[發(fā)明專利]一種提高開關電源精度的控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910631366.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110417269A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 唐盛斌
• 申請（專利權）人: 蘇州源特半導體科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種提高開關電源精度的控制器，通過修調基準電壓或修調基準電流來提高開關電源精度，包括：誤差放大器、基準電壓源產生模塊、基準信號修調模塊、可外編程存儲器及占空比調制模塊。不僅可以應用在原邊反饋開關電源中以提高其輸出電壓精度，也可以應用在副邊反饋、非隔離等開關電源中，可以將它們的輸出電壓提高到比相應的傳統(tǒng)技術更高的精度。

技術領域

本發(fā)明屬于原邊反饋的反激開關電源技術領域，尤其涉及一種提高開關電源精度的控制器。

背景技術

原邊反饋技術是最近十幾年盛行的反激開關電源的控制技術，它的基本原理就是利用在消磁階段反激變壓器的各個繞組之間的電壓是成比例的特性，從而可以通過檢測一個繞組的電壓來檢測另一個繞組的電壓值。所以，對于隔離型的反激開關電源來說，只要檢測原邊繞組的消磁電壓就能感知隔離副邊電壓的大小，再經過PMW調制方式來控制功率開關管的占空比以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

這種反饋方式跟采用光耦進行隔離反饋的方式相比，省略掉了光耦、TL431等組成的放大器，直接的優(yōu)點就是器件變少以及占用的空間變小，成本減小，同時因為消除了高溫特性不好的常規(guī)光耦器件，又能提高開關電源的工作溫度范圍，因此利用這一反饋技術的開關電源被廣泛應用，特別是在適配器和一些智能家居在對輸出電壓精度要求不高的領域。

然而，原邊反饋技術并不能代替光耦反饋的副邊反饋技術而得到更廣泛的應用，是因為原邊反饋技術受反饋路徑的寄生參數及其偏差的影響，導致開關電源的輸出電壓精度不高，在精度上難以跟副邊反饋的開關電源媲美。

如圖1所示，是副邊反饋的簡略原理圖，它的工作原理是：在變壓器的隔離副邊用分壓電阻R1和R2直接采樣輸出電壓VOUT，采樣電壓經過TL431和光耦組成的跨導放大器產生的差分電流被光耦隔離傳輸到原邊，差分電流與上拉電阻產生的電壓來控制開關電源的占空比，使得輸出電壓穩(wěn)定在設定值。由于這種采樣是電阻直接采樣，只要采用高精度的電阻就不會因采樣而導致輸出電壓偏離額定值。

如圖2所示，是原邊反饋的簡略原理圖，它的工作原理是：功率開關管NM0開通時反激變壓器勵磁，副邊繞組N_S電壓VOS和輔助繞組電壓VA為負壓，輸出二極管DOUT和輔助電源二極管DVDD都是截止的；待NMO關斷后變壓器進入消磁階段，此時變壓器通過副邊繞組NS和輔助繞組NA消磁，輸出二極管D_OUT和輔助電源二極管D_VDD導通。副邊繞組的電壓大小為：

VOS＝V_OUT+V_BE+I_S*r_d；

其中V_OUT是反激開關電源的輸出電壓，V_BE是輸出二極管D_OUT的結壓降，I_S是通過二極管的續(xù)流電流，r_d是二極管的內阻，實際中還包括走線電阻，因為它不是主要部分，絕大部分情況下可以忽略。

輔助繞組的消磁電壓VA與VOS是成匝比關系，然后經過采樣電阻R_FB1和R_FB2到控制器RFB端口進行采樣，那么在端口RFB處的電壓大小為：

其中N_A和N_S分別為變壓器輔助繞組和副邊繞組的線圈數。

開關電源控制器采樣VFB的消磁電壓，并通過占空比的調制最終把VFB的電壓穩(wěn)定在非常接近基準電壓Vref，再結合以上兩個公式可得到輸出電壓大小為：