[发明专利]一种电源变换系统及其控制芯片和供电控制电路有效

专利信息
申请号: 202111317466.0 申请日: 2021-11-09
公开(公告)号: CN114094854B 公开(公告)日: 2023-07-18
发明(设计)人: 叶俊;林官秋;俞秀峰 申请(专利权)人: 深圳市必易微电子股份有限公司
主分类号: H02M7/217 分类号: H02M7/217;H02M3/158;H02M1/32
代理公司: 杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙) 33283 代理人: 向庆宁
地址: 518000 广东省深圳市南山区西丽街*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 电源 变换 系统 及其 控制 芯片 供电 控制电路
【说明书】:

发明提供了一种电源变换系统及其供电控制电路和控制芯片。供电控制电路用于为控制驱动电路供电,控制驱动电路用于控制电源变换系统的功率器件,供电控制电路通过耦接电源变换系统的辅助绕组获得供电输入电压,供电控制电路包括开关电路和线性电路,开关电路的输出端和线性电路的输出端复合并提供供电电压,用于为控制驱动电路供电。本发明提出的电源变换系统及其控制芯片和供电控制电路,可以在拓展输出电压的输出范围的同时具有可靠的供电和较低的待机损耗,具有较高的功率密度和电源效率。

技术领域

本发明涉及电子领域,具体但不限于涉及一种电源变换系统及其控制芯片和供电控制电路。

背景技术

电源变换器是电子系统中必不可少的组件。众所周知,电源变换器包括线形变换器和开关电源变换器两种主要类型,在转换方式上又可以分为隔离式和非隔离式两种类型。在开关电源场合,广泛适用的是隔离式变换器,因为隔离式开关电源变换器可以保护负载免受输入母线的高压冲击和损坏,在电信无线网络、汽车和医疗设备中具备广泛的应用。在隔离式变换器各种拓扑中,由于反激变换器(Flyback Converter)拓扑无需输出滤波电感,电路结构简单、输出隔离、成本低,在终端设备的应用中占有很高的比例。隔离式电源变换系统由于上述优点被用于USB-PD快充协议的电源适配器中。

图1显示了应用在中小功率适配器场合的隔离式反激变换器示意图,该架构采用次级反馈SSR(Secondary Side Regulation)控制,是目前中小功率适配器的主流控制架构。图1显示了一个广泛应用的反激变换式电源变换系统,用于交流(AC)转直流(DC)。该系统包括:全桥整流,功率控制器,变压器,一次侧功率MOS开关和电流检测电阻,次级整流滤波,以及隔离反馈补偿网络。功率控制器用于控制驱动电源变换系统的功率器件MOS,从而调节输出电压Vout。反激变换系统在启动阶段,一般是通过启动电阻Rst(如图1所示)或者芯片内置的高压启动结型场效应管(JFET)管从母线取电,用于为功率控制器中的电路供电。启动结束后,由辅助绕组La(如图1所示)给功率控制器芯片持续供电。但是辅助绕组La的电压受限于输出电压Vout的变化,导致反激变换系统的供电电压VDD也是变化的,约等于(Na/Ns)*Vout,其中Na为辅助绕组匝数,Ns为次级绕组匝数。

然而,在PD快充场合,由电源变换系统提供的负载需要的输出电压Vout具有很大的变化范围,比如对于PD3.0,输出电压Vout从3V到21V变化,这样要求供电电压VDD的工作范围变化也大。例如,当供电电压VDD最小工作电压为10V,意味着供电电压VDD即使在输出电压Vout很低的时候如电压为3V时也需要提供10V的供电电压,相应地,当输出电压Vout为21V时,供电电压VDD可能会高达70V,但高的供电电压意味着对供电电压引脚VDD的耐压要求高,同时当供电电压VDD为高电压时,芯片内部的供电控制电路的损耗也大,带来的发热是个较大的问题。另外,在很多场合,比如氮化镓驱动,需要供电电压为一个变化范围很小或固定的值,不随辅助绕组电压变化而变化。

有鉴于此,希望提供一种新的对电源变换系统控制芯片内部供电的供电控制电路,以期能适应PD快充场合较大的输出电压Vout变化范围。

发明内容

至少针对背景技术中的一个或多个问题,本发明提出了一种电源变换系统及其控制芯片和供电控制电路。

根据本发明的一个方面,一种用于电源变换系统的控制芯片具有第一管脚和第二管脚,其中第一管脚对外用于耦接电感的第一端,电感的第二端用于耦接第一电容并通过二极管耦接辅助绕组,第二管脚用于耦接第二电容,控制芯片包括:开关电路,包括开关,开关的第一端耦接第一管脚,开关的第二端耦接整流管的第一端,整流管的第二端耦接第二管脚;线性电路,包括线性器件,线性器件的第一端耦接第一管脚,线性器件的第二端耦接第二管脚;选择控制电路,基于电感第二端的电压或第二管脚的电压控制使能开关电路或线性电路;以及控制驱动电路,控制驱动电路具有供电端和信号输出端,其中供电端耦接第二管脚,信号输出端用于驱动电源变换系统的功率器件。

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