專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)關(guān)電源及其多閾值開(kāi)關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)電源及其多閾值開(kāi)關(guān)電路。
背景技術(shù)：
目前，隨著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，開(kāi)關(guān)電源已具備效率高、體積小及成本低的優(yōu)點(diǎn)，所以其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。特別是在手機(jī)充電器或適配器或待機(jī)電源等電源中，開(kāi)關(guān)電源一般只需要具備恒壓輸出功能即可。為了在手機(jī)充電器或適配器等電源中實(shí)現(xiàn)恒壓輸出，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種原邊反饋反激型開(kāi)關(guān)電源，其需要對(duì)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電流進(jìn)行采樣，并通過(guò)內(nèi)部控制器的獨(dú)立管腳對(duì)輸出反饋電壓進(jìn)行采樣后，由控制器按照一定的占空比和開(kāi)關(guān)頻率以調(diào)整輸出電壓，在 多次調(diào)整后實(shí)現(xiàn)恒定電壓輸出。雖然前述的現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓輸出，但因其需要采樣開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電流以及獨(dú)立管腳采樣輸出反饋電壓而導(dǎo)致其控制器的外圍電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本增加，同時(shí)降低了整個(gè)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的抗干擾能力，影響了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性差，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路，與開(kāi)關(guān)電源中的采樣與供電電路、啟動(dòng)電路及變壓器Tl相連接，所述采樣與供電電路用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓進(jìn)行采樣并為多閾值開(kāi)關(guān)電路提供供電電源，所述啟動(dòng)電路用于在所述開(kāi)關(guān)電源上電之初為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路提供啟動(dòng)電壓，所述采樣與供電電路的輸出端與所述啟動(dòng)電路的輸出端共接，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路具有一電源端，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端連接所述采樣與供電電路的輸出端，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路包括采樣電壓判斷模塊、壓控振蕩模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及功率開(kāi)關(guān)；所述采樣電壓判斷模塊的電源端為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端，所述壓控振蕩模塊的電源端與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的電源端共接于所述采樣電壓判斷模塊的電源端，所述壓控振蕩模塊的控制端和輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的輸出端和所述功率開(kāi)關(guān)的控制端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一基準(zhǔn)輸出端、第二基準(zhǔn)輸出端及第三基準(zhǔn)輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的第一基準(zhǔn)輸入端、第二基準(zhǔn)輸入端及第三基準(zhǔn)輸入端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第四基準(zhǔn)輸出端及第五基準(zhǔn)輸出端分別與所述壓控振蕩模塊的第一基準(zhǔn)輸入端和第二基準(zhǔn)輸入端連接，所述功率開(kāi)關(guān)的輸入端和輸出端分別連接所述變壓器Tl的初級(jí)繞組的第二端和地；所述采樣電壓判斷模塊將所述采樣與供電電路的輸出電壓進(jìn)行分壓并與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述壓控振蕩模塊，所述壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，所述功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放。本發(fā)明的另一目的還在于提供一種開(kāi)關(guān)電源，所述開(kāi)關(guān)電源包括整流濾波電路、變壓器Tl、采樣與供電電路、啟動(dòng)電路、二次整流濾波電路及所述的多閾值開(kāi)關(guān)電路。本發(fā)明通過(guò)在開(kāi)關(guān)電源中采用包括所述采樣電壓判斷模塊、所述壓控振蕩模塊、所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及所述功率開(kāi)關(guān)的多閾值開(kāi)關(guān)電路，所述采樣電壓判斷模塊將由所述采樣與供電電路所輸出的電壓進(jìn)行分壓并與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述壓控振蕩模塊，所述壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，所述功率開(kāi)關(guān)根據(jù) 所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述變壓器Tl的輸出電壓進(jìn)行周期性調(diào)制，以達(dá)到穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓輸出的目的，且所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的采用使開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了成本，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性差，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高的問(wèn)題。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例提供的開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在開(kāi)關(guān)電源中采用包括采樣電壓判斷模塊、壓控振蕩模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及功率開(kāi)關(guān)的多閾值開(kāi)關(guān)電路，采樣電壓判斷模塊將采樣與供電電路300所輸出的電壓進(jìn)行分壓并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至壓控振蕩模塊，壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器Tl的輸出電壓進(jìn)行周期性調(diào)制，以達(dá)到穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓輸出的目的，且多閾值開(kāi)關(guān)電路的采用使開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了成本。圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下在本發(fā)明實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電源包括多閾值開(kāi)關(guān)電路100、整流濾波電路200、變壓器Tl、采樣與供電電路300、啟動(dòng)電路400及二次整流濾波電路500，整流濾波電路200的輸入端接入交流市電AC，整流濾波電路200的輸出端與變壓器Tl的初級(jí)繞組的第一端I連接，變壓器Tl的次級(jí)繞組的第一端3連接二次整流濾波電路500，二次整流濾波電路500的輸出端輸出直流電驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，變壓器Tl的次級(jí)繞組的第二端4接輸出地，采樣與供電電路300用于對(duì)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓進(jìn)行采樣并為多閾值開(kāi)關(guān)電路100提供供電電源，且采樣與供電電路300包含變壓器Tl的輔助繞組、整流二極管DO及濾波電容CO ;由變壓器的特性可知，變壓器Tl次級(jí)的輸出電壓與輔助繞組電壓成匝比關(guān)系，因此通過(guò)采樣變壓器Tl的輔助繞組的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器Tl次級(jí)的輸出電壓的采樣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的采樣；啟動(dòng)電路400的輸入端與整流濾波電路200的輸出端連接，其包括一電阻R0，用于在開(kāi)關(guān)電源上電之初為多閾值開(kāi)關(guān)電路100提供啟動(dòng)電壓；二次整流濾波電路500包含整流二極管Dl和電容C2。多閾值開(kāi)關(guān)電路100與開(kāi)關(guān)電源中的采樣與供電電路300、啟動(dòng)電路400及變壓器Tl相連接，采樣與供電電路300的輸出端與啟動(dòng)電路400的輸出端共接，多閾值開(kāi)關(guān)電路100具有一電源端，多閾值開(kāi)關(guān)電路100的電源端連接采樣與供電電路300的輸出端，多閾值開(kāi)關(guān)電路100包括
采樣電壓判斷模塊101、壓控振蕩模塊102、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103及功率開(kāi)關(guān)104 ；采樣電壓判斷模塊101的電源端為多閾值開(kāi)關(guān)電路100的電源端，壓控振蕩模塊102的電源端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103的電源端共接于采樣電壓判斷模塊101的電源端，壓控振蕩模塊102的控制端和輸出端分別連接采樣電壓判斷模塊101的輸出端和功率開(kāi)關(guān)104的控制端，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103的第一基準(zhǔn)輸出端VI、第二基準(zhǔn)輸出端V2及第三基準(zhǔn)輸出端V3分別連接采樣電壓判斷模塊101的第一基準(zhǔn)輸入端Vinl、第二基準(zhǔn)輸入端Vin2及第三基準(zhǔn)輸入端Vin3，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103的第四基準(zhǔn)輸出端V4及第五基準(zhǔn)輸出端V5分別與壓控振蕩模塊102的第一基準(zhǔn)輸入端Vinl和第二基準(zhǔn)輸入端Vin2連接，功率開(kāi)關(guān)104的輸入端和輸出端分別連接變壓器Tl的初級(jí)繞組的第二端2和地；采樣電壓判斷模塊101將采樣與供電電路300的輸出電壓Vg進(jìn)行分壓并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103所輸出的第一基準(zhǔn)電壓VrI、第二基準(zhǔn)電壓Vr2及第三基準(zhǔn)電壓Vr3進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)Vctrl至壓控振蕩模塊102，壓控振蕩模塊102根據(jù)控制信號(hào)Vctrl、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103所輸出的第四基準(zhǔn)電壓Vl和第五基準(zhǔn)電壓Vh生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)Vgf，功率開(kāi)關(guān)104根據(jù)脈沖信號(hào)Vgf以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻(如頻率為60kHz)通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器Tl的輸出電壓進(jìn)行調(diào)制。其中，第四基準(zhǔn)電壓Vl小于第五基準(zhǔn)電壓Vh。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，采樣電壓判斷模塊101包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、第一比較器C0MP1、第二比較器C0MP2、第三比較器C0MP3、第一或非門(mén)N0R1、第二或非門(mén)N0R2、第一反相器INV1、延時(shí)電路1011、NMOS管NMUPM0S 管 PMl 及第一與門(mén) ANDl ；電阻Rl的第一端為采樣電壓判斷模塊101的電源端，電阻Rl的第二端與電阻R2的第一端共接于第一比較器COMPl的同相輸入端，電阻R2的第二端與電阻R3的第一端共接于第二比較器C0MP2的反相輸入端，電阻R3的第二端與電阻R4的第一端共接于第三比較器C0MP3的反相輸入端，電阻R4的第二端接地，第一比較器COMPl的反相輸入端、第二比較器C0MP2的同相輸入端及第三比較器C0MP3的同相輸入端分別為采樣電壓判斷模塊101的第一基準(zhǔn)輸入端Vinl、第二基準(zhǔn)輸入端Vin2及第三基準(zhǔn)輸入端Vin3，第一或非門(mén)NORl的第一輸入端I和第二輸入端2分別連接第一比較器COMPl的輸出端和第二或非門(mén)N0R2的輸出端，第二或非門(mén)N0R2的第一輸入端I與第一或非門(mén)NORl的輸出端3共接于第一反相器INVl的輸入端，第二或非門(mén)N0R2的第二輸入端2接第三比較器C0MP3的輸出端，第一反相器INVl的輸出端同時(shí)與延時(shí)電路1011的輸入端及第一與門(mén)ANDl的第二輸入端2連接，延時(shí)電路1011的輸出端同時(shí)與NMOS管匪I的柵極和PMOS管PMl的柵極連接，NMOS管匪I的源極接第二比較器C0MP2的輸出端，PMOS管PMl的漏極接電阻Rl的第一端，NMOS管匪I的漏極與PMOS管PMl的源極共接于第一與門(mén)ANDl的第一輸入端1，第一與門(mén)ANDl的輸出端3為采樣電壓判斷模塊101的輸出端。其中，延時(shí)電路1011是由多個(gè)延時(shí)器構(gòu)成的延時(shí)電路，根據(jù)延時(shí)時(shí)間的不同可任意調(diào)整延時(shí)器的數(shù)量。作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，壓控振蕩模塊102包括 第二與門(mén)AND2、第一電流源II、PMOS管PM2、NMOS管匪2、第二電流源12、第四比較器C0MP4、第五比較器C0MP5、電容Cl、第一與非門(mén)NANDl、第二與非門(mén)NAND2、第二反相器INV2及第三反相器INV3 ；第二與門(mén)AND2的第一輸入端I為壓控振蕩模塊102的控制端，第一電流源Il的輸入端為壓控振蕩模塊102的電源端，第一電流源Il的輸出端接PMOS管PM2的漏極，PMOS管PM2的柵極與NMOS管NM2的柵極共接于第二與門(mén)AND2的輸出端3，PMOS管PM2的源極與NMOS管NM2的漏極的共接點(diǎn)同時(shí)與第四比較器C0MP4的同相輸入端、第五比較器C0MP5的反相輸入端及電容Cl的第一端，NMOS管匪2的源極接第二電流源12的輸入端，第二電流源12的輸出端與電容Cl的第二端共接于地，第四比較器C0MP4的反相輸入端和第五比較器C0MP5的同相輸入端分別為壓控振蕩模塊102的第一基準(zhǔn)輸入端Vinl和第二基準(zhǔn)輸入端Vin2，第四比較器C0MP4的輸出端和第五比較器C0MP5的輸出端分別連接第一與非門(mén)NANDl的第一輸入端I和第二與非門(mén)NAND2的第二輸入端2，第一與非門(mén)NANDl的第二輸入端2接第二與非門(mén)NAND2的輸出端3，第二與非門(mén)NAND2的第一輸入端I與第一與非門(mén)NANDl的輸出端3共接于第二反相器INV2的輸入端，第三反相器INV3的輸入端與第二與門(mén)AND2的第二輸入端共接于第二反相器INV2的輸出端，第三反相器INV3的輸出端為壓控振蕩模塊102的輸出端。作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊103為常用的帶隙基準(zhǔn)電路，在本發(fā)明實(shí)施例中，其除了為采樣電壓判斷模塊101和壓控振蕩模塊102提供基準(zhǔn)電壓，還為壓控振蕩模塊102中的第一電流源Il和第二電流源12提供基準(zhǔn)電流，以及為第四比較器C0MP4和第五比較器C0MP5提供偏置電流。作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，功率開(kāi)關(guān)104為高壓NMOS管匪3，高壓NMOS管匪3的柵極、漏極和源極分別為功率開(kāi)關(guān)104的控制端、輸入端和輸出端。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)104還可以是高壓PMOS管，高壓NMOS管的柵極、漏極和源極同樣分別為功率開(kāi)關(guān)104的控制端、輸入端和輸出端。在實(shí)際應(yīng)用中，多閾值開(kāi)關(guān)電路100可以按照上述結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系集成為一個(gè)芯片中，且采樣電壓判斷模塊101的電源端、功率開(kāi)關(guān)104的輸入端和輸出端分別作為恒壓控制器的三個(gè)引腳，而不用單獨(dú)的電路去采樣功率開(kāi)關(guān)104的導(dǎo)通電流、也不用單獨(dú)的管腳和單獨(dú)的電路去采樣開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，這樣能夠減少芯片管腳，提高了集成度，可以采用T092或S0T89-3的三腳封裝結(jié)構(gòu)，從而有效地降低封裝成本。以下對(duì)多閾值開(kāi)關(guān)電路100在開(kāi)關(guān)電源中的工作原理作進(jìn)一步說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源上電之初，整流濾波電路200對(duì)交流市電進(jìn)行整流濾波后輸出高壓直流電分兩路進(jìn)入啟動(dòng)電路400和變壓器Tl，通過(guò)啟動(dòng)電路400的電阻RO向多閾值開(kāi)關(guān)電路100提供電源，則多閾值開(kāi)關(guān)電路100的輸入電壓會(huì)逐漸升高，從而驅(qū)動(dòng)多閾值開(kāi)關(guān)電路100開(kāi)始工作，功率開(kāi)關(guān)104開(kāi)始高頻的通斷切換工作，但由于啟動(dòng)電路400中的電阻RO的阻值較大，啟動(dòng)電路400提供的電流無(wú)法滿(mǎn)足啟動(dòng)后的多閾值開(kāi)關(guān)電路100的消耗，即當(dāng)功率開(kāi)關(guān)104在高頻的通斷切換工作后，采樣電壓判斷模塊101的電源端(也是多閾值開(kāi)關(guān)電路100的電源端，即電阻Rl的第一端)的電壓會(huì)降低，因此啟動(dòng)后，包含于采樣與供電電路300中的變壓器Tl的輔助繞組會(huì)向采樣電壓判斷模塊101的電源端(也即是多閾值開(kāi)關(guān)電路100的電源端)提供能量。根據(jù)變壓器的匝比原理可知
「 n Vu+VdO Nf…---=——(I )
Vout -I- Vdi Ns其中，Nf和Ns分別是變壓器的輔助繞組和次級(jí)繞組的匝數(shù)比，VdO和Vdl分別是
整流二極管DO與整流二極管Dl的正向?qū)▔航?由于兩者是屬于相同類(lèi)型的二極管，所以
兩者的正向壓降也是相同的)，Vg和Vout分別為采樣與供電電路300的輸出電壓和開(kāi)關(guān)電
源的輸出電壓，所以開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓Vout可以表示為 NsVout = — · (V ii + VdO) -Vdl(2)
Nf因此，從關(guān)系式(2)可知，通過(guò)控制電壓Vg恒定，便可進(jìn)而控制Vout恒定。在整流濾波電路200對(duì)交流市電進(jìn)行整流濾波后輸出直流電至變壓器Tl的初級(jí)繞組的第一端1，變壓器Tl開(kāi)始工作并向二次整流濾波電路400輸出直流電，同時(shí)，采樣與供電電路300提供電壓Vg至電阻Rl的第一端，接著由電阻Rl、電阻R2、電阻R3及電阻R4對(duì)Vg進(jìn)行分壓，分別為第一比較器COMPl的同相輸入端、第二比較器C0MP2的反相輸入端及第三比較器C0MP3的反相輸入端輸入第一分壓電壓Vgl、第二分壓電壓Vg2及第三分壓電壓Vg3，第一分壓電壓Vgl、第二分壓電壓Vg2及第三分壓電壓Vg3與采樣電壓Vg的電壓關(guān)
系表不為
..RI + R2 + R3H- R4 ,\ ^. =-· Vlil(3)
‘ R2 + R3 + R4 ^
υ Rl + R2 + R3 + R4 ……Vg =-· Vg2(4 )
R3 + R4
RI + R2 + R3 + R4…Vg =-· Vg3(5)
R4第一基準(zhǔn)電壓Vrl、第二基準(zhǔn)電壓Vr2及第三基準(zhǔn)電壓Vr3的電壓值依次減小(即Vrl>Vr2>Vr3 )，此處引入第一參考電壓Vt I、第二參考電壓Vt2及第三參考電壓Vt3，且第一參考電壓Vtl、第二參考電壓Vt2及第三參考電壓Vt3與第一基準(zhǔn)電壓Vrl、第二基準(zhǔn)電壓Vr2及第三基準(zhǔn)電壓Vr3各自的關(guān)系如下所示
在開(kāi)關(guān)電源上電之初，米樣電壓Vg小于第一參考電壓Vtl (Vg〈Vtl),則第一與門(mén)ANDl輸出的控制信號(hào)Vctrl為低電平，壓控振蕩模塊102不啟動(dòng)且輸出的脈沖信號(hào)Vgf也為低電平，所以功率開(kāi)關(guān)104截止。在開(kāi)關(guān)電源上電后，電壓Vg的第一分壓Vgl大于第一基準(zhǔn)電壓Vrl,即電壓Vg大于第一參考電壓Vtl (Vg>Vtl)。此時(shí)第一比較器COMPl的輸出端輸出高電平，第三比較器C0MP3輸出低電平，則第一反相器INVl輸出高電平，延時(shí)電路1011上電之初設(shè)定為輸出低電平，則NMOS管匪I截止，PMOS管PMl導(dǎo)通，第一與門(mén)ANDl的第一輸入端I獲得高電平，所以第一與門(mén)ANDl輸出高電平開(kāi)啟壓控振蕩模塊102工作，壓控振蕩模塊102中的第三反相器INV3輸出具有固定占空比的脈沖信號(hào)Vgf驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)104以相應(yīng)的頻率實(shí)現(xiàn)高頻的通斷交替工作。經(jīng)過(guò)采樣電壓判斷模塊101中的延時(shí)電路1011延時(shí)后，電壓Vg大于第三參考電壓Vt3 (Vg>Vt3)，延時(shí)電路1011的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，于是，第一與門(mén)ANDl所輸出的控制信號(hào)Vctrl的變化取決于第二比較器C0MP2的輸出電平的高低，即若Vg2>Vr2(即Vg>Vt2)，第二比較器C0MP2輸出低電平，控制信號(hào)Vctrl也為低電平，壓控振蕩模塊102關(guān)閉，第三反相器INV3輸出的脈沖信號(hào)Vgf為低電平，功率開(kāi)關(guān)104截止；SVr3〈Vg2〈Vr2ap Vt3〈Vg〈Vt2)，第二比較器 C0MP2 輸出高電平，控制信號(hào) Vctrl也為高電平，壓控振蕩模塊102開(kāi)啟振蕩并使第三反相器INV3輸出具有固定占空比的脈沖信號(hào)Vgf，則功率開(kāi)關(guān)104以與脈沖信號(hào)Vgf相應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)高頻通斷交替工作。如果Vg2〈Vr3 (B卩Vg〈Vt3)，則第一比較器COMPl和第二比較器C0MP2均輸出低電平，第三比較器C0MP3輸出變?yōu)楦唠娖?，則控制信號(hào)Vctrl為低電平，壓控振蕩模塊102關(guān)閉，第三反相器INV3輸出的脈沖信號(hào)Vgf為低電平，功率開(kāi)關(guān)104截止。在上述的功率開(kāi)關(guān)104處于高頻通斷切換工作時(shí)，其輸出的能量在聚集，變壓器Tl次級(jí)的輸出電壓會(huì)升高，同時(shí)電壓Vg也升高，當(dāng)電壓Vg大于第二參考電壓Vt2時(shí)，功率開(kāi)關(guān)104進(jìn)入關(guān)閉截止?fàn)顟B(tài)，而后隨著負(fù)載對(duì)輸出電壓Vout的消耗，電壓Vg會(huì)再次降低，并在電壓Vg小于第二參考電壓Vt2時(shí)，那么功率開(kāi)關(guān)104又開(kāi)始進(jìn)行高頻的通斷交替工作。經(jīng)過(guò)這樣多個(gè)周期的反復(fù)調(diào)整，在開(kāi)關(guān)電源輸出穩(wěn)定時(shí)，電壓Vg會(huì)在第二參考電壓Vt2附近波動(dòng)，近似相等，即電壓Vg恒定，因此開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓亦恒定，從而實(shí)現(xiàn)了恒壓輸出。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在開(kāi)關(guān)電源中采用包括采樣電壓判斷模塊、壓控振蕩模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及功率開(kāi)關(guān)的多閾值開(kāi)關(guān)電路，采樣電壓判斷模塊將采樣與供電電路所輸出的電壓進(jìn)行分壓并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至壓控振蕩模塊，壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻的(如60kHz)導(dǎo)通和關(guān)閉的工作實(shí)現(xiàn)變壓器Tl的能量的儲(chǔ)存和釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器Tl的輸出電壓調(diào)制，以達(dá)到穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓輸出的目的，且多閾值開(kāi)關(guān)電路的采用使開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了成本，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠 性差，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高的問(wèn)題。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電源的多閾值開(kāi)關(guān)電路，與開(kāi)關(guān)電源中的采樣與供電電路、啟動(dòng)電路及變壓器Tl相連接，所述采樣與供電電路用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓進(jìn)行采樣并為多閾值開(kāi)關(guān)電路提供供電電源，所述啟動(dòng)電路用于在所述開(kāi)關(guān)電源上電之初為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路提供啟動(dòng)電壓，所述采樣與供電電路的輸出端與所述啟動(dòng)電路的輸出端共接，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路具有一電源端，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端連接所述采樣與供電電路的輸出端，其特征在于，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路包括 采樣電壓判斷模塊、壓控振蕩模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及功率開(kāi)關(guān)； 所述采樣電壓判斷模塊的電源端為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端，所述壓控振蕩模塊的電源端與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的電源端共接于所述采樣電壓判斷模塊的電源端，所述壓控振蕩模塊的控制端和輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的輸出端和所述功率開(kāi)關(guān)的控制端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一基準(zhǔn)輸出端、第二基準(zhǔn)輸出端及第三基準(zhǔn)輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的第一基準(zhǔn)輸入端、第二基準(zhǔn)輸入端及第三基準(zhǔn)輸入端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第四基準(zhǔn)輸出端及第五基準(zhǔn)輸出端分別與所述壓控振蕩模塊的第一基準(zhǔn)輸入端和第二基準(zhǔn)輸入端連接，所述功率開(kāi)關(guān)的輸入端和輸出端分別連接所述變壓器Tl的初級(jí)繞組的第二端和地； 所述采樣電壓判斷模塊將所述采樣與供電電路的輸出電壓進(jìn)行分壓并與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述壓控振蕩模塊，所述壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，所述功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放。
2.如權(quán)利要求I所述的多閾值開(kāi)關(guān)電路，其特征在于，所述采樣電壓判斷模塊包括 電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、第一比較器、第二比較器、第三比較器、第一或非門(mén)、第二或非門(mén)、第一反相器、延時(shí)電路、NMOS管NMUPMOS管PMl及第一與門(mén)； 所述電阻Rl的第一端為所述采樣電壓判斷模塊的電源端，所述電阻Rl的第二端與所述電阻R2的第一端共接于所述第一比較器的同相輸入端，所述電阻R2的第二端與所述電阻R3的第一端共接于所述第二比較器的反相輸入端，所述電阻R3的第二端與所述電阻R4的第一端共接于所述第三比較器的反相輸入端，所述電阻R4的第二端接地，所述第一比較器的反相輸入端、所述第二比較器的同相輸入端及所述第三比較器的同相輸入端分別為所述采樣電壓判斷模塊的第一基準(zhǔn)輸入端、第二基準(zhǔn)輸入端及第三基準(zhǔn)輸入端，所述第一或非門(mén)的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述第一比較器的輸出端和所述第二或非門(mén)的輸出端，所述第二或非門(mén)的第一輸入端與所述第一或非門(mén)的輸出端共接于所述第一反相器的輸入端，所述第二或非門(mén)的第二輸入端接所述第三比較器的輸出端，所述第一反相器的輸出端同時(shí)與所述延時(shí)電路的輸入端及所述第一與門(mén)的第二輸入端連接，所述延時(shí)電路的輸出端同時(shí)與所述NMOS管NMl的柵極和所述PMOS管PMl的柵極連接，所述NMOS管NMl的源極接所述第二比較器的輸出端，所述PMOS管PMl的漏極接所述電阻Rl的第一端，所述NMOS管匪I的漏極與所述PMOS管PMl的源極共接于所述第一與門(mén)的第一輸入端，所述第一與門(mén)的輸出端為所述采樣電壓判斷模塊的輸出端。
3.如權(quán)利要求I所述的多閾值開(kāi)關(guān)電路，其特征在于，所述壓控振蕩模塊包括第二與門(mén)、第一電流源、PMOS管PM2、NMOS管匪2、第二電流源、第四比較器、第五比較器、電容Cl、第一與非門(mén)、第二與非門(mén)、第二反相器及第三反相器； 所述第二與門(mén)的第一輸入端為所述壓控振蕩模塊的控制端，所述第一電流源的輸入端為所述壓控振蕩模塊的電源端，所述第一電流源的輸出端接所述PMOS管PM2的漏極，所述PMOS管PM2的柵極與所述NMOS管NM2的柵極共接于所述第二與門(mén)的輸出端，所述PMOS管PM2的源極與所述NMOS管匪2的漏極的共接點(diǎn)同時(shí)與所述第四比較器的同相輸入端、所述第五比較器的反相輸入端及所述電容Cl的第一端，所述NMOS管匪2的源極接所述第二電流源的輸入端，所述第二電流源的輸出端與所述電容Cl的第二端共接于地，所述第四比較器的反相輸入端和所述第五比較器的同相輸入端分別為所述壓控振蕩模塊的第一基準(zhǔn)輸入端和第二基準(zhǔn)輸入端，所述第四比較器的輸出端和所述第五比較器的輸出端分別連接所述第一與非門(mén)的第一輸入端和第二與非門(mén)的第二輸入端，所述第一與非門(mén)的第二輸入端接所述第二與非門(mén)的輸出端，所述第二與非門(mén)的第一輸入端與所述第一與非門(mén)的輸出端共接于所述第二反相器的輸入端，所述第三反相器的輸入端與所述第二與門(mén)的第二輸入端共接于所述第二反相器的輸出端，所述第三反相器的輸出端為所述壓控振蕩模塊的輸出端。
4.如權(quán)利要求I所述的多閾值開(kāi)關(guān)電路，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)為高壓NMOS管匪3，所述高壓NMOS管匪3的柵極、漏極和源極分別為所述功率開(kāi)關(guān)的控制端、輸入端和輸出端。
5.一種開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電源包括整流濾波電路、變壓器Tl、采樣與供電電路、啟動(dòng)電路、二次整流濾波電路及多閾值開(kāi)關(guān)電路，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路與開(kāi)關(guān)電源中的采樣與供電電路、啟動(dòng)電路及變壓器Tl相連接，所述采樣與供電電路用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓進(jìn)行采樣并為多閾值開(kāi)關(guān)電路提供供電電源，所述啟動(dòng)電路用于在所述開(kāi)關(guān)電源上電之初為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路提供啟動(dòng)電壓，所述采樣與供電電路的輸出端與所述啟動(dòng)電路的輸出端共接，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路具有一電源端，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端連接所述采樣與供電電路的輸出端，其特征在于，所述多閾值開(kāi)關(guān)電路包括 采樣電壓判斷模塊、壓控振蕩模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊及功率開(kāi)關(guān)； 所述采樣電壓判斷模塊的電源端為所述多閾值開(kāi)關(guān)電路的電源端，所述壓控振蕩模塊的電源端與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的電源端共接于所述采樣電壓判斷模塊的電源端，所述壓控振蕩模塊的控制端和輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的輸出端和所述功率開(kāi)關(guān)的控制端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一基準(zhǔn)輸出端、第二基準(zhǔn)輸出端及第三基準(zhǔn)輸出端分別連接所述采樣電壓判斷模塊的第一基準(zhǔn)輸入端、第二基準(zhǔn)輸入端及第三基準(zhǔn)輸入端，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第四基準(zhǔn)輸出端及第五基準(zhǔn)輸出端分別與所述壓控振蕩模塊的第一基準(zhǔn)輸入端和第二基準(zhǔn)輸入端連接，所述功率開(kāi)關(guān)的輸入端和輸出端分別連接所述變壓器Tl的初級(jí)繞組的第二端和地； 所述采樣電壓判斷模塊將所述采樣與供電電路的輸出電壓進(jìn)行分壓并與所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至所述壓控振蕩模塊，所述壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成相應(yīng)的具有特定占空比的脈沖信號(hào)，所述功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器Tl相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放。
6.如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述采樣電壓判斷模塊包括 電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、第一比較器、第二比較器、第三比較器、第一或非門(mén)、第二或非門(mén)、第一反相器、延時(shí)電路、NMOS管NMUPMOS管PMl及第一與門(mén)； 所述電阻Rl的第一端為所述采樣電壓判斷模塊的電源端，所述電阻Rl的第二端與所述電阻R2的第一端共接于所述第一比較器的同相輸入端，所述電阻R2的第二端與所述電阻R3的第一端共接于所述第二比較器的反相輸入端，所述電阻R3的第二端與所述電阻R4的第一端共接于所述第三比較器的反相輸入端，所述電阻R4的第二端接地，所述第一比較器的反相輸入端、所述第二比較器的同相輸入端及所述第三比較器的同相輸入端分別為所述采樣電壓判斷模塊的第一基準(zhǔn)輸入端、第二基準(zhǔn)輸入端及第三基準(zhǔn)輸入端，所述第一或非門(mén)的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述第一比較器的輸出端和所述第二或非門(mén)的輸出端，所述第二或非門(mén)的第一輸入端與所述第一或非門(mén)的輸出端共接于所述第一反相器的輸入端，所述第二或非門(mén)的第二輸入端接所述第三比較器的輸出端，所述第一反相器的輸出端同時(shí)與所述延時(shí)電路的輸入端及所述第一與門(mén)的第二輸入端連接，所述延時(shí)電路的輸出端同時(shí)與所述NMOS管NMl的柵極和所述PMOS管PMl的柵極連接，所述NMOS管NMl的源極接所述第二比較器的輸出端，所述PMOS管PMl的漏極接所述電阻Rl的第一端，所述NMOS管匪1的漏極與所述PMOS管PMl的源極共接于所述第一與門(mén)的第一輸入端，所述第一與門(mén)的輸出端為所述采樣電壓判斷模塊的輸出端。
7.如權(quán)利要5所述的開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述壓控振蕩模塊包括 第二與門(mén)、第一電流源、PMOS管PM2、NMOS管匪2、第二電流源、第四比較器、第五比較器、電容Cl、第一與非門(mén)、第二與非門(mén)、第二反相器及第三反相器； 所述第二與門(mén)的第一輸入端為所述壓控振蕩模塊的控制端，所述第一電流源的輸入端為所述壓控振蕩模塊的電源端，所述第一電流源的輸出端接所述PMOS管PM2的漏極，所述PMOS管PM2的柵極與所述NMOS管NM2的柵極共接于所述第二與門(mén)的輸出端，所述PMOS管PM2的源極與所述NMOS管匪2的漏極的共接點(diǎn)同時(shí)與所述第四比較器的同相輸入端、所述第五比較器的反相輸入端及所述電容Cl的第一端，所述NMOS管匪2的源極接所述第二電流源的輸入端，所述第二電流源的輸出端與所述電容Cl的第二端共接于地，所述第四比較器的反相輸入端和所述第五比較器的同相輸入端分別為所述壓控振蕩模塊的第一基準(zhǔn)輸入端和第二基準(zhǔn)輸入端，所述第四比較器的輸出端和所述第五比較器的輸出端分別連接所述第一與非門(mén)的第一輸入端和第二與非門(mén)的第二輸入端，所述第一與非門(mén)的第二輸入端接所述第二與非門(mén)的輸出端，所述第二與非門(mén)的第一輸入端與所述第一與非門(mén)的輸出端共接于所述第二反相器的輸入端，所述第三反相器的輸入端與所述第二與門(mén)的第二輸入端共接于所述第二反相器的輸出端，所述第三反相器的輸出端為所述壓控振蕩模塊的輸出端。
8.如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)為高壓NMOS管匪3，所述高壓NMOS管匪3的柵極、漏極和源極分別為所述功率開(kāi)關(guān)的控制端、輸入端和輸出端。
全文摘要
本發(fā)明適用于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種開(kāi)關(guān)電源及其多閾值開(kāi)關(guān)電路。多閾值開(kāi)關(guān)電路通過(guò)采樣電壓判斷模塊將采樣與供電電路所輸出的電壓進(jìn)行分壓并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第一基準(zhǔn)電壓、第二基準(zhǔn)電壓及第三基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)至壓控振蕩模塊，壓控振蕩模塊根據(jù)所述控制信號(hào)、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊所輸出的第四基準(zhǔn)電壓和第五基準(zhǔn)電壓生成具有特定占空比的脈沖信號(hào)，功率開(kāi)關(guān)根據(jù)所述脈沖信號(hào)以相應(yīng)的頻率進(jìn)行高頻通斷切換使變壓器相應(yīng)地進(jìn)行電能的儲(chǔ)存與釋放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的輸出電壓進(jìn)行周期性調(diào)制以達(dá)到穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓輸出的目的，且多閾值開(kāi)關(guān)電路的采用使開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了成本。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102916595SQ20121041316
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者趙春波, 李照華, 林道明, 謝靖, 付凌云, 胡喬 申請(qǐng)人:深圳市明微電子股份有限公司