用于開關電源變換器的控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及開關電源變換器，更具體地，本發明提供了一種開關電源變換器內部 用于恒流恒壓模式的控制IC(集成電路）。
【背景技術】
[0002] 原邊反饋的反激式電源變換器因其結構簡單、成本低廉而被廣泛應用。在應用中， 工作過程包括一恒流充電控制過程（CC模式）和一恒壓控制過程（CV模式）。當輸出電壓 Vo低于其闊值V〇_max時，電源變換器工作在恒流充電控制模式；當輸出電壓Vo接近于或 等于Vo_max時，電源變換器工作在恒壓控制模式。
[0003] 圖1為現有原邊反饋的反激式電源變換器的簡化示圖。Dl~D4、C1共同組成整流 及濾波電路，輸出直流電壓；R3、C2組成RC啟動電路，為IC電源腳VCC供電；化、Ns、Naux 分別為初級繞組、次級繞組、輔助繞組的應數；D5為輸出單向器；Co為輸出電容；Ro為輸出 負載；D6為供電二極管；MOS為功率開關；Rs為采樣電阻；RUR2為輔助繞組分壓電阻，IC 的FB腳（接收反饋電壓）接至RUR2之間。
[0004] 系統上電后，啟動電路R3、C2為IC充電，直至IC啟動并控制功率管MOS導通和關 斷。在MOS關斷期間，次級繞組為負載供電，運時輔助繞組為IC供電。 陽0化]圖2為IC內部的簡化示圖，包含兩種工作模式---直流模式和恒壓模式。內部 模塊包括一采樣/保持模塊，采樣功率管關斷時FB腳電壓；一誤差放大器EA模塊，用來放 大FB電壓與基準電壓化efl之間的差異；一CV模塊；一退磁/采樣模塊，采樣退磁結束時 間；一CC模塊，與退磁/采樣模塊共同實現恒流功能；一模式選擇模塊，用來判斷電路工作 于CC模式還是CV模式；OR與RS觸發器構成邏輯模塊；一Toff,max模塊（最大關斷時間 模塊），防止輸出電壓Vo極低時，CC、CV兩種模式都不工作，則由To化max模塊強制功率管 導通；一驅動模塊DRV;-限流比較器CMP1，用來固定原邊峰值電流。功率管MOS陽T和采樣 電阻Rs為IC外置器件。
[0006] 兩種工作模式是通過輸出電壓Vo來判斷，而Vo與FB腳電壓成線性關系，因此可 W檢測FB腳電壓來進行判斷，FB腳經采樣/保持后，電壓若低于某闊值Vth,則模式選擇模 塊使得CC環路工作，CV環路不工作；若FB腳經采樣/保持后，電壓高于該闊值Vth,則模式 選擇模塊使得CV環路工作，CC環路不工作。
[0007] CC工作模式通常采用DCM(不連續導通）工作方式，圖3為CC模式下，輔助繞組與 次級電流的波形示圖。其中t。,為功率管導通時間，退磁時間tD。。^與諧振時間tg共同構成 功率管關斷時間。輸出電流可W表示如下：
[0008]
[0009] 其中Lpk為次級邊峰值電流，與原邊峰值電流成比例，而原邊峰值電流由限流比 較器CMP1來固定，故LPk為定值；T 為退磁時間，T為開關周期，現有技術中，通過CC模 塊固定Td。。。,與T的比例，通常為1/2,因此實現了恒流。
[0010] 現有技術下，輸出電壓Vo的充電速度取決于CC模式的輸出電流。系統剛上電時， 對于有限的恒流輸出電流，如果輸出電壓Vo不能很快升到一定值，由于輔助繞組電壓與Vo 成線性關系，那么輔助繞組的電壓也不足W為IC供電，運時IC由于內部消耗，電源電壓VCC 容易被拉至很低甚至低于欠壓點，導致系統起不來。
[0011] 因此，非常希望電源變換器能夠在系統剛上電時，輸出電流能夠更大，使得輸出電 壓能夠更快地升高，當輸出電壓快速上升到某一值后，電源變換器再進入恒流工作模式。

【發明內容】

[0012] 為了克服現有技術中存在的風險，本發明提供了一種用于恒流恒壓模式的控制IC 及其工作方法，可W解決系統由于恒流電流不夠大而不能啟動的風險。
[0013] 本發明的用于開關電源變換器的控制電路包括：采樣保持模塊的輸入端連接輸出 電壓的反饋電壓，采樣功率管關斷時的反饋電壓；采樣保持模塊的輸出端連接誤差放大器 模塊，誤差放大器模塊用來放大反饋電壓與第一基準電壓之間的差異；誤差放大器模塊輸 出端通過恒壓控制模塊連接模式選擇模塊的輸入端；退磁采樣模塊的輸入端也連接反饋電 壓，采樣退磁結束時間；退磁采樣模塊的輸出端通過恒流充電控制模塊連接模式選擇模塊 的輸入端；所述模式選擇模塊的輸入端還連接第二比較器的輸出端，第二比較器的輸入端 分別連接所述反饋電壓和一個用于比較的固定電壓，第二比較器用來采樣退磁結束時間； 所述第二比較器、恒流充電控制模塊、恒壓控制模塊所在工作環路分別稱為第一環路、第二 環路和第=環路；
[0014] 模式選擇模塊的輸出端連接或口的一個輸入端，或口另一輸入端連接一個最大關 斷時間模塊，用于輸出電壓極低致使=個環路都不工作時，強制功率管導通；或口的輸出端 連接RS觸發器的S端，RS觸發器的R端連接第一比較器的輸出端，第一比較器的輸入端分 別連接功率管源極和第二基準電壓，第一比較器用來固定原邊峰值電流；RS觸發器的Q端 通過驅動模塊連接功率管柵極；退磁結束時，從反饋電壓采樣到諧振，模式選擇模塊選擇第 一環路來控制功率管導通，系統工作在臨界導通模式；當反饋電壓高于闊值電壓Vthl但低 于闊值電壓Vth2時，模式選擇模塊選擇第二環路工作，系統工作在恒流充電控制模式；當 反饋電壓高于闊值電壓Vth2時，模式選擇模塊選擇第=環路工作，系統工作在恒壓控制模 式。
[0015] 在所述臨界導通模式下，在一個開關周期中，開關周期僅由導通時間t。。和退磁時 間tnemag兩者組成。
[0016] 本發明的優點是：在系統剛上電的初期，輸出電壓還很低的時候，采用臨界導通工 作模式（BCM)，運時輸出電流很高，勢必會使得輸出電壓快速升高，當輸出電壓升到某闊值 Vo_thl時，系統切換為恒流充電控制模式（CC模式），采用恒定的電流進行充電；當輸出電 壓升到另一更高的闊值V〇_th2(Vo_th2接近于Vo_max)時，系統切換為恒壓控制模式（CV 模式）。運樣的工作模式切換可W解決系統上電不能啟動的風險，同時還能加快充電速度。
【附圖說明】
[0017] 圖1是現有技術的原邊反饋反激式電源變換器簡化示圖。
[0018] 圖2是現有技術的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內部框架示圖。
[0019] 圖3是現有技術的原邊反饋反激式電源變換器工作機制示圖。
[0020] 圖4是根據本發明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內部框架示圖。
[0021] 圖5是根據本發明所示出的原邊反饋反激式電源變換器工作機制示圖。
[0022] 圖6是根據本發明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內部模式選擇模 塊的一部分。
[0023] 圖7是根據本發明所示出的原邊反饋反激式電源變換器控制IC內部模式選擇模 塊的另一部分。
[0024] 圖8是根據本發明所示出的原邊反饋反激式電源變換器工作模式轉換示圖。
【具體實施方式】
[00巧]下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0026] 如圖4所示，本發明設計的用于恒流恒壓系統的控制IC內部具體包括：一采樣/ 保持模塊，采樣功率管關斷時FB腳電壓（反饋電壓）；一誤差放大器模塊EA，用來放大FB 電壓與基準電壓化efl之間的差異；一恒壓控制模塊CV;-退磁/采樣模塊，采樣退磁結 束時間；一恒流充電控制