專利名稱：反激式開關(guān)電源系統(tǒng)及其恒流控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源系統(tǒng)，尤其是涉及一種反激式開關(guān)電源系統(tǒng)以及該反激式開關(guān)電源系統(tǒng)的恒流控制器。
背景技術(shù)：
目前，小瓦數(shù)的反激式(flyback)交直流變換(AC-DC)開關(guān)電源系統(tǒng)，正逐漸由傳統(tǒng)的使用光耦和431 (431是一種通用的三端穩(wěn)壓器集成電路)的次級(jí)側(cè)控制架構(gòu)向初級(jí)側(cè)控制架構(gòu)過渡。初級(jí)側(cè)控制架構(gòu)通過輔助繞組反饋次級(jí)側(cè)信息，不需要光耦和431等次級(jí)側(cè)反饋器件。圖I示出一個(gè)傳統(tǒng)的初級(jí)側(cè)反饋的反激式開關(guān)電源系統(tǒng)，它可用于LED的恒流驅(qū)動(dòng)。該開關(guān)電源系發(fā)統(tǒng)100包括輸入整流器(input rectifier) 110、功率轉(zhuǎn)換器120、 反饋網(wǎng)絡(luò)130和脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器140。
如圖I所示，輸入交流電壓Vac首先經(jīng)過輸入輸入整流器110的全橋整流和濾波電容Cl變換成近似直流的電壓Vin，為功率轉(zhuǎn)換器120提供電源。功率開關(guān)Ml的漏極連接變壓器TX的初級(jí)側(cè)繞組PRI，柵極在PWM控制器140的控制下以一定的頻率和占空比在導(dǎo)通和關(guān)斷之間切換。當(dāng)功率Ml導(dǎo)通時(shí)，能量被存儲(chǔ)在變壓器TX的初級(jí)側(cè)繞組PRI ;當(dāng)功率Ml關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在初級(jí)側(cè)的能量被轉(zhuǎn)移到變壓器次級(jí)側(cè)的輸出負(fù)載上，從而實(shí)現(xiàn)了功率的轉(zhuǎn)換。公式(I)表示由變壓器初級(jí)側(cè)轉(zhuǎn)移到輸出負(fù)載上的功率即輸出功率
P0=-Lp-I2p-f-ηCl)
其中，Lp是變壓器初級(jí)側(cè)的感量；Ip是變壓器初級(jí)側(cè)線圈導(dǎo)通時(shí)的峰值電流，它和功率開關(guān)Mi的導(dǎo)通時(shí)間成正比，f是功率開關(guān)的工作頻率，η代表功率轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。 對(duì)于一個(gè)給定的功率轉(zhuǎn)換器，Lp和I!都是常數(shù)，所以輸出功率是Ip和f的函數(shù)。在圖I所示的開關(guān)電源系統(tǒng)中，需要為L(zhǎng)ED負(fù)載提供一個(gè)和負(fù)載電壓無關(guān)的恒定輸出電流。當(dāng)前，初級(jí)側(cè)控制的反激式開關(guān)電源系統(tǒng)通常所采用的技術(shù)方案是通過輔助繞組和反饋電阻R2，R3 組成的反饋網(wǎng)絡(luò)獲得變壓器次級(jí)側(cè)繞組的退磁時(shí)間信息，通過功率轉(zhuǎn)換器120中的電流偵測(cè)電阻Rs采樣變壓器的峰值電流信息。這樣，以前述兩個(gè)信息作為PWM控制器140的輸入信號(hào)去調(diào)制PWM輸出脈沖，從而控制輸出電流的恒流輸出。
上述系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)的光耦二次側(cè)反饋系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，但是仍然需要一個(gè)額外的輔助繞組、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)及供電整流二極管來實(shí)現(xiàn)反饋和對(duì)控制芯片供電，這無疑增加了電源系統(tǒng)的成本和尺寸。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種恒流控制器，可從省去了變壓器的輔助繞組和反饋網(wǎng)絡(luò)的反激式開關(guān)電源系統(tǒng)中獲取反映退磁時(shí)間信息的電流反饋信號(hào)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種反激式開關(guān)電源系統(tǒng)，省去了變壓器的輔助繞組和反饋網(wǎng)絡(luò)以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個(gè)方面提出一種恒流控制器，用于反激式交流到直流開關(guān)電源系統(tǒng)， 該開關(guān)電源系統(tǒng)包括一功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器包括一變壓器、一功率開關(guān)、以及一初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻，該變壓器由初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組構(gòu)成，該功率開關(guān)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管， 該功率開關(guān)的漏極連接該初級(jí)側(cè)繞組，該功率開關(guān)的源極經(jīng)由該初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻接地。該恒流控制器包括一退磁檢測(cè)器，該退磁檢測(cè)器的一輸入端連接該功率開關(guān)的柵極以引入一電流反饋信號(hào)，該電流反饋信號(hào)是由該功率開關(guān)的柵極寄生電容將耦合到該初級(jí)側(cè)繞組的退磁耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換而成，其中該電流反饋信號(hào)作為該退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束指示信號(hào)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該退磁檢測(cè)器包括電流比較器及前沿消隱模塊。該電流比較器具有一輸入端、一輸出端及一控制端，該電流比較器的輸入端連接該功率開關(guān)的柵極，該電流比較器比較該電流反饋信號(hào)與一閾值電流，并據(jù)此經(jīng)該輸出端輸出一邏輯電平。 該前沿消隱模塊具有一輸入端及一輸出端，該前沿消隱模塊輸入一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并輸出一前沿消隱信號(hào)至該控制端以使能該電流比較器。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS 管、第二 NMOS管和第三NMOS管，該第一 NMOS管的漏極和柵極短接，且漏極連接該第一恒流源及電流比較器的輸入端，源極接地，該第二 NMOS管的漏極連接該第二恒流源及電流比較器的輸出端，源極接地，該第一 NMOS管的柵極連接該第二 NMOS管的柵極，該第三NMOS管的漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第三NMOS管的源極連接該第二 NMOS管的源極，該第三 NMOS管的柵極連接該電流比較器的控制端。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS 管、第二 NMOS管、第一 PMOS管和第二 PMOS管；該第一 PMOS管的源極連接一電源，漏極和柵極短接，且漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極連接該第一恒流源及電流比較器的輸入端；該第二 PMOS管的源極連接該電源，漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的輸出端；該第一 PMOS管的柵極和該第二 PMOS管的柵極連接；該第一 NMOS管的漏極連接該第一 PMOS管的漏極，源極接地，柵極連接該電流比較器的控制端。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該恒流控制器還包括一功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接該功率開關(guān)的柵極，其中該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端在該功率開關(guān)被關(guān)斷之后至退磁結(jié)束時(shí)刻被設(shè)置為高阻態(tài)。
本發(fā)明的另一方面提出一種反激式交流到直流開關(guān)電源系統(tǒng)，包括輸入整流器、 功率變換器及恒流控制器。該功率轉(zhuǎn)換器包括一變壓器、一功率開關(guān)、以及一初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻，該變壓器由初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組構(gòu)成，該初級(jí)側(cè)繞組連接至該輸入整流器，該功率開關(guān)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，該功率開關(guān)的漏極連接該初級(jí)側(cè)繞組，該功率開關(guān)的源極經(jīng)由該初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻接地。該恒流控制器具有一輸入/輸出引腳，該輸入/輸出引腳連接該功率開關(guān)的柵極；該恒流控制器包括一退磁檢測(cè)器，該退磁檢測(cè)器的一輸入端連接該輸入/輸出引腳，以經(jīng)由該輸入/輸出引腳引入一電流反饋信號(hào)，該電流反饋信號(hào)是由該功率開關(guān)的柵極寄生電容將耦合到該初級(jí)側(cè)繞組的退磁耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換而成，其中該電流反饋信號(hào)作為該退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束指示信號(hào)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該退磁檢測(cè)器包括電流比較器和前沿消隱模塊。該電流比較器具有一輸入端、一輸出端及一控制端，該電流比較器的輸入端連接該功率開關(guān)的柵極，該電流比較器比較該電流反饋信號(hào)與一閾值電流，并據(jù)此經(jīng)該輸出端輸出一邏輯電平。 該前沿消隱模塊具有一輸入端及一輸出端，該前沿消隱模塊輸入一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并輸出一前沿消隱信號(hào)至該控制端以使能該電流比較器。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS 管、第二 NMOS管和第三NMOS管，該第一 NMOS管的漏極和柵極短接，且漏極連接該第一恒流源及電流比較器的輸入端，源極接地，該第二 NMOS管的漏極連接該第二恒流源及電流比較器的輸出端，源極接地，該第一 NMOS管的柵極連接該第二 NMOS管的柵極，該第三NMOS管的漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第三NMOS管的源極連接該第二 NMOS管的源極，該第三 NMOS管的柵極連接該電流比較器的控制端。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS 管、第二 NMOS管、第一 PMOS管和第二 PMOS管；該第一 PMOS管的源極連接一電源，漏極和柵極短接，且漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極連接該第一恒流源及電流比較器的輸入端；該第二 PMOS管的源極連接該電源，漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的輸出端；該第一 PMOS管的柵極和該第二 PMOS管的柵極連接；該第一 NMOS管的漏極連接該第一 PMOS管的漏極，源極接地，柵極連接該電流比較器的控制端。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該恒流控制器還包括一功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接該功率開關(guān)的柵極，其中該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端在該功率開關(guān)被關(guān)斷之后至退磁結(jié)束時(shí)刻被設(shè)置為高阻態(tài)。
本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)
I、由于去除了變壓器的輔助繞組、反饋網(wǎng)絡(luò)和控制芯片的供電整流二極管，使系統(tǒng)成本更低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，更適用于對(duì)成本和驅(qū)動(dòng)器尺寸有較高要求的LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用；
2、由于通過電阻直接從高壓為芯片供電，避免了輸入浪涌對(duì)控制芯片造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)(在用輔助繞組供電的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，輸入浪涌電壓有可能通過輔助繞組直接耦合到控制芯片的電源)；
3、由于去除了輔助繞組，變壓器設(shè)計(jì)加工更簡(jiǎn)單，同樣規(guī)格的變壓器可帶的功率更大。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中
圖I是傳統(tǒng)的反激式開關(guān)電源系統(tǒng)電路圖。
圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源系統(tǒng)電路圖。
圖3示出圖2所示開關(guān)電源系統(tǒng)的時(shí)序圖。
圖4示出開關(guān)電源系統(tǒng)的次級(jí)側(cè)繞組電流和輸出電流關(guān)系。
圖5示出本發(fā)明另一實(shí)施例的開關(guān)電源系統(tǒng)電路圖。
圖6示出圖5所示開關(guān)電源系統(tǒng)的時(shí)序圖。
圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的退磁檢測(cè)器電路圖。
圖8示出圖7中退磁檢測(cè)器的工作時(shí)序圖。
圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例的退磁檢測(cè)器電路圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明下面要描述的各個(gè)實(shí)施例涉及省略了輔助繞組的開關(guān)電源系統(tǒng)的控制方法和實(shí)現(xiàn)原理。
圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的開關(guān)電源系統(tǒng)電路圖。圖2中與圖I相同的元器件采用相同的標(biāo)號(hào)。該開關(guān)電源系統(tǒng)200為反激式系統(tǒng)，包括橋式整流器210、反激式功率轉(zhuǎn)換器220和恒流控制器230。橋式整流器210的輸入端連接交流輸入電壓，輸出端輸出一輸入整流電壓。反激式功率轉(zhuǎn)換器220具有變壓器TX、功率開關(guān)Ml、控制器供電電阻Rl、供電電容C2、初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻Rs、次級(jí)側(cè)整流二極管D2和濾波電容C3。變壓器TX包含初級(jí)側(cè)繞組PRI和次級(jí)側(cè)繞組SEC。變壓器TX的初級(jí)側(cè)繞組PRI —端連接橋式整流器210的輸出端，以引入輸入整流電壓。恒流控制器230包含正電源引腳VDD、輸入/輸出引腳⑶、 電流采樣輸入引腳CS和負(fù)電源引腳VSS四個(gè)引腳。VSS引腳連接開關(guān)電源系統(tǒng)200的初級(jí)側(cè)“地”電位。VDD引腳連接功率轉(zhuǎn)換器220中的供電電阻Rl和供電電容C2，為恒流控制器230提供電源。功率開關(guān)Ml連接初級(jí)側(cè)繞組PRI的另一端和恒流控制器230的引腳 CS，初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻Rs連接引腳CS和接地點(diǎn)，以取得一電流采樣信號(hào)作為第一輸入信號(hào)。在本實(shí)施例中，功率開關(guān)Ml可為M0SFET。功率開關(guān)Ml的控制端被連接到恒流控制器 230的引腳GD, —方面該GD引腳作為一個(gè)輸出引腳輸出脈沖控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)Ml。 另一方面，次級(jí)側(cè)繞組SEC的退磁信號(hào)被耦合到初級(jí)側(cè)繞組PRI與功率開關(guān)Ml的連接點(diǎn)， 該退磁耦合信號(hào)經(jīng)由功率開關(guān)Ml的柵漏寄生電容CeD轉(zhuǎn)換為一電流反饋信號(hào)Ieil輸入恒流控制器230的⑶引腳作為第二輸入信號(hào)。
恒流控制器230通常實(shí)施為集成電路芯片。然而，恒流控制器230也可以由相互分離的電路模塊組成。
恒流控制器230包括退磁檢測(cè)器231、PWM (脈沖寬度調(diào)制)比較器232、時(shí)鐘發(fā)生器233、PWM控制器234、參考源235以及功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236。參考源235輸出一參考電壓 Vref作為PWM比較器232的閾值電壓。PWM比較器232有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。PWM 比較器232的第一輸入端連接參考源235的輸出端用于接收上述參考電壓，PWM比較器232 的第二輸入端與恒流控制器230的CS引腳相連用于接收第一輸入信號(hào)。PWM比較器232的輸出信號(hào)為一關(guān)斷信號(hào)Sp,它輸入至PWM控制器234用于控制PWM信號(hào)關(guān)斷。PWM控制器 234包括兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。PWM控制器234的第一輸入端與時(shí)鐘發(fā)生器233的輸出端連接，用于接收時(shí)鐘發(fā)生器的時(shí)鐘信號(hào)CLK，該時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)PWM信號(hào)開啟，PWM控制器 234的第二輸入端與PWM比較器232的輸出端連接，用來接收PWM關(guān)斷信號(hào)Sp, Sp的作用是關(guān)斷PWM信號(hào)。PWM控制器234的第一輸出端分別連接到功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236和退磁檢測(cè)器231，PWM控制器234的第二輸出端輸出一個(gè)高阻控制信號(hào)DSB至功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236。 退磁檢測(cè)器231有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。退磁檢測(cè)器231的第一輸入端連接到恒流控制器230的⑶引腳用來對(duì)第二輸入信號(hào)采樣，退磁檢測(cè)器231的第二輸入端連接PWM控制器234的第一輸出端用來接收PWM控制信號(hào),退磁檢測(cè)器23 I的輸出端輸出一個(gè)退磁寬度采樣信號(hào)DM，并被連接到時(shí)鐘發(fā)生器233。時(shí)鐘發(fā)生器233的輸入端連接到退磁檢測(cè)器231 的輸出端用來接收退磁寬度采樣信號(hào)，其輸出端輸出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，并與PWM控制器234連接。功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236的第一輸入端與PWM控制器234的第一輸出端連接，用來接收PWM信號(hào)，功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236的第二輸入端與PWM控制器234的第二輸出端連接用來接收高阻控制信號(hào)DSB。
圖3反映出了恒流控制器中各個(gè)信號(hào)之間的相互作用關(guān)系。如圖3所示，時(shí)鐘信號(hào)CLK的下降沿觸發(fā)PWM信號(hào)導(dǎo)通(由低變高)，這個(gè)PWM信號(hào)輸入至功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236 產(chǎn)生一個(gè)同步的功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)GT使功率開關(guān)Ml導(dǎo)通(由低變高)。隨后，變壓器TX的初級(jí)側(cè)線圈開始儲(chǔ)能，流過它的電流線性增加，并在電流偵測(cè)電阻Rs上形成一電流采樣信號(hào)，該信號(hào)作為第一輸入信號(hào)輸入恒流控制器，并與一參考電壓Vref比較形成PWM關(guān)斷信號(hào)Sp。信號(hào)Sp的下降沿觸發(fā)PWM信號(hào)關(guān)斷(由高變低)，PWM信號(hào)的下降沿觸發(fā)退磁寬度采樣信號(hào)DM由低變高，同時(shí)控制開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)GT關(guān)斷(由高變低)，從而導(dǎo)致功率開關(guān)Ml關(guān)斷。功率開關(guān)Ml的關(guān)斷導(dǎo)致上述的第一輸入信號(hào)歸零，進(jìn)而導(dǎo)致關(guān)斷信號(hào)復(fù)位。在PWM信號(hào)關(guān)斷一段時(shí)間(Λ D后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高阻控制信號(hào)DSB，該信號(hào)控制功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236 的輸出為高阻態(tài)。這一高阻態(tài)降低功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236對(duì)輸入的影響。在功率開關(guān)Ml關(guān)斷后，功率開關(guān)Ml的漏極會(huì)感應(yīng)次級(jí)側(cè)繞組上退磁信號(hào)的波形，其波形如圖3中的VD。在功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236的輸出進(jìn)入高阻態(tài)到退磁結(jié)束之前，Vd基本上是一個(gè)斜率很小的近似平臺(tái)信號(hào)。一旦退磁結(jié)束，功率開關(guān)Ml的漏極和初級(jí)側(cè)繞組連接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入諧振，Vd的斜率迅速變大，并在功率開關(guān)的漏柵寄生電容(^上產(chǎn)生一個(gè)電流Ieil，該電流近似等于
J — ^ Drp(O)丄 GD — L 丄 GDv ^ 7at
該電流的一部分作為第二輸入信號(hào)輸入恒流控制器230的⑶引腳，被退磁檢測(cè)器 231采樣，形成退磁采樣電流ISK。該電流Isk的另一部分被功率開關(guān)管Ml的柵源寄生電容 Ces吸收。退磁采樣電流Isk用來作為退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束時(shí)刻指示信號(hào)。當(dāng)退磁結(jié)束時(shí)， Isk信號(hào)觸發(fā)退磁寬度采樣信號(hào)DM由高變低。顯然，信號(hào)DM反映了次級(jí)側(cè)繞組電流的退磁寬度。另外，在退磁結(jié)束時(shí)，可解除功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236的輸出端的高阻狀態(tài)。在PWM信號(hào)開啟之前一段時(shí)間(Λ t2)觸發(fā)DSB信號(hào)由高變低進(jìn)而使功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器236的輸出脫離高阻態(tài)。脫離高阻態(tài)的時(shí)刻大致為退磁結(jié)束時(shí)刻，但可以更遲。DM信號(hào)輸入時(shí)鐘發(fā)生器233， 并對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行調(diào)制，使時(shí)鐘周期和退磁時(shí)間的比例為常數(shù)。另一方面，第一輸入信號(hào)的峰值被內(nèi)部PWM比較器232限定在一個(gè)常數(shù)(近似等于參考閾值Vref)，因此，變壓器初次級(jí)側(cè)的電流峰值都被限定為正比于Vref的常數(shù)。
本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，通過功率開關(guān)Ml的漏柵寄生電容CeD引入了反映退磁結(jié)束時(shí)間的退磁采樣電流Isk，這就省略了以往引入退磁時(shí)間信息的額外的變壓器輔助繞組及反饋網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端至少在該功率開關(guān)被關(guān)斷之后至退磁結(jié)束時(shí)刻被設(shè)置為高阻態(tài)，降低了對(duì)從GD引腳引入的退磁采樣電流Isk的影響。
圖4進(jìn)一步說明了該開關(guān)電源系統(tǒng)的恒流控制原理。圖中Ipk2表示次級(jí)側(cè)繞組的峰值電流，I0表示輸出電流的平均值，由于次級(jí)側(cè)繞組的平均電流等于輸出電流I。，因此圖中三角型和矩形的面積相等。
所以平均輸出電流可表示為
ΙοΛ.Ιψ.Ιρ 1(3)
公式(3)反映了輸出電流I。與變壓器次級(jí)側(cè)線圈的退磁時(shí)間TDM，時(shí)鐘周期T，以及次級(jí)側(cè)線圈的峰值電流Ipk2之間的關(guān)系。
公式(3)可進(jìn)一步表示為
權(quán)利要求
1.ー種恒流控制器，用于反激式交流到直流開關(guān)電源系統(tǒng)，該開關(guān)電源系統(tǒng)包括一功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器包括ー變壓器、一功率開關(guān)、以及一初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻，該變壓器由初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組構(gòu)成，該功率開關(guān)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，該功率開關(guān)的漏極連接該初級(jí)側(cè)繞組，該功率開關(guān)的源極經(jīng)由該初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻接地，其中， 該恒流控制器包括一退磁檢測(cè)器，該退磁檢測(cè)器的一輸入端連接該功率開關(guān)的柵極以引入ー電流反饋信號(hào)，該電流反饋信號(hào)是由該功率開關(guān)的柵極寄生電容將耦合到該初級(jí)側(cè)繞組的退磁耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換而成，其中該電流反饋信號(hào)作為該退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束指示信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的恒流控制器，其特征在于，該退磁檢測(cè)器包括 電流比較器，具有ー輸入端、ー輸出端及ー控制端，該電流比較器的輸入端連接該功率開關(guān)的柵極，該電流比較器比較該電流反饋信號(hào)與一閾值電流，并據(jù)此經(jīng)該輸出端輸出ー邏輯電平；以及 前沿消隱模塊，具有一輸入端及ー輸出端，該前沿消隱模塊輸入ー脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并輸出一前沿消隱信號(hào)至該控制端以使能該電流比較器。
3.如權(quán)利要求2所述的恒流控制器，其特征在于，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS管、第二 NMOS管和第三NMOS管，該第一 NMOS管的漏極和柵極短接，且漏極連接該第一恒流源及該電流比較器的該輸入端，源極接地，該第二 NMOS管的漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的該輸出端，源極接地，該第一 NMOS管的柵極連接該第二 NMOS管的柵極；該第三NMOS管的漏極連接該第二 NMOS管的漏扱，該第三NMOS管的源極連接該第二 NMOS管的源扱，該第三NMOS管的柵極連接該電流比較器的控制端。
4.如權(quán)利要求2所述的恒流控制器，其特征在于，該電流比較器包括第一恒流源、第二恒流源、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一 PMOS管和第二 PMOS管；該第一 PMOS管的源極連接ー電源，漏極和柵極短接，且漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極連接該第一恒流源及該電流比較器的該輸入端；該第二 PMOS管的源極連接該電源，漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的該輸出端；該第一 PMOS管的柵極和該第二 PMOS管的柵極連接；該第一 NMOS管的漏極連接該第一 PMOS管的漏極，源極接地，柵極連接該電流比較器的控制端。
5.如權(quán)利要求I所述的恒流控制器，其特征在于，還包括一功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接該功率開關(guān)的柵極，其中該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端在該功率開關(guān)被關(guān)斷之后至退磁結(jié)束時(shí)刻被設(shè)置為高阻態(tài)。
6.一種反激式交流到直流開關(guān)電源系統(tǒng)，包括 輸入整流器； 功率轉(zhuǎn)換器，包括ー變壓器、一功率開關(guān)、以及一初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻，該變壓器由初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組構(gòu)成，該初級(jí)側(cè)繞組連接至該輸入整流器，該功率開關(guān)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，該功率開關(guān)的漏極連接該初級(jí)側(cè)繞組，該功率開關(guān)的源極經(jīng)由該初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻接地； 恒流控制器，具有ー輸入/輸出引腳，該輸入/輸出引腳連接該功率開關(guān)的柵極；該恒流控制器包括一退磁檢測(cè)器，該退磁檢測(cè)器的ー輸入端連接該輸入/輸出引腳，以經(jīng)由該輸入/輸出引腳引入ー電流反饋信號(hào)，該電流反饋信號(hào)是由該功率開關(guān)的柵極寄生電容將耦合到該初級(jí)側(cè)繞組的退磁耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換而成，其中該電流反饋信號(hào)作為該退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束指示信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，該退磁檢測(cè)器包括 電流比較器，具有ー輸入端、ー輸出端及ー控制端，該電流比較器的輸入端連接該功率開關(guān)的柵極，該電流比較器比較該電流反饋信號(hào)與一閾值電流，并據(jù)此經(jīng)該輸出端輸出ー邏輯電平；以及 前沿消隱模塊，具有一輸入端及ー輸出端，該前沿消隱模塊輸入ー脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并輸出一前沿消隱信號(hào)至該控制端以使能該電流比較器。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，該電流比較器包括第一恒流源、第ニ恒流源、第一 NMOS管、第二 NMOS管和第三NMOS管，該第一 NMOS管的漏極和柵極短接，且漏極連接該第一恒流源及該電流比較器的該輸入端，源極接地，該第二 NMOS管的漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的該輸出端，源極接地，該第一 NMOS管的柵極連接該第二NMOS管的柵極連接；該第三NMOS管的漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第三NMOS管的源極連接該第二 NMOS管的源扱，該第三NMOS管的柵極連接該電流比較器的控制端。
9.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，該電流比較器包括第一恒流源、第ニ恒流源、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一 PMOS管和第二 PMOS管；該第一 PMOS管的源極連接ー電源，漏極和柵極短接，且漏極連接該第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極連接該第一恒流源及該電流比較器的該輸入端；該第二 PMOS管的源極連接該電源，漏極連接該第二恒流源及該電流比較器的該輸出端；該第一 PMOS管的柵極和該第二 PMOS管的柵極連接；該第一 NMOS管的漏極連接該第一 PMOS管的漏極，源極接地，柵極連接該電流比較器的控制端。
10.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，該恒流控制器還包括一功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接該功率開關(guān)的柵極，其中該功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的輸出端在該功率開關(guān)被關(guān)斷之后至退磁結(jié)束時(shí)刻被設(shè)置為高阻態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種省略了變壓器輔助繞組及反饋網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電源系統(tǒng)及其恒流控制器。該開關(guān)電源系統(tǒng)包括一功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器包括一變壓器、一功率開關(guān)、以及一初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻，該變壓器由初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組構(gòu)成，該功率開關(guān)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，該功率開關(guān)的漏極連接該初級(jí)側(cè)繞組，該功率開關(guān)的源極經(jīng)由該初級(jí)側(cè)電流偵測(cè)電阻接地。該恒流控制器包括一退磁檢測(cè)器，該退磁檢測(cè)器的一輸入端連接該功率開關(guān)的柵極以引入一電流反饋信號(hào)，該電流反饋信號(hào)是由該功率開關(guān)的柵極寄生電容將耦合到該初級(jí)側(cè)繞組的退磁耦合信號(hào)轉(zhuǎn)換而成，并作為該退磁檢測(cè)器的退磁結(jié)束指示信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102983760SQ201210249119
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者黃煜梅, 秦亞杰 申請(qǐng)人:無錫萊士電子科技有限公司