[發(fā)明專利]一種無(wú)輔助繞組的恒壓恒流反激式AC-DC變換器及其控制電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010000562.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN111030481B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常昌遠(yuǎn);何璐陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/217
• 分類號(hào): H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發(fā)明公開了一種無(wú)輔助繞組的恒壓恒流反激式AC?DC變換器及其控制電路，屬于發(fā)電、變電或配電的技術(shù)領(lǐng)域。變換器包括高壓整流濾波模塊、隔離式變換器和控制芯片模塊，高壓整流濾波電路模塊為控制芯片模塊提供直流電，控制芯片模塊與變壓器的初級(jí)繞組相連接。采用該無(wú)輔助繞組恒壓恒流變換器，優(yōu)化了反激式開關(guān)電源的電路架構(gòu)，省去了一路輔助繞組，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本；利用雙管協(xié)同工作，通過(guò)原邊電流給芯片供電，從而提高了供電效率；該控制方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路結(jié)構(gòu)，尤其涉及集成電路的電源電路結(jié)構(gòu)，具體是指一種無(wú)輔助繞組的恒壓恒流反激式AC-DC變換器及其控制電路，屬于發(fā)電、變電或配電的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

反激式變換器是一種常用的小功率能量變換電路，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、待機(jī)功耗小，因而廣泛應(yīng)用于各種AC-DC電源適配器，例如手機(jī)、筆記本電腦的充電器。近年來(lái)，隨著便攜式電子產(chǎn)品的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)適用于充電器、適配器的AC-DC電源的需求量不斷增加，對(duì)開關(guān)電源的性能要求也逐漸提高。因此，目前反激變換器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)正向著高精度、高效率、低成本的方向發(fā)展。

如圖1所示，在傳統(tǒng)的反激式變換器中，變壓器包含了三個(gè)繞組。除了用于能量傳輸?shù)某跫?jí)繞組與次級(jí)繞組，還有一路輔助繞組，用于檢測(cè)輸出電壓和電流，同時(shí)為芯片供電。然而，額外的一路繞組增加了變壓器與功率系統(tǒng)的復(fù)雜度，導(dǎo)致成本上升；并且輔助繞組消耗的能量會(huì)降低變壓器原副邊的傳輸效率，影響輸出精度。

出于高性能和低成本的需求，近年來(lái)出現(xiàn)了一種省去輔助繞組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)方式上，利用啟動(dòng)電阻給芯片供電，并在功率管漏端檢測(cè)輸出電流，以實(shí)現(xiàn)輸出恒流，從而省去了輔助繞組。然而，為了給芯片提供足夠的工作電流，啟動(dòng)電阻的阻值需要很小，而此電阻上的壓降很高，從而損耗了太多能量，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，待機(jī)功耗太大。第二種方案是采用浮地結(jié)構(gòu)，并使用兩個(gè)開關(guān)管并聯(lián)或者串聯(lián)的方式協(xié)同工作，利用原邊電流給芯片供電，此方案可以實(shí)現(xiàn)較高的供電效率，但是控制方式較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種無(wú)輔助繞組的恒壓恒流反激式AC-DC變換器及其控制電路，通過(guò)雙管協(xié)同工作的方式實(shí)現(xiàn)了初級(jí)電流向控制芯片直流供電，解決了現(xiàn)有浮地結(jié)構(gòu)的反激式電源控制復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：該無(wú)輔助繞組恒壓恒流反激式AC-DC變換器，包括：高壓整流濾波電路模塊、隔離式變換器和控制芯片模塊，高壓整流濾波電路模塊為控制芯片模塊提供直流電，控制芯片模塊與變壓器的初級(jí)繞組相連接。

較佳地，控制芯片模塊包括雙極型功率管、輔助MOS開關(guān)管、Vdd整流二極管、第一Vdd采樣電阻、第二Vdd采樣電阻、第一電壓比較器、第二電壓比較器、第三遲滯電壓比較器、第一與邏輯門、第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路和電平移位模塊，還包括Vdd供電電容和原邊電流采樣電阻，第一電壓比較器的同相輸入端接Vref1，第二電壓比較器的同相輸入端接Vref2，第三遲滯電壓比較器的同相端接Vref3，Vdd供電電容的正端與第一Vdd采樣電阻的正端相連接，第一Vdd采樣電阻的負(fù)端與第二Vdd采樣電阻的正端、第三遲滯電壓比較器的反相端相連接，第一電壓比較器的輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，第二電壓比較器的輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端、第一與邏輯門的輸入端相連接，第三遲滯電壓比較器的輸出端與第一與邏輯門的輸入端相連接，第一與邏輯門的輸出端與第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，第一驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與雙極型功率管的基極相連接，第二驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與輔助MOS開關(guān)管的柵極相連接，雙極型功率管的集電極與高壓整流濾波模塊的輸出端相連接，雙極型功率管的發(fā)射極與Vdd整流二極管的正極、輔助MOS開關(guān)管的漏端相連接，輔助MOS開關(guān)管的源端與原邊電流采樣電阻的正電位端相連接，原邊電流采樣電阻的負(fù)電位端與電平移位模塊的輸入端相連接，電平移位模塊的輸出端與第一電壓比較器的反相輸入端、第二電壓比較器的反相輸入端相連接。