一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片技术方案

本申请涉及一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片，属于开关电源控制技术领域，其包括电源控制模块，设置于原边回路和辅助回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化调节工作频率，稳定电源的输出电压；电源唤醒模块，设置于副边回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化输出唤醒控制信号，电源控制模块响应唤醒控制信号；当电源控制模块监测到负载由带载转为空载时，开关电源的输出由所述电源唤醒模块控制；当电源唤醒模块监测到负载由空载转为带载时，电源唤醒模块输出唤醒控制信号以唤醒电源控制模块，开关电源的输出控制权由电源控制模块控制。本申请具有改善负载调整率，降低电路错误的效果。降低电路错误的效果。降低电路错误的效果。

A flyback switching power supply and its output control system, method and chip

【技术实现步骤摘要】
一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片


[0001]本申请涉及开关电源控制的领域，尤其是涉及一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片。

技术介绍

[0002]随着消费电子产品的发展，与其相关的电源市场需求也日益增大，通常电子产品的能量功耗有两种模式：即运行模式和待机模式；运行模式中，需要提高系统效率来满足更大的负载功率，待机模式中，要求输出保持较好的负载调整率，电源系统就需要在高频的状态下工作，而高频工作会产生更大的功耗。因此，从智能手机到家用电器，消费电子行业急需要具有超低电机功率的高性能电源装置，即开关电源在负载很小（轻载）或者待机（空载）状态时，部分关断或者完全关断控制电路，从而消除这些不需要的功能所浪费的能量，又要满足在负载发生瞬态变化时，开关电源能及时的判断并调节工作状态。
[0003]随着科学技术的进步，AD/DC电源从线性开关电源发展到反激式开关电源，而反激式开关电源从次级控制SSR又发展到初级控制PSR，PSR电源以其成本低、体积小、重量轻、电能转换效率高等特点而被广泛应用。但同时，PSR电源存在动态负载差的问题，即在负载发生瞬态变化时，由于系统输出突然由空载（待机）转换到重载（运行）时，而PSR电源所应用的PSR芯片需要在下一个采样周期才能采集到负载变化的信息，在负载变化而下一个采样周期未到的这段时间内，初级原边就显得很被动，输出电压会被拉到很低的电压值，给后续电路造成错误风险。

技术实现思路

[0004]为了改善负载调整率，降低电路错误以提高开关电源输出的电压稳定性，本申请提供一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片。
[0005]第一方面，本申请提供一种反激式开关电源的输出控制系统，采用如下的技术方案：一种反激式开关电源的输出控制系统，包括：电源控制模块，设置于原边回路和辅助回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化调节工作频率，稳定电源的输出电压；电源唤醒模块，设置于副边回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化输出唤醒控制信号，所述电源控制模块响应唤醒控制信号；当所述电源控制模块监测到负载处于带载运行状态时，所述电源控制模块控制开关电源的输出；当所述电源控制模块监测到负载由带载转为空载时，开关电源的输出由所述电源唤醒模块控制；当所述电源唤醒模块监测到负载由空载转为带载时，所述电源唤醒模块输出唤醒控制信号以唤醒所述电源控制模块，开关电源的输出控制权由所述电源控制模块控制。
[0006]通过采用上述技术方案，通过设置电源控制模块和电源唤醒模块，在开关电源处于正常带载运行时，开关电源输出由电源控制模块控制，电源控制模块根据负载的情况实时调节工作频率或导通占空比，稳定电源的输出电压；当开关电源处于空载状态时，为降低开关电源的损耗，电源控制模放弃对开关电源的输出控制，将对开关电源的控制权转移到电源唤醒模块上；当电源唤醒模块监测到有负载突然加入，即负载由空载转为带载时，电源唤醒模块输出唤醒控制信号唤醒电源控制模块，开关电源的输出控制权重新由电源控制模块控制；增加电源唤醒模块，既可以满足在待机状态下降低开关电源损耗的需求，又可以在负载发生瞬态变化时，通过电源唤醒模块的监测输出唤醒控制信号立即唤醒电源控制模块，以降低电路错误的风险。
[0007]优选地，所述电源控制模块包括用于控制原边回路是否导通的第一开关管以及耦接于所述第一开关管与辅助回路之间的主控单元，所述主控单元与所述第一开关管的控制端连接，用于控制所述第一开关管导通或者截止；所述主控单元包括：采样输入端，连接于辅助回路，用于获取辅助回路上的采样电压信号；电流检测输入端，连接于原边回路，用于检测原边回路导通时产生的原边电流信号；控制输出端，耦接于第一开关管，输出控制信号以控制第一开关管的导通或者截止。
[0008]通过采用上述技术方案，主控单元通过控制第一开关管的导通和截止来实现对开关电源的工作频率的调节，同时主控单元通过采样输入端和电流检测输入端的信号采集判断开关电源的负载状态。
[0009]优选地，所述主控单元还包括采样控制电路和唤醒接收电路，所述采样控制电路，与所述采样输入端连接，用于获取采样电压信号，并根据采样电压信号判断负载状态，输出控制信号；所述唤醒接收电路，其一输入端与所述采样输入端连接，用于获取采样电压信号，其另一输入端与所述控制输出端连接，用于反馈控制信号，并根据采样电压信号和控制信号判断开关电源负载状态是否发生变化。
[0010]通过采用上述技术方案，采样控制电路实现对开关电源的输出控制，唤醒接收电路通过采样电压信号和反馈的控制信号，识别开关电源的负载状态是否发生变化，以此来实现对电源控制模块的唤醒。
[0011]优选地，所述唤醒接收电路包括第一计时器和第一比较器，所述第一比较器的一输入端与所述采样输入端连接，用于输出第一响应信号；所述第一计时器预设有第一计时时长，所述第一计时器的输入端连接有第一非门，所述第一非门的输入端与控制输出端连接，所述第一计时器为高电平触发，用于输出第二响应信号；所述第一计时器和第一比较器的输出端共同连接有第一或门，所述第一或门的输出端连接有第二非门，所述第二非门根据第一响应信号和第二响应信号输出第三响应信号；所述采样控制电路接收第二响应信号和第三响应信号，并根据第二响应信号判断
是否关闭对开关电源的输出控制，根据第三响应信号判断是否唤醒对开关电源的输出控制。
[0012]通过采用上述技术方案，第一计时器输入反馈的控制信号，通过设定的第一计时时长来判断开关电源是否处于运行状态，通过第一比较器判断辅助回路电压是否发生变化，唤醒接收电路综合第一计时器和第一比较器的判断结果输出第三响应信号，采样控制电路根据唤醒接收电路的输出来决定是否唤醒电源控制模块。
[0013]优选地，所述采样控制电路包括误差放大器、振荡器和峰值电流检测器，所述误差放大器的一输入端与采样输入端连接，用于输出误差电压信号；所述振荡器的输入端与误差放大器的输出端连接，接收误差放大信号，并根据误差放大信号输出时钟信号；所述峰值电流检测器与误差放大器的输出端连接，接收误差放大信号，并根据误差放大信号提供峰值电力参考信号。
[0014]优选地，所述采样控制电路还包括：待机控制器，其输入端与误差放大器的输出端连接，用于接收误差放大信号，并根据误差放大信号判断负载状态，当负载为空载时，输出待机控制信号；待机控制信号用于间歇性启动电源控制模块控制开关电源输出。
[0015]通过采用上述技术方案，通过待机控制器间歇性开启开关电源以对输出电容充电，防止待机时间过长，而输出电容因待机损耗而导致输出电压降低的情况发生，稳定输出电压。
[0016]优选地，所述电源唤醒模块包括第二开关管和唤醒电路，所述唤醒电路包括：电压检测输入端，用于检测副边回路的副边电压信号；唤醒输出端，耦接于第二开关管的控制端，输出唤醒控制信号以控制所述第二开关管导通或者截止。
[0017]通过采用上述技术方案，电源唤醒模块通过唤醒电路对副边回路进行监测并对第二开关管进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：包括：电源控制模块(100)，设置于原边回路和辅助回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化调节工作频率，稳定电源的输出电压；电源唤醒模块(200)，设置于副边回路中，用于监测负载状态，并根据负载状态变化输出唤醒控制信号，所述电源控制模块(100)响应唤醒控制信号；当所述电源控制模块(100)监测到负载处于带载运行状态时，所述电源控制模块(100)控制开关电源的输出；当所述电源控制模块(100)监测到负载由带载转为空载时，开关电源的输出由所述电源唤醒模块(200)控制；当所述电源唤醒模块(200)监测到负载由空载转为带载时，所述电源唤醒模块(200)输出唤醒控制信号以唤醒所述电源控制模块(100)，开关电源的输出控制权由所述电源控制模块(100)控制。2.根据权利要求1所述的反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：所述电源控制模块(100)包括用于控制原边回路是否导通的第一开关管以及耦接于所述第一开关管与辅助回路之间的主控单元(110)，所述主控单元(110)与所述第一开关管的控制端连接，用于控制所述第一开关管导通或者截止；所述主控单元(110)包括：采样输入端，连接于辅助回路，用于获取辅助回路上的采样电压信号；电流检测输入端，连接于原边回路，用于检测原边回路导通时产生的原边电流信号；控制输出端，耦接于第一开关管，输出控制信号以控制第一开关管的导通或者截止。3.根据权利要求2所述的反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：所述主控单元(110)还包括采样控制电路(111)和唤醒接收电路(112)，所述采样控制电路(111)，与所述采样输入端连接，用于获取采样电压信号，并根据采样电压信号判断负载状态，输出控制信号；所述唤醒接收电路(112)，其一输入端与所述采样输入端连接，用于获取采样电压信号，其另一输入端与所述控制输出端连接，用于反馈控制信号，并根据采样电压信号和控制信号判断开关电源的负载状态是否发生变化。4.根据权利要求3所述的反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：所述唤醒接收电路(112)包括第一计时器和第一比较器，所述第一比较器的一输入端与所述采样输入端连接，用于输出第一响应信号；所述第一计时器预设有第一计时时长，所述第一计时器的输入端连接有第一非门，所述第一非门的输入端与控制输出端连接，所述第一计时器为高电平触发，用于输出第二响应信号；所述第一计时器和第一比较器的输出端共同连接有第一或门，所述第一或门的输出端连接有第二非门，所述第二非门根据第一响应信号和第二响应信号输出第三响应信号；所述采样控制电路(111)接收第二响应信号和第三响应信号，并根据第二响应信号判断是否关闭对开关电源的输出控制，根据第三响应信号判断是否唤醒对开关电源的输出控制。5.根据权利要求4所述的反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：所述采样控制
电路(111)包括误差放大器、振荡器和峰值电流检测器，所述误差放大器的一输入端与采样输入端连接，用于输出误差电压信号；所述振荡器的输入端与误差放大器的输出端连接，接收误差放大信号，并根据误差放大信号输出时钟信号；所述峰值电流检测器与误差放大器的输出端连接，接收误差放大信号，并根据误差放大信号提供峰值电力参考信号。6.根据权利要求5所述的反激式开关电源的输出控制系统，其特征在于：所述采样控制电路(111)还包括：待机控制器，其输入端与误差放大器的输出端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：林新春，郑凌波，朱敏，
申请(专利权)人：深圳市力生美半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：