專利名稱：開關電源恒流控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及換熱器技術領域，更具體地說涉及冷凍冷藏、列車空調、大巴空調所使用的換熱器。
背景技術：
見圖1，該圖為現有技術中沒有線補償的原邊控制脈沖頻率調制(PFM)模式開關電源原理圖。當原邊功率開關管102關斷時，輔助線圈106上的電壓跟隨副邊電壓Vout變化，電壓分壓器Vfb通過誤差控制器120后，產生置位信號，觸發器121的輸出端Q通過驅動電路DRV 122將102打開。Vref為關斷比較器118的閥值電壓，當原邊電流檢測電阻103 兩端的電壓Vcs上升到Vref時，產生關斷信號，該信號作為復位信號到121，再通過122關斷102，此時能量傳遞到副邊線圈105，直至下一個周期開關導通。
diAt) V當原邊開關導通時，■^一 = f。由該公式可以看出，不同線電壓輸入時，原邊電
at Lp
壓的上升斜率不同，線電壓越高斜率越大。從118輸出關斷信號到實際關斷102有一個電路延遲時間Td，在Td內原邊電流繼續上升。Td的大小由電路結構決定，不隨線電壓的變化而變化。當線電壓不同時，經過相同的Td后，實際關斷102時原邊峰值電流Ipk就會不同。
系統輸出電流為U = pfs^。k^ ’脅IPks為副邊峰值電流，Tons為副邊線
圈電流持續時間，Toff為一個周期中除了 Tons的部分，Np為原邊線圈匝數，Ns為副邊線圈匝數，除Ipk外，其余參數都是系統固定值。因此不同線電壓輸入時，Ipk不同，Iout也就不同。線電壓高時，輸出電流大；線電壓低時，輸出電流小，不能達到不同線電壓輸入時該電路輸出恒流的要求。對于Bipolar功率開關管的驅動電路，在要求功率開關管關閉前，需要切斷基極電流，因此需要加入一個預關斷信號，先關斷基極電流，讓開關管中基極-發射極積聚的電荷提供開關管所需的電流，直到關斷信號的到來，基極-發射極積聚的電荷放完，開關管瞬時完成關斷。同時線電壓高時，基極-發射極積聚的電荷多，因此需要更多的預關斷時間來放電。圖2是采用NPN開關管且沒有線電壓補償時Vcs與預關斷比較器117和關斷比較器118的閥值電壓波形。圖中三角波為Vcs波形，實線Vref_Pre和Vref分別為固定的預關斷閥值電壓和關斷閥值電壓，虛線VscLpre和Vsd分別為經過Td之后的預關斷電壓和關斷電壓。從圖中可以看出不同線電壓時，Vsd_pre和Vsd不同。Vcs從預關斷到關斷的時間 At隨線電壓不同也不同，線電壓高時At小。但由于線電壓高時，需要更多的預關斷時間來放電，因此如果關斷信號到來前還沒有結束放電，NPN管會繼續導通，直到放電結束才真正關斷，從而高線電壓輸入時Vpk大于低線電壓輸入時的Vpk，且Vpk的差異比Td時間產生的AV的差異大。即高線電壓輸入時Ipk大于低線電壓輸入的Ipk，因此不同線電壓輸入時輸出電流不同，線電壓越高，輸出電流越大。
圖3是采用MOS開關管且沒有線電壓補償時Vcs與關斷比較器118的閥值電壓波形。圖中三角波為Vcs波形，實線Vref為固定的關斷閥值電壓，虛線Vsd分別為經過Td之后的實際的關斷電壓。從圖中可以看出不同線電壓時，Vsd不同。高線電壓輸入時Vpk大于低線電壓輸入時的Vpk，即高線電壓輸入時Ipk大于低線電壓輸入的Ipk，因此不同線電壓輸入時輸出電流不同，線電壓越高，輸出電流越大?，F有技術中提供了一種通過一個片外的線電壓補償網絡來補償原邊線圈峰值電流的電路，可以使不同線電壓輸入時，經過電路延遲時間Td后實際的原邊峰值電路相同， 從而使不同的線電壓輸入時系統的輸出電流相同。圖4是此技術的原理圖。和圖1相比， 該電路增加了一個片外的線電壓補償網絡，由片外電阻203、213、214、215和216組成。Vcs 由兩部分疊加而成，一部分是線電壓Vin通過片外電阻215、216、213、214分配到CS PIN上的電壓Vcs_line，另一部分是原邊電壓通過片外電阻203、213、214、215分配到CS PIN上的電壓Vcs_rcs。線電壓高時，VcsJine變大，由于芯片內部關斷比較器的閥值電壓是固定的，所以Vcs_rcs變小，即203的關斷電壓變小。因為線電壓輸入高時，Vcs上升的斜率大， 經過Td后，增加的AV也就大。調整片外電阻的值和Vre_pre，使不同線電壓輸入時Vcs_ res和AV之和相等，同時使高線電壓時的預關斷電壓At比低線電壓時的長，讓實際的關斷信號到來時基極-發射極積聚的電荷剛好放完，這樣經過Td時間后實際的原邊峰值電流 Ipk就相等，從而系統輸出電流Iout相同，即實現了不同線電壓輸入時輸出恒流的要求。由于現有技術是通過一個片外的線電壓補償網絡老補償原邊峰值電流，使不同線電壓輸入時，實際的原邊峰值電流相同，所以這種片外線電壓補償網絡將會使整個電路體積變大，在具體實施時成本增加，同時也使整個電路系統的可靠性降低；進一步的，片外補
di(t) V
償電阻消耗一部分電流，使得系統效率降低；另外，從公式一^z = T2l看出，原邊電流的斜
at Lp
率不僅和Vin相關，也和Lp相關。小的Lp，斜率大；大的LP，斜率小。這種控制方式，只能補償Vin所引進的電流控制誤差，不能解決Lp的變化導致的原邊峰值電流的控制誤差。而在系統生產時，Lp存在批量生產誤差，不能保證變壓器的Lp —定相等，因此利用這種控制方法的系統的恒流精度不高。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術之不足，而提供一種開關電源恒流控制裝置，它能夠降低電路系統的體積，提升系統可靠性。不僅保證不同線電壓輸入時恒流輸出，而且保證電路的變壓器Lp變化時輸出恒流。本發明的技術解決措施如下 開關電源恒流控制裝置，所述斜率檢測模塊檢測電源電路的電流采樣電阻上電壓的斜率并轉換成相應的斜率電壓，電壓補償模塊將斜率電壓和電壓補償模塊的VrefO腳的電壓相加得到電壓補償模塊的Vref腳電壓，將電壓補償模塊的Vref腳電壓作為關斷比較器的閥值電壓，所述關斷比較器的另一端與采樣電阻上電壓Vcs相連，所述閥值電壓和采樣電阻上電壓Vcs相比較，輸出控制信號到R-S觸發器的復位信號，以觸發驅動電路工作， 即關斷開關管。 所述觸發器的Q端通過所述驅動電路將所述開關管打開。
本發明的有益效果在于1、減少了片外電阻，簡化了外圍電路設計和組成，降低了系統成本，提高了系統可靠性。2、補償了不同線電壓輸入下Td帶來的誤差，使得不同線電壓輸入時恒流輸出。3、獨特的設計，補償了變壓器電感帶來的誤差，提高了系統的恒流精度。


圖1為現有技術沒有線補償的原邊控制脈沖頻率調制模式開關電源原理2為現有技術中采用NPN開關管且沒有線電壓補償時Vcs與預關斷比較器和關斷比較器的閥值電壓波形圖3為現有技術中采用MOS開關管且沒有線電壓補償時Vcs與關斷比較器的閥值電壓波形圖4為通過一個片外的線電壓補償網絡來補償原邊線圈峰值電流的電路5為本發明的電路6為本發明斜率檢測模塊的電路7為時序模塊根據PFM信號產生的采樣時序信號8為本發明電壓補償模塊的電路9為單片集成斜率補償時與關斷比較器的閥值電壓波形
具體實施例方式實施例，見圖5所示，開關電源恒流控制裝置，所述斜率檢測模塊317檢測電源電路的電流采樣電阻309上電壓的斜率并轉換成相應的斜率電壓，電壓補償模塊316將斜率電壓和電壓補償模塊316的VrefO腳的電壓相加得到電壓補償模塊316的Vref腳電壓，將電壓補償模塊316的Vref腳電壓作為關斷比較器315的閥值電壓，所述關斷比較器315的另一端與采樣電阻309上電壓Vcs相連，所述閥值電壓和采樣電阻309上電壓Vcs相比較， 輸出控制信號到R-S觸發器313的復位信號，以觸發驅動電路312工作，即關斷開關管308。這樣就能使不同的原邊電流斜率時經過相同的電路延遲時間Td后實際的原邊峰值電流Ipk相等。從而通過斜率補償的方式實現不同線電壓、不同變壓器電感時系統輸出電流相同。在本實施例中，反饋信號Vfb可以產生R-S觸發器的置位信號，使得觸發器313的 Q端通過所述驅動電路312將所述開關管308打開。參考圖6所示，為本實施例中，所述斜率檢測模塊317在實際中的一個連接示例。 時序模塊根據PFM信號產生如圖7所示的采樣時序信號tl和t2，在tl和t2時刻，分別觸發開關402和403，采樣tl和t2時刻的Vcs電壓，得到采樣電壓Vcsl和Vcs2。所述電壓 Vcsl和Vcs2通過差分輸入比例放大器404，產生反映所述Vcs斜率的電壓Vr。在本實施例中的電壓補償模塊一個示例電路如圖8所示。如果取R505 = R506， R501 = R502 = R503,則Vref = VrefO-Vr0在電路固有延遲時間Td內Vcs增加的值可表示
V
為々F = f 7y 3()9，其中Lp原邊線圈電感值。經過Td后實際的關斷電壓為Vsd = Vref+AV
LP
=VMfd+AV，因此只要使補償的電壓閥值Vr和AV相等，就可以補償不同線電壓和變壓器電感時原邊電流斜率不同引起的原邊峰值電流的不同，從而實現不同線電壓和變壓器電感時系統輸出恒定電流。 圖9為本發明單片集成斜率補償時Vcs與關斷比較器的閥值電壓波形。圖中三角波為Vcs波形，實線Vref為所述關斷比較器315的關斷閥值電壓，虛線Vsd為經過Td之后實際的關斷電壓。從圖中可以看出，不同原邊電流斜率時原邊采樣電阻309的峰值電壓Vpk 相同，即原邊電流Ipk相同，實現了不同線電壓和變壓器電感時系統輸出恒定電流。
權利要求
1.開關電源恒流控制裝置，其特征在于所述斜率檢測模塊(317)檢測電源電路的電流采樣電阻(309)上電壓的斜率并轉換成相應的斜率電壓，電壓補償模塊(316)將斜率電壓和電壓補償模塊(316)的VrefO腳的電壓相加得到電壓補償模塊(316)的Vref腳電壓， 將電壓補償模塊(316)的Vref腳電壓作為關斷比較器(315)的閥值電壓，所述關斷比較器 (315)的另一端與采樣電阻(309)上電壓Vcs相連，所述閥值電壓和采樣電阻(309)上電壓 Vcs相比較，輸出控制信號到R-S觸發器(313)的復位信號，以觸發驅動電路(312)工作，即關斷開關管(308)。
2.根據權利要求1所述的開關電源恒流控制裝置，其特征在于觸發器(313)的Q端通過所述驅動電路(312)將所述開關管(308)打開。
全文摘要
開關電源恒流控制裝置，所述斜率檢測模塊檢測電源電路的電流采樣電阻上電壓的斜率并轉換成相應的斜率電壓，電壓補償模塊將斜率電壓和電壓補償模塊的Vref0腳的電壓相加得到電壓補償模塊的Vref腳電壓，將電壓補償模塊的Vref腳電壓作為關斷比較器的閥值電壓，所述關斷比較器的另一端與采樣電阻上電壓Vcs相連，所述閥值電壓和采樣電阻上電壓Vcs相比較，輸出控制信號到R-S觸發器的復位信號，以觸發驅動電路工作，即關斷開關管。它能夠降低電路系統的體積，提升系統可靠性。不僅保證不同線電壓輸入時恒流輸出，而且保證電路的變壓器Lp變化時輸出恒流。
文檔編號H02M3/335GK102545631SQ201210007358
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者孫菊根, 朱振東, 杜大海, 田劍彪 申請人:紹興光大芯業微電子有限公司