一种用于原边反馈的恒流恒压控制方法及电路技术

本发明专利技术提供一种用于原边反馈的恒流恒压控制方法及电路，该电路包括：去磁时间转化器，用于检测去磁时间，并将去磁时间转化成去磁时间电压信号；频率调整器，用于产生恒压时钟频率控制信号；振荡器，在恒压时钟频率控制信号的控制下产生锯齿波信号，并比较锯齿波信号和去磁时间电压信号的大小产生恒流时钟开启信号，或比较锯齿波信号和预设恒压恒流分界电压的大小产生恒压时钟开启信号。本发明专利技术采用了一种新颖的方法产生CC/CV开启时钟信号，可以共用同一个开启时钟产生器，有效避免了两路信号可能产生的时序竞争问题；并且省掉了斜波产生电路，节省了成本；不需要高频信号的产生，避免了寄生效应的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路
，涉及一种恒流恒压控制方法及系统，特别是涉及一种用于原边反馈的恒流恒压控制方法及电路。
技术介绍
在现有的原边反馈控制芯片的电路实现方式中，由于恒流或者恒压控制方式相对比较复杂，恒流电路和恒压电路通常做法是采用两路不同的电路分别来处理。参见图1所示，原边反馈恒流恒压控制器100包括：去磁时间(Tdis)检测器101，用于检测去磁时间，产生判决CC/CV(恒流/恒压)的信号；振荡器102，用于产生时钟开启信号；线补偿产生器103，用于产生线补偿量；CV控制模块104，用于产生CV控制开启频率控制信号；FB采样保持器105，用于采样FB信号，采样产生信号203；运算放大器106，用于放大基准电压VREF和信号203的差值，输出与电压信号203成反比的电压信号204，电压信号204也和系统输出电压210成反比；线电流比较器107，用于判断线电流达到峰值时关断开关管117；触发器108，用于控制开关管117导通关断；驱动器109，用于把数字逻辑信号转化成驱动信号驱动开关管117；前沿效应模块110，用于将峰值采样信号209进行处理后产生电压信号215；PWM/PFM控制器111，用于切换CC/CV开启时钟选择；采样电阻器112，用于采样峰值采样信号209；电阻分压器113和114，用于产生输出端的反馈信号211，即分压信号211；电阻器115，电容器116，和二极管122，用于提供芯片100的供电电压>123；变压器绕组121，用于把主线圈的能量传递到次级，由原边绕组124，次级绕组119，辅助绕组120组成；电流212是流过系统负载122的电流，电压210是系统负载122的电压。图2显示了图1所示电路中的去磁时间检测器101，振荡器102，CV控制模块104，和PWM/PFM控制器111的具体实现方式和相互关系。图1所示的原边反馈控制(简称原边控制)原理是：主线圈通过电阻115给电容116充电，达到控制芯片110的开启电压后控制芯片110开始工作。当开关管117导通时，输入能量存储在主线圈124里；当开关管117闭合时，变压器121会把能量释放，即通过次级线圈119将能量释放到输出端(即负载LOAD和输出电容)，并且辅助绕组120将输出电压210映射成分压信号211，也就是与输出电压210有关的信息可以通过辅助绕组120提取，如式(1)所示。VFB=Vout×NaNs×R2R1+R2---(1)]]>其中，通过变压器绕组121把输出电压210转化成反馈信号后的电阻器113、114分压信号211，用VFB表示。输出电压210用Vout表示，为辅助绕组和次级变压器匝数比，R2和R1分别为电阻器114和113的阻值。由公式(1)可以看出，VFB与Vout成线性关系，可以通过恒定VFB电压的办法来恒定输出电压Vout，以此达到恒压的目的。原边控制的反激式(flyback)结构一般采用DCM模式(电感电流断续模式)，其CC(恒流)工作可以表达为：Iout=12×Isk×TmegT---(2)]]>其中，Iout代表电流信号212，为流过负载122的电流。CC要实现的就是保持整个过程中Iout恒定。Isk代表一个开关周期内流过负载LOAD的峰值电流值，有以下关系式：Duty_off=TmegT---(3)]]>Ipk=Isk×NsNp---(4)]]>Vcs＝Ipk×Rcs(5)其中，Tmeg代表开关管117关断后次级的放电时间，T代表开关管117的一个开关周期，Rcs代表采样电阻112的阻值，表示次级与初级变压器匝数比，Ipk代表一个开关周期内流过电阻112的峰值电流值；由公式(2)和(3)可知，保持Isk和Duty_off恒定就能保持Iout恒定从而实现恒流。在CC工作的时候，由于采样信号203远低于基准电压(VREF)207，因此运算放大器106的输出信号204会被钳位在一个固定的上限值Vthh。开关管117导通的时候，主线圈上的电流在电阻112上产生峰值采样信号209；峰值采样信号209经过前沿效应模块110后在比较器107处与运算放大器106的输出信号204比较，比较器107输出的信号209翻转为高，进而通过触发器108和驱动器109输出驱动信号214关断开关管117，就能控制实际Ipk的峰值电流。如果能保持每次Ipk的峰值电流恒定，为初次级变压器匝数比，对于系统来讲是固定值，由式(4)可知，Isk就能恒定。此外，实现CC工作还需要保持恒定的Duty_off。如图3所示，一个周期T内包括Tmag表示去磁时间，Ton表示开关管导通时间，Tdis表示周期T内除去去磁时间和开关管导通时间外的剩余时间，参见式(6)。T＝Tmag+Ton+Tdis(6)如果在每个周期T内设定：Tmag＝Ton+Tdis(7)于是，即为常数，达到了恒定Duty_off的目的，从而实现CC功能。如图1所示，对于CV(恒压)过程，当输出电压210比预设值低的时候，分压信号211是210的反馈信号也会较低，进而经过FB采样保持器105采样得到的信号203与信号(VREF)207的误差放大，信号204变高，此时信号204通过CV控制模块104会得到一个频率更高的脉冲信号212，由输出能量公式(6)可知，输出电压210会恢复到正常值的。当输出电压210比预设值高的时候，同理亦然。系统输出电压有以下关系式：Vout=12×fsw×Lp×Ipk2/Iout---(8)]]>其中，fsw表示开关管的导通频率，Lp表示主线圈124的电感值。结合图2可见，CC的导通时刻信号206由信号310和VREF电压比较确定；CV的导通时刻信号212由一个锯齿波311和一个固定电压信号204比较，因此，主开关管117的导通时刻由206和212经过PWM/PFM控制器111逻辑判断决定，因为CC和CV两套系统产生各自独立的脉冲，所以存在一定的时序竞争风险。此外，锯齿波通常需要用一个几百K甚至几兆频率的周期性脉冲产生，此高频脉冲还容易引起内部一系列的寄生效应。综上所述，在现有的原边反馈控制芯片的电路实现方式中，由于恒流或者恒压控制方式相对比较复杂，恒流电路和恒压电路通常做法是采用两路不同的电路分别来处理，不但电路复杂而且成本更大，容易造成寄生效应，寄生效应对精密系统的干扰往往是致命的，并且在处理恒流恒压转折点处由于时序复杂，设计不当很容易出现误动作甚至输出能量震荡的情况。因此，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于原边反馈的恒流恒压控制电路，其特征在于，所述用于原边反馈的恒流恒压控制电路包括：去磁时间转化器，用于检测去磁时间，并将去磁时间转化成去磁时间电压信号；频率调整器，用于产生恒压时钟频率控制信号；振荡器，与所述去磁时间转化器和频率调整器分别相连，在所述恒压时钟频率控制信号的控制下产生锯齿波信号，并比较所述锯齿波信号和所述去磁时间电压信号的大小产生恒流时钟开启信号，或比较所述锯齿波信号和预设恒压恒流分界电压的大小产生恒压时钟开启信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于原边反馈的恒流恒压控制电路，其特征在于，所述用于原边反馈的恒流恒压控
制电路包括：
去磁时间转化器，用于检测去磁时间，并将去磁时间转化成去磁时间电压信号；
频率调整器，用于产生恒压时钟频率控制信号；
振荡器，与所述去磁时间转化器和频率调整器分别相连，在所述恒压时钟频率控制
信号的控制下产生锯齿波信号，并比较所述锯齿波信号和所述去磁时间电压信号的大小
产生恒流时钟开启信号，或比较所述锯齿波信号和预设恒压恒流分界电压的大小产生恒
压时钟开启信号。
2.根据权利要求1所述的用于原边反馈的恒流恒压控制电路，其特征在于，所述振荡器包
括：
压控电流源，与所述频率调整器相连，在所述恒压时钟频率控制信号的控制下输出
第一充电电流；
锯齿波产生模块，与所述压控电流源相连，包括第一充电电容、第一充电开关和第
一放电开关；所述第一充电电容在所述第一充电电流的充电下产生锯齿波信号；
三输入比较器，与所述锯齿波产生模块和去磁时间转化器分别相连，将所述去磁时
间电压信号和所述预设分界电压中数值较大者或较小者与所述锯齿波信号进行比较，输
出恒流时钟开启信号或恒压时钟开启信号；所述恒流时钟开启信号或恒压时钟开启信号
反馈控制所述第一充电开关和第一放电开关的导通关断，调整所述锯齿波信号的上升斜
率或/和幅度。
3.根据权利要求1所述的用于原边反馈的恒流恒压控制电路，其特征在于，所述去磁时间
转化器包括：
去磁时间检测模块，检测去磁时间，输出去磁时间信号；
电流源，输出第二充电电流；
第二充电开关，与所述去磁时间检测模块和电流源分别相连，在所述去磁时间信号
的控制下控制所述第二充电电流对第二充电电容充电；
第二充电电容，与所述第二充电关管相连，输出所述去磁时间电压信号。
4.根据权利要求1所述的用于原边反馈的恒流恒压控制电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昌全，李进，俞秀峰，胡津华，盛欢，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31