[发明专利]开关电源系统及恒压控制电路

说明书

本申请提供了一种开关电源系统，包括第一控制器、第二控制器、功率电感和输出电容。所述第一控制器的接地端耦接开关电源系统的接地端且具有第一基准电平。所述第一控制器用于根据来自开关电源系统的输出电压产生PWM电压信号，并将所述PWM电压信号转换为基于第一基准电平的第一驱动信号。所述第二控制器的接地端与所述第一控制器的接地端是分离的，且具有第二基准电平。所述第二控制器用于将所述第一驱动信号转换为基于所述第二基准电平的第二驱动信号，并经过所述功率电感在所述输出电容处产生所述输出电压。

技术领域

本申请主要涉及开关电源系统，尤其涉及一种降压式(Buck)、升降压(Buck-Boost)或反激式(Flyback)式开关电源系统。

背景技术

降压式(Buck)、升降压(Buck-Boost)或反激式(Flyback)式交直流变换(AC-DC)开关电源系统，具有非常简单的结构和可靠的性能。这几种结构的开关电源系统在小家电从电源、物联网智能开关供电及智能感应供电方面具有广泛的应用。由于AC-DC电源的输入通常为一个较高的交流电压，开关电源控制器的芯片地电位限于芯片制造工艺原因会高于系统地电位。这样的限制造成了采样反馈信号时往往需要加入电位变换电路或元件。

图1示例了一种已知的降压式辅助供电系统。该系统100包含整流桥(D1,D2,D3,D4)、输入电容Cin、功率电感L、续流二极管DX、电流采样电阻Rs、输出电容Co、供电二极管Ds、供电滤波电容Cf以及恒压控制电路101。恒压控制电路101例如是由上海晶丰明源半导体股份有限公司生产的恒压控制芯片BP2525X。控制电路101内部具有控制器102和功率开关M1。

系统100工作时，输出电压Vo经由二极管Ds输入控制电路101，作为输出反馈控制信号。该信号经过控制电路101内部的控制器102处理后产生一个PWM信号。该PWM信号控制功率开关M1的导通及关断时间，进而控制输出电压。这样的一个负反馈回路使输出电压被调制在一个由控制器102内部参考电压所预先设定的值。

上述控制方式存在一些缺点。首先是输出电压误差较大。这是因为只有在功率开关M1关断，且功率电感L处于退磁状态(续流二极管Dx处于导通态)时才能对输出电压进行采样。而此时，芯片地(VSS)比系统地(GND)低二极管Dx的正向导通压降VF_DX。另外，输出电压经由二极管Ds反馈到控制电路101的FB&VCC引脚，因此该反馈电压比实际输出电压低二极管Ds的正向导通压降VF_DS。所以，芯片实际接收到的反馈电压(相对于芯片地)是Vo-VF_DS+VF_DX。由于二极管的正向导通压降VF受到温度、电流、相互匹配等多种因素的影响，这些不确定因素最终都会反映为输出电压的误差。其次是动态响应比较差。因为在该控制方式下，控制电路101无法实时接收输出电压的反馈信号，只有在退磁阶段可以获得有效反馈信号。因此，如果在退磁阶段以外的时间段负载突然变化，控制电路101是无法及时响应，并对PWM信号进行调制的。再者，由于在大部分恒压模式的应用中，输出电压比较低，通常是3V～12V，因此在续流管Dx上损耗的功率比较大，导致整个电源系统的效率降低。

申请内容

本申请提供一种开关电源系统，可以提高输出精度及改善动态响应。