開關電源及其控制芯片制造技術

本發明專利技術公開了一種開關電源及其控制芯片，其中，開關電源包括：變壓器，變壓器包括初級繞組、次級繞組和反饋繞組；初級反饋分壓模塊，初級反饋分壓模塊根據反饋繞組輸出的反饋電壓生成初級反饋電壓；次級反饋比較模塊，次級反饋比較模塊用于反饋開關電源的輸出電壓，并生成次級反饋電流；開關模塊，開關模塊的第一端與初級繞組相連；開關電源的控制芯片，控制芯片用于根據初級反饋電壓和次級反饋電流控制開關模塊的通斷以調整開關電源的輸出電壓。本發明專利技術的開關電源及其控制芯片可以同時發揮初級恒壓控制模式和次級恒壓控制模式的優勢，獲得更優秀的動態負載響應特性、極低的空載工作頻率和空載損耗，并且工作穩定。

【技術實現步驟摘要】
開關電源及其控制芯片
本專利技術涉及開關電源
，特別涉及一種開關電源和一種開關電源的控制芯片。
技術介紹
開關電源作為手機和筆記本電腦等移動電子設備的主流供電方案，具有體積小、效率高和恒壓精度高等優點。目前，隨著移動電子設備技術的發展和電源領域對節約能源與保護環境的愈加重視，如今的開關電源在空載功耗和動態負載響應速度等性能方面提出了更高的要求，這也使得研發者對開關電源的控制芯片的恒壓控制方式進行不斷的改進，以期待獲得一種更具優勢的恒壓控制方式來解決目前開關電源面臨的這些問題。已知技術中，小功率AC/DC開關電源的控制芯片的恒壓控制方式主要分為初級恒壓控制和次級恒壓控制兩種方式。具體地，圖1為典型的次級恒壓控制的開關電源的電路圖，圖2為典型的初級恒壓控制的開關電源的電路圖。如圖1所示，次級恒壓控制的開關電源的工作原理為：交流電在經過由二極管D1’、D2’、D3’和D4’組成的整流橋進行全波整流后，經由電容C2’、C3’和電感L1’組成的π型濾波電路轉換為高壓直流電，再通過R3’和C4’組成的啟動電路進行處理后為PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調制）控制芯片IC1提供啟動電壓，并在PWM控制芯片IC1啟動后為主邊功率環路提供能量，其中，電阻R2’用于檢測開關電源的主邊峰值電流，D5’和C1’組成次級整流濾波網絡。另外，電阻R4’、R5’、R6’以及可控精密穩壓源TL431’、光耦Oc’組成次級電壓采樣比較以及反饋網絡，PWM控制芯片IC1接收來自光耦Oc’的反映開關電源的輸出電壓Vout1’大小的誤差電流信號，該誤差電流信號經PWM控制芯片IC1處理后產生控制信號，控制開關管T0’的導通時間以調整小功率AC/DC開關電源的輸出電壓Vout1’的大小，從而適應輸出負載的變化。如圖2所示，相較于次級恒壓控制的開關電源電路，初級恒壓控制的開關電源電路省去了包括電阻R4’、R5’、R6’、可控精密穩壓源TL431’以及光耦Oc’組成的整個次級電壓采樣比較以及反饋網絡，取而代之的是通過PWM控制芯片IC2內部集成的采樣電路采樣反饋繞組耦合的開關電源的輸出電壓Vout2’，開關電源的輸出電壓Vout2’經過由R4’和R5’組成的反饋分壓網絡分壓后輸入到PWM控制芯片IC2，PWM控制芯片IC2通過內部集成的誤差放大器進行處理后產生控制信號以控制開關管T0’的導通時間，從而調整小功率AC/DC開關電源的輸出電壓Vout2’的大小。現有技術中，初級恒壓控制方式在采樣反饋繞組所耦合的開關電源的輸出電壓Vout2’時，存在一定的誤差和局限，不能完全實時準確地反映當前開關電源的輸出電壓Vout2’的大小，所以初級恒壓控制方式在動態負載響應等方面性能較差，并且，采用初級恒壓控制方式的系統的空載工作頻率和空載功耗無法控制到很低。而次級恒壓控制方式雖然具有良好的動態負載響應特性，但是，由于次級恒壓控制方式中光耦Oc’和其它元器件反饋的信號為模擬信號，需要消耗一定的功率，因此，次級恒壓控制方式的空載功耗也無法控制到很低。
技術實現思路
本專利技術實施例的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。為此，本專利技術實施例的一個目的在于提出一種開關電源的控制芯片，該開關電源的控制芯片可以獲得良好的動態負載響應特性，并且，具有極低的空載工作頻率和空載功耗。本專利技術實施例的另一個目的在于提出一種開關電源。為達到上述目的，本專利技術實施例一方面提出了一種開關電源的控制芯片，該開關電源的控制芯片包括：用于接收所述開關電源的初級反饋電壓的初級反饋端；初級反饋采樣模塊，所述初級反饋采樣模塊的輸入端與所述初級反饋端相連，所述初級反饋采樣模塊用于對所述初級反饋電壓進行采樣以生成初級采樣電壓；誤差放大器，所述誤差放大器的第一輸入端與所述初級反饋采樣模塊的輸出端相連，所述誤差放大器的第二輸入端與給定基準電壓相連，所述誤差放大器對所述初級采樣電壓和所述給定基準電壓之間的誤差進行放大，并輸出誤差放大信號；恒壓恒流控制模塊，所述恒壓恒流控制模塊的輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述恒壓恒流控制模塊根據所述誤差放大信號進行脈沖寬度調制PWM和/或脈沖頻率調制PFM，且所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端輸出恒壓控制信號；用于接收所述開關電源的次級反饋電流的次級反饋端；次級控制模塊，所述次級控制模塊的第一輸入端與所述次級反饋端相連，所述次級控制模塊的第二輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述次級控制模塊根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片對應的控制模式，且當根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片進入次級恒壓控制模式時，所述次級控制模塊根據所述次級反饋電流輸出次級控制信號；控制邏輯模塊，所述控制邏輯模塊的第一輸入端與所述次級控制模塊的輸出端相連，所述控制邏輯模塊的第二輸入端與所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端相連，所述控制邏輯模塊根據所述次級控制信號和所述恒壓控制信號輸出控制邏輯信號；以及驅動模塊，所述驅動模塊的輸入端與所述控制邏輯模塊的輸出端相連，所述驅動模塊根據所述控制邏輯信號輸出驅動信號。本專利技術實施例的開關電源的控制芯片，通過初級反饋采樣模塊采樣初級反饋電壓并輸出初級采樣電壓至誤差放大器，進而次級控制模塊根據誤差放大器的輸出選擇控制芯片對應的控制模式，從而實現控制芯片在極輕載或空載時進入次級恒壓控制模式。該開關電源的控制芯片可以獲得更優秀的動態負載響應特性、極低的空載工作頻率和空載損耗，并且工作穩定。為達到上述目的，本專利技術實施例另一方面還提出了一種開關電源，該開關電源包括：變壓器，所述變壓器包括初級繞組、次級繞組和反饋繞組；初級反饋分壓模塊，所述初級反饋分壓模塊與所述反饋繞組相連，所述初級反饋分壓模塊根據所述反饋繞組輸出的反饋電壓生成所述初級反饋電壓；次級反饋比較模塊，所述次級反饋比較模塊與所述開關電源的輸出電壓相連，所述次級反饋比較模塊用于反饋所述開關電源的輸出電壓，并生成所述次級反饋電流；開關模塊，所述開關模塊的第一端與所述初級繞組相連；以及所述的開關電源的控制芯片，所述控制芯片的初級反饋端與所述初級反饋分壓模塊的輸出端相連，所述控制芯片的次級反饋端與所述次級反饋比較模塊的輸出端相連，所述控制芯片的信號輸出端與所述開關模塊的控制端相連，所述控制芯片用于根據所述初級反饋電壓和所述次級反饋電流控制所述開關模塊的通斷以調整所述開關電源的輸出電壓。本專利技術實施例的開關電源，通過控制芯片根據初級反饋分壓模塊輸出的初級反饋電壓和次級反饋比較模塊輸出的次級反饋電流控制控制開關模塊的通斷，從而實現開關電源的輸出電壓穩定在額定值。該開關電源可以獲得更優秀的動態負載響應特性、極低的空載工作頻率和空載損耗，并且工作穩定。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1為典型的次級恒壓控制的開關電源的電路圖；圖2為典型的初級恒壓控制的開關電源的電路圖；圖3為根據本專利技術實施例的開關電源的控制芯片的框圖；圖4為根據本專利技術一個實施例的開關電源的控制芯片的框圖；圖5為根據本專利技術一個實施例的開關電源的控制芯片的次本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關電源的控制芯片，其特征在于，包括：用于接收所述開關電源的初級反饋電壓的初級反饋端；初級反饋采樣模塊，所述初級反饋采樣模塊的輸入端與所述初級反饋端相連，所述初級反饋采樣模塊用于對所述初級反饋電壓進行采樣以生成初級采樣電壓；誤差放大器，所述誤差放大器的第一輸入端與所述初級反饋采樣模塊的輸出端相連，所述誤差放大器的第二輸入端與給定基準電壓相連，所述誤差放大器對所述初級采樣電壓和所述給定基準電壓之間的誤差進行放大，并輸出誤差放大信號；恒壓恒流控制模塊，所述恒壓恒流控制模塊的輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述恒壓恒流控制模塊根據所述誤差放大信號進行脈沖寬度調制PWM和/或脈沖頻率調制PFM，且所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端輸出恒壓控制信號；用于接收所述開關電源的次級反饋電流的次級反饋端；次級控制模塊，所述次級控制模塊的第一輸入端與所述次級反饋端相連，所述次級控制模塊的第二輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述次級控制模塊根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片對應的控制模式，且當根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片進入次級恒壓控制模式時，所述次級控制模塊根據所述次級反饋電流輸出次級控制信號；控制邏輯模塊，所述控制邏輯模塊的第一輸入端與所述次級控制模塊的輸出端相連，所述控制邏輯模塊的第二輸入端與所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端相連，所述控制邏輯模塊根據所述次級控制信號和所述恒壓控制信號輸出控制邏輯信號；以及驅動模塊，所述驅動模塊的輸入端與所述控制邏輯模塊的輸出端相連，所述驅動模塊根據所述控制邏輯信號輸出驅動信號。...

【技術特征摘要】
1.一種開關電源的控制芯片，其特征在于，包括：用于接收所述開關電源的初級反饋電壓的初級反饋端；初級反饋采樣模塊，所述初級反饋采樣模塊的輸入端與所述初級反饋端相連，所述初級反饋采樣模塊用于對所述初級反饋電壓進行采樣以生成初級采樣電壓；誤差放大器，所述誤差放大器的第一輸入端與所述初級反饋采樣模塊的輸出端相連，所述誤差放大器的第二輸入端與給定基準電壓相連，所述誤差放大器對所述初級采樣電壓和所述給定基準電壓之間的誤差進行放大，并輸出誤差放大信號；恒壓恒流控制模塊，所述恒壓恒流控制模塊的輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述恒壓恒流控制模塊根據所述誤差放大信號進行脈沖寬度調制PWM和/或脈沖頻率調制PFM，且所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端輸出恒壓控制信號；用于接收所述開關電源的次級反饋電流的次級反饋端；次級控制模塊，所述次級控制模塊的第一輸入端與所述次級反饋端相連，所述次級控制模塊的第二輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述次級控制模塊根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片對應的控制模式，且當根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片進入次級恒壓控制模式時，所述次級控制模塊根據所述次級反饋電流輸出次級控制信號；控制邏輯模塊，所述控制邏輯模塊的第一輸入端與所述次級控制模塊的輸出端相連，所述控制邏輯模塊的第二輸入端與所述恒壓恒流控制模塊的第一輸出端相連，所述控制邏輯模塊根據所述次級控制信號和所述恒壓控制信號輸出控制邏輯信號；以及驅動模塊，所述驅動模塊的輸入端與所述控制邏輯模塊的輸出端相連，所述驅動模塊根據所述控制邏輯信號輸出驅動信號。2.如權利要求1所述的開關電源的控制芯片，其特征在于，所述次級控制模塊具體包括：初次級模式選擇單元，所述初次級模式選擇單元的輸入端與所述誤差放大器的輸出端相連，所述初次級模式選擇單元根據所述誤差放大信號選擇所述控制芯片對應的控制模式，且當所述誤差放大信號小于第二基準電壓時，所述初次級模式選擇單元輸出次級模式選擇信號以控制所述控制芯片進入次級恒壓控制模式；次級反饋信號監測單元，所述次級反饋信號監測單元的第一輸入端與所述次級反饋端相連，所述次級反饋信號監測單元的第二輸入端與電壓源相連，所述次級反饋信號監測單元用于采樣所述次級反饋電流，并根據所述電壓源的輸出電壓輸出邏輯電壓信號；以及邏輯單元，所述邏輯單元的第一輸入端與所述次級反饋信號監測單元的輸出端相連，所述邏輯單元的第二輸入端與所述初次級模式選擇單元的輸出端相連，所述邏輯單元在接收到所述次級模式選擇信號之后，根據所述邏輯電壓信號輸出所述次級控制信號。3.如權利要求2所述的開關電源的控制芯片，其特征在于，當所述誤差放大信號大于第一基準電壓時，所述初次級模式選擇單元停止輸出所述次級模式選擇信號，所述控制芯片進入初級恒壓控制模式。4.如權利要求3所述的開關電源的控制芯片，其特征在于，所述初次級模式選擇單元包括：選通器，所述選通器的第一輸入端與所述第一基準電壓相連，所述選通器的第二輸入端與所述第二基準電壓相連，所述選通器的第三輸入端與第一反相信號相連，所述選通器根據所述第一反相信號選通所述第一基準電壓或所述第二基準電壓，并輸出選通信號；遲滯比較器，所述遲滯比較器的陰極與所述誤差放大器的輸出端相連，所述遲滯比較器的陽極與所述選通器的輸出端相連，所述遲滯比較器根據所述選通信號對所述誤差放大信號進行遲滯比較，并輸出遲滯比較信號；第一反相器，所述第一反相器的輸入端與所述遲滯比較器的輸出端相連，所述第一反相器對所述遲滯比較信號進行反相，并輸出所述第一反相信號；以及與門，所述與門的第一輸入端與所述第一反相器的輸出端相連，所述與門的第二輸入端與給定使能信號相連，所述與門對所述給定使能信號和所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯永軍，葉文輝，張海泉，
申請(專利權)人：比亞迪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44