原邊控制的開關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】公開了原邊控制的開關(guān)電源。所述原邊控制的開關(guān)電源包括：變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組；開關(guān)管，所述開關(guān)管與所述原邊繞組串聯(lián)連接在直流電壓輸入端和地之間；電流采樣電阻，連接在所述開關(guān)管和所述原邊繞組之間，用于獲得電流采樣信號；電壓反饋電路，連接在所述原邊繞組的兩端，用于獲得電壓反饋信號；控制電路，根據(jù)所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號，以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開，其中，所述控制電路從所述開關(guān)管和所述電流采樣電阻之間的第一節(jié)點獲得電流采樣信號，從所述電流采樣電阻和所述原邊繞組之間的第二節(jié)點獲得浮地信號。該開關(guān)電源可以省去輔助繞組，從而可以實現(xiàn)寬輸出電壓和降低成本。
【專利說明】
原邊控制的開關(guān)電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及開關(guān)電源技術(shù)，更具體地，涉及原邊控制的開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]原邊控制的開關(guān)電源可以采用變壓器的輔助繞組獲得與輸出電壓相關(guān)的反饋信號，因而可以將控制電路設(shè)置在變壓器的原邊，并且簡化信號反饋路徑。原邊控制的開關(guān)電源容易形成模塊化的集成電路，已經(jīng)廣泛地用于手機(jī)、平板電腦和便攜式媒體播放器的各種充電電源，以及用于驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的供電電源中。
[0003]然而，在原邊控制的開關(guān)電源中，變壓器的輔助繞組不僅導(dǎo)致電源的體積大，而且產(chǎn)生附加的成本。如果進(jìn)一步利用輔助繞組為控制電路供電，則變壓器的副邊的輸出電壓的范圍也會受到控制電路的工作電壓的限制，從而不能實現(xiàn)寬輸出電壓，不利于開關(guān)電源的兼容性。
[0004]因此，期望進(jìn)一步改進(jìn)原邊控制的開關(guān)電源，以省去變壓器的輔助繞組。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種無輔助繞組的原邊控制的開關(guān)電源，通過原邊繞組感應(yīng)副邊電壓以提供副邊電壓的反饋信號，從而省去輔助繞組供電，降低外圍元件成本。
[0006]根據(jù)本實用新型的一方面，提供一種原邊控制的開關(guān)電源，包括:變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組;開關(guān)管，所述開關(guān)管與所述原邊繞組串聯(lián)連接在直流電壓輸入端和地之間，在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間形成所述開關(guān)管至所述原邊繞組的電流路徑；電流采樣電阻，連接在所述開關(guān)管和所述原邊繞組之間，用于獲得表征流經(jīng)所述開關(guān)管的電流的電流采樣信號；電壓反饋電路，連接在所述原邊繞組的兩端，用于獲得表征所述原邊繞組的原邊電壓的電壓反饋信號；控制電路，根據(jù)所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號，以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開，其中，所述控制電路具有供電端和浮地端，分別用于接收供電電壓和浮地信號，所述控制電路從所述開關(guān)管和所述電流采樣電阻之間的第一節(jié)點獲得所述電流采樣信號，從所述電流采樣電阻和所述原邊繞組之間的第二節(jié)點獲得所述浮地信號。
[0007]優(yōu)選地，在所述開關(guān)管的斷開期間，所述原邊繞組的原邊電壓是所述副邊繞組的副邊電壓的感應(yīng)電壓。
[0008]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源還包括:整流橋，用于將外部的交流電源提供的交流電壓轉(zhuǎn)變成直流脈動電壓；以及輸入電容，用于對直流脈動電壓濾波以產(chǎn)生直流輸入電壓，所述輸入電容的第一端作為所述直流電壓輸入端，第二端接地。
[0009]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源還包括:續(xù)流二極管，所述續(xù)流二極管的陽極連接至所述副邊繞組的第一端；以及輸出電容，所述輸出電容連接在所述續(xù)流二極管的陰極和所述副邊繞組的第二端之間，其中，所述輸出電容的兩端提供所述開關(guān)電源的輸出電壓。
[0010]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源還包括:供電電路，所述供電電路包括串聯(lián)連接在地和所述浮地端之間的第一電阻、第一二極管和第一電容，其中，所述第一二極管的陽極連接至所述第一電阻，陰極連接到所述第一電容，所述第一二極管和所述第一電容之間的第三節(jié)點連接至所述供電端。
[0011]優(yōu)選地，在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間，所述浮地端為正，所述第一二極管未導(dǎo)通，所述第一電容處于放電狀態(tài)，在所述開關(guān)管的斷開期間，所述浮地端為負(fù)，所述第一二極管導(dǎo)通，利用感應(yīng)電壓對所述第一電容充電，所述供電電路利用所述第一電容的交替充電和放電為所述控制電路供電。
[0012]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源還包括第二電阻，所述第二電阻連接在所述直流電壓輸入端和所述第三節(jié)點之間，從而在所述開關(guān)電源的啟動階段利用直流輸入電壓對所述第一電容充電，以提供所述控制電路的供電電壓。
[0013]優(yōu)選地，所述電壓反饋電路包括串聯(lián)連接的多個電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，所述電壓反饋信號是所述浮地信號的分壓信號。
[0014]優(yōu)選地，所述控制電路包括:恒流控制模塊，所述恒流控制模塊接收所述電流采樣信號、所述電壓反饋信號，并且產(chǎn)生與具有占空比的控制信號；以及驅(qū)動模塊，從所述恒流控制模塊接收所述控制信號，并且產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號。
[0015]優(yōu)選地，所述恒流控制模塊經(jīng)由所述控制電路的補(bǔ)償端連接外部的補(bǔ)償模塊，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0016]優(yōu)選地，所述補(bǔ)償模塊包括連接在所述補(bǔ)償端和所述浮地端之間的電容、或者電阻電容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
[0017]優(yōu)選地，所述控制電路還包括:高壓啟動模塊，用于在所述開關(guān)電源的啟動階段為所述控制電路供電。
[0018]優(yōu)選地，所述原邊繞組的第一端連接至所述浮地端且第二端接地，所述副邊繞組的第一端和第二端分別為高電位端和低電位端，并且，所述原邊繞組的第二端與所述副邊繞組的第一端為同名端。
[0019]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種用于原邊控制的開關(guān)電源的控制方法，所述開關(guān)電源包括變壓器和開關(guān)管，所述變壓器包括原邊繞組和副邊繞組，所述開關(guān)管與所述原邊繞組串聯(lián)連接在直流電壓輸入端和地之間，所述方法包括:在所述開關(guān)管至所述原邊繞組的電流路徑上，獲得表征流經(jīng)所述開關(guān)管的電流的電流采樣信號;在所述原邊繞組的兩端，獲得表征所述原邊繞組的原邊電壓的電壓反饋信號;根據(jù)所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號，以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開，其中，在所述開關(guān)管的斷開期間，斷開所述原邊繞組與所述直流電壓輸入端之間的連接，使得所述原邊繞組的原邊電壓是所述副邊繞組的副邊電壓的感應(yīng)電壓。
[0020]優(yōu)選地，所述開關(guān)管的斷開使得所述原邊繞組與所述直流電壓輸入端之間的連接斷開。
[0021]優(yōu)選地，采用第一電容為所述開關(guān)電源的一部分電路供電，其中所述第一電容連接在所述原邊繞組的第一端和第二端之間，并且在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間利用存儲的電壓放電，在所述開關(guān)管的斷開期間利用所述感應(yīng)電壓充電。
[0022]優(yōu)選地，采用第一二極管控制所述第一電容的充電和放電，其中，所述第一二極管與所述第一電容串聯(lián)連接在所述原邊繞組的第一端和第二端之間，并且在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間不導(dǎo)通，在所述開關(guān)管的斷開期間導(dǎo)通。
[0023]根據(jù)本實用新型的實施例的原邊控制的開關(guān)電源，采用浮地控制模式，通過原邊繞組感應(yīng)副邊電壓以提供副邊電壓的反饋信號，從而可以省去用于提供反饋信號的輔助繞組，實現(xiàn)開關(guān)管的控制，以獲得預(yù)期的輸出電壓和/或輸出電流。
[0024]在優(yōu)選的實施例中，采用電阻、二極管和電容組成供電回路。在開關(guān)管的斷開期間利用感應(yīng)電壓對電容充電，從而實現(xiàn)對開關(guān)電源的至少一部分電路的供電。該方案不需要設(shè)置專用的供電電路，從而可以簡化開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)，減少電子元件和進(jìn)一步降低成本。
[0025]此外，由于該供電方式不需要使用輔助繞組，從而不存在由于開關(guān)電源的內(nèi)部電路的工作電壓限制開關(guān)電源向外部供電的輸出電壓范圍的問題，可以實現(xiàn)寬輸出電壓，提高整機(jī)的兼容性。
【附圖說明】
[0026]通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0027]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。
[0028]圖2示出根據(jù)本實用新型第一實施例的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。
[0029]圖3示出根據(jù)本實用新型第二實施例的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。
【具體實施方式】
[0030]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0031]在下文中描述了本實用新型的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本實用新型。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來實現(xiàn)本實用新型。
[0032]本實用新型可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0033]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。該開關(guān)電源100包括變壓器Tl，以及位于變壓器Tl的原邊的整流橋110、功率因子校正(PFC)控制電路120、電壓反饋電路130、啟動及供電電路140、輸入電容Cin、補(bǔ)償電容C2、開關(guān)管Ml、電流采樣電阻Rs，以及位于變壓器Tl的副邊的續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout。
[0034]整流橋110包括二極管Dl至D4。整流橋110的兩個輸入端從外部的交流電源接收交流輸入電壓。輸入電容Cin連接在整流橋110的兩個輸出端之間，從而提供直流輸入電壓Vin。變壓器Tl的原邊繞組NP、開關(guān)管Ml和電流采樣電阻Rs依次串聯(lián)在輸入電容Cin的高電位端和地之間。原邊繞組NP的同名端連接至開關(guān)管Ml的漏極。電流采樣電阻Rs連接至開關(guān)管Ml的源極和地之間，獲得用于表征流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流的電流采樣信號。
[0035]電壓反饋電路130包括變壓器Tl的輔助繞組NA、電阻R2和R3。電阻R2和R3串聯(lián)連接在輔助繞組NA的同名端和地之間，從而組成分壓網(wǎng)絡(luò)，在電阻R2和R3的中間節(jié)點獲得用于表征變壓器副邊電壓的電壓反饋信號。
[0036]啟動及供電電路140包括電阻R1、電容Cl和二極管D5。電阻Rl和電容Cl串聯(lián)連接在輸入電容Cin的高電位端和地之間，用于在開關(guān)電源的啟動階段為PFC控制電路提供供電電壓VCC。二極管D5的陽極連接至輔助繞組NA的同名端，陰極連接至電阻Rl和電容Cl的中間節(jié)點，從而在開關(guān)電源的正常工作階段為PFC控制電路提供供電電壓VCC。
[0037]PFC控制電路120具有驅(qū)動端DRV、補(bǔ)償端COMP和多個輸入端。PFC控制電路120的輸入端VCC接收供電電壓，輸入端CS接收電流采樣信號，輸入端FB接收電壓反饋信號。PFC控制電路120的驅(qū)動端DRV連接至開關(guān)管Ml的控制端，以提供開關(guān)管Ml的驅(qū)動信號。補(bǔ)償電容C2連接在PFC控制電路120的補(bǔ)償端COMP和地之間，用于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0038]PFC控制電路120包括PFC及恒流控制模塊121、驅(qū)動模塊122和欠壓鎖定(UVLO)及基準(zhǔn)模塊126WFC及恒流控制模塊121接收電流采樣信號、電壓反饋信號，經(jīng)由補(bǔ)償端COMP連接至外部的補(bǔ)償電容C2，并且連接至驅(qū)動模塊122，從而產(chǎn)生開關(guān)管Ml的驅(qū)動信號。UVLO及基準(zhǔn)模塊126經(jīng)由輸入端VCC獲取供電電壓，并且產(chǎn)生PFC控制電路120工作所需的供電電壓和基準(zhǔn)電壓。
[0039]在變壓器Tl的副邊，續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout連接在變壓器Tl的副邊繞組NS的兩端。續(xù)流二極管D6的陽極連接至副邊繞組NS的同名端，陰極連接至輸出電容Cout的一端。在輸出電容Cout的兩端產(chǎn)生輸出電壓Vout。在該示例中，開關(guān)電源100的負(fù)載為LED燈，連接在輸出電容Cout的兩端之間。
[0040]參考圖1，在開關(guān)電源100的正常工作階段，PFC控制電路120控制開關(guān)管Ml交替導(dǎo)通和斷開。
[0041]在開關(guān)管Ml的導(dǎo)通期間，PFC及恒流控制模塊121產(chǎn)生驅(qū)動信號為高電平。變壓器Tl的原邊電流由零開始上升，電流采樣信號上升，電壓反饋信號為低電平。PFC及恒流控制模塊121接收電流采樣信號和電壓反饋信號，根據(jù)電壓反饋信號獲得續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間。然后，通過檢測流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流以及續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間，計算出輸出電流1ut ο在開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間Ton達(dá)到系統(tǒng)要求的導(dǎo)通時間時，PFC及恒流控制模塊121產(chǎn)生驅(qū)動信號為低電平，使得開關(guān)管Ml從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。在開關(guān)管Ml的斷開期間，變壓器Tl通過續(xù)流二極管D6放電，將能量傳導(dǎo)至輸出端。變壓器Tl的副邊電壓逐漸減小。整個系統(tǒng)通過檢測電流采樣信號和電壓反饋信號，通過環(huán)路進(jìn)行控制，達(dá)到輸出電流恒定，并且有較高的功率因子值。
[0042]圖1所示的電路正常工作時，供電部分通過輔助繞組NA及二極管D5、電容Cl給PFC控制電路120供電。并且，PFC控制電路120的輸入端FB通過輔助繞組NA及分壓電阻R2、R3檢測開關(guān)信號，用于PFC控制電路。因此，在此系統(tǒng)中，變壓器Tl的輔助繞組NA必不可少，同時用于供電及信號檢測。
[0043]由于變壓器的輔助繞組在生產(chǎn)時會占用一定的成本，二極管D5及啟動電阻Rl也會有一定成本，因此，利用變壓器Tl的輔助繞組NA為PFC控制電路120供電導(dǎo)致電路成本的增加。此外，為了提供與變壓器副邊電壓相對應(yīng)的電壓反饋信號，變壓器的輔助繞組的匝數(shù)需要與副邊匝數(shù)相匹配。PFC控制電路120的供電電壓須在預(yù)定的工作電壓范圍內(nèi)。結(jié)果，變壓器的副邊電壓也受到限制。相應(yīng)地，整個開關(guān)電源100的輸出電壓Vout的電壓范圍也受到限制，從而不能獲得寬電壓范圍，不利于兼容不同輸出電壓規(guī)格的產(chǎn)品。
[0044]圖2示出根據(jù)本實用新型第一實施例的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。該開關(guān)電源200包括變壓器Tl，以及位于變壓器Tl的原邊的整流橋110、功率因子校正(PFC)控制電路220、電壓反饋電路230、啟動及供電電路240、輸入電容Cin、補(bǔ)償電容C2、開關(guān)管M1、電流采樣電阻Rs，以及位于變壓器Tl的副邊的續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout。
[0045]如圖2所示，與圖1相比，該實施例的開關(guān)電源200省去了變壓器Tl的輔助繞組NA。
[0046]整流橋110包括二極管DI至D4。整流橋110的兩個輸入端從外部的交流電源接收交流輸入電壓，并且在兩個輸出端之間產(chǎn)生直流脈動電壓。輸入電容Cin連接在整流橋110的兩個輸出端之間，從而對直流脈動電壓濾波以產(chǎn)生直流輸入電壓V i η。輸出電容C i η的第一端作為直流電壓輸入端，第二端接地。開關(guān)管Μ1、電流采樣電阻Rs、變壓器Tl的原邊繞組NP依次串聯(lián)在直流電壓輸入端和地之間。電流采樣電阻Rs的一端連接至開關(guān)管Ml的源極，另一端連接至原邊繞組NP的異名端，獲得用于表征流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流的電流采樣信號。
[0047]電壓反饋電路230包括電阻R2和R3。電阻R2和R3串聯(lián)連接在原邊繞組的異名端和地之間，從而組成分壓網(wǎng)絡(luò)，在電阻R2和R3的中間節(jié)點獲得用于表征變壓器原邊電壓的電壓反饋信號。
[0048]啟動及供電電路240包括電阻Rl和R4、電容Cl和二極管D5。電阻Rl和電容Cl串聯(lián)連接在直流電壓輸入端和浮地端GND之間。在開關(guān)電源的啟動階段，直流輸入電壓Vin經(jīng)由電阻Rl向電容Cl充電，從而在電容CI兩端產(chǎn)生供電電壓VCC，提供給PFC控制電路220。二極管D5的陽極經(jīng)由電阻R4連接至地，陰極連接至電阻Rl和電容Cl的中間節(jié)點，從而在開關(guān)電源的正常工作階段為PFC控制電路提供供電電壓VCC。
[0049]PFC控制電路220具有驅(qū)動端DRV、補(bǔ)償端C0MP、浮地端GND和多個輸入端。PFC控制電路220的輸入端VCC接收供電電壓，輸入端CS接收電流采樣信號，輸入端FB接收電壓反饋信號。PFC控制電路220的浮地端GND連接至原邊繞組NP的異名端，使得PFC控制電路220采用浮地控制方式工作。PFC控制電路220的驅(qū)動端DRV連接至開關(guān)管Ml的控制端，以提供開關(guān)管Ml的驅(qū)動信號。補(bǔ)償電容C2連接在PFC控制電路220的補(bǔ)償端COMP和浮地端GND之間，用于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。在替代的實施例中，可以采用RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)代替補(bǔ)償電容C2。
[0050]PFC控制電路220包括二極管D8、PFC及恒流控制模塊221和驅(qū)動模塊222。二極管D8連接在輸入端VCC和浮地端GND之間，用于將供電電壓鉗位到固定電壓，避免電壓過高造成電路損壞。PFC及恒流控制模塊221接收電流采樣信號、電壓反饋信號，經(jīng)由補(bǔ)償端COMP連接至外部的補(bǔ)償電容C2，從而產(chǎn)生與具有占空比的控制信號，該占空比與期望的輸出電壓/或電流相對應(yīng)。PFC及恒流控制模塊221連接至驅(qū)動模塊222，后者根據(jù)控制信號產(chǎn)生開關(guān)管Ml的驅(qū)動信號。
[0051 ] 優(yōu)選地，PFC控制電路220還可以包括欠壓鎖存(UVLO)及基準(zhǔn)模塊226 WVLO及基準(zhǔn)模塊226經(jīng)由輸入端VCC獲取供電電壓，并且產(chǎn)生PFC控制電路220工作所需的供電電壓和基準(zhǔn)電壓。
[0052]在變壓器Tl的副邊，續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout連接在變壓器Tl的副邊繞組NS的兩端。續(xù)流二極管D6的陽極連接至副邊繞組NS的同名端，陰極連接至輸出電容Cout的一端。在輸出電容Cout的兩端產(chǎn)生輸出電壓Vout。在該示例中，開關(guān)電源200的負(fù)載為LED燈，連接在輸出電容Cout的兩端之間。
[0053]參考圖2，在開關(guān)電源200的正常工作階段，PFC控制電路220控制開關(guān)管Ml交替導(dǎo)通和斷開。
[0054]在開關(guān)管Ml的導(dǎo)通期間，PFC及恒流控制模塊221產(chǎn)生驅(qū)動信號為高電平。開關(guān)管Ml的漏極為低電平。電流依次流經(jīng)開關(guān)管M1、電流采樣電阻Rs和變壓器Tl的原邊繞組NP。因而，變壓器Tl儲存能量。變壓器Tl的原邊電流由零開始上升，電流采樣信號上升。同時，PFC控制電路220的浮地端GND為正，接近直流輸入電壓Vin。電壓反饋信號相對于浮地端GND為負(fù)。
[0055]PFC及恒流控制模塊121接收電流采樣信號和電壓反饋信號，根據(jù)電壓反饋信號獲得續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間。然后，通過檢測流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流以及續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間，計算出輸出電流lout。在開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時間Ton達(dá)到系統(tǒng)要求的導(dǎo)通時間時，PFC及恒流控制模塊121產(chǎn)生驅(qū)動信號為低電平，使得開關(guān)管Ml從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0056]在開關(guān)管Ml的斷開期間，變壓器Tl的副邊繞組NS提供的放電電流依次流經(jīng)續(xù)流二極管D6、輸出電容Cout和負(fù)載LED。也即，變壓器Tl通過續(xù)流二極管D6放電，將能量傳導(dǎo)至輸出端。變壓器Tl的副邊電壓逐漸減小。同時，變壓器Tl的原邊繞組NP產(chǎn)生副邊繞組NS的感應(yīng)電壓，使得PFC控制電路220的浮地端GND為負(fù)，接近直流地電位。電壓反饋信號相對于浮地端GND為正可以通過電壓反饋信號檢測續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間。整個系統(tǒng)通過檢測電流采樣信號和電壓反饋信號，通過環(huán)路進(jìn)行控制，達(dá)到輸出電流恒定，并且有較高的功率因子值。
[0057]啟動及供電電路240用于給PFC控制電路220供電。在系統(tǒng)正常工作期間，當(dāng)開關(guān)管Ml導(dǎo)通時，PFC控制電路220的浮地端GND為正。此時，啟動及供電電路240的二極管D5不導(dǎo)通，系統(tǒng)通過電容Cl存儲的能量給PFC控制電路220供電。在系統(tǒng)正常工作期間，當(dāng)開關(guān)管Ml截止時，變壓器TI的原邊繞組NP的異名端，S卩PFC控制電路220的浮地端GND為負(fù)。由于變壓器Tl的原邊的地為零電壓，因此，變壓器Tl的原邊繞組NP兩端的電壓Vnp = N*Vns，其中，N為變壓器Tl的匝比，Vns為變壓器Tl的副邊繞組NS兩端的輸出電壓。電壓Vnp經(jīng)由電阻R4和二極管D5為電容Cl充電。同時，PFC控制電路220的內(nèi)部采用二極管D8提供一個鉗位電壓，用于限制供電電壓的最高電壓。
[0058]因此，在系統(tǒng)正常工作期間，啟動及供電電路240周期性地對電容Cl進(jìn)行充電和放電，從而實現(xiàn)對PFC控制電路220的供電。
[0059]圖3示出根據(jù)本實用新型第二實施例的原邊控制的開關(guān)電源的示意性電路框圖。該開關(guān)電源300包括變壓器Tl，以及位于變壓器Tl的原邊的整流橋110、功率因子校正(PFC)控制電路320、電壓反饋電路330、供電電路340、輸入電容Cin、補(bǔ)償電容C2、開關(guān)管Ml、電流采樣電阻Rs，以及位于變壓器Tl的副邊的續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout。
[0060]如圖3所示，與圖1相比，該實施例的開關(guān)電源300省去了變壓器Tl的輔助繞組NA。與圖2相比，該實施例的開關(guān)電源300進(jìn)一步采用供電電路340代替了啟動及供電電路240，其中省去用于在開關(guān)電源的啟動階段為電容Cl充電的電阻Rl。
[0061]為簡明起見，下文對第二實施例與第一實施例中相同的電路模塊不再詳述，而僅描述二者的不同之處。
[0062]供電電路340包括電阻R4、電容Cl和二極管D5。二極管D5的陽極經(jīng)由電阻R4連接至地，陰極連接至PFC控制電路320的輸入端VCC，從而在開關(guān)電源的正常工作階段為PFC控制電路提供供電電壓VCC。
[0063]PFC控制電路320包括二極管D8、PFC及恒流控制模塊321、驅(qū)動模塊322、高壓啟動模塊325。二極管D8連接在輸入端VCC和浮地端GND之間，用于將供電電壓鉗位到固定電壓，避免電壓過高造成電路損壞。PFC及恒流控制模塊321接收電流采樣信號、電壓反饋信號，經(jīng)由補(bǔ)償端COMP連接至外部的補(bǔ)償電容C2，從而產(chǎn)生與具有占空比的控制信號，該占空比與期望的輸出電壓/或電流相對應(yīng)。PFC及恒流控制模塊321連接至驅(qū)動模塊322，后者根據(jù)控制信號產(chǎn)生開關(guān)管Ml的驅(qū)動信號。
[0064]優(yōu)選地，PFC控制電路320還可以包括UVLO及基準(zhǔn)模塊326 WVLO及基準(zhǔn)模塊326經(jīng)由輸入端VCC獲取供電電壓，并且產(chǎn)生PFC控制電路220工作所需的供電電壓和基準(zhǔn)電壓。
[0065]在變壓器Tl的副邊，續(xù)流二極管D6和輸出電容Cout連接在變壓器Tl的副邊繞組NS的兩端。續(xù)流二極管D6的陽極連接至副邊繞組NS的同名端，陰極連接至輸出電容Cout的一端。在輸出電容Cout的兩端產(chǎn)生輸出電壓Vout。在該示例中，開關(guān)電源300的負(fù)載為LED燈，連接在輸出電容Cout的兩端之間。
[0066]參考圖3，在開關(guān)電源300的正常工作階段，PFC控制電路320控制開關(guān)管Ml交替導(dǎo)通和斷開。
[0067]在開關(guān)電源300的啟動期間，PFC控制電路320中的高壓啟動模塊325用于系統(tǒng)上電啟動。
[0068]在開關(guān)電源300的正常工作期間，供電電路340用于給PFC控制電路320提供供電。當(dāng)開關(guān)管Ml導(dǎo)通時，PFC控制電路320的浮地端GND為正。此時，供電電路340的二極管D5不導(dǎo)通，系統(tǒng)通過電容Cl存儲的能量給PFC控制電路320供電。當(dāng)開關(guān)管Ml截止時，變壓器Tl的原邊繞組NP的異名端，S卩PFC控制電路320的浮地端GND為負(fù)。由于變壓器Tl的原邊的地為零電壓，因此，變壓器Tl的原邊繞組NP兩端的電壓Vnp = N*Vns，其中，N為變壓器Tl的匝比，Vns為變壓器Tl的副邊繞組NS兩端的輸出電壓。電壓Vnp經(jīng)由電阻R4和二極管D5為電容Cl充電。同時，PFC控制電路320的內(nèi)部采用二極管D8提供一個鉗位電壓，用于限制供電電壓的最高電壓。
[0069]因此，在系統(tǒng)正常工作期間，供電電路340周期性地對電容Cl進(jìn)行充電和放電，從而實現(xiàn)對PFC控制電路320的供電。
[0070]應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0071]依照本實用新型的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化，包括但不限于對COMP端補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組成方式的修改、對電路的局部構(gòu)造的變更、對元器件的類型或型號的替換。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本實用新型以及在本實用新型基礎(chǔ)上的修改使用。本實用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項】
1.一種原邊控制的開關(guān)電源，其特征于，包括: 變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組； 開關(guān)管，所述開關(guān)管與所述原邊繞組串聯(lián)連接在直流電壓輸入端和地之間，在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間形成所述開關(guān)管至所述原邊繞組的電流路徑； 電流采樣電阻，連接在所述開關(guān)管和所述原邊繞組之間，用于獲得表征流經(jīng)所述開關(guān)管的電流的電流采樣信號； 電壓反饋電路，連接在所述原邊繞組的兩端，用于獲得表征所述原邊繞組的原邊電壓的電壓反饋信號； 控制電路，根據(jù)所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號，以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開， 其中，所述控制電路具有供電端和浮地端，分別用于接收供電電壓和浮地信號， 所述控制電路從所述開關(guān)管和所述電流采樣電阻之間的第一節(jié)點獲得所述電流采樣信號，從所述電流采樣電阻和所述原邊繞組之間的第二節(jié)點獲得所述浮地信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征于，在所述開關(guān)管的斷開期間，所述原邊繞組的原邊電壓是所述副邊繞組的副邊電壓的感應(yīng)電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征于，還包括: 整流橋，用于將外部的交流電源提供的交流電壓轉(zhuǎn)變成直流脈動電壓；以及輸入電容，用于對直流脈動電壓濾波以產(chǎn)生直流輸入電壓，所述輸入電容的第一端作為所述直流電壓輸入端，第二端接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征于，還包括: 續(xù)流二極管，所述續(xù)流二極管的陽極連接至所述副邊繞組的第一端；以及 輸出電容，所述輸出電容連接在所述續(xù)流二極管的陰極和所述副邊繞組的第二端之間， 其中，所述輸出電容的兩端提供所述開關(guān)電源的輸出電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征于，還包括:供電電路，所述供電電路包括串聯(lián)連接在地和所述浮地端之間的第一電阻、第一二極管和第一電容， 其中，所述第一二極管的陽極連接至所述第一電阻，陰極連接到所述第一電容，所述第一二極管和所述第一電容之間的第三節(jié)點連接至所述供電端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源，其特征于，在所述開關(guān)管的導(dǎo)通期間，所述浮地端為正，所述第一二極管未導(dǎo)通，所述第一電容處于放電狀態(tài)， 在所述開關(guān)管的斷開期間，所述浮地端為負(fù)，所述第一二極管導(dǎo)通，利用感應(yīng)電壓對所述第一電容充電， 所述供電電路利用所述第一電容的交替充電和放電為所述控制電路供電。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源，其特征于，還包括第二電阻，所述第二電阻連接在所述直流電壓輸入端和所述第三節(jié)點之間，從而在所述開關(guān)電源的啟動階段利用直流輸入電壓對所述第一電容充電，以提供所述控制電路的供電電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征于，所述電壓反饋電路包括串聯(lián)連接的多個電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，所述電壓反饋信號是所述浮地信號的分壓信號。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征于，所述控制電路包括: 恒流控制模塊，所述恒流控制模塊接收所述電流采樣信號、所述電壓反饋信號，并且產(chǎn)生與具有占空比的控制信號；以及 驅(qū)動模塊，從所述恒流控制模塊接收所述控制信號，并且產(chǎn)生所述開關(guān)管的驅(qū)動信號。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)電源，其中，所述恒流控制模塊經(jīng)由所述控制電路的補(bǔ)償端連接外部的補(bǔ)償模塊，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)電源，其特征于，所述補(bǔ)償模塊包括連接在所述補(bǔ)償端和所述浮地端之間的電容、或者電阻電容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)電源，其特征于，所述控制電路還包括: 高壓啟動模塊，用于在所述開關(guān)電源的啟動階段為所述控制電路供電。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征于，所述原邊繞組的第一端連接至所述浮地端且第二端接地，所述副邊繞組的第一端和第二端分別為高電位端和低電位端，并且，所述原邊繞組的第二端與所述副邊繞組的第一端為同名端。
【文檔編號】H02M3/335GK205509876SQ201620167695
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】王棟
【申請人】杭州士蘭微電子股份有限公司