一种减小轻载功耗的电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种隔离式开关电路的反馈电路及其控制方法。所述隔离式开关电路包括功率电路，控制电路及反馈电路。所述反馈电路包括光耦合器以及与光耦合器光敏晶体管相串联的可变电阻电路。所述反馈电路检测隔离式开关电路的负载，根据检测结果来调节可变电阻电路的等效阻值，从而使得流过光耦合器的电流在极轻载模式时处于一个较低的水平。本发明专利技术公开的反馈电路和控制方法，可降低隔离式开关电路的轻载或空载损耗，提高电路的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种减小轻载功耗的电路和方法
本专利技术涉及一种电子电路，特别地，涉及开关转换电路中的控制电路。
技术介绍
图1示出了现有的隔离式开关电路10，包括通过耦合器件102相耦接的原边电路101和副边电路103。为了控制输入输出功率的转换，隔离式开关电路10需要从副边电路103反馈输出功率信息至原边电路101。为实现原副边的隔离，并保护副边电路免受原边高压影响，光耦合器106通常用于原副边反馈信号的传递。在图1所示的现有的隔离式开关电路10中，输出电压Vout通过副边反馈电路104加诸于光耦合器106的光敏二极管D0，光敏二极管D0进一步将输出电压Vout的信息通过光耦合器106的光敏晶体管T0反映为光耦电流Iopto，并进一步地通过原边反馈电路105表现为信号Sfb，输入至原边电路101以控制其工作。TL431为德州仪器公司(TI)生产的三端可调稳压源，目前广泛应用于隔离式转换电路的反馈电路中。图2示出了采用TL431反馈电路的隔离式开关电路的光耦电流Iopto与输出功率Pout之间的关系图。如图2所示，光耦电流Iopto越大，对应的输出功率Pout越小，而光耦电流Iopto越小，则对应的输出功率Pout越大。也就是说光耦电流Iopto的值在轻载或空载时较大，在隔离式开关电路10的输出功率Pout达到最小值时，光耦电流Iopto将达到最大值，这将严重损害隔离式转换电路的轻载或空载效率。因此，有必要提出一种在轻载或空载时降低光耦电流Iopto，提高电路的轻载及空载效率的电路及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种在轻载或空载时减小光耦电流的电路及控制方法。依据本专利技术一实施例的一种反馈电路，用于隔离式开关电路，所述隔离式开关电路具有功率开关控制信号控制功率电路周期性地通断以实现功率转换，包括：可变电阻电路，耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，接收电阻控制信号，所述可变电阻电路的等效阻值与电阻控制信号的占空比成反比，其中所述功率开关控制信号响应于反馈电压端的电压来控制功率电路；以及电阻控制电路，接收功率开关控制信号，并且基于该功率开关控制信号，输出电阻控制信号；其中，在隔离式开关电路进入极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最小值递增至最大值，并保持不变；以及在隔离式开关电路跳出极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最大值递减至最小值，并保持不变。在一个实施例中，所述反馈电路还包括光耦合器，所述光耦合器包括：光敏二极管，耦接于副边反馈网络，所述副边反馈网络将隔离式开关电路的输出电压转换为流过光敏二极管的电流；以及光敏晶体管，耦接于反馈电压端和原边地之间，响应于流过光敏二极管的电流并提供光耦电流至可变电阻电路。在一个实施例中，所述反馈电路还包括滤波电路，耦接于反馈电压端和原边地之间，用于对反馈电压端的电压进行低通滤波。依据本专利技术一实施例的一种隔离式开关电路，包括前述反馈电路，还包括：功率电路，接收总线电压和功率开关控制信号，在功率开关控制信号的控制下，所述功率电路周期性地通断以实现输入输出功率转换，并且将总线电压转换成输出电压提供给负载；以及控制电路，接收反馈电压端的电压，基于反馈电压端的电压输出功率开关控制信号。依据本专利技术一实施例的一种用于隔离式开关电路的反馈电路的控制方法，所述隔离式开关电路包括光耦合器、功率电路以及控制功率电路的功率开关控制信号，所述控制方法包括：检测隔离式开关电路的负载，并且基于隔离式开关电路的负载输出电阻控制信号；在隔离式开关电路的负载减小至小于设定阈值时，在电阻控制信号控制下逐步增大与光耦合器光敏晶体管串联耦接的可变电阻电路的等效阻值至最大值；以及在隔离式开关电路的负载增大至大于设定阈值时，在电阻控制信号控制下逐步减小与光耦合器光敏晶体管串联耦接的可变电阻电路的等效阻值至最小值。附图说明图1示出了现有的隔离式开关电路10；图2示出了现有的隔离式开关电路的输出功率Pout与光耦电流Iopto之间的关系图；图3示出了根据本专利技术一实施例的隔离式开关电路的输出功率Pout与光耦电流Iopto的关系图；图4示出了根据本专利技术一实施例的隔离式开关电路40的电路结构示意图；图5示出了根据本专利技术一实施例的电阻控制电路50的电路结构示意图；图6示出了根据本专利技术一实施例的负载变化时反馈电路的各信号波形的示意图；图7示出了根据本专利技术一实施例的可变电阻电路70的电路结构示意图；图8示出了根据本专利技术一实施例的可变电阻电路80的电路结构示意图；图9示出了根据本专利技术一实施例的可变电阻电路90的电路结构示意图；图10示出了根据本专利技术一实施例的隔离式开关电路的反馈电路的控制方法100。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图3示出了根据本专利技术一实施例的隔离式开关电路的输出功率Pout与光耦电流Iopto的关系图。如图3所示，当隔离式开关电路的输出功率Pout大于功率阈值P1时，光耦电流Iopto与输出功率Pout成反比，当隔离式开关电路的输出功率Pout小于功率阈值P1时，光耦电流Iopto降到一个极低的水平。本领域普通技术人员可以在本专利技术实施例的指导下根据系统的实际需求确定功率阈值P1。在本专利技术实施例中，功率阈值P1为输出功率Pout达到极轻载时的值，接近于空载的水平。也就是说，在隔离式开关电路处于极轻载水平时，光耦电流Iopto下降到一个较低水平，从而减小轻载和空载损耗，提高隔离式开关电路的效率。在一个实施例中，当隔离式开关电路的输出功率Pout大于功率阈值P1时，光耦电流Iopto的最大值大约为1mA。在一个实施例中，当隔离式开关电路的输出功率Pout小于功率阈值P1时，光耦电流Iopto的值在100μA以下。图4示出了根据本专利技术一实施例的隔离式开关电路40的电路结构示意图。如图4所示，所述隔离式开关电路40包括PFC电路401、功率电路402、控制电路403以及反馈电路404。PFC电路401接收输入电压Vin，将输入电压Vin转换成总线电压Vd提供给功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反馈电路，用于隔离式开关电路，所述隔离式开关电路具有功率开关控制信号控制功率电路周期性地通断以实现功率转换，包括：可变电阻电路，耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，接收电阻控制信号，所述可变电阻电路的等效阻值与电阻控制信号的占空比成反比，其中所述功率开关控制信号响应于反馈电压端的电压来控制功率电路；以及电阻控制电路，接收功率开关控制信号，并且基于该功率开关控制信号，输出电阻控制信号；其中，在隔离式开关电路进入极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最小值递增至最大值，并保持不变；以及在隔离式开关电路跳出极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最大值递减至最小值，并保持不变。

【技术特征摘要】
1.一种反馈电路，用于隔离式开关电路，所述隔离式开关电路具有功率开关控制信号控制功率电路周期性地通断以实现功率转换，包括：可变电阻电路，耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，接收电阻控制信号，所述可变电阻电路的等效阻值与电阻控制信号的占空比成反比，其中所述功率开关控制信号响应于反馈电压端的电压来控制功率电路；以及电阻控制电路，接收功率开关控制信号，并且基于该功率开关控制信号，输出电阻控制信号；其中，在隔离式开关电路进入极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最小值递增至最大值，并保持不变；以及在隔离式开关电路跳出极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最大值递减至最小值，并保持不变。2.如权利要求1所述的反馈电路，还包括光耦合器，所述光耦合器包括：光敏二极管，耦接于副边反馈网络，所述副边反馈网络将隔离式开关电路的输出电压转换为流过光敏二极管的电流；以及光敏晶体管，耦接于反馈电压端和原边地之间，响应于流过光敏二极管的电流并提供光耦电流至可变电阻电路。3.如权利要求1所述的反馈电路，还包括滤波电路，耦接于反馈电压端和原边地之间，用于对反馈电压端的电压进行低通滤波。4.如权利要求1所述的反馈电路，其中可变电阻电路包括：第一电阻和第一电阻开关，串联耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间；以及第二电阻，耦接在控制电路供电电压和反馈电压端之间；其中，所述第一电阻开关具有控制端接收电阻控制信号。5.如权利要求1所述的反馈电路，其中所述可变电阻电路包括：第一电阻和第一电阻开关，串联耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，其中，所述第一电阻开关具有控制端接收电阻控制信号。6.如权利要求1所述的反馈电路，其中所述可变电阻电路包括：第一电阻和第一电阻开关，串联耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，其中，所述第一电阻开关具有控制端接收电阻控制信号；以及第二电阻和第二电阻开关，串联耦接于控制电路供电电压和反馈电压端之间，其中，所述第一电阻开关具有控制端接收电阻控制信号的反相信号。7.如权利要求1所述的反馈电路，其中所述电阻控制电路包括：开关信号检测电路，接收功率开关控制信号，并且基于功率开关控制信号输出模式判断信号；以及占空比控制电路，接收模式判断信号，并且基于模式判断信号，输出电阻控制信号；其中，在模式判断信号表征隔离式开关电路进入极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最小值逐渐上升至最大值后保持不变；在模式判断信号表征隔离式开关电路跳出极轻载模式时，所述电阻控制信号的占空比由最大值逐渐下降至最小值后保持不变。8.如权利要求7所述的反馈电路，其中开关信号检测电路检测功率开关控制信号的打嗝占空比，并且在连续N次检测到打嗝占空比减小至极轻载阈值时，输出模式判断信号表征隔离式开关电路进入极轻载模式，在连续N次检测到打嗝占空比增大至极轻载阈值时，输出模式判断信号表征隔离式开关电路跳出极轻载模式，其中，所述打嗝占空比定义为功率开关控制信号的脉冲时段在相邻的脉冲时段和非脉冲时段之和中所占的比值，其中N为自然数。9.如权利要求7所述的反馈电路，其中开关信号检测电路检测功率开关控制信号的占空比，并且在连续N个开关周期检测到占空比减小至极轻载阈值时，输出模式判断信号表征隔离式开关电路进入极轻载模式，在连续N个开关周期检测到占空比增大至极轻载阈值时，输出模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆文斌，缪磊，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51