一种新型恒流输出计算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涉及一种新型恒流输出计算电路及应用该电路的开关电源，通过新型的恒流电路得到过流比较器的阈值电压，可以依此设定应用该电路的开关电源的输出电流值。同时应用该电路的开关电源系统在结合谷底导通机制时，系统能够在功率管的第一个波谷开启，此时功率管的漏极电压最低，所以功率管的导通损耗也最小，从而可以大幅提升转换效率。同时从电路计算公式中可知，最终应用该电路的开关电源系统其输出电流与线电压相关，从而无需线电压补偿机制，降低了系统的应用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种新型恒流输出计算电路及应用该电路的开关电源
本技术涉及开关电源变换器领域，特别是一种新型恒流输出计算电路及应用该电路的开关电源。
技术介绍
开关电源变换器能够实现高效率，因而在中到大功率场合得到广泛的应用。而在小功率场合以线性变换器应用为主。近年来在小功率场合，由于系统成本的下降和转换效率的提升，隔离式开关电源变换器也逐渐取代线性变换器成为主流应用。其中原边反馈技术使得隔离式变换器不需要次级光耦和TL431等次级网络，系统成本和体积大为降低，从而广泛应用于中小功率电源场合。目前市场上大多的原边反馈技术的芯片工作在不连续(DCM，DiscontinuousConductionMode)模式，其主要思想为：上式中PO是系统的输出功率，VO是系统的输出电压，IO是系统的输出电流，LP是系统的初级电感量，FSW是系统的开关频率，IPK是初级电感峰值电流。实现恒流时有：其中，TONS为次级退磁时间，TSW为系统工作周期。将(2)代入(1)有：从(3)式可知，系统的输出电流只与初级峰值电流，变压器匝比相关，当设定初级峰值电流后，系统的输出电流可确定。在此基础上，很多原边反馈芯片加入了谷底导通技术来进一步提升效率。图1是应用传统原边反馈芯片的开关电源示意图，该开关电源包括输出组件Do、Co连接于变压器T1的副绕组两端；开关管Q1的漏极与主绕组一端相连，栅极与传统芯片的输出端OUT相连，源极与采样电阻Rcs相连；Rcs的检测信号输入到过流比较器103的一端，103的另一个输入端接固定的阈值电压Vth_oc；反馈绕组经整流后输出电源电压VCC，且连接于FB的分压电阻；分压信号输入到101退磁信号检测电路，101模块输出电源系统次级电感的退磁信号TONS，且输出谷底导通信号Valley_on；TONS信号输入到CC计算模块105，且有振荡器模块104的锯齿波输出信号Ramp也输入到105模块中，CC计算模块的输出信号Tcc与Valley_on信号一起连接到输出控制模块102；过流比较器103的输出信号连接到输出控制模块102，102的输出信号控制开关管Q1导通和关断。图1电路的工作波形如图2所示，TONS与TSW的比值保持恒定。在TONS的谷底时，初级功率管导通。上述系统有一个问题：在系统工作于谷底导通时，由于TONS与TSW的固定比值，导致在初级功率管导通时，次级已经历若干谐振周期，导致初级功率管的波谷电压不够低，从而效率提升有限。同时上述系统还有一个问题：峰值电流比较器的延时会引入一个额外的功率增量，导致系统的输出电流在高、低输入线电压下有很大的差值。为了减小差值，需要增加额外的线电压补偿机制。为了解决上述问题，需要提供一种新型的输出电流计算电路使系统在工作于谷底导通时大幅提升效率且能够更好地解决线电压补偿问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种新型恒流输出计算电路及应用该电路的开关电源，应用于开关电源，使电源结合谷底导通模式能够大幅提升效率，且不需要线电压补偿机制。本技术采用以下方案实现：一种新型恒流输出计算电路，包括退磁信号分频模块、退磁信号计算电路和恒流阈值计算电路；所述退磁信号分频模块的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号(TONS)，所述退磁信号计算电路的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号(TONS)；所述退磁信号分频模块还与所述退磁信号计算电路连接，用以将电源系统次级电感的退磁信号分频后(2倍TONS)输出到所述退磁信号计算电路；所述退磁信号计算电路接电源系统初级侧开关管的控制信号OUT，同时还与所述恒流阈值计算电路连接，用以将退磁信号计算电路的输出信号TA输出到所述恒流阈值计算电路；所述退磁信号计算电路和所述恒流阈值计算电路均外接基准电压Vref；所述恒流阈值计算电路的输出端输出恒流阈值电压Vth_oc。进一步地，所述退磁信号分频模块由第一D触发器组成；电源系统次级电感的退磁信号输入到第一D触发器的CK端，触发器的D输入端连接到QN输出端，且Q输出端输出分频信号。进一步地，退磁信号计算电路包括第一反相器、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第一开关管P31、第二反相器、第二开关管P32、第一电流源Ib31、第三开关管N31、第四开关管N32、第五开关管N33、第六开关管N34、第七开关管N35、第八开关管N37、第一与门、第一放大管N36、第二电流源Ib32、第三电流源Ib33、第一电容C31、第二电容C32、第三电容C33、第二与门、第三与门、第二放大管N38、第一比较器OP31和第二D触发器；所述第一反相器的输入端输入电源系统初级侧开关管的控制信号OUT；所述第一反相器的输出端与所述第一或非门的一输入端连接；所述第一或非门的另一输入端输入退磁信号分频模块的输出信号；所述第一或非门的输出端分别与所述第一开关管P31栅极和所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第二开关管P32的栅极连接；所述第一开关管P31的源极和所述第二开关管P32的源极均与所述第一电流源Ib31的输出端连接；所述第一电流源Ib31输入端与内部电源Vdd连接；所述第一开关管P31的漏极分别与所述第三开关管N31的漏极和所述第四开关管N32的漏极连接；所述第二开关管P32的漏极分别与所述第五开关管N33的漏极和第六开关管N34的漏极连接；所述第三开关管N31的的栅极、所述第六开关管N34的栅极、所述第七开关管N35的栅极均与所述第一与门的输出端连接；所述第三开关管N31的源极、所述第五开关管N33的源极、所述第七开关管N35的漏极、所述第一放大管N36的漏极均与所述第二电流源Ib32的输入端连接；所述第二电流源Ib32的输出端接地；所述第七开关管N35的源极与所述第一放大管N36的栅极均与所述第二电容C32的一端连接；所述第二电容C32的另一端与所述第一放大管N36的源极连接，并同时接地；所述第四开关管N32的栅极和第五开关管N33的栅极均与所述第八开关管N37的栅极连接，并连接到所述第二与门的输出端；所述第四开关管N32的源极、所述第六开关管N34的源极、所述第八开关管N37的漏极、所述第二放大管N38的漏极均与所述第三电流源Ib33的输入端连接；所述第三电流源Ib33的输出端接地；所述第八开关管N37的源极分别与所述第二放大管N38的栅极和所述第三电容C33的一端连接；所述第三电容C33的另一端、所述第二放大管N38的源极均接地；所述第一比较器OP31的反向输入端分别与所述第一电容C31的一端和所述第二开关管P32的漏极连接；所述第一电容C31的另一端接地；所述第一比较器OP31的正向输入端输入基准电压Vref；所述第一比较器OP31的输出端与所述第二或非门的一输入端连接；所述第二或非门的另一输入端与所述第三或非门的输出端连接；所述第二或非门的输出信号为所述退磁信号计算电路的输出信号，记为TA，TA分别输入到所述第三与门的一输入端和所述第三或非门的一输入端连接；所述第三或非门的另一输入端输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型恒流输出计算电路，其特征在于：包括退磁信号分频模块、退磁信号计算电路和恒流阈值计算电路；所述退磁信号分频模块的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号，所述退磁信号计算电路的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号；所述退磁信号分频模块还与所述退磁信号计算电路连接，用以将电源系统次级电感的退磁信号分频后输出到所述退磁信号计算电路；所述退磁信号计算电路接电源系统初级侧开关管的控制信号OUT，同时还与所述恒流阈值计算电路连接，用以将退磁信号计算电路的输出信号TA输出到所述恒流阈值计算电路；所述退磁信号计算电路和所述恒流阈值计算电路均外接基准电压Vref；所述恒流阈值计算电路的输出端输出恒流阈值电压Vth_oc。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型恒流输出计算电路，其特征在于：包括退磁信号分频模块、退磁信号计算电路和恒流阈值计算电路；所述退磁信号分频模块的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号，所述退磁信号计算电路的输入端输入电源系统次级电感的退磁信号；所述退磁信号分频模块还与所述退磁信号计算电路连接，用以将电源系统次级电感的退磁信号分频后输出到所述退磁信号计算电路；所述退磁信号计算电路接电源系统初级侧开关管的控制信号OUT，同时还与所述恒流阈值计算电路连接，用以将退磁信号计算电路的输出信号TA输出到所述恒流阈值计算电路；所述退磁信号计算电路和所述恒流阈值计算电路均外接基准电压Vref；所述恒流阈值计算电路的输出端输出恒流阈值电压Vth_oc。


2.根据权利要求1所述的一种新型恒流输出计算电路，其特征在于：所述退磁信号分频模块由第一D触发器组成；电源系统次级电感的退磁信号输入到第一D触发器的CK端，触发器的D输入端连接到QN输出端，且Q输出端输出分频信号。


3.根据权利要求1所述的一种新型恒流输出计算电路，其特征在于：退磁信号计算电路包括第一反相器、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第一开关管P31、第二反相器、第二开关管P32、第一电流源Ib31、第三开关管N31、第四开关管N32、第五开关管N33、第六开关管N34、第七开关管N35、第八开关管N37、第一与门、第一放大管N36、第二电流源Ib32、第三电流源Ib33、第一电容C31、第二电容C32、第三电容C33、第二与门、第三与门、第二放大管N38、第一比较器OP31和第二D触发器；所述第一反相器的输入端输入电源系统初级侧开关管的控制信号OUT；所述第一反相器的输出端与所述第一或非门的一输入端连接；所述第一或非门的另一输入端输入退磁信号分频模块的输出信号；所述第一或非门的输出端分别与所述第一开关管P31栅极和所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第二开关管P32的栅极连接；所述第一开关管P31的源极和所述第二开关管P32的源极均与所述第一电流源Ib31的输出端连接；所述第一电流源Ib31输入端与内部电源Vdd连接；所述第一开关管P31的漏极分别与所述第三开关管N31的漏极和所述第四开关管N32的漏极连接；所述第二开关管P32的漏极分别与所述第五开关管N33的漏极和第六开关管N34的漏极连接；所述第三开关管N31的栅极、所述第六开关管N34的栅极、所述第七开关管N35的栅极均与所述第一与门的输出端连接；所述第三开关管N31的源极、所述第五开关管N33的源极、所述第七开关管N35的漏极、所述第一放大管N36的漏极均与所述第二电流源Ib32的输入端连接；所述第二电流源Ib32的输出端接地；所述第七开关管N35的源极与所述第一放大管N36的栅极均与所述第二电容C32的一端连接；所述第二电容C32的另一端与所述第一放大管N36的源极连接，并同时接地；所述第四开关管N32的栅极和第五开关管N33的栅极均与所述第八开关管N37的栅极连接，并连接到所述第二与门的输出端；所述第四开关管N32的源极、所述第六开关管N34的源极、所述第八开关管N37的漏极、所述第二放大管N38的漏极均与所述第三电流源Ib33的输入端连接；所述第三电流源Ib33的输出端接地；所述第八开关管N37的源极分别与所述第二放大管N38的栅极和所述第三电容C33的一端连接；所述第三电容C33的另一端、所述第二放大管N38的源极均接地；所述第一比较器OP31的反向输入端分别与所述第一电容C31的一端和所述第二开关管P32的漏极连接；所述第一电容C31的另一端接地；所述第一比较器OP31的正向输入端输入基准电压Vref；所述第一比较器OP31的输出端与所述第二或非门的一输入端连接；所述第二或非门的另一输入端与所述第三或非门的输出端连接；所述第二或非门的输出信号为所述退磁信号计算电路的输出信号，记为TA，TA分别输入到所述第三与门的一输入端和所述第三或非门的一输入端；所述第三或非门的另一输入端输入电源系统初级侧开关管的控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：高耿辉，叶英，马田华，
申请(专利权)人：厦门元顺微电子技术有限公司，大连连顺电子有限公司，友顺科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35