一種用于原邊反饋的恒流恒壓控制方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種恒流恒壓控制方法及系統(tǒng)，特別是涉及 一種用于原邊反饋的恒流恒壓控制方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的原邊反饋控制芯片的電路實現(xiàn)方式中，由于恒流或者恒壓控制方式相對 比較復(fù)雜，恒流電路和恒壓電路通常做法是采用兩路不同的電路分別來處理。
[0003] 參見圖1所示，原邊反饋恒流恒壓控制器100包括：去磁時間（Tdis)檢測器101， 用于檢測去磁時間，產(chǎn)生判決CC/CV (恒流/恒壓）的信號；振蕩器102,用于產(chǎn)生時鐘開啟 信號；線補償產(chǎn)生器103,用于產(chǎn)生線補償量；CV控制模塊104,用于產(chǎn)生CV控制開啟頻率 控制信號；FB采樣保持器105,用于采樣FB信號，采樣產(chǎn)生信號203 ;運算放大器106,用于 放大基準電壓VREF和信號203的差值，輸出與電壓信號203成反比的電壓信號204,電壓信 號204也和系統(tǒng)輸出電壓210成反比；線電流比較器107,用于判斷線電流達到峰值時關(guān)斷 開關(guān)管117 ;觸發(fā)器108,用于控制開關(guān)管117導(dǎo)通關(guān)斷；驅(qū)動器109,用于把數(shù)字邏輯信號 轉(zhuǎn)化成驅(qū)動信號驅(qū)動開關(guān)管117 ;前沿效應(yīng)模塊110,用于將峰值采樣信號209進行處理后 產(chǎn)生電壓信號215 ;PWM/PFM控制器111，用于切換CC/CV開啟時鐘選擇；采樣電阻器112,用 于采樣峰值采樣信號209 ;電阻分壓器113和114,用于產(chǎn)生輸出端的反饋信號211，即分壓 信號211 ;電阻器115,電容器116,和二極管122,用于提供芯片100的供電電壓123 ;變壓 器繞組121，用于把主線圈的能量傳遞到次級，由原邊繞組124,次級繞組119,輔助繞組120 組成；電流212是流過系統(tǒng)負載122的電流，電壓210是系統(tǒng)負載122的電壓。
[0004] 圖2顯示了圖1所示電路中的去磁時間檢測器101，振蕩器102，CV控制模塊104， 和PWM/PFM控制器111的具體實現(xiàn)方式和相互關(guān)系。
[0005] 圖1所示的原邊反饋控制（簡稱原邊控制）原理是：主線圈通過電阻115給電容 116充電，達到控制芯片110的開啟電壓后控制芯片110開始工作。當開關(guān)管117導(dǎo)通時， 輸入能量存儲在主線圈124里；當開關(guān)管117閉合時，變壓器121會把能量釋放，即通過次 級線圈119將能量釋放到輸出端（即負載LOAD和輸出電容），并且輔助繞組120將輸出電 壓210映射成分壓信號211，也就是與輸出電壓210有關(guān)的信息可以通過輔助繞組120提 取，如式⑴所示。
[0007] 其中，通過變壓器繞組121把輸出電壓210轉(zhuǎn)化成反饋信號后的電阻器113、114 分壓信號211，用VFB表示。輸出電壓210用Vout表示：
.為輔助繞組和次級變壓器匝數(shù) 比，R2和R1分別為電阻器114和113的阻值。由公式（1)可以看出，VFB與Vout成線性關(guān) 系，可以通過恒定VFB電壓的辦法來恒定輸出電壓Vout，以此達到恒壓的目的。
[0008] 原邊控制的反激式（flyback)結(jié)構(gòu)一般采用DCM模式（電感電流斷續(xù)模式），其 CC (恒流）工作可以表達為：
[0010] 其中，lout代表電流信號212,為流過負載122的電流。CC要實現(xiàn)的就是保持整個 過程中l(wèi)out恒定。Isk代表一個開關(guān)周期內(nèi)流過負載LOAD的峰值電流值，有以下關(guān)系式：
[0013] Vcs = IpkXRcs (5)
[0014] 其中，Tmeg代表開關(guān)管117關(guān)斷后次級的放電時間，T代表開關(guān)管117的一個開關(guān) 周期，Res代表采樣電阻112的阻值，
表示次級與初級變壓器匝數(shù)比，Ipk代表一個開關(guān) 周期內(nèi)流過電阻112的峰值電流值；由公式（2)和（3)可知，保持Isk和Duty_off恒定就 能保持lout恒定從而實現(xiàn)恒流。
[0015] 在CC工作的時候，由于采樣信號203遠低于基準電壓（VREF) 207,因此運算放大 器106的輸出信號204會被鉗位在一個固定的上限值Vthh。開關(guān)管117導(dǎo)通的時候，主線 圈上的電流在電阻112上產(chǎn)生峰值采樣信號209 ;峰值采樣信號209經(jīng)過前沿效應(yīng)模塊110 后在比較器107處與運算放大器106的輸出信號204比較，比較器107輸出的信號209翻 轉(zhuǎn)為高，進而通過觸發(fā)器108和驅(qū)動器109輸出驅(qū)動信號214關(guān)斷開關(guān)管117,就能控制實 際Ipk的峰值電流。如果能保持每次Ipk的峰值電流恒定
為初次級變壓器匝數(shù)比，對 于系統(tǒng)來講是固定值，由式（4)可知，Isk就能恒定。
[0016] 此外，實現(xiàn)CC工作還需要保持恒定的Duty_off。如圖3所示，一個周期T內(nèi)包括 Tmag表示去磁時間，Ton表示開關(guān)管導(dǎo)通時間，Tdis表示周期T內(nèi)除去去磁時間和開關(guān)管 導(dǎo)通時間外的剩余時間，參見式（6)。
[0017] T = Tmag+Ton+Tdis (6)
[0018] 如果在每個周期T內(nèi)設(shè)定：
[0019] Tmag = Ton+Tdis (7)
[0020] 于是，
即為常數(shù)，達到了恒定Duty_off的目的，從而實現(xiàn)CC功 能。
[0021] 如圖1所示，對于CV(恒壓）過程，當輸出電壓210比預(yù)設(shè)值低的時候，分壓信號 211是210的反饋信號也會較低，進而經(jīng)過FB采樣保持器105采樣得到的信號203與信號 (VREF) 207的誤差放大，信號204變高，此時信號204通過CV控制模塊104會得到一個頻率 更高的脈沖信號212,由輸出能量公式（6)可知，輸出電壓210會恢復(fù)到正常值的。當輸出 電壓210比預(yù)設(shè)值高的時候，同理亦然。系統(tǒng)輸出電壓有以下關(guān)系式：
[0023] 其中，fsw表示開關(guān)管的導(dǎo)通頻率，Lp表示主線圈124的電感值。
[0024] 結(jié)合圖2可見，CC的導(dǎo)通時刻信號206由信號310和VREF電壓比較確定；CV的導(dǎo) 通時刻信號212由一個鋸齒波311和一個固定電壓信號204比較，因此，主開關(guān)管117的導(dǎo) 通時刻由206和212經(jīng)過PWM/PFM控制器111邏輯判斷決定，因為CC和CV兩套系統(tǒng)產(chǎn)生 各自獨立的脈沖，所以存在一定的時序競爭風險。此外，鋸齒波通常需要用一個幾百K甚至 幾兆頻率的周期性脈沖產(chǎn)生，此高頻脈沖還容易引起內(nèi)部一系列的寄生效應(yīng)。
[0025] 綜上所述，在現(xiàn)有的原邊反饋控制芯片的電路實現(xiàn)方式中，由于恒流或者恒壓控 制方式相對比較復(fù)雜，恒流電路和恒壓電路通常做法是采用兩路不同的電路分別來處理， 不但電路復(fù)雜而且成本更大，容易造成寄生效應(yīng)，寄生效應(yīng)對精密系統(tǒng)的干擾往往是致命 的，并且在處理恒流恒壓轉(zhuǎn)折點處由于時序復(fù)雜，設(shè)計不當很容易出現(xiàn)誤動作甚至輸出能 量震蕩的情況。因此，如何用比較簡單方式有效實現(xiàn)恒流恒壓控制，從恒流狀態(tài)自然過渡到 恒壓狀態(tài)是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于原邊反饋的恒流 恒壓控制方法及電路，用于解決現(xiàn)有原邊反饋控制技術(shù)中恒流和恒壓控制采用兩種獨立的 方式分別實現(xiàn)，存在時序競爭風險和寄生效應(yīng)，導(dǎo)致實現(xiàn)電路復(fù)雜，成本高等問題。為實現(xiàn) 上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于原邊反饋的恒流恒壓控制電路，所述用于 原邊反饋的恒流恒壓控制電路包括：去磁時間轉(zhuǎn)化器，用于檢測去磁時間，并將去磁時間轉(zhuǎn) 化成去磁時間電壓信號；頻率調(diào)整器，用于產(chǎn)生恒壓時鐘頻率控制信號；振蕩器，與所述去 磁時間轉(zhuǎn)化器和頻率調(diào)整器分別相連，在所述恒壓時鐘頻率控制信號的控制下產(chǎn)生鋸齒波 信號，并比較所述鋸齒波信號和所述去磁時間電壓信號的大小產(chǎn)生恒流時鐘開啟信號，或 比較所述鋸齒波信號和預(yù)設(shè)恒壓恒流分界電壓的大小產(chǎn)生恒壓時鐘開啟信號。
[0027] 可選地，所述振蕩器包括：壓控電流源，與所述頻率調(diào)整器相連，在所述恒壓時鐘 頻率控制信號的控制下輸出第一充電電流；鋸齒波產(chǎn)生模塊，與所述壓控電流源相連，包括 第一充電電容、第一充電開關(guān)和第一放