开关转换电路制造技术

技术编号:11161458 阅读:77 留言:0更新日期:2015-03-18 17:23
本发明专利技术提供了一种开关转换电路,包括:具有初级绕组、次级绕组以及辅助绕组的变压器。光耦合器装置包括LED。初级侧调节开关控制电路具有从所述光耦合器装置接收反馈的端子从而在输出电压低于目标值时或在所述LED关断时起动开关转换。当输出低于目标值时,次级侧检测电路导通所述LED。

【技术实现步骤摘要】
开关转换电路
本专利技术涉及一种开关转换电路。本专利技术更特别地涉及一种低待机功率的光耦合器反馈控制电路。
技术介绍
現在对电源和充电器装置两者的待机功率有不断减少的需求。NXP的应用注解AN11060公开了减少用于初级侧调节开关转换装置的待机功率的方法。美国专利申请US2012/01341484A1公开了将一种三管脚器件增加到次级侧的方法,当需要从初级侧所转换的额外能量时,该器件经由变压器的次级绕组和辅助绕组通知初级侧。因为该三管脚器件本身能够用作低耗散预载荷,从而能够大大提高或者甚至免除预负载电阻器的值,所以这改进了控制的精确度和次级电压的动载荷响应以及减少次级侧的待机功率。第US2013/0088898A1号美国专利申请公开了前述三管脚器件的使用以及初级侧处的开关双极型晶体管的重复使用以放大启动电流。因此,初级侧处的启动电阻器能够具有更大的值使得在启动后能够降低有关功率。 就使用光耦合器反馈的开关功率转换电路而言,NXP的应用注解中所描述的一些技术可被运用到初级侧。高电压电流源用于启动,在启动后能够被关断。在关断状态期间,这种启动电路具有低的漏电流。降低待机功率的另一个关键技术是带有降低的初级开关电流的触发模式(burst mode)的使用。典型的结构图如图1所示。光f禹合器内部的LED被连接至次级侧。输出检测电路(U2)用于判定输出是否达到其目标电平。当输出达到其目标值时,检测器电路输出控制导通所述LED。在初级侧处,由于LED的导通,光敏晶体管产生电流,LED通知初级侧电路以使开关转换动作停止。当LED断开时,开关转换动作继续,这表明输出低于其目标值。所以,整个电路根据不同的载荷条件调节输出直至其期望值。 尽管图1所示的电路以极好的动载荷响应工作,但次级侧处的待机功率较高。就5V输出的开关转换器而言,用于典型的光耦合器的LED电流为2mA或更多。不考虑输出检测电路,也不考虑在开关转换期间的效率损耗,在待机期间用于LED的导通功率为5VX2mA,或者10mW。当目标输出电压更高时,这种损耗在升高。 可争论的是,可以使用导通状态下的光耦合器的LED起动开关转换,且使用断开状态下的光耦合器的LED停用开关转换。然而,当这种装置被冷启动时,不能应用这种简单的逻辑反转。在冷启动期间,次级侧电压为零,从而不具有用于次级检测电路的足够功率以便驱动LED来起作用(LED关断意味着停用开关转换,但开关转换在此时应当被起动)。这恰恰是选择使用LED的导通来停用功率转换且使用LED的关断来停用功率转换的原因。 图2图示出这两个选择,并且示出在冷启动期间,反转逻辑用于如图1所示的现有选择时会出現冲突状态。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服或具体上改善上述缺陷和/或更主要地改善在次级侧的节倉泛。 在此公开了一种开关转换电路,包括: 具有初级绕组、次级绕组以及辅助绕组的变压器; 有LED和光敏晶体管的光耦合器装置; 初级侧调节开关控制电路,其在开关转换周期期间使用辅助绕组以监控次级侧的输出电压,且具有从光耦合装置接收反馈的端子从而在输出电压低于目标值时或在LED关断时起动开关转换。 次级侧检测电路,其在输出低于目标值时导通所述光耦合器的LED。 作为优选,初级侧调节开关控制电路和在初级侧处的与光耦合器关联的反馈控制电路被集成为单个集成电路(1C)。 作为优选,次级侧的电压检测电路和用于光耦合器的LED的LED驱动电路被集成为单个三端子集成电路(1C)。 作为优选,次级侧的电压和电流检测电路以及用于光耦合器的LED的LED驱动电路被集成为单个四端子集成电路(1C)。 解決在冷启动期间逻辑冲突的方法,是要在次级侧电压低于次级侧检测器电路和光耦合器的LED的工作电平时,开关转换将依然被起动。 就冷启动而言,当初级侧处的VDD达到启动电压电平时,开关转换开始。在各个开关周期期间,实际上能够以初级侧相同的调节方式,从变压器的辅助绕组得到次级侧的输出电压。选用一个低于或等于正常工作的VDD电平的触发电平值(其对应于低于或等于目标输出电压的输出电压)作为初级侧调节的目标工作电平,便可维持开关转换。这个电平需确保输出侧的电压已经高于次级侧检测电路以及光耦合器的LED的最小工作电压,从而适当地发挥作用。因此会有一个重叠区域,即初级侧调节控制以及光耦合器反馈两者均能起动开关转换的区域。这种重叠确保在输出电压电平低于目标输出电压时开关转换不会停止。 【附图说明】 图1是现有技术的开关电力转换电路的示意图; 图2是描述现有技术的开关转换电路中的有冲突的起动情形的一对电压不图; 图3是说明解决图2 (b)所示的逻辑冲突的示意逻辑图; 图4是基于如上讨论的原理的可能的设计实施例;以及 图5是连同变压器次级电路的另一个实施例的示意框图。 【具体实施方式】 现在将通过示例参照附图的图3和图5来描述本专利技术的优选形式。 参照图3和图4,说明光耦合器反馈控制增加至初级侧调节开关转换器电路如下,其中在图3中,初次侧调节目标Vo应当等于或大于目标Vo。 光耦合器LED的导通可起动开关操作。换句话说,可视作把初级侧调节控制增加至具有光耦合器反馈的开关转换器电路,使光耦合器的LED导通时能起动开关操作。在任一情况下,开关转换操作是或然逻辑启动。 在图4中,T1是用于以PSW作为功率开关器件的开关转换所需的变压器。二极管D1、D2、D3以及D4形成将AC输入转换成脉动DC的桥式整流电路,而电容器C1将所述脉动DC滤波为高电压DC,所述高电压DC用作变压器T1的初级绕组的电源输入。 在启动期间,闭合开关SW1并且启动电流源Isu对VDD去耦合电容器C2进行充电至开关转换开始的电平。然后SW1被关断并且开关操作将继续进行直到次级侧处的输出电压第一次达到目标电平。然后将根据次级输出电压而起动或停用开关转换从而维持次级电压在目标值处。 初级侧的启动部件控制启动次序,而开关控制器件(1C)处理开关转换操作。 当开关转换起动时,开关控制器件(1C)产生具有正确占空比的输出信号SWC,所述输出信号SWC用作主开关器件PSW的驱动器(DRV)的输入。初级侧开关电流可通过利用CS节点监控电阻器R3处的电压来量度。当PSW导通时,变压器T1的初级电感储存能量。当PSW关断时,该储存的能量传递至变压器T1的次级侧和辅助侧。在次级侧,二极管D7对来自变压器T1的次级绕组的信号进行整流。电容器C4为输出滤波器。输出检测器电路U2监控输出电压Vo。当Vo低于目标值时,比较器A1导通光耦合器U1的LED以便指示初级电路传递更多功率。当Vo高于目标值时,比较器A1将关断光耦合器U1的LED以便通知初级电路停止开关转换操作。以这种方式,输出电压被调节至其目标值。在各个开关转换周期期间,变压器T1的辅助绕组还提供能量来经由二极管D6对VDD去耦合电容器C2进行充电。 二极管D5、电阻器R2和电容器C3形成缓冲电路以吸收瞬态能量,使得在开关期间减少瞬时振荡。 电阻器R7和R8与初级侧调节电压感测电路U3 —起,在各个开关转换周期期间,能量传递至次级侧时通过监控辅助绕组处的电压而监控输出电压。当次级侧输出电压本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种开关转换电路,包括:具有初级绕组、次级绕组以及辅助绕组的变压器;有LED和光敏晶体管的光耦合器装置;初级侧调节开关控制电路,及其具有从所述光耦合器装置接收反馈的额外端子,其中在输出电压低于目标值时或在所述光耦合器装置的LED关断时由初级侧调节开关控制电路起动开关转换;以及次级侧输出检测和LED驱动器电路,用以在输出低于目标值时导通所述光耦合器装置的LED。

【技术特征摘要】
2013.08.29 HK 13110093.01.一种开关转换电路,包括: 具有初级绕组、次级绕组以及辅助绕组的变压器; 有LED和光敏晶体管的光耦合器装置; 初级侧调节开关控制电路,及其具有从所述光耦合器装置接收反馈的额外端子,其中在输出电压低于目标值时或在所述光耦合器装置的LED关断时由初级侧调节开关控制电路起动开关转换;以及 次级侧输出检测和LED驱动器电路,用以在输出低于目标值时导通所述光耦合器装置的 LED。2.根据权利要求1所述的开关转换电路,其中所述开关控制电路的开关转换循环由初级侧调节或者被所述光耦合器装置的LED的导通而启动。3.根据权利要求2所述的开关转换...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢潮声陈安邦
申请(专利权)人:科域半导体有限公司
类型:发明
国别省市:中国香港;81

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