[發明專利]一種開關電源輔助供電電路及其控制方法

有效

• 申請號: 202310735341.2
• 申請日: 2023-06-21
• 公開（公告）號: CN116488433B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 陳志軍;陳童
• 申請（專利權）人: 成都智融微電子有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/32;H02M3/335
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

本發明提供了一種開關電源輔助供電電路及其控制方法，涉及開關電源領域，該供電電路包括：原邊電路、副邊電路以及輔助電路；通過原邊電路提供啟動電壓，在啟動電壓的基礎上，通過副邊電路提供輸出電壓；基于輸出電壓，利用輔助電路中輔助繞組偵測采樣電壓；對比采樣電壓與第一電壓閾值以及第二電壓閾值之間的關系，利用邏輯電路控制原邊電路中原邊控制器內置的LDO的開啟或關閉以適用于輸出電壓Vout的變化范圍很大的情況。本發明在雙VDD供電的基礎上，檢測輸出的采樣電壓以調整供電方式，既能滿足寬范圍的電壓變化要求，又能降低電壓應力。

技術領域

本發明涉及開關電源領域，特別是涉及一種開關電源輔助供電電路及其控制方法。

背景技術

反激式開關電源因其結構簡單、成本低廉而被廣泛應用于中小功率的適配器和充電器。在常規的反激式開關電源中除了原邊繞組和副邊繞組之外還存在輔助繞組，其主要作用是給控制芯片供電。為滿足USB-PD（USB?Power?Delivery?Specification）協議要求，反激式開關電源輸出電壓需要在3.3V到21V之間變化。輔助繞組供電電壓VDD與輸出電壓Vout的關系為Na÷Ns×Vout，其中，Na為輔助繞組的匝數，Ns為副邊繞組匝數。當輸出電壓Vout發生變化時，輔助繞組供電電壓VDD也會跟隨變化，為了滿足寬范圍的輸出電壓變化，原邊控制器芯片也要有更寬的供電范圍。

現有技術方案的供電方法，一是直接供電，如圖1所示，對于輸出電壓變化范圍很大的情況，這種方式輔助繞組的電壓變化范圍也很大，對工藝的耐壓要求高，并且功耗大。

另一種是低壓差穩壓器（Low?Dropout?Regulator，LDO）供電，如圖2所示，這種方式可以將不同的輸出電壓都轉換為一個固定的電壓，輔助繞組的電壓無需變化，對工藝耐壓要求低，適合輸出電壓變化范圍很大的情況，但是需要增加額外的器件，增加成本。此外還有如圖3所示將LDO內置的供電方法，這種方法不需要增加額外的器件，但是當輸出電壓較高時，LDO的效率很低，功耗較大。

還有一種是雙VDD供電，如圖4所示，輔助繞組分為兩部分供電，在輸出電壓較高時，只使用匝數較少的輔助繞組低供電電壓VDDL單獨供電；當輸出電壓較低時，使用匝數較多的輔助繞組高供電電壓VDDH通過內置LDO為VDDL提供電壓。這種方式適合電壓變化范圍很大的情況，它的缺點是VDDH處存在等效的峰值采樣保持電路，開關電源工作時DRV引腳處波形和電壓V_Na2波形如圖5所示，尖峰電壓會被采集存儲到VDDH的外接電容上。當輸出電壓較高時，內置LDO不工作，VDDH外接電容上累積的電荷無法消耗，會對芯片引腳形成非常大的電壓應力，甚至超過芯片引腳所能承受的最大電壓，導致內部器件擊穿損壞。

發明內容

本發明的目的是提供一種開關電源輔助供電電路及其控制方法，以解決無法動態調整供電方式，電壓應力大的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種開關電源輔助供電電路，包括：原邊電路、副邊電路以及輔助電路；

所述原邊電路包括原邊繞組Np、原邊開關管Q1、原邊控制電路、電阻R3、電容C2和二極管D2；所述原邊繞組Np的異名端與輸入電壓Vbulk相連接，所述原邊繞組Np的同名端與所述開關管Q1的漏極相連接?；所述原邊繞組Np、所述電阻R3、所述電容C2以及所述二極管D2構成RCD尖峰吸收電路；所述開關管Q1的源極與所述原邊控制電路的CS引腳相連接，所述開關管Q1的源極通過原邊電流檢測電阻R_CS后接地，所述開關管Q1的柵極與所述原邊控制電路的DRV引腳相連接；所述輸入電壓Vbulk經過限流電阻R2后通過所述原邊控制電路的HV引腳，以提供啟動電壓；