一種高精度原邊反饋型電源模塊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種電源電路，尤其是指一種高精度原邊反饋型電源模塊及其控 制方法。
【背景技術】
[0002] 市場上現(xiàn)有的適用于手機、相機等數(shù)碼產(chǎn)品充電電源方案很多，大致分為兩大類： 恒壓型和恒流限壓型。恒壓型方案主要有工頻降壓整流濾波方案、RCC (單管振鈴扼流圈變 換器)方案和光耦加基準源副邊反饋方案等。恒流限壓型方案主要有光耦、基準源加比較器 /運放方案和光耦、比較器加 MCU (微處理器)方案。雖然恒壓型方案結(jié)構(gòu)簡單，技術比較成 熟，所用元器件較少，然而存在致命的缺點：恒壓型充電電源在電池電壓較低時，充電電流 很大，這對電池壽命影響嚴重；恒流限壓型充電電源比較符合電池的充電要求，然而成本較 高，市場競爭力較差。
[0003] 中國專利公開號CN203218953U，公開日2013年9月25日，名稱為"一種可變恒流 限壓充電器"的實用新型專利中公開了一種可變恒流限壓充電器，其在現(xiàn)有恒流限壓充電 器的基礎上增設了輸入功率檢測電路和基準參考電流換算模塊，通過輸入功率檢測電路檢 測輸入電源的功率并傳送至基準參考電流換算模塊，由基準參考電流換算模塊按照預設的 充電功率/電流換算比例，根據(jù)輸入電源的功率換算得到相應比例的基準參考電流信號， 電流誤差比較器的基準輸入端則連接基準參考電流換算模輸出的基準參考電流信號。此充 電器能夠大幅減少因輸入電源功率不恒定造成的能源浪費，解決了恒流限壓充電器在輸出 功率不恒定的工作電源上的應用受限的問題。不足之處在于該充電器仍然存在成本較高， 競爭力較差的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中恒壓型充電電源使用壽命較短，恒流限壓型 充電電源成本較高的缺陷，提供一種使用壽命較長，成本較低的高精度原邊反饋型電源模 塊。
[0005] 本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn)：
[0006] -種高精度原邊反饋型電源模塊，包括電源芯片U11，電源芯片U11的VDD腳與啟 動電阻R11的一端相連接，啟動電阻R11的另一端與直流高壓VDC相連接，啟動電阻VDD還 與二極管D12的陰極相連接，二級管D12的陽極與輔助電壓VAUX相連接，電源芯片U11的 C0MP腳與電容C11的一端相連接，電容C11的另一端接地，電源芯片U11的INV腳還分別與 分壓電阻R1的一端和分壓電阻R2的一端相連接，分壓電阻R1的另一端與輔助電壓VAUX 相連接，分壓電阻R2的另一端接地，電源芯片U11的CS腳連接采樣電阻Rs的一端，采樣電 阻Rs的另一端接地，電源芯片U11的GND腳接地，電源芯片U11的DRAIN腳輸出電壓，二極 管D12的陰極還連接電解電容CD11的正極，電解電容CD11的負極接地，輔助電壓VAUX與 接地間還設有輔助繞組NAUX。
[0007] 輔助電壓和輸出電壓存在如下關系：
[0009] 式中Ns表示副邊繞組匝數(shù)，V。表示輸出電壓，Λ V表示輸出整流二極管正向壓降。
[0010] 電源芯片U11的VDD腳接收直流高壓用于啟動電源芯片U11，電源芯片U11的INV 腳用于檢測輔助電壓VAUX的電壓，分壓電阻R1和分壓電阻R2用于對輔助電壓VAUX進行 分壓，電源芯片U11的INV腳電壓低于設定值時，充電電源工作在恒流模式，電源芯片U11 的INV腳電壓高于或等于設定值時，充電電源工作在恒壓模式，電源芯片U11的DRAIN腳用 于輸出電壓。整個電路只需很少的外圍阻容元件，去控制成熟的反激式功率電路，即可實現(xiàn) 高性能、低成本、可編程、高功率密度的非常實用的手機充電電源。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，電源芯片U11為LSD2DC-7501電源芯片。
[0012] 此電源芯片主要包含以下幾個部分：
[0013] 1)內(nèi)置M0S管(金屬氧化物半導體場效應晶體管）及其驅(qū)動電路；
[0014] 2)脈寬調(diào)制及邏輯控制電路；
[0015] 3)電源調(diào)整器、內(nèi)部基準源及其保護電路；
[0016] 4)電壓采樣、誤差放大及其補償電路；
[0017] 5 )電流采樣及邊沿消隱電路；
[0018] 6)過流保護、過溫保護及過壓保護等保護電路。
[0019] -種高精度原邊反饋型電源模塊的控制方法，包括以下步驟：
[0020] 步驟1，電源芯片U11啟動；
[0021] 步驟2,檢測電源芯片U11的INV腳電壓，若INV腳電壓低于設定的電壓值時，電源 模塊工作在恒流模式，若INV腳電壓高于或等于設定的電壓值時，電源模塊工作在恒壓模 式；
[0022] 步驟3,通過調(diào)整分壓電阻R1的阻值，對輸出電壓進行壓降補償?？紤]線纜壓降 后，輔助電壓和輸出電壓存在如下關系：
[0024] 式中Vcable表示線纜壓降。電源芯片U11內(nèi)部電流源Ic流進分壓電阻R2產(chǎn)生 的偏移電壓可以彌補線纜壓降，電流Ic反比于誤差放大器輸出電壓，也即反比于充電電源 輸出電流，因而線損造成的壓降得以補償?？紤]到內(nèi)部電流源Ic后，可以得到如下關系：
[0026] 式中Vref是芯片內(nèi)部基準源電壓，也即穩(wěn)態(tài)是INV腳的電壓。
[0027] 通過調(diào)整分壓電阻R1的阻值，可以很方便地補償線纜壓降，有助于保證全功率范 圍內(nèi)輸出電壓的準確度，也即實現(xiàn)了恒壓模式下優(yōu)異的電流調(diào)整率。
[0028] 作為一種優(yōu)選方案，步驟1具體為交流輸入整流后的直流高壓VDC通過啟動電阻 Rl 1對VDD旁路電容D12進行充電，一但VDD超過欠壓保護點，電源芯片Ul 1即開始軟啟動， 電源芯片U11的內(nèi)置MOS啟動以后，輸出電壓開始上升，輔助電壓VAUX隨著上升，直到輔助 電壓VAUX超欠壓保護點，啟動過程結(jié)束。
[0029] 作為一種優(yōu)選方案，步驟2具體為若INV腳電壓低于設定的電壓值時，電源模塊工 作在恒流模式，當副邊輸出電流達到內(nèi)部限流電路設定值時，電源芯片U11進入限流狀態(tài)， 從而輸出電壓下降，進而輔助電壓VAUX也下降，此時，輔助電壓VAUX的內(nèi)部分流電路調(diào)整 開關頻率，以使輸出功率正比于輸出電壓，實現(xiàn)了恒定的副邊輸出電流；電阻R1和R2對對 輔助電壓進行分壓，INV引腳得到的采樣電壓作為誤差放大器的輸入跟芯片內(nèi)部的基準源 進行比較，誤差放大器的輸出端控制內(nèi)置M0S管導通的占空比，從而調(diào)整輸出電壓，達到恒 壓輸出的目的；若INV腳電壓高于或等于設定的電壓值時，電源模塊工作在恒壓模式分壓 電阻R1和分壓電阻R2對輔助電壓VAUX進行分壓，電源芯片的INV腳得到的采樣電壓作為 誤差放大器的輸入跟芯片內(nèi)部的基準源進