一种开关电源变换器的控制器制造技术

一种开关电源变换器的控制器，由控制器的过温检测电路检测控制器的温度，当温度超过过温保护阈值时控制器停止驱动功率管；当温度小于恢复阈值时，控制器延迟一段设定时间后恢复驱动功率管。由控制器的电流检测判断电路检测功率管开通时的导通电流，若导通电流小于设定值，则以第二驱动电压开通功率管；若导通电流大于设定值，则以第一驱动电压开通功率管。本实用新型专利技术的控制器适用于推挽式正激变换器和全桥式正激变换器，同时获得超强容性负载能力、低短路功耗、低峰值温度的优良特性，并且解决功率较大的应用中高温启机异常的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源变换器的控制器
本技术涉及推挽式变换器和全桥变换器的集成控制器的设计。
技术介绍
这些年随着高压BCD工艺的进一步的发展，越来越多的工艺具有低内阻的LDNMOS(LaterallyDiffusedN-MetalOxideSemiconductor，横向扩散N型金属氧化物半导体)和LDPMOS(LaterallyDiffusedP-MetalOxideSemiconductor，横向扩散P型金属氧化物半导体)管，在一些微功率开关电源中集成功率MOS管的控制器具有很大的优势，特别是在推挽式和全桥式变换器应用中集成功率管的控制器优势更加明显，因为这种拓扑结构的开关电源需要非常对称地开关功率管以避免变压器的偏磁效应，而在同一芯片上设计参数非常接近的器件正是集成电路的优点。图1是TI公司适用于推挽式变换器的集成控制器SN6505，为描述方便假设VIN＝5V，变压器各绕组匝数相同，二极管导通压降为0.7V。推挽式正激拓扑结构，在变换器刚启动时或者输出短路时，变换器的输出电压VOUT接近于零，副边绕组两端的电压VS接近输出二极管D2的导通压降，约为0.7V，那么SN6505引脚VD1处的功率管导通时，VP也约为0.7V，那么功率管导通时漏极电压等于4.3V，这是比较大压降，若此时功率管驱动电压不做限制而等于VIN，功率管导通电流可达数安至数十安倍的电流，有可能损坏功率管或者变换器其它器件。为此，SN6505会检测通过功率管的电流，并且限制最大电流为1.7A，来保证功率管或者输出二极管D1和D2等器件不损坏。此电流越小，变换器短路时的电流越小，变换器在输出短路或启机时越安全。然而，此电流大小也代表着变换器的最大功率等级，限制值过小的话会影响带载能力，所以功率管需要在较大电压和较大电流下工作，会产生较大的热量致使控制器温度上升。如图2所示，正激变换器在输出短路状态下温度随时间的变化曲线，从t00时刻开始驱动功率管，功率管发热使得温度从环境温度T0逐渐上升，在t01时刻超过SN6505的过温保护阈值点T2＝168℃，控制器停止驱动功率管，进而温度开始下降，在t02时刻下降到恢复阈值T1＝150℃时又开始驱动功率管，工作后又发热，最终控制器的温度在T1＝150℃与T2＝168℃之间来回振荡。可见，SN6505通过限流驱动和过温保护两种机制来保证开关变换器的可靠性。虽然SN6505的两种保护机制的共同作用，能有效地防止变换器输出短路时器件损坏，但是有两个缺点：1、控制器温度较高，最终在T2与T1之间振荡，短路条件下SN6505的平均温度超过150℃；2、一旦控制器进入过温保护状态，变换器的容性负载变小，导致变换器输出电容较大时在高温下启机异常。图2中，第一次启动时温度上升时间从t00～t01，一旦进入过温保护后再次启动时，温度上升时间从t02～t03，后者的时间长度大幅低于前者，温度上升的时间决定了变换器给输出电容充电时间，时间越长容性负载能力越大。可见，由于控制器从150℃上升到168℃的时间较短，变换器输出电压还未建立，可能再次进入过温保护，导致变换器输出短路的异常状态撤销后不能正常启动。中国专利申请公开号为CN106130355A，技术名称为“推挽变换器的晶体管驱动控制方法及控制”，也提出了一种推挽式正激变换器短路的保护方法，检测功率管电流，若电流过大则限制电流，也有过温保护，所以它包含了SN6505的两种保护机制，但是有所不同的是，该专利在检测到电流过大时开始计数，若在规定的时间内持续检测到电流超出设定值，则不管温度是否达到设定值，直接进入休息状态，停止驱动功率管。待休息结束后再次恢复工作。这种保护方式在微小功率的应用中，短路功耗具有明显的优势，在常温环境下输出短路时控制器温度较低。但是，这种方法的容性负载能力远不如SN6505。再有，在功率较大的应用中，由于控制器温度上升较快，很可能先触发过温保护，而不是专利CN106130355A所述的计时保护，从而增加的保护机制变成一种伪机制，实际上变成了与SN6505一样的工作模式，所以也存在与其同样的缺点。
技术实现思路
本技术的目的是公开一种开关电源变换器的控制器，能解决现有技术的问题。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种开关电源变换器的控制器，包括过温检测电路、延迟恢复计时器、互补时序产生电路、第一与门、第二与门、推挽式MOSFET驱动电路、驱动电压产生电路、电流检测判断电路、第一NMOS管和第二NMOS管；过温检测电路检测控制器的温度，过温检测电路的输出端连接延迟恢复计时器的输入端，延迟恢复计时器的输出端分别连接第一与门的一个输入端和第二与门的一个输入端；互补时序产生电路产生逻辑互补的第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号输入到第一与门的另一个输入端，第二控制信号输入到第二与门的另一个输入端；第一与门的输出端和第二与门的输出端连接推挽式MOSFET驱动电路的输入端；电流检测判断电路的两个输入端分别连接第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极，电流检测判断电路的输出端连接驱动电压产生电路的输入端；驱动电压产生电路产生驱动电压给推挽式MOSFET驱动电路；推挽式MOSFET驱动电路的第一输出端连接第一NMOS管的栅极，第二输出端连接第二NMOS管的栅极；第一NMOS管的源极和第二NMOS管的源极接地，第一NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器第一原边绕组的同名端，第二NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器第二原边绕组的异名端。进一步的，所述的控制器还包括第一PMOS管和第二PMOS管；第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极连接输入电压VIN，第一PMOS管的漏极和第一NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器原边绕组的一端，第二PMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器原边绕组的另一端，第一PMOS管的栅极连接全桥式MOSFET驱动电路的第三输出端，第二PMOS管的栅极连接全桥式MOSFET驱动电路的第四输出端。本技术的开关电源变换器的控制器，适用于推挽式正激变换器和全桥式正激变换器，范围广泛。使用本技术的开关电源变换器的保护方法，同时获得超强容性负载能力、低短路功耗、低峰值温度的优良特性，并且解决功率较大的应用中高温启机异常的问题。附图说明图1为现有技术的推挽式变换器结构框图；图2为现有技术的推挽式变换器在输出短路状态下温度随时间的变化曲线图；图3为本技术的应用于推挽式变换器的控制器在持续过温保护时温度随着时间变化的曲线图；图4为本技术的控制器应用在推挽式正激变换器中的电路框图；图5为本技术的应用于推挽式正激变换器的控制器的工作时序图；图6为采用现有技术全桥式控制器实现正激电源变换器的框图；图7为本技术的控制器应用在全桥式正激变换器中的电路框图；图8为本技术的应用于全桥式式正激变换器的控制器的工作时序图。具体实施方式下面结合附图对本公开实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源变换器的控制器，其特征在于，包括过温检测电路、延迟恢复计时器、互补时序产生电路、第一与门、第二与门、推挽式MOSFET驱动电路、驱动电压产生电路、电流检测判断电路、第一NMOS管和第二NMOS管；过温检测电路检测控制器的温度，过温检测电路的输出端连接延迟恢复计时器的输入端，延迟恢复计时器的输出端分别连接第一与门的一个输入端和第二与门的一个输入端；互补时序产生电路产生逻辑互补的第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号输入到第一与门的另一个输入端，第二控制信号输入到第二与门的另一个输入端；第一与门的输出端和第二与门的输出端连接推挽式MOSFET驱动电路的输入端；电流检测判断电路的两个输入端分别连接第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极，电流检测判断电路的输出端连接驱动电压产生电路的输入端；驱动电压产生电路产生驱动电压给推挽式MOSFET驱动电路；推挽式MOSFET驱动电路的第一输出端连接第一NMOS管的栅极，第二输出端连接第二NMOS管的栅极；第一NMOS管的源极和第二NMOS管的源极接地，第一NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器第一原边绕组的同名端，第二NMOS管的漏极连接开关电源变换器的变压器第二原边绕组的异名端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种开关电源变换器的控制器，其特征在于，包括过温检测电路、延迟恢复计时器、互补时序产生电路、第一与门、第二与门、推挽式MOSFET驱动电路、驱动电压产生电路、电流检测判断电路、第一NMOS管和第二NMOS管；过温检测电路检测控制器的温度，过温检测电路的输出端连接延迟恢复计时器的输入端，延迟恢复计时器的输出端分别连接第一与门的一个输入端和第二与门的一个输入端；互补时序产生电路产生逻辑互补的第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号输入到第一与门的另一个输入端，第二控制信号输入到第二与门的另一个输入端；第一与门的输出端和第二与门的输出端连接推挽式MOSFET驱动电路的输入端；电流检测判断电路的两个输入端分别连接第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极，电流检测判断电路的输出端连接驱动电压产生电路的输入端；驱动电压产生电路产生驱动电压给推挽式MOSFET驱动电路；推挽...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，
申请(专利权)人：苏州源特半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32