[发明专利]开关电源控制电路及方法和开关电源系统

说明书

本发明公开了一种开关电源控制电路及方法和开关电源系统，在开关电源具有低母线电压Vbus输入时，其副边的输出电压Vout下降，在这种情况下，本发明的开关电源控制电路，能够检测到用于反馈开关电源的副边的输出电压Vout情况的反馈电压V_FB波形出现满占空比，并判定为出现输出工频纹波问题，进而会把开关电源的峰值电压Vcs抬高K倍(K>1)，同时把开关电源的副边导通时间与开关周期的比值Tons/Tsw缩小K倍，以此维持Vcs*Tons/Tsw乘积不变，继而维持了开关电源的恒流输出；同时由于Tons/Tsw缩小，即Tons不变，Tsw增大，可供原边导通时间Tonp“吃掉”的关断时间Toff增大，在开关电源具有低母线电压Vbus输入时能有更多的空间给Tonp去调整，由此优化了输出工频纹波问题，提高了开关电源的输出精度。

技术领域

本发明涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种开关电源控制电路及方法和开关电源系统。

背景技术

电源是各个电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及其能否安全可靠的工作，而目前主流应用是开关电源(Switch Mode PowerSupply)。开关电源又称之为开关变换器，是利用现代电力电子技术，通过调整开关器件的导通比或者频率来使输出电压恒定或输出电流恒定的一种电源。开关电源相对于传统线性电源具有体积小、稳定性好、转换效率高的特点，因此被广泛应用于充电器、电源适配器、LED驱动电源、无线通信设备、液晶屏电源管理、电子冰箱、以太网电源等场合。

由于开关电源需要适应于不同的工作条件，对开关电源的动态响应性能要求越来越高。举例而言，在开关电源应用于电子设备(例如手机)充电器时，充电器的线端电压(也即被充电端，例如手机端)的稳定性是衡量充电器的性能的一个重要指标。请参考图1，图1为现有的充电器(即原边控制的开关电源)的系统原理图。该充电器由桥式整流电路U1、高压滤波电容C1、变压器原边绕组Lp、变压器辅助绕组Laux、变压器副边绕组Ls、开关电源控制电路IC、功率开关管M1等组成。变压器原边绕组Lp、变压器辅助绕组Laux和变压器副边绕组Ls组成变压器，主要用于输入和输出的电气隔离和能量传输。交流电源Vac经过桥式整流电路U1产生母线电压Vbus，母线电压Vbus为变压器的原边供电。功率开关管M1的栅极连接开关电源控制电路IC的驱动端DRI，漏极连接变压器原边绕组Lp的一端，源极通过串联采样电阻Rcs而接地，功率开关管M1的源极和采样电阻Rcs的公共端连接开关电源控制电路IC的原边峰值电压或峰值电流采样端CS端。变压器原边绕组Lp的另一端连接桥式整流电路U1的输出端，以接收母线电压Vbus。变压器辅助绕组Laux同名端通过连接串联的两个反馈电阻Rfb1和Rfb2而接地，以得到反馈电压V_FB，用于实现副边输出电压Vout向开关电源控制电路IC的反馈，具体地，因为变压器辅助绕组Laux的电压与变压器副边绕组Ls的电压存在匝比关系，所以反馈电压V_FB能够反映副边输出电压Vout的变化，两个反馈电阻Rfb1和Rfb2的公共端连接控制电路IC的开关电源输出电压反馈端FB端。变压器辅助绕组Laux的一端还通过连接二极管Daux的阳极，二极管Daux的阴极连接电阻Rst和电容C2的公共端，电阻Rst和电容C2组成RC启动电路，电阻Rst和电容C2的公共端还连接开关电源控制电路IC的VCC端，以对母线电压Vbus采样得到开关电源控制电路IC所需的工作电压V_CC。变压器副边绕组Ls的一端连接二极管Ds的阳极，变压器副边绕组Ls的另一端接地。二极管Ds的阴极和地之间并联电容C3和电阻R0以及负载RL，二极管Ds用于整流、稳压，并联电容C3和电阻R0用于组成滤波电路，对输出电压Vout进行滤波。