一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，该装置在副边输出电压达到启动电压后开始正常工作；振荡器和延时单元相配合，在等待预定时间后产生被锁定的电平信号；输出检测单元通过门限电压来判断副边输出电压大小；前沿消隐单元在驱动信号的开启电平持续时间内设置两个屏蔽时间，一个屏蔽时间较小，用来屏蔽功率管开启瞬间产生在CS采样电阻上的电压毛刺，另一个屏蔽时间较大；控制单元在预定时间内，当副边输出电压较低时，用较大的屏蔽时间来检测驱动信号的开启电平持续时间，如果连续预定数目个周期内开启电平持续时间均小于屏蔽时间，则控制功率管持续关断。本发明专利技术能够检测到初级绕组工作在深度连续电流模式时关断功率管。

Peak current depth continuous protector for primary winding of switching power supply

The invention discloses a switching power supply primary winding current peak depth continuous protection device, the device output in the secondary side voltage reaches the start voltage after the start of the normal work; combination of oscillator and the delay unit, generating signal locked waiting after a predetermined time; the output detection unit through the threshold voltage to determine the secondary output voltage size; leading edge blanking unit in the drive signal set to open two shielding time level duration within a shielded time small power tube used to shield the opening moments in the CS sampling voltage on the resistance of burr, another time shielding larger; the control unit within a predetermined time, when the secondary output voltage is low when used to detect shielding large opening level duration of the driving signal, if a predetermined number of cycle duration of opening level The control power tube is continuously switched off when the shielding time is less than the shielding time. The present invention is capable of detecting a primary winding operating at a deep continuous current mode to turn off the power tube.

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置
本专利技术涉及电源
，特别是涉及一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置。
技术介绍
随着消费电子产品强劲的需求以及各种电子产品的更新换代，对电源模块的要求也越来越高。电源模块通常为功能模块提供恒定的电压或恒定的电流，以保证它们稳定的工作。如图1所示，是现有技术一种副边反馈开关电源的简化拓扑结构图。该开关电源包括驱动电路10、比较电路20和功率管30。比较电路20用于比较CS采样电阻RCS上的采样电压和阈值电压，驱动电路10用于根据比较电路20的比较结果向功率管30发送驱动信号以驱动功率管30开启或关断，其中，驱动信号的一个周期由开启电平和关断电平组成，在开启电平持续时间期间，功率管开启，在关断电平持续时间期间，功率管关断，开启电平和关断电平中的一个为低电平，另一个为高电平。具体而言，当驱动电路10驱动功率管30开启时，初级绕组存储能量，初级绕组上的电流上升，上升斜率为VIN/LP，VIN为变压器初级绕组上的电压，LP为初级绕组的电感，CS采样电阻RCS上的采样电压线性上升，比较电路20通过检测采样电压来间接检测初级绕组上的电流。当初级绕组上的电流到达峰值电流ipeak时，采样电压也上升到阈值电压Vth_ocp，因此，驱动电路10需要驱动功率管30关断。由于在功率管30开启瞬间，CS采样电阻RCS上会耦合电压毛刺，该电压毛刺远大于阈值电压，为了防止采集到电压毛刺而误关断功率管30，因此比较电路20设置了消隐时间，在消隐时间内比较电路20会屏蔽CS采样电阻RCS上的电压毛刺。该副边反馈开关电源在工作时，当输出接负载时，随着功率管30开启，初级绕组将能量传递到次级绕组，次级绕组上的电流等于初级绕组的电流和匝比乘积，即IS＝IP×N，次级绕组上将产生大电流，给负载和输出电容同时供电。如果输出为阻抗大的容性负载，输出电压VOUT上升将非常缓慢，与此同时，输出电压VOUT较低时，功率管30的开关频率最大，试图给输出提供更多能量，但是此时因为次级电感的两端压差小，次级电感的电流下降斜率平缓，因此次级电感的退磁时间比较长，导致功率管30在下次开启时，次级电感上的电流没有降低到零。所以在输出电压VOUT上升期间，初级绕组工作在连续电流模式，而又因为输出电压VOUT低，功率管30的开关频率最大，在功率管30的关断时间次级电流没有降低零，那么初级绕组的电流在每次开启时会不停累积，尽管初级绕组的电流在不停累积，驱动电路10仍然需等到消隐时间之后才能关断功率管30，也就是说，功率管30每次开启的持续时间均为消隐时间，消隐时间内又不检测初级绕组上的电流，那么在消隐时间内初级绕组上的电流继续累积，当累积的电流超过峰值电流时，如果再继续累积，就会造成大电流烧毁芯片。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，能够检测到初级绕组工作在深度连续电流模式时关断功率管。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，应用于副边反馈开关电源，所述开关电源包括驱动电路、比较电路和功率管，所述比较电路用于比较CS采样电阻上的采样电压和阈值电压，所述驱动电路用于根据所述比较电路的比较结果向所述功率管发送驱动信号以驱动所述功率管开启或关断，所述驱动信号的一个周期由开启电平和关断电平组成，在开启电平持续时间期间，功率管开启，在关断电平持续时间期间，功率管关断，该装置包括电压检测单元、振荡器、延时单元、输出检测单元、前沿消隐单元和控制单元；所述电压检测单元用于检测副边输出电压是否达到启动电压，并在达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第一使能电平信号，以及在没有达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第二使能电平信号，其中，所述第一使能电平信号为第二使能电平信号翻转后的信号；所述振荡器用于根据所述第一使能电平信号向所述延时单元发送第一启动电平信号以及在预定时间后向所述延时单元发送第二启动电平信号，其中，所述第一启动电平信号为所述第二启动电平信号翻转后的信号；所述延时单元用于在接收到所述第一使能电平信号和第一启动电平信号时，向所述控制单元发送第一触发电平信号，以及在接收到第二启动电平信号时，将所述第一触发电平信号变为第二触发电平信号，并锁定所述第二触发电平信号保持不变，其中，所述第一触发电平信号与第一启动电平信号一致，所述第二触发电平信号与第二启动电平信号的电平状态一致；所述输出检测单元用于检测所述副边输出电压是否高于门限电压，并在低于门限电压时，向所述控制单元发送第一检测电平信号，在高于门限电压时，向所述控制单元发送第二检测电平信号，其中，所述第一检测电平信号为所述第二检测电平信号翻转后的信号；所述前沿消隐单元用于接收脉宽调制信号和所述驱动信号，并在所述脉宽调制信号为高电平时，根据所述驱动信号向所述控制单元发送第一消隐信号和第二消隐信号，其中，所述第一消隐信号和第二消隐信号与所述驱动信号的周期相同，且所述第一消隐信号的占空比大于所述第二消隐信号的占空比；所述控制单元用于在接收到第一使能电平信号的前提下，控制所述比较电路在第一消隐信号的低电平持续时间内停止比较，以及仅在同时接收到所述第一检测电平信号和第一触发电平信号时，比较所述驱动信号的开启电平时间与第二消隐信号的低电平持续时间的大小，并在所述驱动信号的连续预定数目个周期内的开启电平持续时间均小于第二消隐信号的低电平持续时间时，向所述驱动电路发送保护信号，以使得所述驱动电路持续关断功率管。其中，所述第一使能电平信号为高电平信号，所述第一启动电平信号为低电平信号，所述第一检测电平信号为低电平信号，所述开启电平为高电平。其中，所述延时单元包括非门和锁存器，所述电压检测单元连接所述非门的输入端，所述振荡器连接所述锁存器的R端，所述非门的输出端连接所述锁存器的S端，所述锁存器的输出端连接所述控制单元。其中，所述输出检测单元为比较器，所述比较器的正端输入副边输出电压，所述比较器的负端输入门限电压。其中，所述前沿消隐单元包括锁存器、第一偏置电流源、第二偏置电流源、第一P型MOS管、第二P型MOS管、第一N型MOS管、第二N型MOS管、第一电容、第二电容、第三电容、第一非门、第二非门、第一或非门和第二或非门，所述锁存器的R端输入脉宽调制信号，所述锁存器的S端输入驱动信号，所述锁存器的输出端连接所述第一P型MOS管、第二P型MOS管、第一N型MOS管和第二N型MOS管的栅极，所述第一偏置电流源连接第一P型MOS管的源极，所述第一P型MOS管的漏极连接第一N型MOS管的漏极、第一电容的一端和第一非门的输入端，所述第二偏置电流源连接第二P型MOS管的源极，所述第二P型MOS管的漏极连接第二N型MOS管的漏极、第二电容的一端、第三电容的一端和第二非门的输入端，所述第一N型MOS管的源极、第二N型MOS管的源极、第一电容的另一端、第二电容的另一端和第三电容的另一端接地，所述第一非门的输出端连接第一或非门的一个输入端，所述第二非门的输出端连接第二或非门的一个输入端，所述第一或非门的另一端和第二或非门的另一个输入端输入脉宽调制信号，所述第一或非门的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，应用于副边反馈开关电源，所述开关电源包括驱动电路、比较电路和功率管，所述比较电路用于比较CS采样电阻上的采样电压和阈值电压，所述驱动电路用于根据所述比较电路的比较结果向所述功率管发送驱动信号以驱动所述功率管开启或关断，所述驱动信号的一个周期由开启电平和关断电平组成，在开启电平持续时间期间，功率管开启，在关断电平持续时间期间，功率管关断，其特征在于，包括电压检测单元、振荡器、延时单元、输出检测单元、前沿消隐单元和控制单元；所述电压检测单元用于检测副边输出电压是否达到启动电压，并在达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第一使能电平信号，以及在没有达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第二使能电平信号，其中，所述第一使能电平信号为第二使能电平信号翻转后的信号；所述振荡器用于根据所述第一使能电平信号向所述延时单元发送第一启动电平信号以及在预定时间后向所述延时单元发送第二启动电平信号，其中，所述第一启动电平信号为所述第二启动电平信号翻转后的信号；所述延时单元用于在接收到所述第一使能电平信号和第一启动电平信号时，向所述控制单元发送第一触发电平信号，以及在接收到第二启动电平信号时，将所述第一触发电平信号变为第二触发电平信号，并锁定所述第二触发电平信号保持不变，其中，所述第一触发电平信号与第一启动电平信号一致，所述第二触发电平信号与第二启动电平信号的电平状态一致；所述输出检测单元用于检测所述副边输出电压是否高于门限电压，并在低于门限电压时，向所述控制单元发送第一检测电平信号，在高于门限电压时，向所述控制单元发送第二检测电平信号，其中，所述第一检测电平信号为所述第二检测电平信号翻转后的信号；所述前沿消隐单元用于接收脉宽调制信号和所述驱动信号，并在所述脉宽调制信号为高电平时，根据所述驱动信号向所述控制单元发送第一消隐信号和第二消隐信号，其中，所述第一消隐信号和第二消隐信号与所述驱动信号的周期相同，且所述第一消隐信号的占空比大于所述第二消隐信号的占空比；所述控制单元用于在接收到第一使能电平信号的前提下，控制所述比较电路在第一消隐信号的低电平持续时间内停止比较，以及仅在同时接收到所述第一检测电平信号和第一触发电平信号时，比较所述驱动信号的开启电平时间与第二消隐信号的低电平持续时间的大小，并在所述驱动信号的连续预定数目个周期内的开启电平持续时间均小于第二消隐信号的低电平持续时间时，向所述驱动电路发送保护信号，以使得所述驱动电路持续关断功率管。...

【技术特征摘要】
1.一种开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，应用于副边反馈开关电源，所述开关电源包括驱动电路、比较电路和功率管，所述比较电路用于比较CS采样电阻上的采样电压和阈值电压，所述驱动电路用于根据所述比较电路的比较结果向所述功率管发送驱动信号以驱动所述功率管开启或关断，所述驱动信号的一个周期由开启电平和关断电平组成，在开启电平持续时间期间，功率管开启，在关断电平持续时间期间，功率管关断，其特征在于，包括电压检测单元、振荡器、延时单元、输出检测单元、前沿消隐单元和控制单元；所述电压检测单元用于检测副边输出电压是否达到启动电压，并在达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第一使能电平信号，以及在没有达到启动电压时，向所述振荡器、延时单元和控制单元发送第二使能电平信号，其中，所述第一使能电平信号为第二使能电平信号翻转后的信号；所述振荡器用于根据所述第一使能电平信号向所述延时单元发送第一启动电平信号以及在预定时间后向所述延时单元发送第二启动电平信号，其中，所述第一启动电平信号为所述第二启动电平信号翻转后的信号；所述延时单元用于在接收到所述第一使能电平信号和第一启动电平信号时，向所述控制单元发送第一触发电平信号，以及在接收到第二启动电平信号时，将所述第一触发电平信号变为第二触发电平信号，并锁定所述第二触发电平信号保持不变，其中，所述第一触发电平信号与第一启动电平信号一致，所述第二触发电平信号与第二启动电平信号的电平状态一致；所述输出检测单元用于检测所述副边输出电压是否高于门限电压，并在低于门限电压时，向所述控制单元发送第一检测电平信号，在高于门限电压时，向所述控制单元发送第二检测电平信号，其中，所述第一检测电平信号为所述第二检测电平信号翻转后的信号；所述前沿消隐单元用于接收脉宽调制信号和所述驱动信号，并在所述脉宽调制信号为高电平时，根据所述驱动信号向所述控制单元发送第一消隐信号和第二消隐信号，其中，所述第一消隐信号和第二消隐信号与所述驱动信号的周期相同，且所述第一消隐信号的占空比大于所述第二消隐信号的占空比；所述控制单元用于在接收到第一使能电平信号的前提下，控制所述比较电路在第一消隐信号的低电平持续时间内停止比较，以及仅在同时接收到所述第一检测电平信号和第一触发电平信号时，比较所述驱动信号的开启电平时间与第二消隐信号的低电平持续时间的大小，并在所述驱动信号的连续预定数目个周期内的开启电平持续时间均小于第二消隐信号的低电平持续时间时，向所述驱动电路发送保护信号，以使得所述驱动电路持续关断功率管。2.根据权利要求1所述的开关电源初级绕组峰值电流深度连续保护装置，其特征在于，所述第一使能电平信号为高电平信号，所述第一启动电平信号为低电平信号，所述第一检测电平信号为低电平信号，所述开启电平为高电平。3.根据权利要求2所述的开关电源初级绕组峰值电流深度连续保...

【专利技术属性】
技术研发人员：向磊，唐波，许刚颍，王建辉，马强，
申请(专利权)人：成都启臣微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51