一种开关电源的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关电源的控制方法，包括设置在变压器副边绕组的次级控制器及次级MOS M2，用于检测次级工作状态和负载传递的通信信号类型，并根据信号类型，在开关周期的消磁区间内产生开关脉冲信号VG；该开关脉冲信号VG通过开关次级MOS M2使源端和漏端压降突变，压降突变信号通过变压器耦合到辅助绕组原边控制器的FB端；原边控制器在消磁区间内基于阈值电压△Vref检测FB端电位的突变幅度，判断为通信信号并记录信号信息。本发明专利技术该开关电源的控制方法可以实现变压器副边和原边的通信，而不增加额外的器件；且利用消磁区间实现变压器副边和原边的通信，有效支持了原边控制器工作在CCM模式和DCM模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电源的控制方法及其电路方面的改良，属于开关电源

技术介绍
开关电源具有体积小、效率高、电流大等优点，普遍应用与手机充电器、适配器等场合。目前，开关电源实现变压器原边与副边通信主要有两种方式。图1为一种实现方式，该系统主要包括：原边控制器、变压器、开关功率管、通信芯片、光耦、负载、与通信芯片CS连接的CS采样回路、与变压器副边连接的DC输出级、与变压器辅助线圈连接的VDD供电回路和FB反馈回路，系统实现变压器副边与原边的通信原理为：当通信芯片接受到负载的通信使能信号，则根据信号内容驱动光耦传输到原边控制器的DDC（Digital Date Communication）引脚，原边控制器记录DDC引脚信息，并根据信息，做出相关动作，从而实现通信。这种方式虽然能够实现变压器原边与副边的通信，但是需要额外增加光耦或其它器件用于通信，系统成本高，同时对于原边反馈的原边控制器需要增加额外的端口，用于接收通信信号；图2为另一种实现方式，该系统主要包括：原边控制器、变压器、开关功率管、次级控制器、负载、与芯片CS连接的CS采样回路、与变压器副边连接的DC输出级、与变压器辅助线圈连接的VDD供电回路和FB反馈回路，系统实现变压器副边与原边的通信原理为：当次级控制器检测到负载输出的通信信号，并根据通信内容在死区区间内编译开关脉冲信号VG，开关脉冲信号引起系统振荡经过副边绕组和辅助绕组反馈至原边控制器FB脚，原边控制器监测FB脚的振荡信号，并根据信号内容，作出相关相应，图3即为死区通信的波形图。这种方式虽然能够实现变压器原边与副边的通信，且不需要增加额外的器件，但是这种方式利用死区通信，要求原边控制器工作于DCM，同时在死区开关次级二极管，容易引起变压器电感与原边寄生电容之间振荡，不利于原边控制器识别通信信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种开关电源的控制方法，利用消磁区间实现开关电源副边与原边的通信，开关次级MOS不会引起原边振荡，同时不增加额外的器件，解决原边控制器工作模式受限的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现一种开关电源的控制方法，所述开关电源具有原边控制器、负载及变压器，其特征在于：在所述负载与变压器副边绕组之间相连设置次级控制器及次级MOS M2，在变压器副边绕组的一端，所述次级控制器实时监测次级工作状态及负载传递的通信信号类型，并根据信号类型，在开关周期的消磁区间内产生开关脉冲信号VG；所述开关脉冲信号VG通过在消磁区间内开关次级MOS M2，并使次级MOS M2的源端和漏端压降突变；压降突变信号通过变压器的辅助绕组耦合到原边控制器的FB端；在变压器原边绕组及辅助绕组的一端，所述原边控制器在消磁区间内检测FB端的电位突变幅度，并在FB端电位突变幅度大于预设定值△Vref时，判断为通信信号并记录信号信息、做出与信号信息对应的控制动作。进一步地，所述次级控制器包括电压/电流检测模块、控制单元&PWM模块、通信模块、DRIVER；所述电压/电流检测模块分别与输入端口IDET、控制单元&PWM模块、通信模块相连；所述控制单元&PWM模块与通信模块相连；所述通信模块与输入端口DCI、DRIVER模块相连；所述DRIVER与输出端口VG相连；所述通信模块检测通信信号DCI和次级状态信号DATE，两种输入中有且只有一种有效时，通信模块根据输入内容编码产生对应串码，在消磁区间内编译开关脉冲信号VG，所述串码通过1个/多个周期完成向原边控制器的FB端传输。更进一步地，所述通信模块包括2选1模块、编码电路以及将编码电路输出与PWM信号逻辑与的与门AND4；所述2选1模块分别与输入信号DCI、输入信号DATE、编码电路相连；所述编码电路分别与与门AND4、输入信号PWM相连；所述与门AND4分别与输入信号PWM、输出信号VG相连；编译的所述开关脉冲信号VG在每个消磁区间内只有低电平或者高电平中的一个状态：所述开关脉冲信号VG为低电平时关闭次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2的体二级管正偏导通；所述开关脉冲信号VG为高电平时开启次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2沟道导通；在消磁区间通过开关次级MOS M2，使次级MOS M2的源端和漏端压降突变。更进一步地，所述通信模块包括2选1模块，编码电路，延时单元DELAY2，将编码电路输出与PWM信号逻辑与的与门AND5以及将延时单元DELAY2的输出与PWM信号逻辑与的与门AND6；所述2选1模块分别与输入信号DCI、输入信号DATE、编码电路相连；所述编码电路分别与与门AND5、与门AND6相连；所述与门AND5与输出信号VG、输入信号PWM相连；所述延时单元DELAY2分别与输入信号CTRL、与门AND6相连；所述与门AND6与输入信号PWM相连；编译的所述开关脉冲信号VG在每个消磁区间内有包含低电平或者高电平的多个状态：所述开关脉冲信号VG为低电平时关闭次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2的体二级管正偏导通；所述开关脉冲信号VG为高电平时开启次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2沟道导通；在消磁区间通过开关次级MOS M2，使次级MOS M2的源端和漏端压降突变。进一步地，所述原边控制器，包括电压检测模块、控制器、PWM模块、电流检测模块、通信检测模块；所述通信检测模块分别与输入端口FB、电压检测模块、控制器相连；所述电压检测模块分别与控制器、输入端口FB相连；所述电流检测模块分别与控制器、输入端口CS相连；所述PWM模块分别与控制器、输出端口GATE相连；通信检测模块在消磁区间内检测相邻两个周期FB值的突变幅度，当突变幅度大于或等于预设定值△Vref时，通信检测模块将输出信号CODING置为高电平，当突变幅度小于预设定值△Vref时，通信检测模块将输出信号CODING置为低电平，输出信号CODING与所述开关脉冲信号VG相对应，实现副边与原边的通信。更进一步地，所用的通信检测模块包括采样保持模块S/H、加法器ADD1、比较器、触发器DFF1、触发器DFF2、延迟单元DELAY1、将SAMPLE信号和DELAY1单元输出信号相与的与门AND1；所述采样保持模块S/H分别与加法器ADD1和与门AND1、输入端口FB相连；所述加法器ADD1分别与比较器、阈值基准ΔVref相连；所述比较器分别与输入端口FB、触发器DFF1、触发器DFF2相连；所述触发器DFF1分别与输入信号FB_CHECK、延迟单元DEALY1相连；所述触发器DFF2分别与输入信号FB_CHECK、输出信号CODING相连。更进一步地，所用的通信检测模块包括采样保持模块S/H、加法器ADD2、比较器、将比较器输出信号与FB_CHECK信号逻辑与的与门AND2、计数器、将比较器输出信号与计数器输出信号逻辑与的与门AND3；所述采样保持模块S/H分别与加法器ADD2、输入信号SAMPLE、输入端口FB相连；所述加法器ADD1分别与比较器、阈值基准ΔVref相连；所述比较器分别与输入端口FB、与门AND2的输入、与门AND3的输入相连；所述与门AND2与输入信号FB_CHECK相连；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源的控制方法，所述开关电源具有原边控制器、负载及变压器，其特征在于：在所述负载与变压器副边绕组之间相连设置次级控制器及次级MOS M2，在变压器副边绕组的一端，所述次级控制器实时监测次级工作状态及负载传递的通信信号类型，并根据信号类型，在开关周期的消磁区间内产生开关脉冲信号VG；所述开关脉冲信号VG通过在消磁区间内开关次级MOS M2，并使次级MOS M2的源端和漏端压降突变；压降突变信号通过变压器的辅助绕组耦合到原边控制器的FB端；在变压器原边绕组及辅助绕组的一端，所述原边控制器在消磁区间内检测FB端的电位突变幅度，并在FB端电位突变幅度大于预设定值△Vref时，判断为通信信号并记录信号信息、做出与信号信息对应的控制动作。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的控制方法，所述开关电源具有原边控制器、负载及变压器，其特征在于：在所述负载与变压器副边绕组之间相连设置次级控制器及次级MOS M2，在变压器副边绕组的一端，所述次级控制器实时监测次级工作状态及负载传递的通信信号类型，并根据信号类型，在开关周期的消磁区间内产生开关脉冲信号VG；所述开关脉冲信号VG通过在消磁区间内开关次级MOS M2，并使次级MOS M2的源端和漏端压降突变；压降突变信号通过变压器的辅助绕组耦合到原边控制器的FB端；在变压器原边绕组及辅助绕组的一端，所述原边控制器在消磁区间内检测FB端的电位突变幅度，并在FB端电位突变幅度大于预设定值△Vref时，判断为通信信号并记录信号信息、做出与信号信息对应的控制动作。2.根据权利要求1所述开关电源的控制方法，其特征在于：所述次级控制器包括电压/电流检测模块、控制单元&PWM模块、通信模块、DRIVER；所述电压/电流检测模块分别与输入端口IDET、控制单元&PWM模块、通信模块相连；所述控制单元&PWM模块与通信模块相连；所述通信模块与输入端口DCI、DRIVER模块相连；所述DRIVER与输出端口VG相连；所述通信模块检测通信信号DCI和次级状态信号DATE，两种输入中有且只有一种有效时，通信模块根据输入内容编码产生对应串码，在消磁区间内编译开关脉冲信号VG，所述串码通过1个/多个周期完成向原边控制器的FB端传输。3.根据权利要求2所述开关电源的控制方法，其特征在于：所述通信模块包括2选1模块、编码电路以及将编码电路输出与PWM信号逻辑与的与门AND4；所述2选1模块分别与输入信号DCI、输入信号DATE、编码电路相连；所述编码电路分别与与门AND4、输入信号PWM相连；所述与门AND4分别与输入信号PWM、输出信号VG相连；编译的所述开关脉冲信号VG在每个消磁区间内只有低电平或者高电平中的一个状态：所述开关脉冲信号VG为低电平时关闭次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2的体二级管正偏导通；所述开关脉冲信号VG为高电平时开启次级MOS M2，次级消磁时次级MOS M2沟道导通；在消磁区间通过开关次级MOS M2，使次级MOS M2的源端和漏端压降突变。4.根据权利要求2所述开关电源的控制方法，其特征在于：所述通信模块包括2选1模块，编码电路，延时单元DELAY2，将编码电路输出与PWM信号逻辑与的与门AND5以及将延时单元DELAY2的输出与PWM信号逻辑与的与门AND6；所述2选1模块分别与输入信号DCI、输入信号DATE、编码电路相连；所述编码电路分别与与门AND5、与门AND6相连；所述与门AND5与输出信号VG、输入信号PWM...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海松，易扬波，赵倡申，刘文亮，
申请(专利权)人：苏州博创集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32