一种两级控制器及AC/DC开关电源制造技术

一种两级控制器及AC/DC开关电源，其中两级控制器包括BOOST前级的控制环路、反激后级的控制环路及FA端、FB端，BOOST前级的控制环路和反激后级的控制环路集成在一颗芯片中，芯片仅有一个FA端和一个FB端，芯片的FA端，在反激后级变压器的激磁阶段，为BOOST前级的控制环路，采集和保存BOOST前级的输出电压；在反激后级变压器的去磁阶段，采集和保存反激后级的输出电压，并提供给反激后级的控制环路；芯片的FB端，在反激后级变压器的去磁阶段，对反激后级的输出电压进行采集和保存，进而产生后级开关管的开启信号及关断信号。本实用新型专利技术不仅能够应用在有PFC功能的AC/DC电路技术中，以实现减小或移除小功率级别的ACDC输入大电解电容，而且将原本控制所需要的两个控制芯片合二为一，节省了IC引脚和PCB的布板面积。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及AC/DC开关电源产品，特别涉及一种高集成的两级控制方法和实现上述控制方法的控制器电路，及基于该控制器的AC/DC开关电源。
技术介绍
常规AC/DC产品中，AC输入之后都需要进行整流和滤波来将输入的交流电压转变为直流电压。针对全输入范围的AC电压而言(85～264VAC)，最高的直流电压可能高达375V，因此此处需要采用较高电压规格的滤波电容；同时，后级的DC/DC电路对要输入其中的直流电压的纹波要求较高，AC滤波后的纹波如果过大可能会导致后级DC电路停止工作，因此该滤波电容的容值一般较大(100μF数量级)。在现有电容种类中，只有电解电容能符合高压、大容值的要求。然而普通AC/DC产品，特别是功率较小的产品中，这个输入电解电容的体积占到总产品体积的1/4以上，且现阶段国内高压大容值的电解电容普遍存在高温寿命短和低温时容值不稳定的缺点，这直接制约了整个AC/DC产品的寿命与可靠性的提升。针对以上问题，减小或移除整流后滤波电容的AC/DC电路技术已经逐渐发展起来。整流后不需要滤波的AC/DC电路技术与有PFC功能的AC/DC电路技术基本相同，且在20W功率级上，AC/DC产品不需要考虑PF值。因此可以借鉴PFC电路技术来减小滤波电容，而采用薄膜电容或陶瓷电容来代替。前级PFC电路一般采用BOOST电路方案，目前市场上成熟的方案只是前级BOOST和后级反激两级电路的简单叠加，所以两个电路的控制模块是独立的。这就要求该产品至少要包含两个控制芯片，相比起单级产品用单个控制芯片来，一方面，前后级分别用分压电阻对各自输出采样，则电阻上消耗的功耗更多；另一方面，占用了PCB板更多面积的同时两个芯片引脚也更多，在PCB板上布线引起的寄生连线的电容也更复杂，输出分压电阻较多情况下，发生虚焊的概率增大，进而引起电源的炸机风险增加。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种将BOOST前级和反激后级的控制环路结合起来的高集成的两级控制方法。与此相应，本技术的另一个目的是提供一种将BOOST前级和反激后级结合起来由单个引脚分时对两级环路进行调控的两级控制器电路。本技术的再一个目的是提供一种基于此两级控制的AC/DC开关电源。就产品主题而言，本技术提供一种两级控制器，适用于AC/DC中前级开关管和后级开关管的控制，包括BOOST前级的控制环路、反激后级的控制环路及FA端、FB端，所述BOOST前级的控制环路和反激后级的控制环路集成在一颗芯片中，所述芯片包括一个FA端和一个FB端，所述芯片的FA端，在反激后级变压器的激磁阶段，为BOOST前级的控制环路，采集和保存BOOST前级的输出电压，进而产生前级开关管的关断信号和时钟信号，来对前级开关管的开关频率和峰值电流进行分别调控；在反激后级变压器的去磁阶段，采集和保存反激后级的输出电压，以提供上一周期的后级输出电压波形，叠加于后级消磁时间Tds，来选定上一周期的后级消磁时间Tds的中点时刻为本周期反激后级的采样时刻，并提供给反激后级的控制环路；所述芯片的FB端，在反激后级变压器的去磁阶段，为反激后级的控制环路，在反激后级的采样时刻，对反激后级的输出电压进行采集和保存，进而产生后级开关管的开启信号及关断信号，以通过控制后级开关管的开启和关断，一方面在反激后级恒流阶段实现消磁时间比后级开关管的周期为恒定值，即Tds/T＝C，另一方面也实现对后级开关管的开关频率和峰值电流调控。优选的，所述的两级控制器还包括连接于BOOST前级的控制环路与反激后级的控制环路之间的防充爆电路，所述防充爆电路包括计时降幅电路，计时降幅电路在反激后级为极轻载或空载时，通过计时降幅电路让BOOST前级控制环路的前级峰值电流跟随反激后级的控制环路的降频和降幅，以将前级峰值电流降至最小幅值，进而减小前级开关管导通占空比。优选的，所述防充爆电路的计时降幅电路，包括计时器、RS触发器、开关M1及电阻R31和电阻R32串联支路，计时器的控制清零端Clr_L及RS触发器的R端接入反激后级的开启信号，以在每一个后级开关管的开启时刻控制计时器清零；计时器的计数端CP_L在每一个前级开关管的开启时刻计数一次，达到设定次数时，输出有效电平让RS触发器翻转，在Q’端产生高电平输出经开关M1，以控制开关M1闭合来短接电阻R32，从而让流过电阻R31和电阻R32串联支路的前级峰值电流Ipk_BT在串联支路上产生的电压Vpk_BT减小。优选的，所述BOOST前级的控制环路，包括前级采样电路、前级电流采样电路、前级比较判断电路和前级控制信号产生电路，其具体连接关系是，所述的前级采样电路的输入 端口与两级控制器的FA端相连，输出端口与所述的前级比较判断电路的第一输入端口相连；所述的前级采样电路在反激后级变压器的激磁阶段，将前级输出电压采样并保存，以传送给前级比较判断电路；所述的前级比较判断电路通过第一输入端口接收前级采样电路的采样信号，并通过第一输出端口和第二输出端口分别与所述的前级控制信号产生电路的第一输入端口和第二输入端口连接，以输出调节开关频率的电流和限定前级峰值电流大小的电流；所述的前级电流采样电路的输入端口与所述控制器的Drain1端相连，前级电流采样电路的输出与所述的前级控制信号产生电路的第三输入端口连接；所述的前级控制信号产生电路的输出端口与所述的前级开关管的栅极相连，前级开关管的漏极和源极分别与所述控制器的Drain1端和地电位相连；前级控制信号产生电路在调频和调幅电流作用下，生成控制信号控制所述前级开关管的开启和关断。优选的，所述的前级采样电路包括：前级采样模块和电阻R1，前级采样模块的输入端与FA端相连，前级采样模块的输出端与电阻R1的一端相连，电阻R1的一端还连接前级比较判断电路的输入端，电阻R1的另一端接地；前馈电流以一定的比例镜像放大后降落在所述的前馈电流采样电阻上，以电压的形式传送到所述的前级比较判断电路的第一输入端；所述的前级比较判断电路包括：误差放大器和前级跨导放大器，误差放大器的两个输入分别接前级采样电路的电阻R1的一端和第一基准电压，误差放大器的输出与第二基准电压Vref2分别接入前级跨导放大器的两个输入，前级跨导放大器的第一输出和第二输出接入前级控制信号产生电路，用以将前级比较判断电路生成的两路电流Ipk_BT和Iosc分别输出给前级控制信号产生电路；所述的误差放大器将前级反馈回的输出电压与所述的基准电压一作比较，得到的误差放大电压与基准电压二分别作为所述的前级跨导放大器的两个输入，用来调节产生决定前级工作频率和限定前级峰值电流大小的两路电流输出，二者分别作为所述的前级控制信号产生电路的第一输入端口和第二输入端口；所述的前级电流采样电路包括：前级峰值电流检测模块和电阻R2，前级峰值电流检测模块的输入与Drain1端连接，前级峰值电流检测模块的输出与电阻R2的一端相连，电阻R2的一端还连接前级控制信号产生电路，电阻R2的另一端接地；在前级开关管导通阶段，前级峰值电流检测模块通过Drain1端将前级输入电流采集下来并转化成电压，经过所述峰值电压分压电阻分压后，连接到所述的前级控制信号产生电路的第三输入端口；所述的前级控制信号产生电路包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两级控制器，适用于AC/DC中前级开关管和后级开关管的控制，包括BOOST前级的控制环路、反激后级的控制环路及FA端、FB端，其特征在于：所述BOOST前级的控制环路和反激后级的控制环路集成在一颗芯片中，所述芯片仅有一个FA端和一个FB端，所述芯片的FA端，在反激后级变压器的激磁阶段，为BOOST前级的控制环路，采集和保存BOOST前级的输出电压；在反激后级变压器的去磁阶段，采集和保存反激后级的输出电压，并提供给反激后级的控制环路；所述芯片的FB端，在反激后级变压器的去磁阶段，对反激后级的输出电压进行采集和保存，进而产生后级开关管的开启信号及关断信号。

【技术特征摘要】
1.一种两级控制器，适用于AC/DC中前级开关管和后级开关管的控制，包括BOOST前级的控制环路、反激后级的控制环路及FA端、FB端，其特征在于：所述BOOST前级的控制环路和反激后级的控制环路集成在一颗芯片中，所述芯片仅有一个FA端和一个FB端，所述芯片的FA端，在反激后级变压器的激磁阶段，为BOOST前级的控制环路，采集和保存BOOST前级的输出电压；在反激后级变压器的去磁阶段，采集和保存反激后级的输出电压，并提供给反激后级的控制环路；所述芯片的FB端，在反激后级变压器的去磁阶段，对反激后级的输出电压进行采集和保存，进而产生后级开关管的开启信号及关断信号。2.根据权利要求1所述的两级控制器，其特征在于：还包括连接于BOOST前级的控制环路与反激后级的控制环路之间的防充爆电路，所述防充爆电路包括计时降幅电路，计时降幅电路在反激后级为极轻载或空载时，让BOOST前级控制环路的前级峰值电流跟随反激后级的控制环路的降频和降幅至最小幅值。3.根据权利要求2所述的两级控制器，其特征在于：所述防充爆电路的计时降幅电路，包括计时器、RS触发器、开关M1及电阻R31和电阻R32串联支路，计时器的控制清零端Clr_L及RS触发器的R端接入反激后级的开启信号，以在每一个后级开关管的开启时刻控制计时器清零；计时器的计数端CP_L在每一个前级开关管的开启时刻计数一次，达到设定次数时，输出有效电平让RS触发器翻转，在Q’端产生高电平输出经开关M1，以控制开关M1闭合来短接电阻R32，从而让流过电阻R31和电阻R32串联支路的前级峰值电流Ipk_BT在串联支路上产生的电压Vpk_BT减小。4.根据权利要求1或2所述的两级控制器，其特征在于：所述BOOST前级的控制环路，包括前级采样电路、前级电流采样电路、前级比较判断电路和前级控制信号产生电路，其具体连接关系是，所述的前级采样电路的输入端口与两级控制器的FA端相连，输出端口与所述的前级比较判断电路的第一输入端口相连；所述的前级采样电路在反激后级变压器的激磁阶段，将前级输出电压采样并保存，以传送给前级比较判断电路；所述的前级比较判断电路通过第一输入端口接收前级采样电路的采样信号，并通过第一输出端口和第二输出端口分别与所述的前级控制信号产生电路的第一输入端口和第二输入端口连接，以输出调节开关频率的电流和限定前级峰值电流大小的电流；所述的前级电流采样电路的输入端口与所述控制器的Drain1端相连，前级电流采样电路的输出与所述的前级控制信号产生电路的第三输入端口连接；所述的前级控制信号产生电路的输出端口与所述的前级开关管的栅极相连，前级开关管的漏极和源极分别与所述控制器的Drain1端和地电位相连；前级控制信号产生电路在调频和调幅电流作用下，生成控制信号控制所述前级开关管的开启和关断。5.根据权利要求4所述的两级控制器，其特征在于：所述的前级采样电路包括：前级采样模块和电阻R1，前级采样模块的输入端与FA端相连，前级采样模块的输出端与电阻R1的一端相连，电阻R1的一端还连接前级比较判断电路的输入端，电阻R1的另一端接地；所述的前级比较判断电路包括：误差放大器和前级跨导放大器，误差放大器的两个输入分别接前级采样电路的电阻R1的一端和第一基准电压，误差放大器的输出与第二基准电压Vref2分别接入前级跨导放大器的两个输入，前级跨导放大器的第一输出和第二输出接入前级控制信号产生电路，用以将前级比较判断电路生成的两路电流Ipk_BT和Iosc分别输出给前级控制信号产生电路；所述的前级电流采样电路包括：前级峰值电流检测模块和电阻R2，前级峰值电流检测模块的输入与Drain1端连接，前级峰值电流检测模块的输出与电阻R2的一端相连，电阻R2的一端还连接前级控制信号产生电路，电阻R2的另一端接地；所述的前级控制信号产生电路包括：电阻R3、比较器OCP1、振荡器OSC和前级逻辑及驱动模块；所述比较器OCP1的反向输入端与前级峰值电流检测模块的输出连接，比较器OCP1的正向输入端接入前级比较判断电路的前级跨导放大器的第一输出的电流Ipk_BT，比较器OCP1的正向输入端还通过电阻R3接地，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，周阿铖，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44