專利名稱：一種開關電源及其恒流控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于開關電源領域，尤其涉及一種開關電源及其恒流控制電路。
背景技術：
目前，隨著開關電源技術的不斷發(fā)展，開關電源已經(jīng)具備了效率高、體積小及成本低的優(yōu)點，因此，開關電源越來越廣泛地被應用于各種電子設備中。特別是在許多LED驅(qū)動電源中，開關電源還需要具備恒定電流輸出功能。為了能夠?qū)崿F(xiàn)恒流輸出，現(xiàn)有的開關電源采用原邊電流調(diào)制的方式，由脈沖調(diào)制器根據(jù)變壓器輔助繞組的反饋信號檢測變壓器副邊消磁時間，并根據(jù)該變壓器副邊消磁時間對功率開關管進行控制以實現(xiàn)恒流輸出。上述現(xiàn)有的開關電源雖然能夠?qū)崿F(xiàn)恒流輸出，但因其需要在變壓器中加入輔助繞組以實現(xiàn)對變壓器副邊消磁時間的檢測，其系統(tǒng)復雜， 且成本相應增加。因此，現(xiàn)有的開關電源存在系統(tǒng)復雜且成本高的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種開關電源恒流控制電路，旨在解決現(xiàn)有的開關電源所存在的系統(tǒng)復雜且成本高的問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種開關電源恒流控制電路，與負載連接，且包括脈沖調(diào)制器，所述開關電源恒流控制電路還包括功率開關管、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl ；所述功率開關管的控制端接所述脈沖調(diào)制器的脈沖輸出端，且所述功率開關管的輸入端接輸入電壓，所述采樣電阻Rl的第一端與所述功率開關管的輸出端共接于所述脈沖調(diào)制器的電流采樣端，所述采樣電阻Rl的第二端、所述分壓電阻R2的第一端及所述脈沖調(diào)制器的接地端共接于所述變壓器Tl的初級繞組的第一端，所述分壓電阻R2的第二端與所述分壓電阻R3的第一端共接于所述脈沖調(diào)制器的電壓采樣端，所述分壓電阻R3的第二端接所述變壓器Tl的初級繞組的抽頭，所述變壓器的初級繞組的第二端接地，所述變壓器Tl的次級繞組的第一端輸出其副邊消磁電流，所述變壓器Tl的次級繞組的第二端接輸出地。本實用新型還提供了一種包括所述開關電源恒流控制電路的開關電源。在本實用新型中，通過采用包括所述功率開關管、所述采樣電阻R1、所述分壓電阻R2、所述分壓電阻R3及所述變壓器Tl的開關電源恒流控制電路，使所述脈沖調(diào)制器能夠在不需要為所述變壓器Tl添加輔助繞組的情況下對所述變壓器Tl的副邊電壓進行采樣以檢測變壓器的副邊消磁時間，并根據(jù)所述變壓器Tl的副邊消磁時間控制所述功率開關管以調(diào)整所述變壓器Tl的原邊電流，進而在系統(tǒng)簡單與低成本的前提下實現(xiàn)恒流輸出，從而解決了現(xiàn)有的開關電源所存在的系統(tǒng)復雜且成本高的問題。

[0010]圖I是本實用新型實施例提供的開關電源恒流控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例提供的開關電源恒流控制電路中變壓器的初級繞組電流、次級繞組電流及變壓器反饋電壓的波形圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型實施例中，通過采用包括功率開關管、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl的開關電源恒流控制電路，使脈沖調(diào)制器能夠在不需要為變壓器Tl添加輔助繞組的情況下對變壓器Tl的副邊電壓進行采樣以檢測變壓器的副邊消磁時間，并根據(jù)變壓器Tl的副邊消磁時間控制所述功率開關管以調(diào)整變壓器Tl的原邊電流，進而 在系統(tǒng)簡捷與低成本的前提下實現(xiàn)恒流輸出。圖I示出了本實用新型實施例所提供的開關電源恒流控制電路的電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關的部分，詳述如下本實用新型實施例所提供的開關電源恒流控制電路與負載200連接，且包括脈沖調(diào)制器U1，該開關電源恒流控制電路還包括功率開關管100、米樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl ；功率開關管100的控制端接脈沖調(diào)制器Ul的脈沖輸出端GATE，且功率開關管100的輸入端接輸入電壓VD。,米樣電阻Rl的第一端與功率開關管100的輸出端共接于脈沖調(diào)制器Ul的電流采樣端CS，采樣電阻Rl的第二端、分壓電阻R2的第一端及脈沖調(diào)制器Ul的接地端GND共接于變壓器Tl的初級繞組的第一端1，分壓電阻R2的第二端與分壓電阻R3的第一端共接于脈沖調(diào)制器Ul的電壓采樣端FB，分壓電阻R3的第二端接變壓器Tl的初級繞組的抽頭3，變壓器Tl的初級繞組的第二端2接地，變壓器Tl的次級繞組的第一端4輸出其副邊消磁電流，變壓器Tl的次級繞組的第二端5接輸出地。其中，功率開關管100可為MOS管或晶體管，用戶可根據(jù)實際應用需求對不同類型的MOS管或晶體管進行選用以作為功率開關管100 ;脈沖調(diào)制器Ul可從輸入電壓VD。直接獲得供電。開關電源恒流控制電路還包括濾波電容Cl、濾波電容C2及整流二極管Dl，濾波電容Cl的正極和負極分別與功率開關管100的輸入端和變壓器Tl的初級繞組的第二端2相連接，濾波電容C2的正極接變壓器Tl的次級繞組的第一端4，濾波電容C2的負極與負載200的輸出端共接于變壓器Tl的次級繞組的第二端5，整流二極管Dl的陽極接變壓器Tl的次級繞組的第一端4，整流二極管Dl的陰極接負載200的輸入端。其中，負載200可以是串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合的LED燈組，也可以是其他的需要恒流驅(qū)動的裝置。作為本實用新型一優(yōu)選實施例，功率開關管100為NMOS管Ql (如圖I所示)，NM0S管Ql的漏極、源極和柵極分別為功率開關管100的輸入端、輸出端和控制端。以下結(jié)合工作原理對上述開關電源恒流控制電路作進一步說明由于上述開關電源恒流控制電路是采用原邊調(diào)制的方式實現(xiàn)恒流控制的，且可工作與斷續(xù)工作模式下，則其輸出電流Itjut與變壓器Tl的副邊消磁平均電流Is avg (即變壓器Tl的次級繞組的消磁平均電流)的關系如以下等式[0022]Iout = Isavg (I)變壓器Tl的副邊消磁平均電流Is avg與變壓器Tl的副邊消磁峰值電流Isjjk(即變壓器Tl的次級繞組的消磁峰值電流)、變壓器Tl的副邊消磁時間tD (即變壓器Tl的次級繞組的消磁時間)及NMOS管Ql的開關周期Ts之間的關系如下式所示
jh pk x tDIs_avg = 一^^( 2 )且變壓器Tl的原邊峰值電流Ipk (即變壓器Tl的初級繞組的峰值電流)與其副邊消磁峰值電流Isjjk的關系如以下等式
Np·[0026]Is_pk=—*Ipk(3 )其中，Np和Ns分別為變壓器Tl的初級繞組和次級繞組的匝數(shù)。因此，由上述等式
(I)、(2)及(3)可得如下等式
rtD NP tI t =—-·—-·Ιρ1ζ(4 )
S
Np由上述等式(4)可知，在變壓器Tl的初級繞組和次級繞組的匝數(shù)固定(即f固
Ns
//)T
定不變)時，需要實現(xiàn)恒流輸出也就是需要保證Iwt恒定，則需要保證不變。而脈
沖調(diào)制器Ul對NMOS管Ql的調(diào)制方式可以是PFM(Pulse Frequency Modulation,脈沖頻率調(diào)制)或PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)。在PFM方式下，NMOS管Ql的開關周期Ts不固定，則需要由脈沖調(diào)制器Ul根據(jù)所檢測到的變壓器Tl的副邊消磁時間tD以調(diào)整NMOS管Ql的開關周期Ts ;而在PWM方式下，NMOS管Ql的開關周期Ts是固定不變的，則需要通過脈沖調(diào)制Ul根據(jù)所檢測到的變壓器Tl的副邊消磁時間tD以調(diào)整NMOS管Ql在開關周期Ts內(nèi)的開關占空比，從而對Ipk進行調(diào)整以保證Iwt恒定。從上述可知，脈沖調(diào)制器Ul工作于PFM方式或PWM方式下均需要對變壓器Tl的副邊消磁時間tD進行檢測，而在本實用新型實施例中，通過分壓電阻R2和分壓電阻R3從變壓器Tl的初級繞組的抽頭3對變壓器Tl的副邊電壓(即變壓器Tl的次級繞組兩端的電壓)進行采樣并產(chǎn)生反饋電壓VFB。而對于Vfb，其與變壓器Tl的初級繞組的抽頭3對脈沖調(diào)制器Ul的接地端GND的電壓Vx之間的關系如下式所示
,, R2Vfb = Vx X--( 5 )
A R2 + R3而在NMOS管Ql導通時(NMOS管Ql與電阻Rl的電壓降都非常小，則Vin與Vdc近似相等)，相對于脈沖調(diào)制器Ul的接地端GND，Vx的值為
JYVx=-VDCx—f-(6)
P其中，Npl為變壓器Tl的初級繞組的第一端I與抽頭3之間的匝數(shù)。[0035]在NMOS管Ql關斷且變壓器Tl的副邊進行消磁時，相對于脈沖調(diào)制器Ul的接地端GND，Vx的值為
ΙVy = V X—(7)
r Ns于是，從等式(5)、(6)、(7)可知，在NMOS管Ql導通時，反饋電壓Vfbi為而在NMOS管Ql關斷且變壓器Tl的副邊進行消磁時，反饋電壓Vfb2為 τ, τ, N Λ R2Vfb2 = Vout X —X--(9)
Fm out Ns R2 + R3K根據(jù)等式(8)和(9)可得到Vfb的波形(如圖2所示)及其與變壓器Tl的原邊電流Ip和副邊消磁電流Is (即變壓器Tl的初級繞組電流和次級繞組消磁電流)的波形對應關系(如圖2所示)，其中，A點與B點之間的時間間隔即為tD。于是，脈沖調(diào)制器Ul通過其電壓采樣端FB輸入的Vfb便可對tD進行檢測，并根據(jù)tD對NMOS管Ql進行控制以實現(xiàn)恒流控制。此外，在本實用新型另一實施例中，電壓Vx也可以是電阻R3的第二端在不需要為變壓器Tl的初級繞組添加抽頭3的情況下，直接從變壓器Tl的初級繞組的第二端2進行采樣獲取。本實用新型實施例還提供了一種包括上述開關電源恒流控制電路的開關電源。在本實用新型實施例中，通過采用包括功率開關管100、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl的開關電源恒流控制電路，使脈沖調(diào)制器能夠在不需要為變壓器Tl添加輔助繞組的情況下對變壓器Tl的副邊電壓進行采樣以檢測變壓器的副邊消磁時間，并根據(jù)變壓器Tl的副邊消磁時間控制所述功率開關管以調(diào)整變壓器Tl的原邊電流，進而在高系統(tǒng)效率與低成本的前提下實現(xiàn)恒流輸出，進而在系統(tǒng)簡捷與低成本的前提下實現(xiàn)恒流輸出，從而解決了現(xiàn)有的開關電源所存在的系統(tǒng)復雜且成本高的問題。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種開關電源恒流控制電路，與負載連接，且包括脈沖調(diào)制器，其特征在于，所述開關電源恒流控制電路還包括 功率開關管、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl ； 所述功率開關管的控制端接所述脈沖調(diào)制器的脈沖輸出端，且所述功率開關管的輸入端接輸入電壓，所述采樣電阻Rl的第一端與所述功率開關管的輸出端共接于所述脈沖調(diào)制器的電流采樣端，所述采樣電阻Rl的第二端、所述分壓電阻R2的第一端及所述脈沖調(diào)制器的接地端共接于所述變壓器Tl的初級繞組的第一端，所述分壓電阻R2的第二端與所述分壓電阻R3的第一端共接于所述脈沖調(diào)制器的電壓采樣端，所述分壓電阻R3的第二端接所述變壓器Tl的初級繞組的抽頭，所述變壓器Tl的初級繞組的第二端接地，所述變壓器Tl的次級繞組的第一端輸出其副邊消磁電流，所述變壓器Tl的次級繞組的第二端接輸出地。
2.如權(quán)利要求I所述的開關電源恒流控制電路，其特征在于，所述開關電源恒流控制電路還包括濾波電容Cl、濾波電容C2及整流二極管D1，所述濾波電容Cl的正極和負極分別與所述功率開關管的輸入端和所述變壓器Tl的初級繞組的第二端相連接，所述濾波電容C2的正極接所述變壓器Tl的次級繞組的第一端，所述濾波電容C2的負極與所述負載的輸出端共接于所述變壓器Tl的次級繞組的第二端，所述整流二極管Dl的陽極接所述變壓器Tl的次級繞組的第一端，所述整流二極管Dl的陰極接所述負載的輸入端。
3.如權(quán)利要求I或2所述的開關電源恒流控制電路，其特征在于，所述功率開關管為MOS管或晶體管。
4.一種開關電源，其特征在于，所述開關電源包括開關電源恒流控制電路，所述開關電源恒流控制電路與負載連接，且包括脈沖調(diào)制器，所述開關電源恒流控制電路還包括 功率開關管、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器Tl ； 所述功率開關管的控制端接所述脈沖調(diào)制器的脈沖輸出端，且所述功率開關管的輸入端接輸入電壓，所述采樣電阻Rl的第一端與所述功率開關管的輸出端共接于所述脈沖調(diào)制器的電流采樣端，所述采樣電阻Rl的第二端、所述分壓電阻R2及所述脈沖調(diào)制器的接地端的第一端共接于所述變壓器Tl的初級繞組的第一端，所述分壓電阻R2的第二端與所述分壓電阻R3的第一端共接于所述脈沖調(diào)制器的電壓采樣端，所述分壓電阻R3的第二端接所述變壓器Tl的初級繞組的抽頭，所述變壓器Tl的初級繞組的第二端接地，所述變壓器Tl的次級繞組的第一端輸出其副邊消磁電流，所述變壓器Tl的次級繞組的第二端接輸出地。
5.如權(quán)利要求4所述的開關電源恒流控制電路，其特征在于，所述開關電源恒流控制電路還包括濾波電容Cl、濾波電容C2及整流二極管D1，所述濾波電容Cl的正極和負極分別與所述功率開關管的輸入端和所述變壓器Tl的初級繞組的第二端相連接，所述濾波電容C2的正極接所述變壓器Tl的次級繞組的第一端，所述濾波電容C2的負極與所述負載的輸出端共接于所述變壓器Tl的次級繞組的第二端，所述整流二極管Dl的陽極接所述變壓器Tl的次級繞組的第一端，所述整流二極管Dl的陰極接所述負載的輸入端。
6.如權(quán)利要求4或5所述的開關電源恒流控制電路，其特征在于，所述功率開關管為MOS管或晶體管。
專利摘要本實用新型適用于開關電源領域，提供了一種開關電源及其恒流控制電路。在本實用新型中，通過采用包括功率開關管、采樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3及變壓器T1的開關電源恒流控制電路，使脈沖調(diào)制器能夠在不需要為變壓器T1添加輔助繞組的情況下對變壓器T1的副邊電壓進行采樣以檢測變壓器的副邊消磁時間，并根據(jù)變壓器T1的副邊消磁時間控制所述功率開關管以調(diào)整變壓器T1的原邊電流，進而在系統(tǒng)簡捷與低成本的前提下實現(xiàn)恒流輸出，從而解決了現(xiàn)有的開關電源所存在的系統(tǒng)復雜且成本高的問題。
文檔編號H02M3/335GK202634284SQ20122028537
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者李照華, 趙春波, 林道明, 謝靖, 付凌云, 郭偉峰 申請人:深圳市明微電子股份有限公司