开关电源电路制造技术

一种开关电源电路，包括反激变换器电路单元和控制电路单元；反激变换器电路单元包括一变压器、第一开关和采样电阻，第一开关的两端分别连接所述变压器的原边电感绕组的异名端和采样电阻，采样电阻远离第一开关的一端接地；控制电路单元包括非线性变化基准电压提供单元，非线性变化基准电压提供单元提供随第一开关的导通时间的增加而呈非线性增长的基准电压；控制电路单元在时钟信号的触发下控制第一开关导通，在采样电阻非接地端的电压大于基准电压时，控制电路单元控制所述第一开关截止。利用本电路可以产生非线性变化的基准电压Vocp实现过流保护，可以使得最大的输出平均电流不随占空比和输入电压而变化。

【技术实现步骤摘要】
开关电源电路
本专利技术涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源电路。
技术介绍
由于反激变换器具有器件少、成本低、电路简单的特点，所以它被广泛地应用在中小功率的交流到直流的开关电源电路中。如图1所示，反激变换器一般包括一原边绕组Lp和副边绕组Ls极性相反的变压器T1、所述原边绕组Lp所在的支路为输入单元，包括半导体二极管组成的输入整流桥DB1、输入电容Cin、变压器T1的原边绕组和功率开关S1。所述输入电容Cin与所述输入整流桥DB1的输出端并联，所述原边绕组Lp和所述功率开关S1相连，且与输入电容Cin并联。所述副边绕组Ls所在的支路为输出单元，包括变压器T1的副边绕组Ls、输出二极管D1和输出电容Cout。所述变压器T1的副边绕组Ls和所述输出二极管D1相连，再与所述输出电容Cout并联。所述输出电容Cout与输出负载R并联，输出电流为Io。为了实现对最大输出电流Io的控制，传统的方式中，在原边绕组Lp一侧设置采样电阻Rsen，再由电压比较器Comp1、过流保护基准电压源Vocp、RS比较器和驱动器组成控制电路单元以控制所述输出电流。其中，所述采样电阻Rsen的一端通过功率开关S1与所述原边绕组Lp连接，所述采样电阻Rsen的另一端接地。所述采样电阻Rsen和功率开关S1之间与所述电压比较器Comp1的同相输入端连接，所述电压比较器Comp1的反相输入端连接所述过流保护基准电压源Vocp，所述电压比较器Comp1的输出端与所述RS比较器的R输入端连接，所述RS比较器的S输入端接入时钟信号，所述RS比较器的Q输出端连接驱动器，所述驱动器驱动所述功率开关S1导通或者关闭。当一个周期的时钟信号Clock到来后，所述RS触发器的S输入端输入高电平，所述功率开关S1导通，所述原边绕组Lp中有电流通过。所述控制电路单元可通过对采样电阻Rsen的电压VR采样实现对通过原边绕组Lp的电流采样，当采样电阻Rsen的电压VR超过基准电压Vocp时，所述电压比较器Comp1的输出高电平至所述RS触发器的R输入端，使得所述RS触发器被强制复位，RS触发器的Q输出端输出变为零，并使得驱动器输出变为低，从而使得功率开关S1关闭。当下一个周期的时钟信号Clock到来后，所述RS触发器的S输入端输入高电平，所述功率开关S1再次开通并重复执行以上动作。具体的，以下结合图2所示，阐述变压器T1中电流变化情况。在时钟信号在功率开关S1导通后，在输入单元中，所述变压器T1的原边绕组Lp的电流Ipk_Np开始上升；在输出单元中，此时输出二极管D1截止，变压器T1储存能量，副边绕组Ls中电流Ipk_Ns为零，负载R由输出电容Cout提供能量。当功率开关S1截止后，在输入单元中，所述变压器T1的原边绕组Lp的电流Ipk_Np为零，原边电感Lp中感应电压反向；在输出单元中，此时输出二极管D1导通，变压器T1中的能量经由输出二极管D1向负载R供电，同时对电容Cout充电，补充刚刚损失的能量，副边绕组Ls中电流Ipk_Ns渐渐变小。直至下一个时钟信号，所述功率开关S1导通，所述变压器T1中原边绕组Lp中电流Ipk_Np开始上升，……，后续重复以上变化。综上可知，通过此变压器T1原边绕组Lp的最大电流Ipk_Np的由基准电压Vocp和采样电阻Rsen的阻值Rsen决定，即Ipk_Np=Vocp/Rsen。所述反激变换器输出的最大平均电流Io由以下关系决定：其中，所述NP为原边绕组Lp的线圈匝数，所述NS为副边绕组Ls的线圈匝数，所述IPK_NP为流过原边绕组的电流最大值，所述Ivalley_NP为第一开关开始导通时流过原边绕组的电流最小值，所述D为占空比，所述Vin_dc为交流输入电压经过整流桥以后的等效直流电压，所述Tsw为功率开关S1开关周期，所述L为电感量，所述Vocp为基准电压，所述Rsen为采样电阻的电阻值。由此可知，反激变换器输出的最大平均电流不仅由变压器原边电流的最大值决定，而且由占空比D、输入电压和电感量L决定。所以这种设计的缺陷是，当输入电压变化范围较宽时，且输出功率超过额定负载功率时其输出的最大平均电流随输入电压变化较大，很难做到对电路器件的安全保护。
技术实现思路
基于此，有必要为了解决最大的平均电流Io会受输入电压变化和占空比的影响的问题，提供一种开关电源电路，包括反激变换器电路单元和控制电路单元；所述反激变换器电路单元包括一变压器、第一开关和采样电阻，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述第一开关的两端分别连接所述原边绕组的异名端和采样电阻，所述采样电阻远离所述第一开关的一端接地；所述控制电路单元包括非线性变化基准电压提供单元，所述非线性变化基准电压提供单元提供随所述第一开关的导通时间的增加而呈非线性增长的基准电压；所述控制电路单元在时钟信号的触发下控制所述第一开关导通，在所述采样电阻非接地端的电压大于所述基准电压时，所述控制电路单元控制所述第一开关截止。在一个实施例中，所述控制电路单元还包括电压比较器和RS触发器；所述电压比较器的同相输入端连接所述采样电阻非接地端，所述电压比较器的反相输入端连接所述非线性变化基准电压提供单元；所述RS触发器的R输入端连接所述电压比较器的输出端，所述RS触发器的S输入端接入时钟信号，所述RS触发器的Q输出端控制所述第一开关导通或截止。在一个实施例中，所述RS触发器的非Q输出端控制所述非线性变化基准单元。在一个实施例中，所述Q输出端通过驱动器驱使所述第一开关导通或者截止。在一个实施例中，所述非线性变化基准电压提供单元包括压控电流源、第一二极管、第二开关、第三开关、第一电压源和电容；其中，所述压控电流源的输出端包括第一电流源输出端和第二电流源输出端，所述第一电流源输出端连接分为两条支路，一条支路上连接所述第二开关并接地，另一条支路连接所述第一二极管的阳极，所述第二电流源输出端接地；所述压控电流源的正输入端连接所述第一二极管的阴极，所述压控电流源的负输入端接地；所述第一二极管的阴极连接所述电容的一端，所述电容的另一端连接第一电压源的正极，所述第一电压源的负极接地；所述电容与所述第三开关并联，所述电容的正极对应所述非线性变化基准电路的基准电压输出端；所述第二开关和第三开关在所述第一开关关段后导通。在一个实施例中，所述非线性变化基准电压提供单元还包括比例放大器和第二电压源；所述电容的正极连接所述比例放大器输入端的正极，所述第一电压源的负极连接所述比例放大器输入端的负极；所述比例放大器输出端的负极连接所述第二电压源的正极，所述比例放大器的输出端的正极提供所述基准电压，所述第二电压源的负极接地。在一个实施例中，所述反激变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源电路，其特征在于，包括反激变换器电路单元和控制电路单元；所述反激变换器电路单元包括一变压器、第一开关和采样电阻，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述第一开关的两端分别连接所述原边绕组的异名端和采样电阻，所述采样电阻远离所述第一开关的一端接地；所述控制电路单元包括非线性变化基准电压提供单元，所述非线性变化基准电压提供单元提供随所述第一开关的导通时间的增加而呈非线性增长的基准电压；所述控制电路单元在时钟信号的触发下控制所述第一开关导通，在所述采样电阻非接地端的电压大于所述基准电压时，所述控制电路单元控制所述第一开关截止。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源电路，其特征在于，包括反激变换器电路单元和控制电路单元；所述反激变换器电路单元包括一变压器、第一开关和采样电阻，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述第一开关的两端分别连接所述原边绕组的异名端和采样电阻，所述采样电阻远离所述第一开关的一端接地；所述控制电路单元包括非线性变化基准电压提供单元，所述非线性变化基准电压提供单元提供随所述第一开关的导通时间的增加而呈非线性增长的基准电压；所述控制电路单元在时钟信号的触发下控制所述第一开关导通，在所述采样电阻非接地端的电压大于所述基准电压时，所述控制电路单元控制所述第一开关截止；其中，所述非线性变化基准电压提供单元包括压控电流源、第一二极管、第二开关、第三开关、第一电压源和电容；其中，所述压控电流源的输出端包括第一电流源输出端和第二电流源输出端，所述第一电流源输出端连接分为两条支路，一条支路上连接所述第二开关并接地，另一条支路连接所述第一二极管的阳极，所述第二电流源输出端接地；所述压控电流源的正输入端连接所述第一二极管的阴极，所述压控电流源的负输入端接地；所述第一二极管的阴极连接所述电容的一端，所述电容的另一端连接第一电压源的正极，所述第一电压源的负极接地；所述电容与所述第三开关并联，所述电容的正极对应所述非线性变化基准电压提供单元的基准电压输出端；所述第二开关和第三开关在所述第一开关关断后导通。2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制电路单元还包括电压比较器和RS触发器；所述电压比较器的同相输入端连接所述采样电阻非接地端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，裘卫红，胡遇杰，
申请(专利权)人：杭州必易科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33