原边控制的开关电源及控制方法技术

技术编号:14253174 阅读:92 留言:0更新日期:2016-12-22 15:32
本申请公开了原边控制的开关电源及控制方法。所述原边控制的开关电源包括:变压器,包括原边绕组和副边绕组;第一开关管,第一开关管与原边绕组串联连接在直流电压输入端和地之间;电流采样电阻,用于获得表征流经第一开关管的电流的电流采样信号;电压反馈电路,用于获得表征原边绕组的原边电压的电压反馈信号;控制电路,控制第一开关管的导通和断开;以及供电电路,用于为控制电路产生控制电压,其中,控制电路从原边绕组的第一端获得电流采样信号,供电电路还用于吸收第一开关管交替导通和断开时产生的尖峰电压,从而抑制干扰。该开关电源可以省去辅助绕组以及吸收回路,从而可以实现宽输出电压和降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源技术,更具体地,涉及原边控制的开关电源及控制方法
技术介绍
原边控制的开关电源可以采用变压器的辅助绕组获得与输出电压相关的反馈信号,因而可以将控制电路设置在变压器的原边,并且简化信号反馈路径。原边控制的开关电源容易形成模块化的集成电路,已经广泛地用于手机、平板电脑和便携式媒体播放器的各种充电电源,以及用于驱动发光二极管(LED)的供电电源中。在进一步改进的开关电源中,辅助绕组产生的电压不仅用于提供反馈信号,而且采用二极管整流之后用于控制芯片的供电。然而,辅助绕组及其连接的二极管将导致电路成本的增加。此外,为了满足信号反馈的需求,辅助绕组的匝数需要与副边匝数相匹配。为了满足控制芯片供电的需求,辅助绕组两端的电压还需要符合控制芯片的耐压参数要求。因此,在采用辅助绕组供电时,LED驱动电路的直流输出电压受到控制芯片的耐压参数的限制,难以提供宽电压输出,从而不利于LED驱动电路的兼容性。因此,期望进一步改进原边控制的开关电源,以省去变压器的辅助绕组以及改进原边的供电电路以降低电路成本。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种无辅助绕组的原边控制的开关电源,通过原边绕组感应副边电压以提供副边电压的反馈信号,并且在供电电路中吸收尖峰电压,从而省去辅助绕组和吸收回路,降低外围元件成本。根据本专利技术的一方面,提供一种原边控制的开关电源,包括:变压器,包括原边绕组和副边绕组;第一开关管,所述第一开关管与所述原边绕组串联连接在直流电压输入端和地之间,在所述第一开关管的导通期间形成所述第一开关管至所述原边绕组的电流路径;电流采样电阻,连接在所述第一开关管和所述原边绕组之间,用于获得表征流经所述第一开关管的电流的电流采样信号;电压反馈电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于获得表征所述原边绕组的原边电压的电压反馈信号;控制电路,根据所述电流采样信号和所述电压反馈信号产生所述第一开关管的驱动信号,以控制所述第一开关管的导通和断开;以及供电电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于为所述控制电路产生控制电压,其中,所述副边绕组的第一端连接至所述第一开关管,第二端接地,所述控制电路具有供电端和浮地端,所述浮地端连接至所述原边绕组的第一端,所述供电端用于接收所述供电电压,所述浮地端用于接收所述浮地信号,所述控制电路从所述原边绕组的第一端获得所述电流采样信号,所述供电电路还用于吸收所述第一开关管交替导通和断开时产生的尖峰电压,从而抑制干扰。优选地,在所述第一开关管的断开期间,所述原边绕组的原边电压是所述副边绕组的副边电压的感应电压。优选地,还包括:整流桥,用于将外部的交流电源提供的交流电压转变成直流脉动电压;以及输入电容,用于对直流脉动电压滤波以产生直流输入电压,所述输入电容的第一端作为所述直流电压输入端,第二端接地。优选地,还包括:续流二极管,所述续流二极管的阳极连接至所述副边绕组的第一端;以及输出电容,所述输出电容连接在所述续流二极管的阴极和所述副边绕组的第二端之间,其中,所述输出电容的两端提供所述开关电源的输出电压。优选地,所述供电电路包括依次串联连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间的第一电容、第二电容和第一二极管,以及与所述第二电容并联连接的第一电阻,其中,所述第一二极管的阳极连接至所述原边绕组的第二端,阴极连接至所述第二电容,所述第一电容和所述第二电容的中间节点连接至所述供电端。优选地,在所述第一开关管的导通期间,所述原边绕组的第一端为正,所述第一二极管未导通,所述第一电容处于放电状态,在所述第一开关管的断开期间,所述原边绕组的第一端为负,所述第一二极管导通,利用感应电压对所述第一电容和所述第二电容充电,所述供电电路利用所述第一电容的交替充电和放电为所述控制电路供电,所述供电电路在所述第一开关管的导通期间,利用所述第二电容经由所述第一电阻放电以吸收尖峰电压。优选地,还包括第二电阻,所述第二电阻连接在所述直流电压输入端和所述中间节点之间,从而在所述开关电源的启动阶段利用直流输入电压对所述第一电容充电,以提供所述控制电路的供电电压。优选地,还包括高压启动模块,所述高压启动模块包括连接至所述直流电压输入端的输入端,以及分别连接至所述第一开关管和所述中间节点的第一输出端和第二输出端,从而在所述开关电源的启动阶段利用直流输入电压对所述第一电容充电,以提供所述控制电路的供电电压。优选地,所述高压启动模块包括:第二开关管,所述第二开关管的第一端和第二端分别连接至所述输入端和所述第一输出端,控制端连接至所述供电端;晶体管,所述晶体管的第一端和第二端分别连接至所述输入端和所述供电端;以及供电控制模块,连接在所述供电端和所述晶体管的控制端之间,用于根据所述供电电压产生驱动信号以控制所述晶体管的导通状态,其中,在所述开关电源的启动阶段,所述第二开关管为断开状态,所述晶体管为导通状态,在所述开关电源的启动完成之后,所述第二开关管为导通状态,所述晶体管为断开状态。优选地,所述电路反馈电路包括串联连接的多个电阻组成的分压网络,所述电压反馈信号是所述浮地信号的分压信号。优选地,所述控制电路包括:恒流控制模块,所述恒流控制模块接收所述电流采样信号、所述电压反馈信号,并且产生与具有占空比的控制信号;以及驱动模块,从所述恒流控制模块接收所述控制信号,并且产生所述第一开关管的驱动信号。优选地,所述恒流控制模块经由所述控制电路的补偿端连接外部的补偿模块,以维持系统稳定。优选地,所述补偿模块包括连接在所述补偿端和所述浮地端之间的电容、或者电阻电容补偿网络。优选地,所述副边绕组的第一端和第二端分别为高电位端和低电位端,并且,所述原边绕组的第二端与所述副边绕组的第一端为同名端。根据本专利技术的另一方面,提供一种用于原边控制的开关电源的控制方法,所述开关电源包括变压器和第一开关管,所述变压器包括原边绕组和副边绕组,所述第一开关管与所述原边绕组串联连接在直流电压输入端和地之间,所述方法包括:在所述第一开关管至所述原边绕组的电流路径上,获得表征流经所述第一开关管的电流的电流采样信号;在所述原边绕组的第一端和第二端之间,获得表征所述原边绕组的原边电压的电压反馈信号;根据所述电流采样信号和所述电压反馈信号产生所述第一开关管的驱动信号,以控制所述第一开关管的导通和断开;以及采用供电电路为所述开关电源的一部分电路供电,其中,在所述第一开关管的断开期间,断开所述原边绕组与所述直流电压输入端之间的连接,使得所述原边绕组的原边电压是所述副边绕组的副边电压的感应电压,以及所述供电电路根据所述原边电压产生供电电压,并且吸收所述第一开关管交替导通和断开时产生的尖峰电压,从而抑制干扰。优选地,所述第一开关管的断开使得所述原边绕组与所述直流电压输入端之间的连接断开。优选地,所述供电电路包括依次串联连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间的第一电容、第二电容和第一二极管,以及与所述第二电容并联连接的第一电阻,其中,所述第一电容在所述第一开关管的导通期间利用存储的电压放电,在所述第一开关管的断开期间利用所述感应电压充电,所述第二电容和所述第一电阻组成回路,在所述第一开关管的导通瞬间和断开瞬间吸收尖峰电压。优选地,所述第一二极管在所述第一开关管的导通期本文档来自技高网...
原边控制的开关电源及控制方法

【技术保护点】
一种原边控制的开关电源,包括:变压器,包括原边绕组和副边绕组;第一开关管,所述第一开关管与所述原边绕组串联连接在直流电压输入端和地之间,在所述第一开关管的导通期间形成所述第一开关管至所述原边绕组的电流路径;电流采样电阻,连接在所述第一开关管和所述原边绕组之间,用于获得表征流经所述第一开关管的电流的电流采样信号;电压反馈电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于获得表征所述原边绕组的原边电压的电压反馈信号;控制电路,根据所述电流采样信号和所述电压反馈信号产生所述第一开关管的驱动信号,以控制所述第一开关管的导通和断开;以及供电电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于为所述控制电路产生控制电压,其中,所述副边绕组的第一端连接至所述第一开关管,第二端接地,所述控制电路具有供电端和浮地端,所述浮地端连接至所述原边绕组的第一端,所述供电端用于接收所述供电电压,所述浮地端用于接收所述浮地信号,所述控制电路从所述原边绕组的第一端获得所述电流采样信号,所述供电电路还用于吸收所述第一开关管交替导通和断开时产生的尖峰电压,从而抑制干扰。

【技术特征摘要】
1.一种原边控制的开关电源,包括:变压器,包括原边绕组和副边绕组;第一开关管,所述第一开关管与所述原边绕组串联连接在直流电压输入端和地之间,在所述第一开关管的导通期间形成所述第一开关管至所述原边绕组的电流路径;电流采样电阻,连接在所述第一开关管和所述原边绕组之间,用于获得表征流经所述第一开关管的电流的电流采样信号;电压反馈电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于获得表征所述原边绕组的原边电压的电压反馈信号;控制电路,根据所述电流采样信号和所述电压反馈信号产生所述第一开关管的驱动信号,以控制所述第一开关管的导通和断开;以及供电电路,连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间,用于为所述控制电路产生控制电压,其中,所述副边绕组的第一端连接至所述第一开关管,第二端接地,所述控制电路具有供电端和浮地端,所述浮地端连接至所述原边绕组的第一端,所述供电端用于接收所述供电电压,所述浮地端用于接收所述浮地信号,所述控制电路从所述原边绕组的第一端获得所述电流采样信号,所述供电电路还用于吸收所述第一开关管交替导通和断开时产生的尖峰电压,从而抑制干扰。2.根据权利要求1所述的开关电源,其中,在所述第一开关管的断开期间,所述原边绕组的原边电压是所述副边绕组的副边电压的感应电压。3.根据权利要求1所述的开关电源,还包括:整流桥,用于将外部的交流电源提供的交流电压转变成直流脉动电压;以及输入电容,用于对直流脉动电压滤波以产生直流输入电压,所述输入电容的第一端作为所述直流电压输入端,第二端接地。4.根据权利要求1所述的开关电源,还包括:续流二极管,所述续流二极管的阳极连接至所述副边绕组的第一端;以及输出电容,所述输出电容连接在所述续流二极管的阴极和所述副边绕组的第二端之间,其中,所述输出电容的两端提供所述开关电源的输出电压。5.根据权利要求2所述的开关电源,其中,所述供电电路包括依次串联连接在所述原边绕组的第一端和第二端之间的第一电容、第二电容和第一二极管,以及与所述第二电容并联连接的第一电阻,其中,所述第一二极管的阳极连接至所述原边绕组的第二端,阴极连接至所述第二电容,所述第一电容和所述第二电容的中间节点连接至所述供电端。6.根据权利要求5所述的开关电源,其中,在所述第一开关管的导通期间,所述原边绕组的第一端为正,所述第一二极管未导通,所述第一电容处于放电状态,在所述第一开关管的断开期间,所述原边绕组的第一端为负,所述第一二极管导通,利用感应电压对所述第一电容和所述第二电容充电,所述供电电路利用所述第一电容的交替充电和放电为所述控制电路供电,所述供电电路在所述第一开关管的导通期间,利用所述第二电容经由所述第一电阻放电以吸收尖峰电压。7.根据权利要求5所述的开关电源,还包括第二电阻,所述第二电阻连接在所述直流电压输入端和所述中间节点之间,从而在所述开关电源的启动阶段利用直流输入电压对所述第一电容充电,以提供所述控制电路的供电电压。8.根据权利要求5所述的开关电源,还包括高压启动模块,所述高压启动模块包括连接至所述直流电压输入端的输入端,以及分别连接至所述第一开关管和所述中间节点的第一输出端和第二输出端,从而在所述开关电源的启动阶段利用直流输入电压对所述第一电容充电,以提...

【专利技术属性】
技术研发人员:王栋
申请(专利权)人:杭州士兰微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1