)的控制環(huán)路，采集和保存BOOST前級(jí)的輸出電壓;在反激后級(jí) 變壓器的去磁階段，采集和保存反激后級(jí)的輸出電壓，并提供給反激后級(jí)的控制環(huán)路； 所述兩級(jí)控制器的FB端，與光耦連接，在反激后級(jí)變壓器的去磁階段，對(duì)反激后級(jí)的輸 出電壓進(jìn)行采集和保存，進(jìn)而產(chǎn)生后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟信號(hào)和關(guān)斷信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M7/06GK205596029SQ201521143355
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】唐盛斌, 周阿鋮
【申請(qǐng)人】廣州金升陽(yáng)科技有限公司