專利名稱：一種反激電路控制系統(tǒng)及其控制器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路開關(guān)控制技術(shù)，具體涉及一種反激電路控制系統(tǒng)及其控制器
-H-* I I
心/T O
背景技術(shù)：
隨著反激(flyback)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，對其功率因數(shù)控制的要求也越來越多。在flyback控制系統(tǒng)，如果直接將交流電接入此系統(tǒng)，則會導(dǎo)致功率因數(shù)(PF)值非常低；所以需要檢測線電壓，使得在線電壓低時，輸出功率變低，線電壓高時，輸出功率變高，而在很長一段時間內(nèi)，功率穩(wěn)定，從而使得輸出穩(wěn)定的效果。由于功率因數(shù)控制需直接或間接采樣線電壓以控制線電流。如圖I所示，該反激系統(tǒng)中控制子系統(tǒng)采用一種常用的線電壓取樣電路，即采用通過電阻分壓單元RA和RB得到輸入線電壓的分壓信號VM，然后通過輸入到控制器芯片IC來控制反激系統(tǒng)輸入線電流的方法。另外一種常用的線電流控制方法，通過控制功率管Ql導(dǎo)通時間Ton，即在很長一段時間Ton不變，從而使得線峰值電流隨線電壓比例變化。第一種方法需要外部電阻分壓，且對控制器芯片來說多一個引腳；第二種方法則由于不能控制線電流，所以在輸入電流有干擾的情況下不能迅速響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種反激電路控制系統(tǒng)及其控制器芯片，能減少控制器芯片輸入引腳，從而簡化系統(tǒng)、降低成本。本發(fā)明的第一個技術(shù)問題這樣解決構(gòu)建一種反激電路控制系統(tǒng)，包括控制器芯片及其電壓檢測信號輸入端電連接的反激電路變壓器輔助繞組的電阻分壓單元和脈沖寬度調(diào)制PWM信號輸出端控制電連接的開關(guān)管，所述控制器芯片包括自身輸入端與所述電壓檢測信號輸入端電連接的內(nèi)部選通開關(guān)，與所述選通開關(guān)第一輸出端電連接的線電壓檢測單元和線電壓取樣保持單元，以及與所述選通開關(guān)第二輸出端電連接的反激電路輸出電壓檢測單元；所述選通開關(guān)控制端電連接所述PWM信號，PWM信號為高電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第一輸出端，PWM信號為低電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第二輸出端。按照本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)，所述線電壓檢測單元包括電流源鏡像電路，一端電連接所述電壓檢測信號輸入端，另一端通過內(nèi)部線電壓檢測電阻接地。按照本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)，所述線電壓檢測單元包括一輸入端連接所述電壓檢測信號輸入端的集成運放電路。按照本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的取樣開關(guān)管和電容。按照本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)，所述線電壓取樣保持單元是/包括取樣單元在PWM信號為高電平時取樣檢測單元輸出信號，以及輸出單元輸出取樣單元輸出信號
本發(fā)明的另一個技術(shù)問題這樣解決構(gòu)建一種反激電路控制器芯片，包括電壓檢測信號輸入端和PWM信號輸出端，所述控制器芯片包括自身輸入端與所述電壓檢測信號輸入端電連接的內(nèi)部選通開關(guān)，與所述選通開關(guān)第一輸出端電連接的線電壓檢測單元和線電壓取樣保持單元，以及與所述選通開關(guān)第二輸出端電連接的反激電路輸出電壓檢測單元；所述選通開關(guān)控制端電連接所述PWM信號，PWM信號為高電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第一輸出端，PWM信號為低電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第二輸出端。按照本發(fā)明提供的控制器芯片，所述線電 壓檢測單元包括電流源鏡像電路，一端電連接所述電壓檢測信號輸入端，另一端通過線電壓檢測電阻接地。按照本發(fā)明提供的控制器芯片，所述線電壓檢測單元包括一輸入端連接所述電壓檢測信號輸入端的集成運放電路。按照本發(fā)明提供的控制器芯片，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的取樣開關(guān)管和電容。按照本發(fā)明提供的控制器芯片，所述線電壓取樣保持單元是/包括取樣單元在PWM信號為高電平時取樣檢測單兀輸出信號，以及輸出單兀輸出取樣單兀輸出信號本發(fā)明提供的反激電路控制系統(tǒng)及其控制器芯片，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢I、減少一個額外的引腳去取樣線電壓；2、能控制線電流，在輸入電流有干擾的情況下能迅速響應(yīng)；3、簡化了外部電路和PCB板布局，降低了產(chǎn)品整體成本。


下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明。圖I是傳統(tǒng)的flyback電路及其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實施例的flyback電路及其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明線電壓取樣電路原理示意圖；圖4是本發(fā)明輔助繞組輸出電壓信號時序示意圖；圖5是本發(fā)明線電壓檢測原理示意圖；圖6是本發(fā)明線電壓取樣電路輸出波形示意圖；圖7是本發(fā)明線電壓取樣單元具體實施例一的原理示意圖；圖8是圖7所示線電壓取樣單元輸入/出信號時序示意圖；圖9是本發(fā)明線電壓取樣單元具體實施例二的原理示意圖；圖10本發(fā)明取樣保持單元具體實施例一的原理示意圖；圖11本發(fā)明取樣保持單元具體實施例二的原理示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的flyback系統(tǒng)控制方案，結(jié)構(gòu)如圖2所示，該電路為flyback基本控制系統(tǒng)，其中變壓器Tl的主邊繞組LO對應(yīng)輸入能量，副邊繞組LI對應(yīng)輸出能量，輔助繞組L2提供輸出的反饋。此方案為基本方案，電阻Rl和R2的分壓提供
(一 )輸出級的信息給控制器，對應(yīng)副邊繞組LI ；(二)對線電壓的取樣，對應(yīng)主邊繞組LO。本發(fā)明所提出的線電壓取樣電路由線電壓檢測單元和取樣保持單元構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。該線電壓取樣電路的工作原理是由于flyback控制系統(tǒng)在PWM開關(guān)導(dǎo)通時，輔助繞組得到的波形為線電壓Vac_rec的_l/k倍，其中k為主邊與輔助的匝數(shù)比，具體波形如圖4所示。如圖5所示，該線電壓取樣電路通過檢測輔助繞組的負值電壓大小就可以獲得與輸入線電壓成正比的電壓波形
(一)當PWM信號為低電平L時，此時Vau電壓大于0，無輸入電流流過，故不影響控制器的正常工作，即通過電阻Rl和R2分壓Vau電壓得到INV信號來控制輸出電壓的功倉泛;(二)而當PWM信號為高電平H時，此時Vau電壓小于零，通過內(nèi)部電路使得INV引腳虛地，所以電阻R2上沒有電流，而流過電阻Rl的電流全部流過電阻Rx，所以得到輸出電壓VM值為VM = -Vau * Rx/Rl由于Vau波形僅在PWM為高電平H時為負值，且與線電壓Vac_rec成比例(_l/k倍)，故在通過線電壓檢測電路后要輸出到取樣保持電路，而在PWM為低電平L時保持其電壓。最后得到的檢測電壓如圖6所示中附在實際平滑信號波形上的鋸齒波。本發(fā)明一個具體實施例中的線電壓檢測單元由電流源鏡像電路實現(xiàn)，具體結(jié)構(gòu)如圖7所示，對應(yīng)INV端的信號波形如圖8所示。本發(fā)明另一個具體實施例中的線電壓檢測單元由集成運放電路實現(xiàn)，具體結(jié)構(gòu)如圖9所示。本發(fā)明一個具體實施例中的取樣保持單元,具體結(jié)構(gòu)如圖10所示,包括依次電連接的取樣開關(guān)管Q2、電容Cl和地，取樣開關(guān)管Q2的控制信號理想情況下可以選擇PWM信號,電容Cl用于開關(guān)管Q2關(guān)閉時的電壓保持。本發(fā)明一個具體實施例中的取樣保持單元，具體結(jié)構(gòu)如圖11所示，包括取樣子單兀在PWM信號為高電平時取樣檢測單兀輸出信號，以及輸出子單兀輸出取樣單兀輸出信號。在本發(fā)明各實施例中，最終通過取樣保持得到的電壓VMSAM就是與線電壓成線性比例的近似波形，其輸出表達式為Vau = -1/n * Vac_recVM = -Vau * Rx/Rl由于VMSAM為VM電壓的取樣(在PWM為高電平H時)，故VMSAM近似為VMSAM 1/n * Vac_rec * Rx/Rl通過上述公式可以看出電壓VMSAM隨線電壓成線性比例變化，其輸入到控制器功率因數(shù)(PF)控制模塊就可以提高flyback系統(tǒng)的PF值，從而達到功率因數(shù)矯正(PFC)的功能，而不需要一個額外的引腳，降低了成本，優(yōu)化了電路板(PCB)布局。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種反激電路控制系統(tǒng)，包括控制器芯片(IC)及其電壓檢測信號輸入端(INV)電連接的反激電路變壓器(Tl)輔助繞組(L2)的電阻分壓單元(Rl、R2)和PWM信號輸出端(PWM)控制電連接的開關(guān)管(Ql)，其特征在于，所述控制器芯片(IC)包括自身輸入端與所述電壓檢測信號輸入端(INV)電連接的內(nèi)部選通開關(guān)，與所述選通開關(guān)第一輸出端電連接的線電壓檢測單元和線電壓取樣保持單元，以及與所述選通開關(guān)第二輸出端電連接的反激電路輸出電壓檢測單元；所述選通開關(guān)控制端電連接所述PWM信號，PWM信號為高電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第一輸出端，PWM信號為低電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第二輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線電壓檢測單元包括電流源鏡像電路，一端電連接所述電壓檢測信號輸入端(INV)，另一端通過內(nèi)部線電壓檢測電阻(Rx)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線電壓檢測單元包括一輸入端連接所述電壓檢測信號輸入端(INV)的集成運放電路(OPAMP)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的取樣開關(guān)管(Q2)和保持電容(Cl)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的在PWM信號為高電平時取樣檢測信號的取樣子單元和輸出取樣子單元輸出信號的輸出子單元(buffer)。
6.一種反激電路控制器芯片，包括電壓檢測信號輸入端(INV)和PWM信號輸出端(PWMI)，其特征在于，所述控制器芯片(IC)包括自身輸入端與所述電壓檢測信號輸入端(INV)電連接的內(nèi)部選通開關(guān)，與所述選通開關(guān)第一輸出端電連接的線電壓檢測單元和線電壓取樣保持單元，以及與所述選通開關(guān)第二輸出端電連接的反激電路輸出電壓檢測單元；所述選通開關(guān)控制端電連接所述PWM信號，PWM信號為高電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第一輸出端，PWM信號為低電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第二輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述控制器芯片，其特征在于，所述線電壓檢測單元包括電流源鏡像電路，一端電連接所述電壓檢測信號輸入端(INV)，另一端通過線電壓檢測電阻(Rx)接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述控制器芯片，其特征在于，所述線電壓檢測單元包括一輸入端連接所述電壓檢測信號輸入端(INV)的集成運放電路(OPAMP)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述控制器芯片，其特征在于，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的取樣開關(guān)管(Q2)和電容(Cl)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述控制器芯片，其特征在于，所述線電壓取樣保持單元包括依次電連接的在PWM信號為高電平時取樣檢測信號的取樣子單兀和輸出取樣子單兀輸出信號的輸出子單元(buffer)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反激電路控制系統(tǒng)及其控制器芯片，對應(yīng)控制器芯片(IC)包括自身輸入端與所述電壓檢測信號輸入端(INV)電連接的內(nèi)部選通開關(guān)，與所述選通開關(guān)第一輸出端電連接的線電壓檢測單元和線電壓取樣保持單元，以及與所述選通開關(guān)第二輸出端電連接的反激電路輸出電壓檢測單元；所述選通開關(guān)控制端電連接所述PWM信號，PWM信號為高電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第一輸出端，PWM信號為低電平時，所述選通開關(guān)選擇連通自身輸入端與第二輸出端。這種控制器檢測線電壓和輸出電壓共用一個引腳，簡化外部電路和PCB板布局、降低了成本。
文檔編號H02M3/28GK102638183SQ20121010670
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者李劍, 黃朝剛 申請人:泉芯電子技術(shù)(深圳)有限公司