一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其技术方案要点是包括供电及驱动模块、保护模块和多模式控制模块；所述供电及驱动模块，包括内部启动模块、基准电压模块、电流采样器、误差放大器、输出驱动模块；所述保护模块，包括过热保护模块、过载保护模块、过压保护模块和过流保护模块；所述多模式控制模块，包括反馈输入端、振荡器，用于改变开关的频率、负载检测模块、零电流检测电路，用于实现谷底导通模式、谷底检测器和模式选择器，用于若干种工作模式的切换，本发明专利技术采用了多种降低电磁干扰的方法，抗电磁干扰能力较好，在实际应用过程中不但可以大量节省外围电路，还能大大提高电源转换效率，减小开关损耗。

A PWM switching power supply control circuit with excellent electromagnetic interference resistance

The invention discloses a PWM switching power supply ability of anti electromagnetic interference and excellent control circuit, the technological scheme including power supply and drive module, protection module and multi mode control module; the power supply and drive module, start module, including the internal reference voltage module, the current sampling, error amplifier, the output driver module; the protection module, including overheat protection module, overload protection module, overvoltage protection module and over-current protection module; the multi mode control module, including feedback input, oscillator, used to change the switch frequency, load detection module, zero current detection circuit, used to achieve the bottom of conduction mode, bottom detector and mode selector for some kind of switching mode, the invention uses a variety of methods to reduce the electromagnetic interference, anti electromagnetic interference ability Better, in the actual application process, not only can save a large number of peripheral circuits, but also greatly improve the efficiency of power conversion, reduce switching losses.

【技术实现步骤摘要】
一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路
本专利技术涉及集成电路领域，具体涉及一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路。
技术介绍
开关电源是一种高频化的电能转换装置，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名，其功能是将一个基准电压通过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源主要工作原理是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定的输出电压。通常开关电源由开关电源控制电路和开关管（MOSFET）组成。开关电源的框图如附图1所示，开关电源控制电路的工作方式有多种，其中最常见的一种是脉冲宽度调制（PWM）方式，通过调节功率MOS的开关时间来控制输出的波形，采用的方式是调整功率模式MOS栅极PWM信号占空比，从而控制输出波形的电源和电流的模拟量，也是一种功率调节的方式。电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)是干扰电信号并降低信号完好性的电子噪音，EMI通常由电磁辐射发生源所产生的。EMI的存在会导致设备的性能降低。电磁干扰包括传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。集成电路的抗电磁干扰能力已经成为衡量其性能水平的一个重要标志，一个集成电路的抗干扰能力大小也决定了该电路的应用范围，尤其对于应用在能源转换方面的开关电源电路来说更是如此。一方面，由于开关电源直接接在市电电网上，电源设备与电网之间存在双向的电磁干扰；另一方面开关电源的使用条件通常较差，如汽车装置等，因此在开关电源的设计中必须考虑抗电磁干扰问题。开关电源控制电路的抗电磁干扰能力的检测一般是通过将其应用在某些具体的开关电源中，进行专门的抗电磁干扰测试，另外还可以从该电源的开关损耗和能量转换效率上进行判断。开关电源中的抗电磁干扰设计通常包括两部分，开关电源控制电路的抗干扰能力设计是其中重要的一部分；如果开关电源控制电路的抗干扰能力较弱，则必须通过复杂的外围电路设计以提高整个系统的抗干扰能力。通过外围电路提升整体开关电源抗干扰能力比较典型的方案是电网电源先经过抗电磁干扰的模块，然后再进行整流滤波。这些保护措施可以通过外围电路的设计提升开关电源的抗电磁干扰能力，但这样做会导致整个开关电源的设计较复杂，需要增加很多外围器件，从而造成整体开关电源成本的提高。随着社会对能源效率和环保问题的关注度日益提高，减小开关损耗，提高开关电源的效率，从而提高开关电源抗电磁干扰能力已成为开关电源方面集成电路设计的主要发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其具有抗电磁干扰能力优异，能够提高开关电源的效率，减小开关电源的能源损耗的优点。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，包括供电及驱动模块、保护模块和多模式控制模块；所述供电及驱动模块，包括内部启动模块、基准电压模块、电流采样器、误差放大器、输出驱动模块；所述保护模块，包括过热保护模块、过载保护模块、过压保护模块和过流保护模块；所述多模式控制模块，包括反馈输入端、振荡器，用于改变开关的频率、负载检测模块、零电流检测电路，用于实现谷底导通模式、谷底检测器和模式选择器，用于若干种工作模式的切换。通过采用上述技术方案，由于开关电源在实际应用中需要不断地对线圈进行充放电，这种电流冲击的存在使得电磁干扰比较严重。研究表明，电流的纹波大小约为V/2Lfk，其中V为电压，L为线圈电感，fk为开关频率。由此可见电流纹波与电压成正比。实际应用中电源电压不能太低，为了降低电磁干扰，开关频率不能太低，即提高开关频率可以降低电流纹波，但这样会使开关损耗增加，能量转换效率降低。因此开关频率的选择必须考虑诸多因素，并进行折中。本专利技术采用可变的开关频率以根据不同情况调节所需的开关频率。本专利技术采用了零电流检测电路来优化开关管的导通。在开关管漏源电源的第一个最小值所在的位置使得该MOSFET导通，可以使得导通的电流尖峰最小。该电路提供信号驱动开关管在其漏端电压差较低时进入开通，即实现谷底导通。如此导通的电流尖峰将会最小，从而大大降低整个开关电源的电磁干扰。进一步设置：所述负载检测模块与内部启动模块连接，用于在内部启动模块启动后，检测外部负载情况并将电信号反馈至模式选择器，模式选择器用于改变控制电路的工作模式。进一步设置：所述供电及驱动模块外连有MOS管，工作模式确定后启动零电流检测电路、谷底检测器，供电及驱动模块启动MOS管，产生采样电压，控制电路内设有内部逻辑电路，用以将采样电压与预定值比较，关闭或打开MOS管。进一步设置：所述电流采样器将输出电压与基准参考电压比较，通过误差放大器将误差放大信号通过光耦转化为电流，并注入反馈输入端内，用以调节输出电压的大小。进一步设置：所述振荡器采用多频振荡器，用于通过改变电容在充放电电流不变情况下调节频率，并能够通过调节充放电回路上的充放电电流改变占空比。通过采用上述技术方案，由于开关电源系统中电感、电容的影响，开关电源控制电路在工作过程中会引入电流和电压高次谐波分量，即频谱上有峰值很高的噪声频带存在，从而产生严重的电磁干扰。本专利技术采用“变频”技术，使得开关频率不是固定的，而是在一定范围内变化，从而将开关电源中的电压和电流的各次谐波的频带得到展宽，以降低开关电源控制电路电磁干扰。进一步设置：所述控制电路内设有用于控制开关电流的电流采样电路。通过采用上述技术方案，在开关电源电路设计的过程中，为了降低电磁干扰，同时减小开关损耗，提高转换效率高，本专利技术中在一定程度上减小了开关管的关断电流和负载电流，以减小工作过程中的损耗，提高转换效率。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用了多种降低电磁干扰的方法，经过多重抗电磁干扰设计后的控制电路的抗电磁干扰能力较好，可应用监视器/液晶电视/机顶盒电源，也可以用于各种交流/直流电源适配器和各种充电器。本专利技术在外界负载变化时开关电源频率可以平滑地变化，即体现了“软折弯”的特点，因此跟传统开关电源相比大大减小了开关损耗，降低了电磁干扰。通过使用谷底开通模式，使其导通所形成的电流尖峰较小，从而降低整个开关电源的电磁干扰，提高转换效率。另外另外为了降低电磁干扰和开关损耗，提高转换效率，对开关电流进行了有效的控制。在实际应用过程中，本专利技术不但可以大量节省外围电路，还能大大提高电源转换效率，减小开关损耗。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是
技术介绍
中的开关电源框图；图2是本专利技术的整体框图；图3是本专利技术的工作模式图；图4是本专利技术中开关管的工作模式图；图5是本专利技术中优化开关管导通的零检测电路结构；图6是本专利技术中多频振荡器的结构图；图7是本专利技术中的电流采样电路图。符号说明，AC：交流源；CS：电流感应输入端；DRI：MOS管的驱动输出端；VIN：直流输入电压；M1：开关管；CM：MOS管的漏端电容；NP：变压器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其特征在于：包括供电及驱动模块、保护模块和多模式控制模块；所述供电及驱动模块，包括内部启动模块、基准电压模块、电流采样器、误差放大器、输出驱动模块；所述保护模块，包括过热保护模块、过载保护模块、过压保护模块和过流保护模块；所述多模式控制模块，包括反馈输入端、振荡器，用于改变开关的频率、负载检测模块、零电流检测电路，用于实现谷底导通模式、谷底检测器和模式选择器，用于若干种工作模式的切换。

【技术特征摘要】
1.一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其特征在于：包括供电及驱动模块、保护模块和多模式控制模块；所述供电及驱动模块，包括内部启动模块、基准电压模块、电流采样器、误差放大器、输出驱动模块；所述保护模块，包括过热保护模块、过载保护模块、过压保护模块和过流保护模块；所述多模式控制模块，包括反馈输入端、振荡器，用于改变开关的频率、负载检测模块、零电流检测电路，用于实现谷底导通模式、谷底检测器和模式选择器，用于若干种工作模式的切换。2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其特征在于：所述负载检测模块与内部启动模块连接，用于在内部启动模块启动后，检测外部负载情况并将电信号反馈至模式选择器，模式选择器用于改变控制电路的工作模式。3.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰能力优异的PWM开关电源控制电路，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：居水荣，沈济，张子豪，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32