[实用新型]开关电源的双阈值控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源的双阈值控制系统。

背景技术

电场发出的电，在很多情况下不能够直接使用，必需要对其进行电能转换才可以使用。例如，使用变压器、变频器可以将一种形态的电能转换为另外一种形态的电能，实现这种电能转换的电路就是开关变换器电路，其中，具有闭环控制和保护环节的开关变换器电路就是开关电源。

图1所示为一种传统的脉冲频率调制（Pulse frequency modulation，PFM）反激式AC-DC开关电源变换器电路，包括：整流电路300、与整流电路300连接的变换电路400和与变换电路连接的用于控制变换电路400输出电压的控制电路100。

其中，变换电路400包括：变压器T1，变压器T1的原边电路401，变压器T1的次级输出电路402和变压器T1的辅助级反馈电路403。变压器T1的原边电路401包括：变压器T1的原边绕组Np、二极管D1、电容C1、电阻R1、开关管Q1、电阻Rcs，原边绕组Np和二极管D1、电容C1相互串联，电容C1和电阻R1并联，开关管Q1的集电极与二极管D1的正极连接，基极与控制电路100连接，发射极通过电阻Rcs接地，发射极同时也与控制电路100连接；变压器T1的次级输出电路402包括：彼此串联的变压器T1的次级绕组Ns、二极管D2和电容C2，以及与电容C2并联的电阻R2；变压器T1的辅助级反馈电路403包括：彼此串联的变压器T1的辅助级绕组Na、二极管D3和电容C3，以及彼此串联的电阻R3和电阻R4，串联后的电阻R3和电阻R4的两端中，电阻R3的一端与二极管D3的正极连接，电阻R4的一端接地。从串联的电阻R3和电阻R4中间取出一连接点f，作为信号FB，使其与控制电路100连接，即信号FB输入给控制电路100。

控制电路100包括：采样电路101、误差放大器102、退磁检测电路103、指数生成器104、比较器105、比较器106、触发器107和驱动器108。在实际应用中，一般会将控制电路100设计成一个控制芯片。辅助级反馈电路中输出的信号FB同时输入给采样电路101和退磁检测电路103，采样电路101的输出端与误差放大器101的一输入端连接，退磁检测电路的输出端与指数生成器104的输入端连接，指数生成器104的输出端与误差放大器101的另一输入端连接，误差放大器104的输出端与触发器107的R输入端连接，比较器106的输出端与触发器107的S输入端连接，触发器107的输出端与驱动器108的输入端连接，驱动器108的输出端连接到开关管Q1的基极上。比较器106的一输入端与开关管Q1的发射极连接，比较器106的另外一输入端连接固定电源阈值VCS，例如VCS=0.5V。

变压器T1的辅助级反馈电路403输出的信号FB，其包含有二极管D2的电流过零时刻信息，当退磁检测电路103接收到信号FB后，退磁检测电路103可以检测到二极管D2的电流过零时刻，就是退磁结束的时刻，从二极管D2的电流过零时刻开始，指数生成器104会输出一个随时间以指数上升的斜坡信号Vramp，其中，                                                ，其中的a，b，c均为大于0的常数，在变压器T1退磁过程开始时，斜坡信号Vramp被恢复为初始值c。斜坡信号Vramp输入到比较器105中后，与误差放大器102输出的信号进行比较，若斜坡信号Vramp大于误差放大器102输出的信号，得到一翻转信号，送入到触发器107，再通过驱动器108将开关管Q1打开，开关管Q1可以是一个三极管，其也是MOS晶体管。开关管Q1打开后，流过变压器T1原边绕组Np的电流也以一定斜率上升，于是，电阻Rcs上的电压CS随着上升，当电压CS达到固定的电压阈值VCS时，比较器106翻转，通过触发器107和驱动器108将开关管Q1关闭。Q1关闭后，变压器T1又开始一个新的退磁过程，退磁结束时，斜坡信号Vramp又与误差放大器102输出的信号比较，得到的翻转信号又会将开关管Q1打开，以上过程循环往复，系统通过这些动作维持输出电压。

可见，上述开关电源变换器电路，其系统的输出负载大小，直接影响了退磁时间的长短，也决定了开关管Q1保持截止的时间长短。当系统的输出负载较大时，流过二极管D2的电流从峰值下降到零的时间较短，导致变压器T1退磁时间较短，使得开关管Q1保持截止的时间也较短。反之，当系统的输出负载较小时，流过二极管D2的电流从峰值下降到零的时间较长，导致变压器T1退磁时间较长，使得开关管Q1保持截止的时间也较长。