用于PWM电源控制芯片的功率限制电路制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种用于ＰＷＭ电源控制芯片的功率限制电路，包括放置于ＰＷＭ电源控制芯片（Ａ１）外的启动电阻（Ｒ↓［ｓｔａｒｔｕｐ］）和放置于ＰＷＭ电源控制芯片（Ａ１）内的补偿电路，其中补偿电路包括电流开关（Ｘ０）、电流乘法器（Ｘ１）、参考电流源（Ｘ３）和电流加法器（Ｘ２），启动电阻连接于输入电压和电流开关之间，功率限制电路的输出功率最大值是可调的。本实用新型专利技术的目的是提供一种用于ＰＷＭ电源控制芯片的功率限制电路，其在内部集成了补偿电路，片外无需添加任何补偿器件，只使用一个电阻就可保证Ｆｌｙｂａｃｋ转换器的最大输出功率不随输入电压的不同而发生变化。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及保护电路，更具体地说，涉及一种用于PWM电源控制芯片的功率限制电路。
技术介绍
一般而言，电源控制芯片内集成有多种保护功能，以保护系统及其负载免遭永久损坏。输出功率限制功能主要针对过载和短路情况下电源系统的保护。所述电路便主要应用于PWM电源控制芯片中。常见的基于Flyback拓扑结构的PWM开关电源系统的电路图如图1所示，包括一控制芯片(A0)、一启动电阻(Rstartup)、一开关管(M0)启动电容(CStartup)以及辅助的电器元件，其中启动电容(CStartup)和开关管(M0)之间采用一组线圈(T1)相耦合。分析PWM电源系统输出功率的计算。电感中存贮的能量E和流过的峰值电流Ip分别如式(1)和(2)所示，可知电源输出功率P可由(3)式表示，其中Lp是原边电感量，T是开关周期，ton是功率管导通时间，VIN是输入母线电压，η是原边到副边的转换效率。E=12×Lp×Ip2=P×T---(1)]]>Ip=VINLp×tON·---(2)]]>P=VIN2×tON22×T×Lp×η---(3)]]>在负载不变的情况下，对于不同的输入电压VIN，反馈环路会对ton进行自动调整，调整过程满足式(4)、(5)，从而使系统输出功率保持恒定，其中N为原边对副边的匝数比。Vin=N×(1-D)DVout---(4)]]>D=tONT---(5)]]> 然而，当系统达到最大输出功率时，情况并非如此。此时，ton为由输入电压VIN决定的一定值，如式(6)所示，其中Vlimit是功率限制阈值电压，Lp是原边电感量，Rs是电流采样电阻。tON=Vlimit×LpVin×Rs---(6)]]>此时，最大输出功率还受到PWM控制器响应延迟时间tD的影响。在延迟时间tD以内功率管仍然导通，即继续传输功率，所以系统实际输出最大功率Pmax如式(7)所示。Pmax=VIN2×(tON+tD)22×LP×T---(7)]]>虽然，tD通常较小(大约在150-200ns左右)，但是，随着PWM控制器工作频率的不断提升，tD相对于周期T所占比例在提高，tD的影响越来越大。一般而言，tD是由控制器自身速度所决定的一个常数。显见，在ton，tD均为定值的情况下，系统最大输出功率Pmax会随输入电压的变化而变化。当输入电压在90VAC-264VAC范围内变化时，高输入电压下系统最大输出功率将会是低输入电压下系统最大输出功率几倍，如图2(a)所示。为了解决这个问题，就需要设计输入电压补偿电路。于是就需要一种电压补偿电路使得系统最大输出功率不会随着输入电压的变化而变化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于PWM电源控制芯片的功率限制电路，其在内部集成了补偿电路，片外无需添加任何补偿器件，只使用一个电阻就可保证Flyback转换器的最大输出功率不随输入电压的不同而发生变化。根据本技术的一方面，提供一种用于PWM电源控制芯片的功率限制电路，包括放置于PWM电源控制芯片外的启动电阻和放置于PWM电源控制芯片内的的补偿电路，其中补偿电路包括电流开关、电流乘法器、参考电流源和电流加法器，所述启动电阻连接于输入电压和所述电流开关之间，所述功率限制电路的输出功率最大值是可调的。根据本技术的一实施例，所述电流开关包括一启动二极管和开关管，所述启动电阻连在输入电压和电流开关之间，流过启动电阻的输入电流IIN的变化正比于输入电压的变化；芯片启动前，开关管关闭，启动电流通过启动二极管给一启动电容充电，当启动电容的电压超过启动阈值，开关管打开，启动二极管反向截止，输入电流IIN全部流入电流乘法器并由电流乘法器将输入电流IIN线形变换为Ios，电流加法器将参考电流源产生的参考电流Iref与Ios相减得到Isum并完成电流-电压转换，产生功率限制阈值电压Vlimit；IIN是正比于输入电压VIN的函数，功率限制阈值电压Vlimit的变化与输入电压VIN的变化成正比，符号相反；通过选择启动电阻的阻值调整系统在高输入电压和低输入电压下的输出功率最大值。根据本技术的一方面，所述放置于PWM电源控制芯片内的的补偿电路包括电流开关、电流乘法器、电流加法器、参考电流源、缓冲器、振荡器、触发器、第一比较器、第二比较器、与非门和欠压锁定装置；其中所述电流开关包括开关管和启动二极管，开关管漏极与启动二极管正极相连作为电流开关的输入端，启动二极管负极与VCC相连，开关管栅极与欠压锁定装置输出相连，开关管源极与电流乘法器输入端相连，电流乘法器输出与电流加法器负输入端相连；参考电流源与电流加法器的正输入端相连；电流加法器输出的电流信号由电阻转变为电压信号，经缓冲器隔离后，作为功率限制阈值电压Vlimit与第二比较器的正输入端相连，第一比较器和第二比较器的负输入端与功率管的源端相连；原边电流IL在采样电阻上的压降为采样电压Vs。根据本技术的一实施例，系统上电过程中，欠压锁定装置将开关管关闭，通过启动电阻的输入电流IIN流入电流开关，通过启动二极管给启动电容充电；当VCC超过启动阈值电压时，欠压锁定装置将开关管打开，启动二极管反向截止，输入电流IIN全部流向电流乘法器；PWM电源控制芯片将由一线圈的辅助绕组供电；输入电流IIN正比于母线电压VIN的变化，输入电流IIN经过电流乘法器的处理输出电流Ios，Ios与电流加法器的负输入端相连；电流加法器的正输入端与参考电流源相连，参考电流源输出参考电流Iref；电流加法器输出电流Isum；电阻将电流信号转换为电压信号，经过缓冲器隔离，产生功率限制阈值电压Vlimit；Vlimit决定了原边最大输入电流，进而决定了系统最大输出功率。根据本技术的一实施例，功率限制阈值电压Vlimit是采样电压Vs所能达到的最高电压；当功率管中流过的电流IL增加时，采样电阻上的采样电压Vs将同时增加；第二比较器比较采样电压Vs和功率限制阈值电压Vlimit；当采样电压Vs大于功率限制阈值电压Vlimit时，第二比较器输出逻辑低电平到与非门；与非门输出逻辑高电平，将触发器复位，关断功率管。根据本技术的一实施例，最大输出功率在输入电压范围90VAC-264VAC内保持恒定。根据本技术的一实施例，采用电阻匹配的方法确定电路参数。采用本技术的技术方案，该种用于PWM电源控制芯片的限制电电路在具有集成在PWM电源控制芯片内部的补偿电路，片外无需添加任何补偿器件，只需要一个电阻就可保证Flyback转换器的最大输出功率不随输入电压的不同而发生变化。补偿电路中包括由二极管和NMOS管构成的电流开关，利用片外的电阻监控输入电压Vin的变化，同时兼顾系统启动。由于只使用一个片外电阻(省去片外的补偿网络)，降低了系统功耗，且便于PCB布局。补偿电路中集成有电流乘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＰＷＭ电源控制芯片的功率限制电路，其特征在于，包括放置于ＰＷＭ电源控制芯片（Ａ１）外的启动电阻（Ｒ↓［ｓｔａｒｔｕｐ］）和放置于ＰＷＭ电源控制芯片（Ａ１）内的的补偿电路，其中所述补偿电路包括电流开关（Ｘ０）、电流乘法器（Ｘ１）、参考电流源（Ｘ３）和电流加法器（Ｘ２），所述启动电阻连接于输入电压和所述电流开关之间，所述功率限制电路的输出功率最大值是可调的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应征，
申请(专利权)人：BCD半导体制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：VG[英属维尔京群岛]