[发明专利]用于开关电源变换器的控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源变换器，更具体地，本发明提供了一种开关电源变换器内部用于恒流恒压模式的控制IC(集成电路)。

背景技术

原边反馈的反激式电源变换器因其结构简单、成本低廉而被广泛应用。在应用中，工作过程包括一恒流充电控制过程(CC模式)和一恒压控制过程(CV模式)。当输出电压Vo低于其阈值Vo_max时，电源变换器工作在恒流充电控制模式；当输出电压Vo接近于或等于Vo_max时，电源变换器工作在恒压控制模式。

图1为现有原边反馈的反激式电源变换器的简化示图。D1～D4、C1共同组成整流及滤波电路，输出直流电压；R3、C2组成RC启动电路，为IC电源脚VCC供电；Np、Ns、Naux分别为初级绕组、次级绕组、辅助绕组的匝数；D5为输出单向器；Co为输出电容；Ro为输出负载；D6为供电二极管；MOS为功率开关；Rs为采样电阻；R1、R2为辅助绕组分压电阻，IC的FB脚(接收反馈电压)接至R1、R2之间。

系统上电后，启动电路R3、C2为IC充电，直至IC启动并控制功率管MOS导通和关断。在MOS关断期间，次级绕组为负载供电，这时辅助绕组为IC供电。

图2为IC内部的简化示图，包含两种工作模式——恒流模式和恒压模式。内部模块包括一采样/保持模块，采样功率管关断时FB脚电压；一误差放大器EA模块，用来放大FB电压与基准电压Vref1之间的差异；一CV模块；一退磁/采样模块，采样退磁结束时间；一CC模块，与退磁/采样模块共同实现恒流功能；一模式选择模块，用来判断电路工作于CC模式还是CV模式；OR与RS触发器构成逻辑模块；一Toff,max模块(最大关断时间模块)，防止输出电压Vo极低时，CC、CV两种模式都不工作，则由Toff,max模块强制功率管导通；一驱动模块DRV；一限流比较器CMP1，用来固定原边峰值电流。功率管MOSFET和采样电阻Rs为IC外置器件。

两种工作模式是通过输出电压Vo来判断，而Vo与FB脚电压成线性关系，因此可以检测FB脚电压来进行判断，FB脚经采样/保持后，电压若低于某阈值Vth，则模式选择模块使得CC环路工作，CV环路不工作；若FB脚经采样/保持后，电压高于该阈值Vth，则模式选择模块使得CV环路工作，CC环路不工作。

CC工作模式通常采用DCM(不连续导通)工作方式，图3为CC模式下，辅助绕组与次级电流的波形示图。其中t_ON为功率管导通时间，退磁时间t_Demag与谐振时间t_Q共同构成功率管关断时间。输出电流可以表示如下：

其中I_{s_pk}为次级边峰值电流，与原边峰值电流成比例，而原边峰值电流由限流比较器CMP1来固定，故I_{s_pk}为定值；T_Demag为退磁时间，T为开关周期，现有技术中，通过CC模块固定T_Demag与T的比例，通常为1/2，因此实现了恒流。

现有技术下，输出电压Vo的充电速度取决于CC模式的输出电流。系统刚上电时，对于有限的恒流输出电流，如果输出电压Vo不能很快升到一定值，由于辅助绕组电压与Vo成线性关系，那么辅助绕组的电压也不足以为IC供电，这时IC由于内部消耗，电源电压VCC容易被拉至很低甚至低于欠压点，导致系统起不来。

因此，非常希望电源变换器能够在系统刚上电时，输出电流能够更大，使得输出电压能够更快地升高，当输出电压快速上升到某一值后，电源变换器再进入恒流工作模式。

发明内容

为了克服现有技术中存在的风险，本发明提供了一种用于恒流恒压模式的控制IC及其工作方法，可以解决系统由于恒流电流不够大而不能启动的风险。

本发明的用于开关电源变换器的控制电路包括：采样保持模块的输入端连接输出电压的反馈电压，采样功率管关断时的反馈电压；采样保持模块的输出端连接误差放大器模块，误差放大器模块用来放大反馈电压与第一基准电压之间的差异；误差放大器模块输出端通过恒压控制模块连接模式选择模块的输入端；退磁采样模块的输入端也连接反馈电压，采样退磁结束时间；退磁采样模块的输出端通过恒流充电控制模块连接模式选择模块的输入端；所述模式选择模块的输入端还连接第二比较器的输出端，第二比较器的输入端分别连接所述反馈电压和一个用于比较的固定电压，第二比较器用来采样退磁结束时间；所述第二比较器、恒流充电控制模块、恒压控制模块所在工作环路分别称为第一环路、第二环路和第三环路；