一种开关电源的控制方法、装置和开关电源芯片制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种开关电源的控制方法、装置和开关电源芯片，该控制方法包括在设定的延时时间内检测开关电源的负载是否由满载变为空载；当在延时时间内检测到开关电源的负载由满载变为空载时，输出复位信号，将开关电源中的线损补偿电路复位，使线损补偿电路输出的线补电流置零。本发明专利技术通过检测开关电源中的负载状态，在延时时间内检测负载是否由满载变为空载，使负载由满载变空载时能够很快将线损补偿电路输出的线补电流置零，消除了线损补偿电路的线补电流对负载侧电压的影响，提升了开关电源芯片的动态性能，使开关电源的工作更加稳定、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源的控制方法、装置和开关电源芯片


[0001]本专利技术涉及直流充电电源
，尤其涉及一种开关电源的控制方法、装置和开关电源芯片。

技术介绍

[0002]如图1所示的一种反激式开关电源的拓扑结构，开关电源芯片U1将直流电压通过变压器转换为恒定的电压和电流输出，该图中，Vdc是市电经过整流滤波后得到的直流电压，Vdc通过启动电阻R1给电容C1充电。电源芯片U1的VDD端口电压开始上升，当VDD端口电压升到电源芯片中设定的开启阈值后，芯片开启，发出使能信号，芯片开始工作。
[0003]芯片开启后，功率管M1打开，Vdc给变压器的初级绕组NP充电，当初级绕组NP上的电流流过检流电阻R4，检流电阻R4上的电压通过CS端口被芯片检测到超过内部设定的峰值时，芯片发出关闭信号，关闭功率管M1。
[0004]功率管M1关闭后，由于初级绕组NP上的能量不能突变，能量由初级绕组NP传递给次级绕组NS，NS向电容C2充电，输出电压Vout。同时，次级绕组NS的能量通过辅助绕组NA反馈，此时二极管D1正向导通，辅助绕组NA输出的电流给VDD端口供电，并通过电阻R2、R3将电压反馈到VFB端口上，即电源芯片通过VFB端口检测次级绕着NS上的电流由峰值降到0的时间，以及输出电压Vout反馈回来的电压变化，芯片会依此调整功率管M1的工作频率，以及打开功率管M1的时刻，发出控制信号打开该功率管。综上，整个系统如同上述工作原理，周而复始的工作。
[0005]上述系统在工作过程中，需要从芯片的VFB端口采集的电容C2后的负载侧电压，电阻R10表示负载等效电阻，但实际是通过辅助绕组NA、电阻R2和R3输出的反映次级绕组NS的输出电压Vout，由于次级绕组NS的输出电压Vout到负载侧电压之间存在线路损耗电压，因此需要在电源芯片中的电压采样电路的输入端(即VFB端)设置一个线损补偿电路，通过线损补偿电路的电流或电压补偿后，就能通过采样电路实现负载侧电压的检测和控制。叠加线补电压后的负载侧输出电压，以及未叠加线补电压的实际负载侧输出电压均如图2所示。
[0006]由于线损补偿电路处于一个正反馈的路径，因此线损补偿电路中需要引入很大的时间常数来减慢线补电流的变化，以免主环路发生失效，并且，线补电流ICDC随EAO端电压增大而增大，因此在轻空载时ICDC＝0，此时无线补分量。
[0007]随之而来的问题是，在负载端满载的情况下，由于设置了线损补偿电路，能够通过芯片的VFB端准确检测负载侧电压，但在负载端突然切负载，如满载变为空载的情况下，输出电压Vout会很快随着环路调整，但线损补偿电路的线补电压是个时间常数很大的量，因此输出的线补电流调整会非常慢，导致空载下检测负载侧电压存在较大的误差，最终使负载端的电压严重飘高。
[0008]此时空载时芯片一直工作在轻载模式，输出变化很慢，因此芯片长时间工作在最低工作频率，会导致动态调整效果差，还会带来芯片的VDD端供电不足的问题。

技术实现思路

[0009]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种开关电源的控制方法、装置和开关电源芯片，以解决现有技术中负载由满载变空载时由于开关电源芯片中存在线损补偿电路导致的负载侧电压偏高问题。
[0010]基于上述目的，一种开关电源芯片的技术方案，包括：
[0011]包括采样电路、恒压恒流控制电路、逻辑控制与驱动电路，以及线损补偿电路，其中，采样电路的输入端用于获取负载侧电压，采样电路的输出端用于连接恒压恒流控制电路的输入端，恒压恒流控制电路的输出端连接逻辑控制与驱动电路的输入端，逻辑控制与驱动电路的输出端用于连接开关电源的原边支路中的开关管；
[0012]所述线损补偿电路的输入端用于连接采样电路的输出端，所述线损补偿电路的输出端连接所述采样电路的输入端，用于输出线补电流；
[0013]还包括补偿控制电路，包括下拉控制支路和空载检测支路，其中，下拉控制支路的一端连接所述线损补偿电路的输入端，下拉控制支路的另一端接地；所述空载检测支路用于在设定的延时时间内，检测开关电源的负载是否由满载变为空载，当在所述的延时时间内检测到负载由满载变为空载时，输出复位信号，所述的下拉控制支路用于根据所述复位信号将所述线损补偿电路复位，使线损补偿电路输出的线补电流置零。
[0014]优选的，所述的空载检测支路包括逻辑与门，逻辑与门的第一输入端连接有第一支路，第一支路包括第一比较器和延时器，第一比较器的输入端VN连接所述采样电路的输出端EAO，第一比较器的输入端VP用于输入满载电压参考值VREF1，第一比较器的输出端与所述延时器的输入端连接，所述延时器的输出端连接所述逻辑与门的第一输入端；
[0015]所述逻辑与门的第二输入端连接有第二支路，第二支路上串设有第二比较器，第二比较器的输入端VN连接所述采样电路的输出端EAO，第二比较器的输入端VP用于输入空载电压参考值VREF2，且空载电压参考值VREF2小于满载电压参考值VREF1；
[0016]当所述采样电路的输出端EAO电压大于所述的满载电压参考值VREF1时，所述逻辑与门的输出端输出第一复位信号，第一复位信号用于控制下拉控制支路不导通，使线损补偿电路向所述采样电路输出幅值非零的线补电流；当所述采样电路的输出端EAO电压小于所述的空载电压参考值VREF2时，所述逻辑与门的输出端输出第二复位信号，第二复位信号用于控制下拉控制支路导通，使线损补偿电路向所述采样电路输出线补电流的幅值为零。
[0017]优选的，所述的延时器包括RS触发器，RS触发器的S输入端连接所述第一比较器的输出端，所述RS触发器的R输入端连接有电容以及电容的充电支路和放电支路，所述充电支路与所述电容串联，所述放电支路与所述电容并联；所述RS触发器的Q输出端连接逻辑与门的第一输入端，且所述RS触发器的Q输出端通过逻辑非门分别控制连接所述的充电支路和放电支路。
[0018]优选的，所述的充电支路包括P型开关管PM1和充电电阻R5，P型开关管PM1的阳极连接电源正极，P型开关管PM1的阴极连接充电电阻R5的输入端，充电电阻R5的输出端连接所述电容；所述P型开关管PM1的控制端连接所述逻辑非门的输出端。
[0019]优选的，所述的放电支路包括N型开关管NM1，N型开关管NM1的阳极、阴极与所述电容的两端并联，且N型开关管NM1的阴极连接地，N型开关管NM1的控制端连接所述逻辑非门的输出端。
[0020]优选的，所述的线损补偿电路包括放大器OP和N型开关管NM2，放大器OP的第一输入端连接有分压电容C4和电阻R6，且分压电容C4和电阻R6构成滤波电路，所述放大器OP的输出端连接N型开关管NM2的控制端，N型开关管NM2的阳极连接所述采样电路的输入端，N型开关管NM2的阴极连接放大器OP的第二输入端。
[0021]优选的，所述的下拉控制支路包括N型开关管NM3，N型开关管NM3的控制端用于连接所述空载检测支路的输出端，N型开关管NM3的阳极、阴极与所述分压电容C4的两端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源芯片，其特征在于，包括采样电路、恒压恒流控制电路、逻辑控制与驱动电路，以及线损补偿电路，其中，采样电路的输入端用于获取负载侧电压，采样电路的输出端用于连接恒压恒流控制电路的输入端，恒压恒流控制电路的输出端连接逻辑控制与驱动电路的输入端，逻辑控制与驱动电路的输出端用于连接开关电源的原边支路中的开关管；所述线损补偿电路的输入端用于连接采样电路的输出端，所述线损补偿电路的输出端连接所述采样电路的输入端，用于输出线补电流；还包括补偿控制电路，包括下拉控制支路和空载检测支路，其中，下拉控制支路的一端连接所述线损补偿电路的输入端，下拉控制支路的另一端接地；所述空载检测支路用于在设定的延时时间内，检测开关电源的负载是否由满载变为空载，当在所述的延时时间内检测到负载由满载变为空载时，输出复位信号，所述的下拉控制支路用于根据所述复位信号将所述线损补偿电路复位，使线损补偿电路输出的线补电流置零。2.如权利要求1所述的开关电源芯片，其特征在于，所述的空载检测支路包括逻辑与门，逻辑与门的第一输入端连接有第一支路，第一支路包括第一比较器和延时器，第一比较器的输入端VN连接所述采样电路的输出端EAO，第一比较器的输入端VP用于输入满载电压参考值VREF1，第一比较器的输出端与所述延时器的输入端连接，所述延时器的输出端连接所述逻辑与门的第一输入端；所述逻辑与门的第二输入端连接有第二支路，第二支路上串设有第二比较器，第二比较器的输入端VN连接所述采样电路的输出端EAO，第二比较器的输入端VP用于输入空载电压参考值VREF2，且空载电压参考值VREF2小于满载电压参考值VREF1；当所述采样电路的输出端EAO电压大于所述的满载电压参考值VREF1时，所述逻辑与门的输出端输出第一复位信号，第一复位信号用于控制下拉控制支路不导通，使线损补偿电路向所述采样电路输出幅值非零的线补电流；当所述采样电路的输出端EAO电压小于所述的空载电压参考值VREF2时，所述逻辑与门的输出端输出第二复位信号，第二复位信号用于控制下拉控制支路导通，使线损补偿电路向所述采样电路输出线补电流的幅值为零。3.如权利要求2所述的开关电源芯片，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴克柔，王蒙，杨小华，白青刚，侯永军，
申请(专利权)人：深圳市创芯微微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：