原边控制的开关电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种原边控制的开关电源及其控制方法，对电流断续模式下的负载突增响应速度快。该开关电源包括与副边整流二极管并联的副边开关管，根据副边开关管两端电压的电压波形，对副边开关管进行控制。当开关电源在断续时间段内发生负载突增时，副边开关管两端的电压小于第一阈值电压，副边开关管被导通，原边侧通过检测副边开关管的导通状态来判断出副边侧断续时间段内的负载突增情况，并及时将原边开关管导通，减小输出电压的电压下冲，提高了开关电源的动态负载响应性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，对电流断续模式下的负载突增响应速度快。该开关电源包括与副边整流二极管并联的副边开关管，根据副边开关管两端电压的电压波形，对副边开关管进行控制。当开关电源在断续时间段内发生负载突增时，副边开关管两端的电压小于第一阈值电压，副边开关管被导通，原边侧通过检测副边开关管的导通状态来判断出副边侧断续时间段内的负载突增情况，并及时将原边开关管导通，减小输出电压的电压下冲，提高了开关电源的动态负载响应性能。【专利说明】
本专利技术主要涉及一种电子电路，尤其涉及工作于电流断续模式下的。
技术介绍
原边控制的开关电源因其独特的优点，广泛应用于手机充电器，手持设备适配器以及辅助电源中。原边控制的基本原理是通过精确采样辅助绕组的电压水平来反映负载的变化信息。然而，传统的采用原边控制的开关电源，只有在副边整流二极管导通时才能检测出副边侧的输出电压和负载情况，这一特性使得工作于电流断续模式下原边控制开关电源的动态负载响应较差，尤其是在开关电源以较低的开关频率工作时，动态负载响应性能会更差。图1是传统的工作于电流断续模式下的原边控制的开关电源的工作波形图。其中Ip表示流过原边开关管的电流，Is表示流过副边整流二极管的电流，Vtj表示提供至负载的输出电压，‘表示负载电流，Vaux表示辅助绕组两端的电压。如图1所示，该开关电源具有如下工作阶段:(I)Dl时间段:原边开关管导通，流过原边开关管的电流Ip从零线性增长到电流限值Ilim。在Dl时间段，能量从输入端传递到变压器的原边绕组。(2)D2时间段:原边开关管关断，存储在变压器原边绕组上的能量将副边二级管导通，输出电压与副边整流二极管两端的电压一起被反射到辅助绕组。在D2时间段结束时，存储在原边绕组的全部能量传递到输出端。(3)D3时间段:流过副边整流二极管的电流Is为零，变压器上的能量也为零。为了说明方便，定义“D1时间段”、“D2时间段”以及“D3时间段”分别为“原边导通时间段”、“副边导通时间段”以及“断续时间段”。当负载电流Itj在断续时间段内突然增加时，输出电压I开始下降。然而，断续时间段内的辅助绕组两端的电压Vaux不能反映副边侧的负载变化，直到下一工作周期的D2时间段，辅助绕组才能检测到负载的变化。这样，当开关电源工作在轻载或者空载情况下时，断续时间段持续时间长，导致输出电压\下冲过大，开关电源的效率降低。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，本专利技术的目的是提供一种，实时检测出断续时间段内的副边侧的负载突增情况，不仅减小输出电压的电压下冲，而且提高开关电源的动态负载响应性能。在本专利技术的一个方面，提出一种原边控制的开关电源，包括:变压器，具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组，其中，原边绕组耦接以接收输入电压，副边绕组耦接至负载以提供输出电压；原边开关管，耦接至变压器的原边绕组；副边整流二极管，耦接至变压器的副边绕组；副边开关管，与副边整流二极管并联；反馈单元，耦接至变压器的辅助绕组，产生代表开关电源输出电压的反馈信号；电流检测单元，产生代表流过原边开关管电流的电流检测信号；副边控制单元，根据副边开关管两端电压的电压波形，产生副边控制信号以控制副边开关管；原边控制单元，分别耦接至电流检测单元和反馈单元以接收原边电流检测信号和反馈信号，产生原边控制信号以控制原边开关管，其中原边控制单元在检测到副边开关管导通时，将原边开关管导通；其中副边控制单元包括:阈值产生电路，具有输入端和输出端，其中输入端接收副边开关管两端的电压，阈值产生电路对副边开关管两端的电压进行稳压变换，在输出端产生多个副边阈值；迟滞比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收副边开关管两端的电压，第二输入端接收第一副边阈值和第二副边阈值，迟滞比较电路将副边开关管两端的电压与第一副边阈值和第二副边阈值进行迟滞比较，在输出端产生迟滞比较信号；副边计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端接收迟滞比较信号，基于迟滞比较信号，副边计时电路在计时时长达到第一预设时长时，在输出端产生副边使能信号；第一副边比较器，具有使能端、第一输入端、第二输入端和输出端，其中使能端接收副边使能信号，第一输入端接收副边开关管两端的电压，第二输入端接收第三副边阈值，第一副边比较器在副边使能信号有效时将副边开关管两端的电压与第三副边阈值进行比较，在输出端产生第一副边比较信号；第二副边比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第四副边阈值，第二输入端接收副边开关管两端的电压，第二副边比较器将副边开关管两端的电压与第四副边阈值进行比较，在输出端产生第二副边比较信号；以及副边逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一副边比较器的输出端以接收第一副边比较信号，第二输入端耦接至第二副边比较器的输出端以接收第二副边比较信号，第三输入端耦接至副边计时电路的输出端以接收副边使能信号，副边逻辑电路基于第一副边比较信号、第二副边比较信号和副边使能信号，在输出端产生副边控制信号。在本专利技术的另一个方面，提出一种如上所述的开关电源，其中副边开关管为同步整流管，副边整流二极管为同步整流管的体二极管。在本专利技术的又一个方面，还提出一种用于原边控制的开关电源的控制方法，该开关电源包括具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组的变压器、耦接至原边绕组的原边开关管、耦接至副边绕组的副边整流二极管以及与副边整流二极管并联的副边开关管，所述原边绕组耦接以接收输入电压，副边绕组耦接至负载以提供输出电压，所述控制方法包括:在副边侦U，产生控制副边开关管的副边控制信号，执行以下步骤:将副边开关管两端的电压与第一副边阈值和第二副边阈值进行迟滞比较，产生迟滞比较信号；当迟滞比较信号有效时，进行计时；当迟滞比较信号无效时，停止计时；如计时时长达到第一预设时长，产生副边使能信号；当副边使能信号有效时，将副边开关管两端的电压与第一副边阈值相比较；如果副边开关管两端的电压小于第三副边阈值，则导通副边开关管；以及将副边开关管两端的电压与第四副边阈值相比较；如果副边开关管两端的电压大于第四副边阈值，则关断副边开关管。在原边侧，产生控制原边开关管的原边控制信号，执行以下步骤:从与辅助绕组耦接的反馈单元获取一代表输出电压的反馈信号；对流过原边开关管的电流进行检测，产生原边电流检测信号；检测副边开关管的导通状态，产生第一原边控制信号；基于原边电流检测信号、反馈信号和第一原边控制信号，产生原边控制信号。根据本专利技术实施例中的，基于副边开关管两端电压的电压波形，对副边开关管进行控制。当开关电源在断续时间段内发生负载突增时，副边开关管导通，原边侧通过检测副边开关管的导通状态来获得副边侧断续时间段内的负载突增情况，并在副边开关管导通后及时将原边开关管导通，从而减小断续时间段内负载突增对输出电压的影响。另外，本专利技术的实施例使得开关电源的效率提高。【专利附图】【附图说明】为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述。在此提供的附图都是为了说明的目的，并且不一定是按比例绘制的。图1是传统的工作于电流断续模式下的原边控制的开关电源的工作波形图；图2是根据本专利技术一实施例的原边控制的开关电源100的电路原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯然，任远程，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：