绿色开关电源制造技术

本发明专利技术公开了一种ＡＣ－ＤＣ变换绿色开关电源ＩＣ，包括半导体ＩＣ、混合ＩＣ和模块ＩＣ，由主开关电源、待机开关电源、ＰＦＣ、各种辅助电路等部分组成，能满足绿色环保要求的绿色开关电源ＩＣ；防过载防饱和开关电源ＰＷＭ控制技术；数字处理高品质ＰＦＣ技术；ＰＣＡＴＸ标准等绿色计算机开关电源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开了一种防过载防饱和开关电源PWM控制技术；一种数字处理高品质有源功率因数校正电路(以下称PFC)技术；一种AC-DC变换绿色开关电源集成电路(集成电路以下称IC，包括半导体IC、混合IC和模块IC)，由主开关电源(以下称主电源)、待机开关电源(以下称待机电源)、可选PFC、各种辅助电路等部分组成，能满足绿色环保要求的绿色开关电源IC；一种PC ATX标准等绿色计算机开关电源。关于开关电源PWM控制技术，包括单端反激式、单端正激式、推挽式、半桥式和全桥式等结构，在启动或过载时，开关变压器易饱和、和开关功率管易过电流；因此，现有技术是IC采用上限电流控制技术，即在达上限电流时立即关断开关功率管，这就要求控制电路有快速反应能力、和开关功率管有快速关断能力(增加了成本和EMC问题)，否则依然会存在损坏开关变压器或开关功率管的安全隐患。尽管如此，如果有小型化等方面的要求，使得设计人员没有完全按照选定的开关电源IC的技术规范、而是根据自己的经验或试验得出余量不足的开关变压器及开关电源；虽然这样设计的开关电源在正常情况下能安全工作，但是，如果负载不正常而出现轻度过载，开关电源IC又不能做出反应，此时开关变压器的每一个工作周期均有饱和现象发生，变压器或功率管因此而烧毁。关于PFC，为了防止输出电压超过上限带来安全隐患，现有技术在设计电压误差反馈回路特性时，在选择输出电容的容量、功率因素、总谐波失真方面做了权衡或牺牲，这使得在重载时降低了功率因素、增加了总谐波失真；虽然如此，在输入电压超过设计值、或输出忽然由重载转为轻载时，由于电压误差反馈特性或输入电压滤波等原因，控制电路可能并不知道输出电压超过上限(如UCx854、ML4803等参考设计)，存在安全隐患；另外，为实施平均电流模式，现有技术的外围电路仍然较复杂。关于AC-DC变换绿色开关电源的结构人们对它已有清醒的认识，应包括主电源、待机电源(也可以是线性待机电源)、对于输出功率较大的绿色开关电源还需PFC(也可以是无源PFC)、EMC电路等、以及高的开关电源转换效率；目前的设计方案是把待机电源分离开来设计。关于待机电源，通常的设计方案是采用线性变压器稳压电源(如大量的电视机电源)，但难以适应要求越来越高的绿色环保指标；或另一较好设计方案是采用一个小功率输出的待机开关电源，但成本较高。对于主电源、PFC、或二者混合已有较多IC解决方案，如Power Integrations INC的TOP系列、TNY系列、TL494、UCx842、ML4803、UCx854、UCx852等IC。按照目前的绿色开关电源可选的设计方案，所设计的开关电源不是成本较高，就是不能较好满足绿色开关电源的设计指标。关于PC ATX标准等计算机开关电源，现有技术采用独立小功率待机电源(可选的，由标准定)+半桥式主电源结构+TL494主控制电路。本专利技术目的在于设计出一种以能满足绿色环保要求的、低成本或高品质的，由主电源、待机电源、PFC、各种辅助电路等部分组成AC-DC变换绿色开关电源IC；防过载防饱和开关电源PWM控制技术；数字处理高品质PFC技术；以及PC ATX标准等绿色计算机开关电源。本专利技术的防过载防饱和开关电源PWM控制技术，数字处理高品质PFC技术，AC-DC变换绿色开关电源IC，PC ATX标准等绿色计算机开关电源，是通过以下方案实现的。下面结合本专利技术非限定实施例和附图做阐述。附图说明图1为优选、防过载、防饱和、带启动电路、可独立使用的非限定开关电源PWM控制技术原理示意图。图2为另一种优选、防过载、防饱和、带启动电路、可独立使用的非限定开关电源PWM控制技术原理示意图。图3为优选、防过载、防饱和、不带启动电路的非限定开关电源PWM控制技术主电源实施例原理示意图。图4为优选、数字处理、高品质、可独立使用的非限定PFC技术原理示意图。图5为另一种优选、数字处理、高品质、可独立使用的非限定PFC技术原理示意图。图6为优选、简化数字处理、高品质、可独立使用的非限定PFC技术原理示意图。图7为优选非限定AC-DC变换绿色开关电源实施例示意图。图8为优选非限定AC-DC变换绿色开关电源实施例示意图。图9为优选非限定AC-DC变换绿色开关电源实施例示意图。图10为优选高品质、低成本非限定PC ATX标准绿色开关电源实施例示意图。图11为另一种优选高品质、低成本非限定PC ATX标准绿色开关电源图12为优选无PFC、低成本非限定PC ATX标准绿色开关电源实施例示意图。特别提请注意所有附图的标识及元件的功能是一致的；所有附图标注的电压值和电阻值为非限定值，可根据设计目标和需求而设定为其它值；MOS管或三极管一般可改变驱动与三极管或MOS管互换！防过载防饱和开关电源PWM控制技术图1和图2，可作为独立使用的开关电源(如手机充电器等)，或作为本专利技术优选单片AC-DC变换绿色开关电源IC方案的待机电源单元，Q1为优选经济型功率三极管(如13003、BUX87等)，Qd为优选内置集成功率管，虚线框内为半导体IC电路部分，但Rb和Qa根据半导体工艺可集成于IC内或外置；图3可作为本专利技术优选单片AC-DC变换绿色开关电源IC方案的主电源单元，虚线框内为半导体IC电路部分，大功率管Q2可外置或集成于半导体IC内。Ia，Ib电流源，推荐的较好取值范围为0.1-1mA；3R，1R电压取样电阻，取样比为3∶1，推荐的较好取值66K∶22K。S0，施密特比较器，图1，在S0输出低电平时，PCL.QC高阻输出，高压高阻值R1提供基极电流使功率管Q1以较小集电极电流导通，经二极管Da给电容C0充电，构成PWM1启动电路；但在S0输出高电平时，PWM1恢复正常状态，PCL.QC为正常输出，R1不起作用。图2，在S0输出低电平时，高压电流源开启为电容C0充电，构成PWMs启动电路；但在S0输出高电平时，PWMs恢复正常状态，高压电流源关闭。图1，PWM1在正常状态时，PCL.QC和PCL.Q输出相同，如输出高电平，Q1和Qa导通，Rb检测开关变压器T1初级电流；如输出由高电平转为低电平，Qa截止，但由于存储效应的原因，Q1不会立即截止，二极管Da续流、或设计延时电路使Qa延时到Q1截止后关闭；但在Q1截止后，Q1基极反偏，提高了Q1的集电极耐压。图2，PWMs在正常状态时，PCLs.Q如输出高电平，Qd导通，Rb检测开关变压器T1初级电流；如输出低电平，Qd截止。图3，PWM2在正常状态时，PCL2.Q如输出高电平，Q2导通，R2检测开关变压器T2初级电流；如输出低电平，Q2截止。S2，PWM比较器，决定PWM的占空比，原理是，振荡器输出Q的上升沿功率管开始导通，变压器初级电流增加，Rb或R2的压降也增加，当该压降等于或大于输出电压误差反馈反映在C1或C2上的电压(以下简称UC1或UC2，根据图中数据计算，其最大值为2.8V)时，S2输出低电平时，功率管关闭；但振荡器决定PWM的最大占空比，原理是，S2仍在输出高电平时，振荡器输出Q变为低电平，则功率管关闭；S1(可选)，施密特比较器，原理是，如UC1或UC2低于设定值、则功率管PWM周期关闭，如UC1或UC2高于设定值、则功率管PWM周期开启，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防过载防饱和开关电源ＰＷＭ控制技术，适用于单端反激式、单端正激式、单端混合式、推挽式、半桥式和全桥式等结构，其特征在于：控制电路如检测到功率管或变压器初级超上限电流，则强制调整ＰＷＭ比较器的输入，使得在下一个或几个ＰＷＭ周期内，占空比变小，功率管或变压器初级的峰值电流将减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫斌，
申请(专利权)人：姜涛，陈卫斌，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]