【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，尤其涉及一种开关电源系统与控制芯片。
技术介绍
1、由于反激式acdc结构具有控制简单，输出电压易于调节的优点被广泛应用于中小功率的电源适配器场合，目前100w功率以内的快充电源大部分是采用反激式acdc架构开关电源。pd快充电源由于需要根据终端设备的快充协议动态调整输出电压，例如，目前输出电压大多为3.3v-20v，但最新的pd快充协议输出电压范围增大为3.3v-48v，由于反激式开关电源的控制芯片的电源由变压器辅助绕组供给，其电压与输出电压成变压器匝比的正比例关系，所以控制芯片的电源电压具有与输出电压相同的变化率。如输出电压为3.3v时，对应的控制芯片电源vcc最低电压为12v，则输出电压变化到20v时，芯片电源vcc的电压为72.7v。如果要满足3.3v-20v的pd电压输出，则控制芯片vcc的耐压需大于72.7v。同理，如果要满足3.3v-48v的pd电压输出，则控制芯片vcc的耐压需大于174.5v。芯片采用高耐压的bcd工艺制程会大幅增加芯片成本。为降低成本现有技术中大部分主控制芯片采用专用耐压芯片去匹配各个输出电压规格，如最高输出电压为12v的快充电源采用50v耐压的主控制芯片，快充电压最高到20v的采用100v耐压的主控制芯片。如此实现成本最优化，但是这需要设计多款主控制芯片，而且无法应对更高输出电压的需求。导致快充电源主控制芯片成本高，适用范围窄。
2、目前，当快充电源进行采用正激供电，采用正激供电存在两个问题，一是辅助绕组不能反馈输出电压值，无法检测输出电压做输出短路和过压
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种开关电源系统与控制芯片，实现了降低主控制芯片的耐压需求，增加输入电压过压保护功能，可以输出超宽的电压范围，满足所有快充电源的输出电压要求，从而降低主控制芯片的成本。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种开关电源系统与控制芯片，包括快充电源系统，快充电源系统包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7、电阻rcs、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、变压器t1、主控制器芯片u5、稳压电源u4、光耦u3、吸收电路模块、同步整流模块和快充协议芯片；变压器t1的原边绕组lp端分别与二极管d1的负极端、二极管d2的负极端、电容c1的一端、电阻r1的一端和吸收电路模块连接，二极管d1的正极端与二极管d3的负极端连接，二极管d2的正极端与二极管d4的负极端连接，电阻r1的另一端分别与主控制器芯片u5的vcc引脚端、二极管d5的负极端和电容c3的一端连接，二极管d5的正极端分别与变压器t1的辅助绕组laux端和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与主控制器芯片u5的inv引脚端连接，主控制器芯片u5的fb引脚端分别与电容c2的一端和光耦u3的输出正极端连接，主控制器芯片u5的cs引脚端与电阻rcs的一端和开关n1的一端连接，主控制器芯片u5的gnd引脚端分别与电容c5的另一端、电容c2的另一端、电阻rcs的另一端、电容c1的另一端、二极管d3的正极端、二极管d4的正极端和变压器t1的辅助绕组laux端连接，变压器t1的辅助绕组laux端与原边绕组lp端为同名端；变压器t1的副边输出绕组ls分别与电容c4的一端、电阻5的一端、电阻7的一端和快充协议芯片连接，电阻7的另一端与光耦u3的输入正极端连接，稳压电源u4分别与光耦u3的输入负极端、电阻5的另一端、电阻6的一端和快充协议芯片连接，同步整流电路模块分别与光耦u3的输出负极端、电阻6的另一端、电容c4的另一端、电容c5的一端、二极管d7的正极端、开关n2的一端和快充协议芯片连接，同步整流电路模块的正极端与电容c5的另一端连接，变压器t1的副边输出绕组ls分别与二极管d7的负极端和开关n2的另一端连接；降低主控制芯片的耐压需求，增加输入电压过压保护功能，可以输出超宽的电压范围，满足所有快充电源的输出电压要求，从而降低主控制芯片的成本。
4、进一步的，通过检测流过r2电阻的电流大小来检测输出电压的大小，同时主控制芯片u5的inv引脚端进行原边绕组谷底检测。
5、进一步的，当输出负载大时，若vout电压偏低，在稳压电源u4、光耦u3和主控制芯片的fb引脚端上拉电阻的作用下，主控制芯片的fb引脚端电压会升高；若vout电压偏高，在稳压电源u4、光耦u3和主控制芯片的fb引脚端上拉电阻的作用下，主控制芯片的fb引脚端电压会降低；当负载变轻时，关闭开关持续时间变长，导致主控制芯片vcc电容掉电过多；当输出端完全无外接负载时，输出储能电容c4为稳压电源u4、分压电阻r5、分压电阻r6和快充协议芯片供电。
6、进一步的，主控制器芯片u5包括：主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、电源管理模块、晶体管p1、电阻rup和电阻rup1，电源管理模块分别与主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、晶体管p1的源极端、电阻rup的一端和晶体管p1的栅极端连接，晶体管p1的漏极端与电阻rup1的一端连接，短路过压保护模块分别与输出电压检测模块、电源管理模块和主控制器连接，主控制器芯片u5的inv引脚端分别与输出电压检测模块和主控制器连接，电源管理模块分别与主控制器芯片u5的vcc引脚端和主控制器芯片u5的gnd引脚端，主控制器芯片u5的fb引脚端分别与电阻rup的另一端、电阻rup1的另一端和主控制器连接，主控制器芯片u5的cs引脚端与主控制器连接，主控制器芯片u5的drv引脚端与主控制器连接。
7、进一步的，电源管理模块为各个模块提供电压和偏置电流，在轻载时管理所有电路的耗电，除了主控制器芯片u5的fb引脚端检测电路所需功能，其余电路都关闭以节省轻载时芯片功耗，同时还通过关闭晶体管p1，从而断开rup1电阻，增大fb引脚端的上拉电阻，降低fb引脚端的耗电。
8、可选的，晶体管p1和电阻rup1可以根据需要设计多组可断开电阻，根据需要逐个断开电阻，逐次减小fb引脚端的上拉电流。
9、进一步的，输出电压检测模块通过将主控制器芯片u5的inv引脚端电压拉到设定电压值，通过流过主控制器芯片u5的inv引脚端和r2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关电源系统与控制芯片，其特征在于，包括快充电源系统，快充电源系统包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电阻Rcs、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、变压器T1、主控制器芯片U5、稳压电源U4、光耦U3、吸收电路模块、同步整流模块和快充协议芯片；所述变压器T1的原边绕组Lp端分别与二极管D1的负极端、二极管D2的负极端、电容C1的一端、电阻R1的一端和吸收电路模块连接，所述二极管D1的正极端与二极管D3的负极端连接，所述二极管D2的正极端与二极管D4的负极端连接，所述电阻R1的另一端分别与主控制器芯片U5的VCC引脚端、二极管D5的负极端和电容C3的一端连接，所述二极管D5的正极端分别与变压器T1的辅助绕组Laux端和电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与主控制器芯片U5的INV引脚端连接，所述主控制器芯片U5的FB引脚端分别与电容C2的一端和光耦U3的输出正极端连接，所述主控制器芯片U5的CS引脚端与电阻Rcs的一端和开关N1的一端
2.根据权利要求1所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，当输出负载大时，若VOUT电压偏低，在所述稳压电源U4、光耦U3和主控制芯片的FB引脚端上拉电阻的作用下，所述主控制芯片的FB引脚端电压会升高；若VOUT电压偏高，在所述稳压电源U4、光耦U3和主控制芯片的FB引脚端上拉电阻的作用下，所述主控制芯片的FB引脚端电压会降低；当负载变轻时，关闭开关持续时间变长，导致主控制芯片VCC电容掉电过多；当输出端完全无外接负载时，输出储能电容C4为稳压电源U4、分压电阻R5、分压电阻R6和快充协议芯片供电。
3.根据权利要求1所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，所述主控制器芯片U5包括：主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、电源管理模块、晶体管P1、电阻Rup和电阻Rup1，所述电源管理模块分别与主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、晶体管P1的源极端、电阻Rup的一端和晶体管P1的栅极端连接，所述晶体管P1的漏极端与电阻Rup1的一端连接，所述短路过压保护模块分别与输出电压检测模块、电源管理模块和主控制器连接，所述主控制器芯片U5的INV引脚端分别与输出电压检测模块和主控制器连接，所述电源管理模块分别与主控制器芯片U5的VCC引脚端和主控制器芯片U5的GND引脚端，所述主控制器芯片U5的FB引脚端分别与电阻Rup的另一端、电阻Rup1的另一端和主控制器连接，所述主控制器芯片U5的CS引脚端与主控制器连接，所述主控制器芯片U5的DRV引脚端与主控制器连接。
4.根据权利要求3所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，所述电源管理模块为各个模块提供电压和偏置电流，在轻载时管理所有电路的耗电，除了所述主控制器芯片U5的FB引脚端检测电路所需功能，其余电路都关闭以节省轻载时芯片功耗，同时还通过关闭晶体管P1，从而断开Rup1电阻，增大FB引脚端的上拉电阻，降低FB引脚端的耗电。
5.根据权利要求3所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，所述输出电压检测模块通过将主控制器芯片U5的INV引脚端电压拉到设定电压值，通过流过主控制器芯片U5的INV引脚端和R2电阻的电流确定辅助绕组的电压值，从而实现输出电压的检测。
6.根据权利要求3所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，所述输出电压检测模块对主控制器芯片U5的INV引脚端电流进行短路过压判断：当主控制器芯片U5的INV引脚端电流小于设定值时，判定为输出短路，当主控制器芯片U5的INV引脚端电流大于设定值时，则判定为输出过压。
7.根据权利要求3所述的开关电源系统与控...
【技术特征摘要】
1.一种开关电源系统与控制芯片，其特征在于，包括快充电源系统，快充电源系统包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7、电阻rcs、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、变压器t1、主控制器芯片u5、稳压电源u4、光耦u3、吸收电路模块、同步整流模块和快充协议芯片；所述变压器t1的原边绕组lp端分别与二极管d1的负极端、二极管d2的负极端、电容c1的一端、电阻r1的一端和吸收电路模块连接，所述二极管d1的正极端与二极管d3的负极端连接，所述二极管d2的正极端与二极管d4的负极端连接，所述电阻r1的另一端分别与主控制器芯片u5的vcc引脚端、二极管d5的负极端和电容c3的一端连接，所述二极管d5的正极端分别与变压器t1的辅助绕组laux端和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与主控制器芯片u5的inv引脚端连接，所述主控制器芯片u5的fb引脚端分别与电容c2的一端和光耦u3的输出正极端连接，所述主控制器芯片u5的cs引脚端与电阻rcs的一端和开关n1的一端连接，所述主控制器芯片u5的gnd引脚端分别与电容c5的另一端、电容c2的另一端、电阻rcs的另一端、电容c1的另一端、二极管d3的正极端、二极管d4的正极端和变压器t1的辅助绕组laux端连接，所述变压器t1的辅助绕组laux端与原边绕组lp端为同名端；变压器t1的副边输出绕组ls分别与电容c4的一端、电阻5的一端、电阻7的一端和快充协议芯片连接，所述电阻7的另一端与光耦u3的输入正极端连接，稳压电源u4分别与光耦u3的输入负极端、电阻5的另一端、电阻6的一端和快充协议芯片连接，同步整流电路模块分别与光耦u3的输出负极端、电阻6的另一端、电容c4的另一端、电容c5的一端、二极管d7的正极端、开关n2的一端和快充协议芯片连接，所述同步整流电路模块的正极端与电容c5的另一端连接，变压器t1的副边输出绕组ls分别与二极管d7的负极端和开关n2的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，当输出负载大时，若vout电压偏低，在所述稳压电源u4、光耦u3和主控制芯片的fb引脚端上拉电阻的作用下，所述主控制芯片的fb引脚端电压会升高；若vout电压偏高，在所述稳压电源u4、光耦u3和主控制芯片的fb引脚端上拉电阻的作用下，所述主控制芯片的fb引脚端电压会降低；当负载变轻时，关闭开关持续时间变长，导致主控制芯片vcc电容掉电过多；当输出端完全无外接负载时，输出储能电容c4为稳压电源u4、分压电阻r5、分压电阻r6和快充协议芯片供电。
3.根据权利要求1所述的开关电源系统与控制芯片，其特征在于，所述主控制器芯片u5包括：主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、电源管理模块、晶体管p1、电阻rup和电阻rup1，所述电源管理模块分别与主控制器、输出电压检测模块、短路过压保护模块、晶体管p1的源极端、电阻rup的一端和晶体管p1的栅极端连接，所述晶体管p1的漏极端与电阻rup1的一端连接，所述短路过压保护模块分别与输出电压检测模块、电源管理模块和主控制器连接，所述主控制器芯片u5的inv引脚端分别与输出电压检测模块和主控制器连接，所述电源管理模块分别与主控制器芯片u5的vcc引脚端和主控制器芯片u5的gnd引脚端，所述主控制器芯片u5的fb引脚端分别与电阻rup的另一端、电阻rup1的另一端和主控制器连接，所述主控制器芯片u5的cs引脚端与主控制器连接，所述主控制器芯片u5的drv引脚端与主控制器连接。
4....
【专利技术属性】
技术研发人员：李科举，麻胜恒，朱警怡，
申请(专利权)人：中科深圳无线半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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