开关电源电路制造技术

公开了一种开关电源电路，包括第一变压器和第二变压器、位于第一变压器的副边侧的第一脉宽调制控制芯片、位于第一变压器的原边侧的第二脉宽调制控制芯片、以及连接在第一变压器的原边绕组与参考地之间的第一功率开关，其中：交流电源提供的电能经由第一变压器从开关电源电路的电路输入端传送到电路输出端；第一脉宽调制控制芯片经由第二变压器向第二脉宽调制控制芯片传送用于控制第一功率开关的导通与关断的脉宽调制控制信号；第二脉宽调制控制芯片基于来自第一脉宽调制控制芯片的脉宽调制控制信号来控制第一功率开关的导通与关断。

Switching power supply circuit

A switching power supply circuit is disclosed, including a first transformer and a second transformer, a first pulse width modulation control chip on the secondary side of the first transformer, a second pulse width modulation control chip on the primary side of the first transformer, and a first power switch connected between the primary winding of the first transformer and the reference ground, where the power supplied by an alternating current power supply passes through the first transformer. A transformer is transmitted from the circuit input end of the switching power supply circuit to the output end of the circuit; the first pulse width modulation control chip transmits the pulse width modulation control signal used to control the turn-on and turn-off of the first power switch to the second pulse width modulation control chip via the second transformer; and the second pulse width modulation control chip is based on the pulse width modulation control signal from the first pulse width modulation control chip. Control the turn-on and turn-off of the first power switch.

【技术实现步骤摘要】
开关电源电路
本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种开关电源电路。
技术介绍
近年来，随着诸如智能手机、平板电脑、以及笔记本电脑之类的便携设备的屏幕变大、处理器变快，需要增大便携设备的电池容量来维持或者延长便携设备的使用时间。然而，随着电池容量的增大，电池充电时间大大增长，这是便携设备的大多数用户不希望看到的情况。为了维持电池充电时间不变或者缩短电池充电时间，需要增大充电器和适配器的输出功率。诸如由美国高通公司、华为技术公司、以及中国台湾联发科技公司等提出的快充协议、以及诸如PD2.0、PD3.0协议等的电源输出电压调节协议随着这种需求的出现而出现，这些协议除了要求输出电压可变以外，还要求更高的平均效率和更小的外形尺寸，因此需要在开关电源电路中采用同步整流控制机制。
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开关电源电路。根据本专利技术实施例的开关电源电路，包括第一变压器和第二变压器、位于第一变压器的副边侧的第一脉宽调制控制芯片、位于第一变压器的原边侧的第二脉宽调制控制芯片、以及连接在第一变压器的原边绕组与参考地之间的第一功率开关，其中：交流电源提供的电能经由第一变压器从开关电源电路的电路输入端传送到电路输出端；第一脉宽调制控制芯片经由第二变压器向第二脉宽调制控制芯片传送用于控制第一功率开关的导通与关断的脉宽调制控制信号；第二脉宽调制控制芯片基于来自第一脉宽调制控制芯片的脉宽调制控制信号来控制第一功率开关的导通与关断。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示出了传统的带有同步整流控制机制的开关电源电路的电路图；图2示出了图1所示的脉宽调制控制芯片的内部框图；图3A-3B分别示出了在脉宽调制控制芯片工作在非连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)时输出电压VO的反馈分压和电流检测电压Vcs的波形图；图4示出了根据本专利技术实施例的开关电源电路的电路图；图5示出了位于图4所示的变压器T1的副边侧的脉宽调制控制芯片的内部框图；图6示出了位于图4所示的变压器T1的原边侧的脉宽调制控制芯片的内部框图；图7示出了图5所示的斜坡生成器的电路图；图8示出了根据本专利技术实施例的带有同步整流控制机制的开关电源电路的电路图；图9示出了位于图8所示的变压器T1的副边侧的脉宽调制控制芯片的内部框图。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和算法，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1示出了传统的带有同步整流控制机制的开关电源电路的电路图。在图1所示的开关电源电路中，同步整流控制芯片(SRIC)位于变压器T1的副边侧，其通过检测变压器T1是否处于续流状态(即，变压器中储存的能量释放到电路输出端的状态)来控制连接在变压器T1的副边绕组与电路输出端之间的功率开关M2的导通与关断；脉宽调制控制芯片(PWMIC)位于变压器T1的原边侧，其通过检测电路输出端的输出电压的变化和流过变压器T1的原边绕组的原边电流的变化来控制连接在变压器T1的原边绕组与参考地之间的功率开关M1的导通与关断。具体地，同步整流控制芯片通过VD端子检测变压器T1是否处于续流状态，在检测到变压器T1处于续流状态时控制功率开关M2处于导通状态，并在检测到变压器T1续流结束或者功率开关M1从关断状态变为导通状态时控制功率开关M2从导通状态变为关断状态。由于脉宽调制控制芯片和同步整流控制芯片分别独立控制功率开关M1和功率开关M2的导通与关断，因此在某些条件下(例如，动态负载切换或者短路等条件下)存在功率开关M1和功率开关M2在短时间内同时导通的情况，这会导致流过功率开关M1和功率开关M2的瞬间峰值电流非常大从而引起这些功率开关的损坏或者引起炸机。图2示出了图1所示的脉宽调制控制芯片的内部框图。在图2所示的脉宽调制控制芯片中，分压电阻Ru和Rd对来自变压器T1的副边侧的、表征电路输出端的输出电压VO的反馈电压VFB进行分压，生成输出电压VO的反馈分压；前沿消隐(LEB)电路对流过变压器T1的原边绕组的原边电流在电流检测电阻Rs上产生的电流检测电压Vcs进行前沿消隐处理，生成电流检测电压Vcs的消隐电压；PWM比较器基于输出电压VO的反馈分压和电流检测电压Vcs的消隐电压生成PWM调制信号；振荡器基于表征输出电压VO的反馈电压VFB生成脉宽固定的振荡信号；RS触发器和驱动器基于来自PWM比较器的PWM调制信号和来自振荡器的振荡信号生成PWM控制信号用以控制功率开关M1的导通与关断。这里，脉宽调制控制芯片的CS端子处的电压，即流过变压器T1的原边绕组的原边电流在电流检测电阻Rs上产生的电流检测电压Vcs由以下等式1表示，并且电流检测电压Vcs的上升斜率Kr_cs由以下等式2表示：其中，VIN是图1所示的开关电源电路对交流(AC)输入电压进行电磁干扰(EMI)滤波和整流后得到的线电压，Lm是变压器T1的原边绕组的感量，ton为功率开关M1的导通时间，Rs为电流检测电阻Rs的阻值。在图1所示的开关电源电路进入闭环工作后，PWM比较器的两个输入端接收的输入电压相等，即，输出电压VO的反馈分压和电流检测电压Vcs的消隐电压相等。图3A-3B分别示出了在脉宽调制控制芯片工作在非连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)时输出电压VO的反馈分压和电流检测电压Vcs的波形图。如图3A所示，在DCM模式下，脉宽调制控制芯片的FB端子处的电压，即表征输出电压VO的反馈电压VFB为：如图3B所示，在CCM模式下，脉宽调制控制芯片的FB端子处的电压，即表征输出电压VO的反馈电压VFB为：：其中，Ru和Rd分别是脉宽调制控制芯片中连接在FB端子和系统地之间的分压电阻Ru和Rd的阻值，Vcs_peak是电流检测电压Vcs的最大值，Vcs0是电流检测电压Vcs的最小值。这里，脉宽调制控制芯片的CS端子处的电压，即流过变压器T1的原边绕组的原边电流在电流检测电阻Rs上产生的电流检测电压Vcs的下降斜率Kf_cs为：Kf_cs＝Vcs/tdem＝Np/Ns·(Vo+Vd)·Rs/Lm(等式5)其中，Np和Ns分别是变压器T1的原边绕组和副边绕组的匝数，Vd是连接在变压器T1的副边绕组与电路输出端之间的二极管的导通电压。在结合图1、图2、以及图3A-3B描述的开关电源电路中，当负载瞬间加载或降载时，分别位于变压器T1的原边侧和副边侧的功率开关M1和功率开关M2同时导通，这会增大开关电源电路损坏的风险。图4示出了根据本专利技术实施例的开关电源电路的电路图。图5示出了位于图4所示的变压器T1的副边侧的脉宽调制控制芯片的内部框图。图6示出了位于图4所示的变压器T1的原边侧的脉宽调制控制芯片的内部框图。下面结合图4至图6，详细描述根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源电路，包括第一变压器和第二变压器、位于所述第一变压器的副边侧的第一脉宽调制控制芯片、位于所述第一变压器的原边侧的第二脉宽调制控制芯片、以及连接在所述第一变压器的原边绕组与参考地之间的第一功率开关，其中：交流电源提供的电能经由所述第一变压器从所述开关电源电路的电路输入端传送到电路输出端；所述第一脉宽调制控制芯片经由所述第二变压器向所述第二脉宽调制控制芯片传送用于控制所述第一功率开关的导通与关断的脉宽调制控制信号；所述第二脉宽调制控制芯片基于来自所述第一脉宽调制控制芯片的所述脉宽调制控制信号来控制所述第一功率开关的导通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源电路，包括第一变压器和第二变压器、位于所述第一变压器的副边侧的第一脉宽调制控制芯片、位于所述第一变压器的原边侧的第二脉宽调制控制芯片、以及连接在所述第一变压器的原边绕组与参考地之间的第一功率开关，其中：交流电源提供的电能经由所述第一变压器从所述开关电源电路的电路输入端传送到电路输出端；所述第一脉宽调制控制芯片经由所述第二变压器向所述第二脉宽调制控制芯片传送用于控制所述第一功率开关的导通与关断的脉宽调制控制信号；所述第二脉宽调制控制芯片基于来自所述第一脉宽调制控制芯片的所述脉宽调制控制信号来控制所述第一功率开关的导通与关断。2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中，所述第一脉宽调制控制芯片包括误差放大器、斜坡生成器、脉宽调制比较器、振荡器、RS触发器、以及第一驱动器，其中：所述误差放大器基于所述开关电源电路的输出电压的表征电压和基准电压生成误差放大信号；所述斜坡生成器基于对所述开关电源电路的交流输入电压进行电磁干扰滤波和整流得到的线电压、所述脉宽调制控制信号、以及所述开关电源电路的输出电压生成斜坡电压信号；所述脉宽调制比较器基于所述误差放大信号和所述斜坡电压信号生成脉宽调制信号；所述振荡器基于所述斜坡电压信号生成脉宽固定的振荡信号；所述RS触发器和所述驱动器基于所述脉宽调制信号和所述振荡信号生成所述脉宽调制控制信号。3.如权利要求2所述的开关电源电路，其中，所述第二脉宽调制控制芯片包括脉宽调制检测单元和第二驱动器，其中：所述脉宽调制检测单元对来自所述第一脉宽调制控制芯片的所述脉宽调制控制信号进行还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允超，张秀红，张昌山，
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