电源转换系统技术方案

提供了一种电源转换系统，包括变压器、双极型晶体管BJT、以及脉宽调制控制芯片PWM IC，其中，在电源转换系统进入闭环状态后，在PWM IC内部：基于表征流过变压器的原边绕组的电流的电流检测电压和表征直流输出电压的输出表征电压生成第一和第二控制信号；基于第一控制信号控制第一和第二功率开关的导通与关断，并基于第二控制信号控制第三功率开关的导通与关断，其中：当第一和第二功率开关从导通状态变为关断状态但第三功率开关处于关断状态时，PWM IC控制BJT处于导通状态，使得交流输入电压经过整流和滤波得到的直流输入电压经由变压器的原边绕组、BJT、PWM IC的第一端子、PWM IC内部的连接在其第一和第二端子之间的二极管对连接到PWM IC的第二端子的电容充电。

Power conversion system

A power conversion system is provided, including transformer, bipolar transistor BJT, and pulse width modulation control chip PWM IC. After the power conversion system enters the closed-loop state, within the PWM IC, the current detection voltage based on the current representing the primary winding of the transformer and the output voltage representing the DC output voltage are measured. Characterize voltage to generate first and second control signals; control the turn-on and turn-off of the first and second power switches based on the first control signal, and control the turn-on and turn-off of the third power switch based on the second control signal, where: when the first and second power switches change from turn-on state to turn-off state, but the third power switch is in the turn-on state. In turn-off state, PWM IC controls BJT to be on-state, so that DC input voltage obtained by rectification and filtering of AC input voltage is connected to the second terminal of PWM IC through the primary winding of transformer, BJT, the first terminal of PWM IC and the diode pair between the first and second terminals of PWM IC. Capacity charge.

【技术实现步骤摘要】
电源转换系统
本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种电源转换系统。
技术介绍
图1是传统的反激式交流(AC)-直流(DC)电源转换系统的电路图。如图1所示，传统的AC-DC电源转换系统将AC输入电压转换为DC输出电压的过程如下：AC输入电压经过电磁干扰(EMI)滤波器和整流器(包括四个二极管组成的整流桥和体电容(bulk电容))的滤波和整流后变成DC输入电压VIN；DC输入电压VIN通过启动电阻Rst对连接在脉宽调制控制芯片(PWMIC)的VDD端子和基准地之间的电容C1充电；当电容C1上的电压(即，VDD端子处的电压)高于PWMIC的欠压锁定(UVLO)电压时，PWMIC开始工作；PWMIC控制双极型晶体管(BJT)从关断状态变为导通状态，使得变压器T1的原边绕组Np储存DC输入电压VIN提供的能量，流过变压器T1的原边绕组Np的电流线性增加；PWMIC经由CS端子基于连接在变压器T1的原边绕组Np和基准地之间的电流检测电阻Rs上的电流检测电压来检测流过变压器T1的原边绕组Np的电流(因为电流检测电阻Rs上的电流检测电压能够表征流过变压器T1的原边绕组Np的电流)；当流过变压器T1的原边绕组Np的电流达到预定电流阈值(即，电流检测电压/CS端子处的电压达到FB端子处的电压/输出表征电压/内部最高嵌位电压Vocp)时，PWMIC控制双极型晶体管(BJT)从导通状态变为关断状态；当双极型晶体管(BJT)处于关断状态时，变压器T1的原边绕组Np中储存的能量释放到变压器T1的副边绕组Ns；变压器T1的副边绕组Ns上的电压经过二极管D1和输出电容C0组成的滤波整流组件的滤波和整流后变成DC输出电压VO；DC输出电压VO逐渐升高；TL431基于电阻R1和R0对DC输出电压VO进行分压得到的输出表征电压检测DC输出电压VO，并在DC输出电压VO达到预定电压阈值时通过光耦将输出表征电压反馈到PWMIC的FB端子；PWMIC基于输出表征电压控制双极型晶体管(BJT)从关断状态变为导通状态，从而将DC输出电压VO稳定在预定电压阈值。图2是图1所示的PWMIC的内部电路图。如图2所示，在PWMIC内部，FB端子经由上拉电阻Rfb连接到电压AVDD；当DC输出电压VO没有达到预定电压阈值时，FB端子处的电压被上拉电阻Rfb上拉到电压AVDD，PWMIC在CS端子处的电压(即，电流检测电压)达到内部最高嵌位电压Vocp时控制双极型晶体管(BJT)从导通状态变为关断状态；当DC输出电压VO达到预定电压阈值时，图1所示的电源转换系统进入闭环状态，FB端子处的电压(即，输出表征电压)低于内部最高嵌位电压Vocp，PWMIC在CS端子处的电压(即，电流检测电压)达到FB端子处的电压(即，输出表征电压)时控制双极型晶体管(BJT)从导通状态变为关断状态。在图1所示的电源转换系统进入闭环状态后，变压器T1的辅助绕组Naux经由二极管D2和电容C1为PWMIC供电，此供电方式的缺点是需要额外增加变压器T1的辅助绕组Naux和与其连接的二极管D2，增加了变压器的复杂度从而增加了系统成本。
技术实现思路
鉴于以上所述的一个或多个问题，本专利技术提供了一种新颖的电源转换系统，可以省去变压器的辅助绕组和与其连接的二极管，降低变压器的复杂度从而节省系统成本。根据本专利技术实施例的电源转换系统，用于将交流输入电压转换为直流输出电压，包括变压器、双极型晶体管、以及脉宽调制控制芯片，其中，在电源转换系统进入闭环状态后，在脉宽调制控制芯片内部：基于表征流过变压器的原边绕组的电流的电流检测电压和表征直流输出电压的输出表征电压生成第一控制信号和第二控制信号；基于第一控制信号控制第一功率开关和第二功率开关的导通与关断，并基于第二控制信号控制第三功率开关的导通与关断，其中：当第一功率开关和第二功率开关均处于导通状态并且第三功率开关处于关断状态时，脉宽调制控制芯片控制双极型晶体管从关断状态变为导通状态，使得变压器开始储能；当第一功率开关和第二功率开关从导通状态变为关断状态但是第三功率开关仍然处于关断状态时，脉宽调制控制芯片控制双极型晶体管仍处于导通状态，使得交流输入电压经过整流和滤波得到的直流输入电压经由变压器的原边绕组、双极型晶体管、脉宽调制控制芯片的第一端子、脉宽调制控制芯片内部的连接在脉宽调制控制芯片的第一端子和第二端子之间的二极管对脉宽调制控制芯片外部的连接到脉宽调制控制芯片的第二端子的电容充电；当第三功率开关从关断状态变为导通状态时，脉宽调制控制芯片控制双极型晶体管从导通状态变为关断状态，使得直流输入电压对脉宽调制控制芯片外部的连接到脉宽调制控制芯片的第二端子的电容的充电结束。根据本专利技术实施例的电源转换系统采用了新颖的供电方式为脉宽调制控制芯片供电，可以省变压器的辅助绕组和与其连接的二极管，从而可以简化变压器制作并节省系统成本。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：图1是传统的反激式AC-DC电源转换系统的电路图；图2是图1所示的PWMIC的内部电路图；图3是根据本专利技术实施例的副边反馈控制的反激式AC-DC电源转换系统的电路图；图4是图3所示的PWMIC的内部电路图；图5是图4所示的PWM控制单元的内部电路图；图6是图3所示的PWMIC的一些端子处的信号以及一些内部信号的时序图；图7是图4所示的二极管D3用PMOS实现的电路图；图8是采用工作原理与图4类似的PWMIC的原边反馈控制的反激式AC-DC电源转换系统的电路图；图9是图8所示的PWMIC中的PWM控制单元的内部电路图；图10是图4所示的PWMIC的前向架构的AC-DC电源转换系统的电路图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。图3示出了根据本专利技术实施例的副边反馈控制的反激式AC-DC电源转换系统的电路图。如图3所示，根据本专利技术实施例的AC-DC电源转换系统将AC输入电压转换为DC输出电压的过程如下：AC输入电压经过电磁干扰(EMI)滤波器和整流器(包括四个二极管组成的整流桥和体电容(bulk电容))的滤波和整流后变成DC输入电压VIN；DC输入电压VIN通过启动电阻Rst给双极型晶体管(BJT)的基极供电，使得双极型晶体管(BJT)从关断状态变为导通状态；DC输入电压VIN经过变压器T1的原边绕组Np、双极型晶体管(BJT)、以及PWMIC内部连接在SW端子和VDD端子之间的二极管D3给PWMIC外部的连接到VDD端子的电容C1充电；当电容C1上的电压(即，VDD端子处的电压)超过PWMIC的欠压锁定(UVLO)电压时，PWMIC开始工作；变压器T1的原边绕组Np储存DC输入电压VIN提供的能量，流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源转换系统，用于将交流输入电压转换为直流输出电压，包括变压器、双极型晶体管、以及脉宽调制控制芯片，其中，在所述电源转换系统进入闭环状态后，在所述脉宽调制控制芯片内部：基于表征流过所述变压器的原边绕组的电流的电流检测电压和表征所述直流输出电压的输出表征电压生成第一控制信号和第二控制信号；基于所述第一控制信号控制第一功率开关和第二功率开关的导通与关断，并基于所述第二控制信号控制第三功率开关的导通与关断，其中：当所述第一功率开关和所述第二功率开关均处于导通状态并且所述第三功率开关处于关断状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管从关断状态变为导通状态，使得所述变压器开始储能；当所述第一功率开关和所述第二功率开关从导通状态变为关断状态但是所述第三功率开关仍然处于关断状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管仍处于导通状态，使得所述交流输入电压经过整流和滤波得到的直流输入电压经由所述变压器的原边绕组、所述双极型晶体管、所述脉宽调制控制芯片的第一端子、所述脉宽调制控制芯片内部的连接在所述脉宽调制控制芯片的第一端子和第二端子之间的二极管对所述脉宽调制控制芯片外部的连接到所述脉宽调制控制芯片的第二端子的电容充电；当所述第三功率开关从关断状态变为导通状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管从导通状态变为关断状态，使得所述直流输入电压对所述脉宽调制控制芯片外部的连接到所述脉宽调制控制芯片的第二端子的电容的充电结束。...

【技术特征摘要】
1.一种电源转换系统，用于将交流输入电压转换为直流输出电压，包括变压器、双极型晶体管、以及脉宽调制控制芯片，其中，在所述电源转换系统进入闭环状态后，在所述脉宽调制控制芯片内部：基于表征流过所述变压器的原边绕组的电流的电流检测电压和表征所述直流输出电压的输出表征电压生成第一控制信号和第二控制信号；基于所述第一控制信号控制第一功率开关和第二功率开关的导通与关断，并基于所述第二控制信号控制第三功率开关的导通与关断，其中：当所述第一功率开关和所述第二功率开关均处于导通状态并且所述第三功率开关处于关断状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管从关断状态变为导通状态，使得所述变压器开始储能；当所述第一功率开关和所述第二功率开关从导通状态变为关断状态但是所述第三功率开关仍然处于关断状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管仍处于导通状态，使得所述交流输入电压经过整流和滤波得到的直流输入电压经由所述变压器的原边绕组、所述双极型晶体管、所述脉宽调制控制芯片的第一端子、所述脉宽调制控制芯片内部的连接在所述脉宽调制控制芯片的第一端子和第二端子之间的二极管对所述脉宽调制控制芯片外部的连接到所述脉宽调制控制芯片的第二端子的电容充电；当所述第三功率开关从关断状态变为导通状态时，所述脉宽调制控制芯片控制所述双极型晶体管从导通状态变为关断状态，使得所述直流输入电压对所述脉宽调制控制芯片外部的连接到所述脉宽调制控制芯片的第二端子的电容的充电结束。2.如权利要求1所述的电源转换系统，其中，在所述脉宽调制控制芯片内部：由振荡器产生时钟信号；所述第一控制信号在所述时钟信号的上升沿到来时从低电平变为高电平，在所述电流检测电压的反相电压达到所述输出表征电压或所述脉宽调制控制芯片内部的最高嵌位电压时从高电平变为低电平，直到所述时钟信号在下一个时钟周期的上升沿到来时重新从低电平变为高电平；所述第二控制信号在所述时钟信号的上升沿到来时从低电平变为高电平，在所述电流检测电压的反相电压叠加偏置电压达到所述输出表征电压或所述最高嵌位电压时从高电平变为低电平，直到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允超，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31