用于原邊反饋ac-dc開關電源的待機控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于開關電源控制技術領域，具體設及一種原邊反饋AC-DC開關電源的待 機控制系統。
【背景技術】
[0002] 隨著全球能源日漸緊缺，人們對于日常設備的節(jié)能性提出越來越高的要求。其中， 近年來消費電子設備的大量普及在帶給人們方便，愉悅的同時，也成為了一個巨大的能源 消耗群。對于與電子設備相對應的充電設備而言，不僅僅要求其具有很高的轉換效率，還要 求待機功耗低。作為權威認證標準的能源之星已經從一星認證標準提高到了五星認證標 準，對于AC-DC開關電源的待機功耗要求十分苛刻。
[0003] 原邊反饋(PSR)AC-DC開關電源，因其具有外圍系統元器件少，成本低，結構簡單， 待機功耗低等優(yōu)點，受到了廣泛的應用。由于其對于輸出電壓的采樣具有周期性，因此必須 保證一個最低的開關頻率來維持正常工作。另外，目前的應用中對于系統動態(tài)性能也有相 應的要求，與副邊反饋(SSR)AC-DC開關電源相比，原邊反饋AC-DC開關電源因其采樣周期性 決定了待機時最小頻率不能太低，因此待機功耗要比副邊反饋AC-DC開關電源大。目前，降 低待機功耗方面，不論是脈沖頻率調制方式(PFM)還是脈沖寬度調制方式(PWM) W及混合型 控制方式，均是采用降低待機開關頻率和減小控制電路耗電方式來實現低待機功耗。
[0004] 圖1給出了現有原邊反饋AC-DC開關電源的控制及應用框圖。如圖1所示，原邊反饋 AC-DC開關電源主要包括控制忍片、變壓器和功率開關管，變壓器包括原邊繞組Np、輔助繞 組NaW及次級繞組化，控制忍片包括副邊導通時間偵測單元、恒流頻率控制單元、恒壓控制 單元、恒壓/恒流模式選擇單元、RS觸發(fā)器、驅動單元、前沿消隱單元、峰值電流比較單元W 及內建電源模塊。
[000引在采用運種控制忍片構成的原邊反饋AC-DC開關電源中，FB引腳為輔助繞組化電 壓反饋引入腳，并從電阻Ri和電阻R2構成分壓電路中取得分壓信號。在控制忍片內部，FB引 腳連接到輸出電壓偵測單元和副邊導通時間偵測單元的輸入端，副邊導通時間偵測單元的 輸出連接到恒流頻率控制單元，輸出電壓偵測單元的輸出端連接到恒壓頻率控制單元。CS 引腳為原邊繞組Np電流檢測信號引入腳，從醒OS管源極電阻Rs上取得信號。在控制忍片內 部，CS引腳連接到前沿消隱單元的輸入端，前沿消隱單元的輸出端連接到峰值電流比較單 元的輸入端。恒流頻率控制單元和恒壓頻率控制單元的輸出信號分別連接恒壓/恒流模式 選擇單元的兩個輸入端。恒壓/恒流模式選擇單元的輸出端（即開啟信號）和峰值電流比較 單元的輸出端（即關斷信號）分別連接到RS觸發(fā)器的S端和R端，RS觸發(fā)器的輸出端即Q端連 接到驅動單元，驅動單元的輸出端與控制忍片的GATE引腳連接，GATE引腳輸出接至醒OS管 的柵極，用于驅動外部的功率NMOS管。VCC引腳為控制忍片的電源引腳，用于為整個控制忍 片接入外部電源;FB引腳同時作為恒流頻率控制信號和恒壓頻率控制信號，其恒流頻率控 制用于偵測輔助繞組Na的導通時間，W便恒流頻率控制單元按比例調節(jié)工作周期，使得次 級繞組Ns輸出電流穩(wěn)定在設定的值，即實現恒流功能；其恒壓頻率控制用于偵測副邊導通 時輔助繞組的電壓，間接反映輸出繞組的電壓，進而間接反映輸出電壓的大小，并根據所偵 測到的電壓大小來調節(jié)開關頻率，使得輸出電壓穩(wěn)定在設定值。CS為原邊繞組Np電流偵測 引腳，用于偵測原邊繞組Np導通時的峰值電流，W實現各周期過程中原邊峰值電流等于所 設定的闊值。
[0006] 當系統正常工作時，由于變壓器原邊繞組Np的極性相對輔助繞組Na和次級繞組化 同名端相反，因此在原邊繞組Np導通時，FB引腳為負電壓；當處于次級繞組化導通階段時，由 于輔助繞組Na與次級繞組化同名端極性相同，因此FB電壓為正電壓，此時變壓器副邊繞組電 壓為￥3 = ￥。+￥3，輔助繞組電壓￥3 = ￥3*(亂/化）=￥扎*1?2八扣+1?2)，因此￥。= ￥化*1?2*化/[(扣+ R2)*Na]-Vz，也就是輸出電壓是反饋電壓Vfb的函數，忍片通過恒壓頻率控制單元7來調節(jié)Vfb 到設定值，即可使得輸出電壓V。穩(wěn)定在設定值，此時系統工作在恒壓模式；當系統工作在恒 流模式時，副邊導通時間偵測單元可通過偵測FB引腳為正電壓的時間來確定次級繞組化的 導通時間Tons,并W此為依據來確定系統的工作周期T = K*T〇ns，其中K為比例系數。由于系統 工作與斷續(xù)模式，每個周期均要使原邊繞組Np儲存的能量全部在次級繞組化釋放，運樣次級 繞組化導通時的峰值電流，Ipp為原邊繞組Np導通時的峰值電流，化為次級繞組化的圈數，Np 為原邊繞組Np的圈數。運樣只要設定好Ipp和K及變壓器參數，那么次級繞組化的輸出電流就 是一個恒定值。
[0007] 當系統工作在輕載或者空載時，由于每個周期原邊峰值電流固定不變，因此每個 周期傳輸給副邊的能量固定不變，運樣在輸出完全空載時，由于不停地有能量向副邊傳輸， 副邊輸出電壓會不斷被抬高，且高于設定值，為了解決該問題，通常需要給副邊輸出端加入 一個假負載R4,用于消耗掉每個周期傳輸過來的能量，使得輸出電壓維持在設定值。
[0008] 加入假負載R4帶來的是待機功耗的增加，為了降低待機功耗，必須降低控制忍片 的最低工作頻率Fmin,使其在相同時間內導通次數減少，從而減少傳輸的能量，運樣就能增 大R4阻值來降低待機功耗。但是Fmin又會對系統的動態(tài)特性產生極大影響，當負載突然從零 跳變到滿載時受Fmin的限制，忍片不能立即使原邊導通來補充能量，而是必須等待最大關斷 時間Tmax(Tmax=l/Fmin)過了才能使原邊導通，運樣，在Tmax運段時間內由于輸出端負載很大， 而能量也沒有傳輸，因此輸出電壓會迅速下降，其下降值完全取決于Tmax, Tmax越大，即Fmin越 低則待機功耗越小，但是動態(tài)特性越差，因此在滿足一定動態(tài)特性的情況下Fmin不能再降 低。
【發(fā)明內容】
[0009] 針對現有技術所存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種原邊反饋AC-DC開關電 源的待機控制系統，能夠在不影響動態(tài)性能的條件下降低AC-DC開關電源的待機功耗。
[0010] 所述原邊反饋AC-DC開關電源的待機控制系統，包括:輔助繞組電壓反饋引入腳FB 引腳，電源引腳VCC引腳，原邊繞組電流偵測引入腳CS引腳，驅動AC-DC開關電源中功率開關 管的GATE引腳，所述FB引腳分別連接到副邊導通時間偵測單元、輸出電壓偵測單元和線電 壓偵測單元的輸入端，副邊導通時間偵測單元的輸出連接恒流頻率控制單元，輸出電壓偵 測單元的輸出分別連接恒壓頻率控制單元、待機脈寬控制單元、待機脈沖計數單元和恒壓 脈沖控制單元的輸入端;線電壓偵測單元的輸出端依次連接待機脈寬控制單元、待機預備 脈沖信號生成單元、待機脈沖計數單元;CS引腳經過前沿消隱單元連接到峰值電流比較單 元的輸入端;恒流頻率控制單元和峰值電流比較單元的輸出端分別連接第一 RS觸發(fā)器的S 端和R端，第一 RS觸發(fā)器的Q端連接恒壓/恒流模式選擇單元的輸入端;恒壓頻率控制單元和 峰值電流比較單元的輸出端分別連接第二RS觸發(fā)器的S端和R端，恒壓頻率控制單元的輸出 端還連接待機預備脈沖信號生成單元的輸入端，第二RS觸發(fā)器的Q端和待機脈沖計數單元 的輸出端連接恒壓脈沖控制單元的輸入端，恒壓脈沖控制單元的輸出端連接恒壓/恒流模 式選擇單元的輸入端，恒壓/恒流模式選擇單元的輸出端連接驅動單元，驅動單元的輸出連 接GATE引腳;VCC引腳連接內建電源單元，為整個系統供電；
[OOW 所述畐腳導通時間偵測單元，采集AC-DC開關電源中變壓器的輔助繞組分壓信號， 并從中檢測得到AC-DC開關電源的副邊導通時間Treset;
[0012]所述恒流頻率控制單元，根據副邊導通時間Treset構造得到一路恒流頻率控制信 號；
[0013] 所述前沿消隱單元，采集流經AC-DC開關電源中功率開關管的