开关电源峰值电流控制装置制造方法及图纸

公开了一种开关电源的峰值电流控制装置，包括：基准产生模块，包括：ＲＣ电路，包括电阻器和电容器；第一电压源和第二电压源；开关；电容器的一端与电阻器的一端连接并与开关的非控制端之一连接，电容器的另一端与第一电压源的正极连接并与开关的非控制端中的另一端连接，电阻器的另一端与第二电压源的正极连接，第一和第二电压源的负极连接并接地，开关的非控制端中的所述另一端接地，原边晶体管的栅极控制信号连接至开关的控制端，在栅极控制信号将原边晶体管导通时，开关断开，ＲＣ电路执行充电，以在电容器的所述一端产生基准电压。利用本实用新型专利技术，确保了开关电源的控制精度。电路结构简单并且容易实现。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电源控制技术，具体涉及开关电源的峰值电流控制装置。
技术介绍
针对例如电池充电器和适配器等应用的AC/DC转换，已提出了多种电源控制 方案，可以提供精确的恒压(CV)、恒流(CC)等控制，得到所需的电力供应。例如，BCD semiconductor for ManufacturingLimited提出了多种AC/DC电源控制器，包括原边控制(Preliminary Datasheet, Rev. 1. 0,2008 ^9^, http: //www, bcdsemi. ■)。图1示出了简化的采用AP3708控制的反激式原边控制开关电源，包括电源控制器 AP3708、晶体管Q1、电流检测电阻Rcs和变压器，该变压器由原边线圈Np、副边线圈Ns和辅 助线圈Naux组成。如图1所示，在原边恒定峰值电流控制操作中，由电流检测电阻Res感应原 边电流Ip，当电流Ip上升至峰值电流Ipk (Ipk = Vcs/Rcs)时，控制器AP3708通过引脚OUT输 出控制信号使得晶体管Ql截止。更具体地，参照图2，示出了原边峰值电流控制操作有关的 电路部分，当从引脚OUT输出的晶体管Ql的栅极控制信号fete为高电平时，晶体管Ql导 通时，原边电流Ip的采样值(由图中CS引脚上的电压Vcs体现)会开始上升，当其上升到 给定基准Vlimit (如0. 5V)时，栅极控制信号fete被置为低电平，使晶体管Ql截止。但是，由于控制器AP3708中存在一定的传输延迟，造成截止信号存在延迟td，所以 无法在CS引脚上的电压Vcs到达给定值Vlimit时立即给出截止信号。因此，当原边电流Ip达 到峰值电流Ipk时，Vcs (为原边电流Ip与采样电阻Rcs的乘积)会超过给定值Vlimit—定的 幅度，幅度的大小的大小与电源的输入电压Vin和励磁电感Lm( S卩，图1中U的大小有关， 关系如下Km, =~tonpRc,(1)Lmt。np表示原边电流Ip的持续时间，即晶体管Ql的导通时间。1T = -^f-(2)T — ^in (f ,f \ _ Kim" (f . , χ \ _ ^lim// , Kmil ,1PkJ Vonp+ld)~ R + R、LfniOnp CSCS onp \2S从等式(3)可以看出，由于存在截止信号延迟td，即使对于同样的给定值Vlimit(固 定参数)，超过给定值Vlimit的幅度的大小在Vin和Lm不同时也不同，即，考虑到延迟td，实际 Ipk^Rcs存在变化，导致Ipk发生变化，而非恒定。图3示出了在不同Vin和Lm情况下，实际Ipk 会发生变化。这影响了恒定原边峰值电流控制操作，降低了预期的控制精度。例如，在电源 控制器AP3708中，控制目标是输出电流I。正比于Ipk，如果Ipk随Vin和Lm发生变化，I0也会 随Vin和Lm的变化而变化，影响了控制精度。因此，需要一种开关电源的峰值电流控制技术，即使存在信号延迟td，也能够比较 精确地确保IpkRes = K, K代表期望值，避免IpkRes发生变化。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了开关电源的峰值电流控制技术，通过将峰值电流的基准电 压Vlimit设置成原边晶体管导通时间t。np的函数，取代原有方法中的固定的Vlimit，就可以保 证在任何条件下Ipk*R。s都为期望值K。根据本技术一方面，一种开关电源的峰值电流控制装置，包括基准产生模块，包括RC电路，包括电阻器和电容器；第一电压源和第二电压源； 开关；其中，电容器的一端与电阻器的一端连接并与开关的非控制端之一连接，电容器 的另一端与第一电压源的正极连接并与开关的非控制端中的另一端连接，电阻器的另一端 与第二电压源的正极连接，第一和第二电压源的负极连接并接地，开关的非控制端中的所 述另一端接地，其中，原边晶体管的栅极控制信号连接至开关的控制端，在栅极控制信号将原边 晶体管导通时，开关断开，RC电路执行充电，以在电容器的所述一端产生基准电压Vlimit。根据本技术实施例，基准电压Vlimit与开关电源的原边开关晶体管的导通时段t。np 的关系考虑到由于电路传输延迟的造成、使原边开关晶体管截止的栅极控制信号的延迟。根据本技术实施例，基准产生模块包括m个电阻电容RC电路以及(m+1)个电 压源，m为自然数。根据本技术实施例，电压源采用恒定电压源或可调电压源。根据本技术实施例，峰值电流控制装置还包括比较器，比较器的正相输入 端连接至开关电源的采样电压输入端，反相输入端连接至基准产生模块中电容器的所述一 端，输出端连接至用于产生栅极控制信号的电路。根据本技术另一方面，一种开关电源，包括如上所述的峰值电流控制装置。附图说明通过以下结合附图说明本技术的优选实施例，将使本技术的上述及其它 目的、特征和优点更加清楚，其中图1示出了简化的采用AP3708控制的反激式原边控制开关电源；图2示出了原边峰值电流控制操作有关的电路部分；图3示出了由于存在截止信号延迟td，实际Ipk*Rcs存在变化在不同Vin和Lm情况 下发生变化的示意图；图如和4b分别示出了峰值电流采样的基准电压Vlimit与导通时间t。np的关系的 曲线图以及指数函数拟合的曲线图。图5示出了根据本技术实施例的峰值电流控制装置的结构示意图；图6示出了图5中峰值电流控制装置的示例电路图；图7示出了根据本技术实施例的峰值电流控制装置中有关信号的波形图。具体实施方式本申请专利技术人注意到，参照上述等式(3)，如果能够将表示峰值电流采样的Vlimit设置成时间t。nD的函数，取代原有方法中的固定的Vlimit，就可以保证在任何条件下Ipk*Rcs者I为期望值K。由此，根据KR. 以及等式(3)，得到CS VhKLonplim,7t np+td(4)图如示出了根据等式⑷得到的Vlimit与t。np的函数关系，具体示出了 Vlimit相对 于t。np的值的示例。图如的曲线理论上是双曲线函数，这在电路中无法直接实现。因此， 考虑用指数函数来拟合Vlimit与t。np的函数关系，而指数函数可以用电阻电容构成的RC电 路以及电压源来实现，图4b示出了采用指数函数来拟合图如中的双曲线。为了更加清楚 地示出拟合效果，对图如的曲线进行了一定缩放，以示出了更长的时间段的曲线。在图4b 中，实线部分指示图如中的双曲线，虚线部分示出了拟合的指数函数曲线，稍后将对其进 行更加详细的描述。本领域技术人员可以理解，双曲线函数可以用一个或多个指数函数来 拟合。如果考虑到电路的复杂程度，可以只用一个指数函数去拟合。但是如果对电路的复 杂程度和成本并不敏感，在需要情况下，例如要求更好的精度，可以选用多个指数函数进行 拟合，此时可以采用对应的多组RC电路和电压源基准。采用指数函数进行拟合的通式可以 表达如下V 二 KtonPUmi'" t Jrt lonp 十 V坊 U0IU1^onpt onp塞onp1-e+ U2\-e RlCl+ …+1-e R-C"(5)等式(5)中，Ui表示电压源的电压值，Ri和Ci分别表示RC电路中电阻值和电容值。本领域技术人员可以理解，对于开关电源的技术参数而言，原边晶体管Ql的导通 持续时间t。n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源的峰值电流控制装置，包括：　　基准产生模块，包括：ＲＣ电路，包括电阻器和电容器；第一电压源和第二电压源；开关；　　其中，电容器的一端与电阻器的一端连接并与开关的非控制端之一连接，电容器的另一端与第一电压源的正极连接并与开关的非控制端中的另一端连接，电阻器的另一端与第二电压源的正极连接，第一和第二电压源的负极连接并接地，开关的非控制端中的所述另一端接地，其中，原边晶体管的栅极控制信号连接至开关的控制端，在栅极控制信号将原边晶体管导通时，开关断开，ＲＣ电路执行充电，以在电容器的所述一端产生基准电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯然，任远程，张军明，李恩，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90[]