專利名稱：一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有漸進(jìn)式電流過 載與飽和防止功能的開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
關(guān)于開關(guān)電源，從輸入輸出電壓性質(zhì)看，有DC/DC (直流變換為直流) 變換電源或AC/DC (交流變換為直流)變換電源；從隔離方式看，有隔離 式與非隔離式變換電路；從輸出電壓變換看，有升壓、降壓與升降壓變換 電路；從工作模式看，有電壓模式與電流模式；從電感中的電流看，有CCM (連續(xù)電流模式)、BCM(臨界電流模式)與DCM(不連續(xù)電流模式)開關(guān) 電源；從控制技術(shù)看，有PFM (脈沖頻率控制技術(shù))和P麵(脈沖寬度控 制技術(shù))開關(guān)電源；從變換技術(shù)看，還有硬開關(guān)和軟開關(guān)變換電路等等。 不管上述公知技術(shù)如何定義分類，各種開關(guān)電源IC基本結(jié)構(gòu)都可以 簡化為反饋電路(電壓或電流)、誤差放大器、振蕩器、釆樣電路、驅(qū) 動(dòng)控制電路、補(bǔ)償電路、各種保護(hù)電路等。其基本工作原理都是根據(jù)誤差 電壓或通過功率管電流的大小來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)功率管的P聰或PFM波形。 一般 情況下，誤差電壓越大，脈沖占空比就越大，導(dǎo)致通過功率管的峰值電流 較大，容易引起變壓器飽和，尤其是在開關(guān)電源啟動(dòng)或過載時(shí)，這些情況 更容易出現(xiàn)。
目前，解決過載與飽和的公知技術(shù)基本有兩種 一種是釆用上限電流 保護(hù)電路，即達(dá)到上限電流就關(guān)斷功率管，如開關(guān)電源芯片UCx842、TOP210 等；另一種方式就是檢測到電流超過上限時(shí)，通過調(diào)整誤差電壓，再間接 調(diào)整占空比的方式來減少通過功率管電流。釆用第一種方式要求功率管具 有快速關(guān)斷能力，否則就會(huì)損壞變壓器與功率管；而第二種方式反饋的環(huán)節(jié)過多，必須先要檢測到過載，再去調(diào)節(jié)誤差電壓，再去調(diào)節(jié)占空比，調(diào) 節(jié)響應(yīng)速度過慢，不能及時(shí)處理過載情況，導(dǎo)致?lián)p壞變壓器與功率管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其電路設(shè)計(jì)新穎合
理、損耗小且使用效果好，能有效克服現(xiàn)有開關(guān)電源ic所存在的對(duì)功率
管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速度較慢的弊病。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種具有漸進(jìn)式電流 過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于包括為各用電器件進(jìn)行供 電的供電模塊、與開關(guān)電源輸出端相接的輸出電壓反饋電路、分別對(duì)開關(guān)
電源外圍應(yīng)用電路中功率管QO的瞬間電流值進(jìn)行逐周期釆樣的低點(diǎn)電流 釆樣電路、臨高點(diǎn)電流釆樣電路和高點(diǎn)電流釆樣電路、串接在供電模塊與 功率管QO基極間供電回路中的受控電流源Ia和可控開關(guān)Kl、分別與低點(diǎn) 電流采樣電路和輸出電壓反饋電路的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器、PFM 控制器和P麵控制器、與PFM控制器的輸出端相接的振蕩器、分別與振蕩 器和PWM控制器相接的觸發(fā)器、與觸發(fā)器的輸出端相接且對(duì)可控開關(guān)Kl 進(jìn)行通斷控制的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器、與臨高點(diǎn)電流采樣電路的輸 出端相接且對(duì)受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器以及 分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器、低點(diǎn)電流采樣電路、臨高點(diǎn)電流釆樣 電路和高點(diǎn)電流采樣電路相接的前沿消隱電路，所述高點(diǎn)電流釆樣電路的 輸出端分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器和PFM控制器相接，誤差調(diào)節(jié)限 流器的輸出端分別與PFM控制器和P麗控制器相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng) 控制器的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān)Kl后接至功率管QO的基極，PFM控 制器的一個(gè)輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器的一個(gè)輸入端相接；所述低點(diǎn)電流采 樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和高點(diǎn)電流釆樣電路均與功率管QO的發(fā)射 極相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器的輸出端與可控開關(guān)Kl相接。
6所述低點(diǎn)電流釆樣電路、臨高點(diǎn)電流采樣電路和高點(diǎn)電流采樣電路均 為運(yùn)算放大器且三者的同相輸入端均與功率管QG的發(fā)射極相接，低點(diǎn)電 流釆樣電路、臨高點(diǎn)電流釆樣電路和高點(diǎn)電流釆樣電路的反相輸入端所接 電壓的電壓值分別為所設(shè)定功率管QO的低點(diǎn)電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電 流對(duì)應(yīng)的電壓值。
所述功率管QO的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行控制的可 控開關(guān)K2和電流源Ib后接地，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器的一個(gè)輸出端 與可控開關(guān)K2相接。
所述P麵控制器由與功率管QO的發(fā)射極相接的斜坡補(bǔ)償電路和與斜 坡補(bǔ)償電路相接的運(yùn)算放大器CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路的輸出端分別與斜 坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器和運(yùn)算放大器CP4的同相輸入端相接，所述運(yùn)算放大 器CP4的反相輸入端與誤差調(diào)節(jié)限流器的輸出端相接。
所述功率管QO的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且所述電阻Rs上并接有電 阻R3。
所述誤差調(diào)節(jié)限流器包括三個(gè)電流源、反比例調(diào)整控制模塊以及兩個(gè) 分壓電阻R1和R2;所述三個(gè)電流源包括一個(gè)不可控電流源Ic和兩個(gè)由反 比例調(diào)整控制模塊進(jìn)行控制的受控電流源Id和Ie且三個(gè)電流源相并接， 所述三個(gè)電流源的正極端均與供電模塊相接且其負(fù)極端均依次經(jīng)電阻Rl 和R2后接地，反比例調(diào)整控制模塊的兩個(gè)輸出端分別與受控電流源Id和 Ie相接，PFM控制器的一個(gè)輸出端和低點(diǎn)電流釆樣電路的輸出端分別與反 比例調(diào)整控制模塊的兩個(gè)輸入端相接；輸出電壓反饋電路的輸出端與所述 三個(gè)電流源的負(fù)極端相接，所述誤差調(diào)節(jié)限流器的輸出端為電阻R1和R2 間的連接點(diǎn)。
所述斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器包括一個(gè)受控電流源If、一個(gè)由臨高點(diǎn)電 流釆樣電路進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、 一個(gè)PNP型三極管Q3以及三個(gè)NPN 型三極管Ql、 Q21和Q22,所述受控電流源If的正極端與供電模塊相接且 其負(fù)極端分別與三極管Ql的基極和集電極相接，三個(gè)三極管Ql、 Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基極相接，三極管Q21的發(fā)射極與供電模塊 相接，三極管Q21的基極和集電極相接且其集電極分別與三極管Q21和Q22 的集電極相接，可控開關(guān)K3串接在三極管Q:71的集電極與三極管Q22的 集電極之間，受控電流源If的受控端與功率管QO的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn) 電流釆樣電路的輸出端與可控開關(guān)K3相接。
所述上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器包括一個(gè)輸入端與高點(diǎn)電流采樣電 路的輸出端相接的非門U2、一個(gè)與門U3和對(duì)功率管QO進(jìn)行驅(qū)動(dòng)且同時(shí)對(duì) 可控開關(guān)Kl和K2進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端 分別與可控開關(guān)Kl和K2相接，所述與門U3的輸出端與驅(qū)動(dòng)控制電路的 輸入端相接，所述非門U2的輸出端與所述與門U3的一個(gè)輸入端相接且所 述與門U3的另一個(gè)輸入端與觸發(fā)器的輸入端相接。
所述觸發(fā)器為RS觸發(fā)器，P謂控制器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的R 端相接，振蕩器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的 輸出端即Q端與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端相接。
所述輸出電壓反饋電路為電壓負(fù)反饋電路。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 電路設(shè)計(jì)新穎、合理，使用操作簡便。
2、 提出一種合理且有效的漸進(jìn)式防止開關(guān)電源過載和飽和的方法， 使用效果非常好，具體是依次通過檢測功率管Q0的瞬時(shí)電流是否超過設(shè) 定的低、臨高與高三點(diǎn)電流值，并對(duì)應(yīng)作出對(duì)應(yīng)的處理若功率管Q0的 瞬時(shí)電流超過低點(diǎn)電流設(shè)定值，則通過調(diào)節(jié)誤差電壓，改變下一個(gè)或后面 幾個(gè)脈沖調(diào)制波的占空比；若功率管Q0的瞬時(shí)電流超過臨高點(diǎn)電流設(shè)定 值，則降低功率管Q0的驅(qū)動(dòng)電流；若功率管Q0的瞬時(shí)電流超過高點(diǎn)電流 設(shè)定值，則直接快速關(guān)閉功率管Q0。
3、 實(shí)用價(jià)值高，既可以降低對(duì)功率管QO關(guān)斷速度的要求，又可以解 決調(diào)節(jié)響應(yīng)速度過慢的問題。實(shí)際用用過程中，當(dāng)功率管Q0的過載情況 不是太嚴(yán)重時(shí)，可以通過誤差限流調(diào)節(jié)器即低點(diǎn)限流調(diào)節(jié)對(duì)誤差電壓調(diào)節(jié)后，再對(duì)調(diào)制波的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法進(jìn)行處理，雖然響應(yīng)速度較慢，
但不至于導(dǎo)致?lián)p壞功率管QO與變壓器BO;同時(shí)，還有臨高點(diǎn)與高點(diǎn)限流
處理，如果低點(diǎn)限流調(diào)節(jié)電路無法抑制電流增加過快的勢頭，這時(shí)就要考
慮關(guān)斷功率管QO,然而要在發(fā)生過流時(shí)也就是功率管QO通過的是最大電 流情況下進(jìn)行關(guān)斷，困難比較大，它要求功率管QO具有快速關(guān)斷能力， 這必然導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加。為了解決該問題，本發(fā)明在進(jìn)行關(guān)斷功率管QO 時(shí)，首先降低功率管QO的驅(qū)動(dòng)電流，再進(jìn)行關(guān)斷，這樣對(duì)功率管QO的要 求就不高了 ，實(shí)現(xiàn)起來也就容易多了 。因此設(shè)計(jì)了臨高點(diǎn)與高點(diǎn)調(diào)節(jié)電路, 當(dāng)電流超過臨高點(diǎn)設(shè)定值時(shí)，就減少功率管QO的驅(qū)動(dòng)電流；再進(jìn)一步就 是關(guān)斷功率管QO，這樣在低電流導(dǎo)通情況下，功率管QO的關(guān)斷就比較容 易，損耗也很小。
綜上所述，本發(fā)明電路設(shè)計(jì)新穎合理、損耗小且使用效果好，能有效 克服現(xiàn)有開關(guān)電源IC所存在的對(duì)功率管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速 度較慢間的弊病，因而具有突出的技術(shù)優(yōu)勢與巿場優(yōu)勢。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明的電路框圖 圖2為本發(fā)明的電路原理圖。 圖3為本發(fā)明誤差調(diào)節(jié)限流器的電路原理圖。 圖4為本發(fā)明斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器的電路原理圖。 圖5為本發(fā)明上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器的電路原理圖。 附圖標(biāo)記說明
l一低點(diǎn)電流釆樣電路；2 —臨高點(diǎn)電流釆樣電3—高點(diǎn)電流釆樣電路;
IO —上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)ll一斜坡與限流驅(qū)動(dòng)12—前沿消隱電路;


4一誤差調(diào)節(jié)限流器; 7—P麗控制器；
路；
5—供電模塊; 8—振蕩器；
PFM控制器; 觸發(fā)器；動(dòng)控制器； 調(diào)節(jié)器；
13—過溫保護(hù)電路； 14 —反比例調(diào)整控制15 —電源管理模塊；
模塊；
16—驅(qū)動(dòng)控制電路； 17—斜坡補(bǔ)償電路； 18—輸出電壓反饋電路； 19一受控電流源一；20 —可控開關(guān)一； 21 —可控開關(guān)二；
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明包括為各用電器件進(jìn)行供電的供電模塊5、 與開關(guān)電源輸出端相接的輸出電壓反饋電路18、分別對(duì)開關(guān)電源外圍應(yīng)用 電路中功率管Q0的瞬間電流值進(jìn)行逐周期釆樣的低點(diǎn)電流釆樣電路1、臨 高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流釆樣電路3、串接在供電模塊5與功率管 QO基極間供電回路中的受控電流源Ia (即受控電流源一 19)和可控開關(guān) Kl (即可控開關(guān)一 20)、分別與低點(diǎn)電流釆樣電路1和輸出電壓反饋電路 18的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器4、 PFM控制器6和P西控制器7、與 PFM控制器6的輸出端相接的振蕩器8、分別與振蕩器8和P麗控制器7 相接的觸發(fā)器9、與觸發(fā)器9的輸出端相接且對(duì)可控開關(guān)Kl進(jìn)行通斷控制 的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10、與臨高點(diǎn)電流采樣電路2的輸出端相接 且對(duì)受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器11以及分別與 上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10、低點(diǎn)電流釆樣電路l、臨高點(diǎn)電流采樣電 路2和高點(diǎn)電流采樣電路3相接的前沿消隱電路12。所述高點(diǎn)電流采樣電 路3的輸出端分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10和PFM控制器6相接。 所述調(diào)節(jié)限流器4的輸出端分別與PFM控制器6和P西控制器7相接，上 限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān)Kl后接至功率 管Q0的基極。所述M控制器5的一個(gè)輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器4的一個(gè) 輸入端相接。所述低點(diǎn)電流采樣電路l、臨高點(diǎn)電流釆樣電路2和高點(diǎn)電 流采樣電路3均與功率管Q0的發(fā)射極相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器 10的輸出端與可控開關(guān)Kl相接。所述輸出電壓反饋電路18為電壓負(fù)反饋 電路。本實(shí)施例中，所述低點(diǎn)電流采樣電路l、臨高點(diǎn)電流釆樣電路2和高
點(diǎn)電流采樣電路3均為運(yùn)算放大器且三者的同相輸入端均與功率管QO的 發(fā)射極相接，低點(diǎn)電流釆樣電路l、臨髙點(diǎn)電流釆樣電路2和高點(diǎn)電流釆 樣電路3的反相輸入端所接電壓的電壓值分別為所設(shè)定功率管QO的低點(diǎn) 電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電流對(duì)應(yīng)的電壓值VO、 VI和V2。其中，所設(shè)定 功率管QO的低點(diǎn)電流為功率管QO正常工作時(shí)的下限電流值，高點(diǎn)電流為 功率管QO需進(jìn)行關(guān)閉時(shí)的上限電流值，臨高點(diǎn)電流為所設(shè)定的接近所述 高點(diǎn)電流的臨界電流值。所述功率管QO的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且所述 電阻Rs上并接有電阻R3，電阻R3根據(jù)實(shí)際的需要，可以放在開關(guān)電源集 成IC的片上或者片外。所述振蕩器8上接有對(duì)其進(jìn)行過溫保護(hù)的過溫保 護(hù)電路13。所述供電模塊5包括供電電源VCC和對(duì)所述供電電源VCC進(jìn)行 處理的電源管理模塊15組成。
所述低點(diǎn)電流釆樣電路1、臨高點(diǎn)電流采樣電路2和高點(diǎn)電流釆樣電 路3具體為運(yùn)算放大器CP1、 CP2和CP3且三者的輸出信號(hào)分別為Ll、 L3 和L8。所述輸出電壓反饋電路18的輸出信號(hào)為FB，誤差調(diào)節(jié)限流器4的 輸出信號(hào)為FBI,斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器11的輸出信號(hào)為L4,上限限流 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10的兩個(gè)輸出信號(hào)分別為L5和L6,觸發(fā)器9的輸出信 號(hào)為L7，前沿消隱電路12的的輸出信號(hào)為L9, PFM控制器6輸至誤差調(diào) 節(jié)限流器4的輸出信號(hào)為L2。本實(shí)施例中，所述電壓^皇VO、 V1和V2分別 為0. 55V、 0. 58V和0. 60V。
同時(shí)，所述功率管QO的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與-驅(qū)動(dòng)控制器IO進(jìn)行 控制的可控開關(guān)K2和電流源Ib后接地，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10 的一個(gè)輸出端與可控開關(guān)K2 (即可控開關(guān)二 21)相接。
所述P麗控制器7由與功率管QO的發(fā)射極相接的斜坡補(bǔ)償電路17和 與斜坡補(bǔ)償電路17相接的運(yùn)算放大器CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路17的輸出 端分別與斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器11和運(yùn)算放大器CP4的同相輸入端相接， 所述運(yùn)算放大器CP4的反相輸入端與誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出端相接。
ii結(jié)合圖3，所述誤差調(diào)節(jié)限流器4包括三個(gè)電流5原、反比例調(diào)整控制
模塊14以及兩個(gè)分壓電阻R1和R2。所述三個(gè)電流源包括一個(gè)不可控電流 源Ic和兩個(gè)由反比例調(diào)整控制模塊14進(jìn)行控制的受控電流源Id和Ie且 三個(gè)電流源相并接，所述三個(gè)電流源的正極端均與供電模塊5相接且其負(fù) 極端均依次經(jīng)電阻R1和R2后接地，反比例調(diào)整控制模塊14的兩個(gè)輸出 端分別與受控電流源Id和Ie相接，PFM控制器6的一個(gè)輸出端和低點(diǎn)電 流釆樣電路l的輸出端分別與反比例調(diào)整控制模塊14的兩個(gè)輸入端相接。 所述輸出電壓反饋電路18的輸出湍與所述三個(gè)電流S瞎的負(fù)極端相接，所 述誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出端為電阻Rl和R2間的連接點(diǎn)。
結(jié)合圖4,所述斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器ll包括一個(gè)受控電流源If、 一個(gè)由臨高點(diǎn)電流采樣電路2進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、 一個(gè)PNP型三極管 Q3以及三個(gè)NPN型三極管Ql、 Q21和Q22。所述受控電流源If的正極端 與供電模塊5相接且其負(fù)極端分別與三極管Ql的基+及和集電極相接。三 個(gè)三極管Q1、 Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基十及相接，三極管Q21 的發(fā)射極與供電模塊5相接，三極管Q21的基極和集電極相接且其集電極 分別與三極管Q21和Q22的集電極相接。所述可控開關(guān)K3串接在三極管 Q21的集電極與三極管Q22的集電極之間，受控電流源If的受控端與功率 管QO的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn)電流采樣電路2的輸出端與可控開關(guān)K3相接。
結(jié)合圖5,所述上限限流調(diào)節(jié)與馬區(qū)動(dòng)控制器10包李舌一個(gè)輸入端與高點(diǎn) 電流采樣電路3的輸出端相接的非門U2、 一個(gè)與門U3和對(duì)功率管QO進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)且同時(shí)對(duì)可控開關(guān)Kl和K2進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制電路16。所述驅(qū)動(dòng)控 制電路16的兩個(gè)輸出端分別與可控開關(guān)K1和K2相接，所述與門U3的輸 出端與驅(qū)動(dòng)控制電路16的輸入端相接，所述非門U2的輸出端與所述與門 U3的一個(gè)輸入端相接且所述與門U3的另一個(gè)輸入端與觸發(fā)器9的輸入端 相接。
所述觸發(fā)器9為RS觸發(fā)器，PWM控制器7的輸出端與所述RS觸發(fā)器 的R端相接，振蕩器8的輸出端與所述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的輸出端即Q端與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10的輸入端相接。
本實(shí)施例中，所述開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路為AC/DC電源應(yīng)用電路，其 包括功率管QO和帶兩個(gè)一次側(cè)線圈繞組的變壓器BO,其中變壓器BO的一 個(gè)一次側(cè)線圏繞組I上接有輸入電源UI且功率管QO的基極經(jīng)電阻RO后 接此一次側(cè)線圈繞組I的電源端，同時(shí)功率管QO的集電極經(jīng)二極管D2和 并接的電容C1和電阻R7后也接至一次側(cè)線圈繞組I的同一電源端； 一次 側(cè)線圈繞組I的另一電源端與功率管QO的集電極相接。所述變壓器BO的 另一個(gè)一次側(cè)線圈繞組II的兩個(gè)電源端之間串接有二極管Dl和電容CO, 且二極管Dl陰極與供電模塊5相接。所述變壓器BO的電源輸出端上并接 有電容C3。所述輸出電壓反饋電路18包括并接在變壓器B0電源輸出端上 的兩個(gè)相串接的電阻R5和R6、光耦開關(guān)U4、基準(zhǔn)源TL431、電阻R4和 R8以及電容CF。
本發(fā)明的工作過程是在開關(guān)電源工作過程中，低點(diǎn)電流采樣電路l、 臨高點(diǎn)電流釆樣電路2和高點(diǎn)電流采樣電路3逐周期對(duì)功率管QO的瞬間 電流值進(jìn)行釆樣并判斷，具體是對(duì)接在功率管QO發(fā)射極上的電阻Rs上的 電壓值進(jìn)行釆樣，同時(shí)根據(jù)釆樣結(jié)果相應(yīng)比較分析后釆取相應(yīng)的處理措 施。具體而言當(dāng)電阻Rs上的電壓低于0. 55V時(shí)，低點(diǎn)電流釆樣電路l 即運(yùn)算放大器CP1的輸出信號(hào)Ll恒為低電平，無法觸動(dòng)誤差調(diào)節(jié)限流器4 動(dòng)作；而當(dāng)電阻Rs上的電壓高于0. 55V時(shí)，運(yùn)算放大器CP1進(jìn)入放大器 角色，其輸出信號(hào)Ll隨電阻Rs上電壓的增加而增加，這時(shí)就會(huì)觸動(dòng)誤差 調(diào)節(jié)限流器4動(dòng)作；同時(shí)運(yùn)算放大器CP1將其輸出信號(hào)Ll送至反比例調(diào) 整控制模塊14的一個(gè)輸入端，實(shí)現(xiàn)用輸出信號(hào)L1的電壓值對(duì)受控電流源 Id進(jìn)行發(fā)比例調(diào)整的目的，進(jìn)而對(duì)誤差調(diào)節(jié)限流器4的輸出信號(hào)FBI的電 壓進(jìn)行調(diào)整，由于VFB1= ( Id+Ie+If ) xR2/(r1+r2)，則輸出信號(hào)L1的電壓 越大，Id就越?。籌d越小，輸出信號(hào)FBI的電壓就越小，從而降低調(diào)制 波的占空比。同時(shí)，由于反比例調(diào)整控制模塊14的另一個(gè)輸入端受到PFM 控制器6的控制即輸出信號(hào)L2，則當(dāng)開關(guān)電源處于PFM控制模式時(shí)，PFM控制器6的輸出信號(hào)L2就會(huì)調(diào)制受控電流源Ie的大小，同樣也是反比例 關(guān)系，以降低占空比。另外，輸出電壓反饋電路18所反饋的的誤差電壓 能夠起到減少輸出信號(hào)FBI電壓的作用，從而達(dá)到對(duì)調(diào)制波占空比進(jìn)行綜 合調(diào)整的目的。
當(dāng)電阻Rs上的電壓超過0. 58V時(shí)，臨高點(diǎn)電流采樣電路2即運(yùn)算放 大器CP2的輸出信號(hào)L3輸出高電平信號(hào)并觸發(fā)斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器11 動(dòng)作，打開可控開關(guān)K3并相應(yīng)切斷三極管Q22管的集電極，從而減少流 過三極管Q3管的電流；又由于受控電流源Ia通過觸發(fā)斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào) 節(jié)器11的輸出信號(hào)L4復(fù)制三極管Q3的電流，因而減小受控電流源Ia的 電流值，就降低了功率管QO的基極驅(qū)動(dòng)電流，本實(shí)施例中將功率管QO的 基極驅(qū)動(dòng)電流降為原有驅(qū)動(dòng)電流的八分之一左右，設(shè)計(jì)中通過將三極管 Q22的發(fā)射極面積定為三極管Q21的七倍，即可實(shí)現(xiàn)。由于受控電流源Ia 由斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器ll進(jìn)行控制，則Ia受控電流源本身為一斜坡驅(qū) 動(dòng)的受控電流源，且其由電阻Rs上的電壓比例控制受控電流源If來實(shí)現(xiàn)， 這樣可以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，加速功率管QO快速開啟。
當(dāng)電阻Rs上的電壓超過0. 6V時(shí)，高點(diǎn)電流釆樣電路3即運(yùn)算放大器 CP3的輸出信號(hào)L8為高電平且送入上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器10，輸出 信號(hào)L8經(jīng)非門U2后將所述RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)L7通過與門U3轉(zhuǎn)變?yōu)?為低電平，實(shí)現(xiàn)打開可控開關(guān)Kl,閉合可控開關(guān)K2,并直接關(guān)斷功率管 QO的目的。關(guān)斷時(shí)，釆用一個(gè)電流阱即電流源Ib抽取功率管QO的基區(qū)電 荷，加速功率管QO的關(guān)斷；同時(shí)運(yùn)算放大器CP3的輸出信號(hào)L8與誤差信 號(hào)FB1進(jìn)入PFM控制器6，共同決定芯片是否進(jìn)入PFM工作模式,調(diào)節(jié)振 蕩器8的工作頻率。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu) 變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于包括為各用電器件進(jìn)行供電的供電模塊(5)、與開關(guān)電源輸出端相接的輸出電壓反饋電路(18)、分別對(duì)開關(guān)電源外圍應(yīng)用電路中功率管Q0的瞬間電流值進(jìn)行逐周期采樣的低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)、串接在供電模塊(5)與功率管Q0基極間供電回路中的受控電流源Ia和可控開關(guān)K1、分別與低點(diǎn)電流采樣電路(1)和輸出電壓反饋電路(18)的輸出端相接的誤差調(diào)節(jié)限流器(4)、PFM控制器(6)和PWM控制器(7)、與PFM控制器(6)的輸出端相接的振蕩器(8)、分別與振蕩器(8)和PWM控制器(7)相接的觸發(fā)器(9)、與觸發(fā)器(9)的輸出端相接且對(duì)可控開關(guān)K1進(jìn)行通斷控制的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)、與臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)的輸出端相接且對(duì)受控電流源Ia進(jìn)行控制調(diào)整的斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器(11)以及分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)、低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)相接的前沿消隱電路(12)，所述高點(diǎn)電流采樣電路(3)的輸出端分別與上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)和PFM控制器(6)相接，誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端分別與PFM控制器(6)和PWM控制器(7)相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)的輸出端經(jīng)閉合后的可控開關(guān)K1后接至功率管Q0的基極，PFM控制器(5)的一個(gè)輸出端與誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的一個(gè)輸入端相接；所述低點(diǎn)電流采樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)和高點(diǎn)電流采樣電路(3)均與功率管Q0的發(fā)射極相接，上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)的輸出端與可控開關(guān)K1相接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的 開關(guān)電源，其特征在于所述低點(diǎn)電流釆樣電路(1)、臨高點(diǎn)電流采樣 電路(2)和高點(diǎn)電流釆樣電路(3)均為運(yùn)算放大器且三者的同相輸入端 均與功率管Q0的發(fā)射極相接，低點(diǎn)電流釆樣電路(l)、臨高點(diǎn)電流釆樣電路(2)和高點(diǎn)電流釆樣電路(3)的反相輸入端所接電壓的電壓值分別為所設(shè)定功率管Q0的低點(diǎn)電流、臨高點(diǎn)電流和高點(diǎn)電流對(duì)應(yīng)的電壓值。
3. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于所述功率管Q0的基極經(jīng)由上限限流調(diào)節(jié)與 驅(qū)動(dòng)控制器(10)進(jìn)行控制的可控開關(guān)K2和電流源Ib后接地，上限限流 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)的一個(gè)輸出端與可控開關(guān)K2相接。
4. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功 能的開關(guān)電源，其特征在于所述P麗控制器(7)由與功率管QO的發(fā)射 極相接的斜坡補(bǔ)償電路(17)和與斜坡補(bǔ)償電路(17)相接的運(yùn)算放大器 CP4組成，斜坡補(bǔ)償電路(17 )的輸出端分別與斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器(11 ) 和運(yùn)算放大器CP4的同相輸入端相接，所述運(yùn)算放大器CP4的反相輸入端 與誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端相接。
5. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功 能的開關(guān)電源，其特征在于所述功率管QO的發(fā)射極經(jīng)電阻Rs后接地且 所述電阻Rs上并接有電阻R3。
6. 按照權(quán)利要求2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的 開關(guān)電源，其特征在于所述誤差調(diào)節(jié)限流器(4)包括三個(gè)電流源、反 比例調(diào)整控制模塊(14)以及兩個(gè)分壓電阻Rl和R2;所述三個(gè)電流源包 括一個(gè)不可控電流源Ic和兩個(gè)由反比例調(diào)整控制模塊(14)進(jìn)行控制的 受控電流源Id和Ie且三個(gè)電流源相并接，所述三個(gè)電流源的正極端均與 供電模塊(5)相接且其負(fù)極端均依次經(jīng)電阻Rl和R2后接地，反比例調(diào) 整控制模塊(14)的兩個(gè)輸出端分別與受控電流源Id和Ie相接，PFM控 制器(6)的一個(gè)輸出端和低點(diǎn)電流釆樣電路(1)的輸出端分別與反比例 調(diào)整控制模塊U4)的兩個(gè)輸入端相接；輸出電壓反饋電路(18)的輸出 端與所述三個(gè)電流源的負(fù)極端相接，所述誤差調(diào)節(jié)限流器(4)的輸出端 為電阻R1和R2間的連接點(diǎn)。
7. 按照權(quán)利要求2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，其特征在于所述斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器(11)包括一個(gè)受控電流源If、 一個(gè)由臨高點(diǎn)電流釆樣電路(2)進(jìn)行控制的可控開關(guān)K3、 一 個(gè)PNP型三極管Q3以及三個(gè)NPN型三極管Ql、 Q21和Q22,所述受控電流 源If的正極端與供電模塊(5)相接且其負(fù)極端分別與三極管Ql的基極 和集電極相接，三個(gè)三極管Q1、 Q21和Q22的發(fā)射極均接地且三者的基極 相接，三極管Q21的發(fā)射極與供電模塊(5)相接，三極管Q21的基極和 集電極相接且其集電極分別與三極管Q21和Q22的集電極相接，可控開關(guān) K3串接在三極管Q21的集電極與三極管Q22的集電極之間，受控電流源 If的受控端與功率管Q0的發(fā)射極相接，臨高點(diǎn)電流采樣電路(2)的輸出 端與可控開關(guān)K3相接。
8. 按照權(quán)利要求3所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的 開關(guān)電源，其特征在于所述上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器(10)包括一個(gè) 輸入端與高點(diǎn)電流釆樣電路(3)的輸出端相接的非門U2、 一個(gè)與門U3 和對(duì)功率管QO進(jìn)行驅(qū)動(dòng)且同時(shí)對(duì)可控開關(guān)Kl和K2進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制 電路(16),驅(qū)動(dòng)控制電路(16)的兩個(gè)輸出端分別與可控開關(guān)Kl和K2 相接，所述與門U3的輸出端與驅(qū)動(dòng)控制電路(16)的輸入端相接，所述 非門U2的輸出端與所述與門U3的一個(gè)輸入端相接且所述與門U3的另一 個(gè)輸入端與觸發(fā)器(9)的輸入端相接。
9. 按照權(quán)利要求l或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功 能的開關(guān)電源，其特征在于所述觸發(fā)器(9)為RS觸發(fā)器，P麗控制器(7)的輸出端與所述RS觸發(fā)器的R端相接，振蕩器(8)的輸出端與所 述RS觸發(fā)器的S端相接，所述RS觸發(fā)器的輸出端即Q端與上限限流調(diào)節(jié) 與驅(qū)動(dòng)控制器(10)的輸入端相接。
10. 按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止 功能的開關(guān)電源，其特征在于所述輸出電壓反饋電路(18)為電壓負(fù)反 饋電路
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有漸進(jìn)式電流過載與飽和防止功能的開關(guān)電源，包括供電模塊、輸出電壓反饋電路、采樣功率管瞬間電流的低點(diǎn)、臨高點(diǎn)和高點(diǎn)電流采樣電路、串接在功率管基極供電回路中的電流源Ia和開關(guān)K1、與低點(diǎn)電流采樣電路和輸出電壓反饋電路相接的誤差調(diào)節(jié)限流器、PFM和PWM控制器、振蕩器、分別與振蕩器和PWM控制器相接的觸發(fā)器、與觸發(fā)器和高點(diǎn)電流采樣電路相接且控制K1的上限限流調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)控制器、與臨高點(diǎn)電流采樣電路相接且控制Ia的斜坡與限流驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器及前沿消隱電路。本發(fā)明電路設(shè)計(jì)新穎合理、損耗小且使用效果好，能有效克服現(xiàn)有開關(guān)電源所存在的對(duì)功率管開關(guān)速度要求較高與響應(yīng)調(diào)節(jié)速度較慢的弊病。
文檔編號(hào)H02M7/217GK101645661SQ20091002357
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者余遠(yuǎn)強(qiáng) 申請(qǐng)人:陜西亞成微電子有限責(zé)任公司