副边反馈控制电路及应用该电路的开关电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种副边反馈控制电路，适用于具有由变压器的原边绕组形成的原边电路和变压器的副边绕组形成的副边电路的隔离开关电源，包括：副边消磁电路、检测判断模块、输出电压编码控制模块、反馈开关、辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻、反馈开关状态检测模块、输出电压解码反馈模块及占空比调制电路，由于反馈开关与副边消磁电路串联，本实用新型专利技术在高输出电压时电源系统也能稳定工作，且能防止输出电容的电荷倒灌、降低反馈开关控制难度，同时反馈开关只需采用低压器件、能降低电源系统成本。

【技术实现步骤摘要】
副边反馈控制电路及应用该电路的开关电源
本技术涉及开关电源控制器，特别涉及磁隔离的高输出电压副边反馈控制电路及应用该电路的开关电源。
技术介绍
为了避免负载对供电输入端的干扰和破坏，隔离型开关电源已成为各种供电系统中不可或缺的部分。既要实现输出电压和输入电压之间的隔离又要把输出电压稳定在设定值，必然需要采用隔离器件把输出电压的大小反馈到输入一侧进行调节控制。图1是常用的副边反馈控制技术，隔离反馈的任务由器件TL431、光耦及辅助器件组成的隔离放大器来承担。基本原理是：TL431与采样电阻R1、R2等元件组成的跨导放大器把输出电压与基准电压的误差电压信号放大为电流信号，当输出电压偏高时流过TL431的电流变大，也就是流过光耦的电流变大，控制器FB端口的电压变小，从而控制器输出占空比变小使得变压器传递更小的能量到副边输出端，输出电压开始降低；反之，若输出电压偏低，通过把误差信号反馈到原边控制占空比的增加来增加变压器的传输能量，从而提高输出电压。如此反复不断地调节控制把输出电压稳定在设定值。这种反馈技术因其检测和比较环节在开关电源的副边，即负载一侧，所以称其为副边反馈。这种直接检测输出电压的方式具有精度高的特点，但是由于这些检测、放大器、隔离反馈器件的存在增加了电源系统板的空间，显然在成本和体积上没有优势。特别是光耦不能在高温下工作，且易于老化，使得这种电源的高温寿命短，无法满足一些高温应用。为了解决上述所遇到的技术问题，公开号为CN105610306A，专利技术名称为《副边反馈控制方法及其控制电路》的专利技术专利申请提出了一种新型的副边反馈电路，它适用于具有由变压器的原边绕组形成的原边电路和变压器的副边绕组形成的副边电路的隔离开关电源。图2来自上述专利技术申请实施例四的图6，图3为图2电路反馈开关的工作状态及124处电压波形图，图2所示的副边反馈开关开关电源，它包括：三绕组变压器，它由主边绕组NP、副边绕组NS、辅助绕组NA这三个绕组组成，其中绕组NP包含第一端口102和第二端口103，绕组NS包含第一端口104和第二端口105，绕组NA包含第一端口106和第二端口107。副边调制器由输出电压编码控制模块、检测判断模块构成。副边消磁电路，它包含第一端口110和第二端口111两个端口；输出电容，它包含第一端口131和第二端口132两个端口；反馈开关，它包含漏极端口133、源极端口135和栅极端口134三个端口。输出电压编码控制模块，它包含第一端口112、第二端口113、第三端口114三个端口；检测判断模块，它包含第一端口115、第二端口116、第三端口117、第四端口118、第五端口119五个端口；辅助绕组电压检测上电阻，它包含第一端口120和第二端口121；辅助绕组电压检测下电阻，它包含第一端口122和第二端口123；反馈开关状态检测模块，它包含第一端口124和第二端口125两个端口；输出电压解码反馈模块，它包含第一端口126和第二端口127两个端口；占空比调制电路，它包含第一端口128、第二端口129、第三端口130三个端口。它们的连接关系为：端口102与输入电源的正极端101相连，端口103与端口130相连；端口104、端口131、端口119一起相连，连接点形成开关电源输出电压的正极端口108；端口105、端口110、反馈开关的漏极端口133、端口115一起相连；端口111、端口118、反馈开关的源极端口135、端口132一起相连，连接点形成开关电源输出电压的负极端口109；反馈开关的栅极端口134与端口112一起相连；端口113与端口116相连；端口114与端口117相连；端口120与端口106相连；端口121、端口122、端口124一起相连；端口125与端口126一起相连；端口127与端口128一起相连；端口129、端口123、端口107一起相连，连接点形成输入电源的负极端。该反激电源开关电源的励磁过程与传统反激开关电源是一样的，它的不同之处在于如何在消磁阶段从副边把输出电压的变化信息反馈到原边。其具体的工作原理详见相关说明书的0086-0090段。开关电源开关电源上述方案的反馈控制简化过程为：副边采样输出电压→编码→控制反馈开关阻态变化→原边检测阻态变化→解码→产生电压调制占空比。该方案既不需要光耦器件也不需要其它额外的隔离传输器件，从而不仅避免这些器件本身所带来的一些固有缺陷，也不会有为辅助这些器件工作而添加的器件，能减小体积和成本，使体积、成本、性能到达最优化，适用范围更广。同时也不会有原边反馈技术的输出电压精度低和不能在副边通过控制进行改变输出电压的问题。但上述方案需保证ΔVref﹤ΔV124，也就是检测模块能够判断出这种电压突变。若电源系统输出电压VOUT＝12V，V124＝3V，VBE＝3V，ΔVref＝0.1V，反馈开关导通压降Vsdon＝0.06V。由公式：可得出：导致ΔVref＞ΔV124。因此，在高输出电压时，反馈开关状态检测模块难以检测到反馈开关的导通状态是否发生改变，解码与占空比调制模块无法完成反馈开关导通状态的解码及占空比的调整，进而导致电源系统无法正常工作。此外，反馈开关在变压器励磁阶段和消磁结束后不能开通，否则会出现输出电容的电荷倒灌，可能导致电源系统故障，反馈开关工作时序图如图3所示，其中H表示输出电压编码控制模块112端口输出高电平，驱动反馈开关导通，反馈开关处于低阻区；L表示输出电压编码控制模块112端口输出低电平，驱动反馈开关关闭，由于反馈开关的源极端口135连接至开关电源输出电压的负极端口109，反馈开关关闭时处于高阻区。变压器励磁阶段为0～t1、t4～t5，若在变压器消磁阶段t1～t3、t5～t6时间段内需要开通反馈开关，检测判断模块还需通过端口115检测133处电压，在端口133处电压达到阈值时关闭反馈开关，即t2处关闭反馈开关，避免变压器消磁结束后t3～t4、t6～t7时间段内反馈开关没有及时关闭而出现输出电容的电荷现倒灌。反馈开关控制相对复杂。由于反馈开关与消磁电路并联，反馈开关需采用耐高压器件，增加电源系统成本。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提出一种适用于高输出电压的副边反馈控制电路，开关电源。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种副边反馈控制电路，适用于具有由变压器的原边绕组形成的原边电路和变压器的副边绕组形成的副边电路的隔离开关电源，包括：副边消磁电路、检测判断模块、输出电压编码控制模块、反馈开关、辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻、反馈开关状态检测模块、输出电压解码反馈模块及占空比调制电路；副边消磁电路在变压器消磁阶段处于导通状态，为变压器的储能给输出电容充电提供路径；在变压器非消磁阶段处于高阻状态，防止输出电容的电荷倒灌；检测判断模块检测隔离开关电源的输出电压，并把该电压与内部的基准电压进行比较，输出电压变化信息，并将其发送给输出电压编码控制模块；输出电压编码控制模块根据接收到的电压变化信息，按照约定的通信协议进行编码，并根据该编码控制反馈开关的工作状态；反馈开关状态检测模块在每个开关周期的消磁阶段的约定时间通过辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻的分压来采样辅助绕组的电压，并且把当前检测的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种副边反馈控制电路，适用于具有由变压器的原边绕组形成的原边电路和变压器的副边绕组形成的副边电路的隔离开关电源，包括：副边消磁电路、检测判断模块、输出电压编码控制模块、反馈开关、辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻、反馈开关状态检测模块、输出电压解码反馈模块及占空比调制电路；副边消磁电路在变压器消磁阶段处于导通状态，为变压器的储能给输出电容充电提供路径；在变压器非消磁阶段处于高阻状态，防止输出电容的电荷倒灌；检测判断模块检测隔离开关电源的输出电压，并把该电压与内部的基准电压进行比较，输出电压变化信息，并将其发送给输出电压编码控制模块；输出电压编码控制模块根据接收到的电压变化信息，按照约定的通信协议进行编码，并根据该编码控制反馈开关的工作状态；反馈开关状态检测模块在每个开关周期的消磁阶段的约定时间通过辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻的分压来采样辅助绕组的电压，并且把当前检测的电压与之前检测的电压进行比较，获得电压的变化幅度和电压的变化方向，输出反馈开关工作状态变化信息，并将其发送给输出电压解码反馈模块；输出电压解码反馈模块接收反馈开关工作状态变化信息，根据约定的通信协议进行解码，判断出输出电压偏高还是偏低，输出调制电压，并将其发送给占空比调至电路；占空比调制电路接收调制电压，并根据此电压的大小调制变压器主边绕组励磁的占空比，调制电压增加则增加占空比，反之则减小占空比；其特征在于：反馈开关的控制端连接输出电压编码控制模块、反馈开关的导通电流流出端连接副边消磁电路、反馈开关的导通电流流入端连接开关电源输出电压的负极端口。...

【技术特征摘要】
1.一种副边反馈控制电路，适用于具有由变压器的原边绕组形成的原边电路和变压器的副边绕组形成的副边电路的隔离开关电源，包括：副边消磁电路、检测判断模块、输出电压编码控制模块、反馈开关、辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻、反馈开关状态检测模块、输出电压解码反馈模块及占空比调制电路；副边消磁电路在变压器消磁阶段处于导通状态，为变压器的储能给输出电容充电提供路径；在变压器非消磁阶段处于高阻状态，防止输出电容的电荷倒灌；检测判断模块检测隔离开关电源的输出电压，并把该电压与内部的基准电压进行比较，输出电压变化信息，并将其发送给输出电压编码控制模块；输出电压编码控制模块根据接收到的电压变化信息，按照约定的通信协议进行编码，并根据该编码控制反馈开关的工作状态；反馈开关状态检测模块在每个开关周期的消磁阶段的约定时间通过辅助绕组电压检测上电阻、辅助绕组电压检测下电阻的分压来采样辅助绕组的电压，并且把当前检测的电压与之前检测的电压进行比较，获得电压的变化幅度和电压的变化方向，输出反馈开关工作状态变化信息，并将其发送给输出电压解码反馈模块；输出电压解码反馈模块接收反馈开关工作状态变化信息，根据约定的通信协议进行解码，判断出输出电压偏高还是偏低，输出调制电压，并将其发送给占空比调至电路；占空比调制电路接收调制电压，并根据此电压的大小调制变压器主边绕组励磁的占空比，调制电压增加则增加占空比，反之则减小占空比；其特征在于：反馈开关的控制端连接输出电压编码控制模块、反馈开关的导通电流流出端连接副边消磁电路、反馈开关的导通电流流入端连接开关电源输出电压的负极端口。2.根据权利要求1所述的副边反馈控制电路，其特征在于：反馈开关工作状态变化信息为增加的幅度超过设定值，则认为反馈开关的工作状态由线性区跳变到了饱和区；反之，反馈开关工作状态变化信息为减小的幅度超过设定值，则认为反馈开关的工作状态由饱和区跳变到了线性区。3.根据权利要求1所述的副边反馈控制电路，其特征在于：输出电压解码反馈模块本周期解码的结果是“输出电压偏高”，则逐渐减小调制电压，直到出现“输出电压偏低”为止；反之，若本周期解码的结果是“输出电压偏低...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华，唐盛斌，於昌虎，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，深圳南云微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44