前馈电路及前馈控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源，特别涉及一种离线式AC-DC变换器在高输入电压下的低损耗电流的前馈电路及前馈控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来随着工业的快速发展，高输入电压开关电源也被广泛需求，当产品输入电压范围宽，特别是输入高限电压超过IKV，产品中器件的电压电流应力都会变大，特别是在过载及短路时，器件的电流电压应力过大更是严重威胁着产品的可靠性，因此如何将电流前馈技术应用在高输入电压下的产品中已成为焦点。
[0003]如图1所示，为现有常用的前馈电路，其包括AC-DC变换电路、辅助供电电路、前馈电路和为前馈电路单独供电的附加供电绕组NP3，其中，AC-DC变换电路包括变压器TI和主开关管Ql，变压器Tl包括原边绕组NPl、辅助绕组NP2和附加供电绕组NP3;主开关管Ql由控制IC驱动控制；控制IC，包括高压端HV、反馈端FB、接地端GND、供电端VDD、输出驱动信号的驱动端G和采样端CS，反馈端FB与反馈环路连接。辅助供电电路包括辅助绕组NP2、二极管Dl和电容Cl，是由辅助绕组NP2通过整流后形成的，用于给控制IC供电。前馈电路包括二极管D3和电阻R2，其具体连接关系是，附加供电绕组NP3与二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制IC采样端CS相连。其工作原理为:前馈电路工作在以下状态:由于附加供电绕组NP3与变压器Tl的NPl相互按照一定匝比耦合在一起，因附加供电绕组NP3上的电压变化就可以反映出输入电压的变化，因此通过调节电阻R2的阻值，就可以调节前馈电流的大小，达到高低压均能按照一定比例对采样端CS进行电流补
Iz? O
[0004]现有的控制IC也有电流前馈功能，但是很难应用在高输入电压下的产品中，由于现有控制IC有工艺及散热限制，IC芯片本身已经无法从高压端(HV脚)取得大的电流来作为高压下采样端CS的电流前馈，并且对于高输入电压产品，在输入高限电压下由于开关延时的原因，产品过流点本身就会比低压下大很多，再加上IC在高限电压下又不能给予一定的电流前馈补偿，因此导致一系列的问题严重影响着高压输入产品的可靠性能以及成本等，例如:
[0005]1、高压过流点增大，产品过流和短路时电流和电压应力超标，影响产品可靠性，或者不得不使用更大规格的器件来满足电压及电流应力需求，从而增加了产品的成本。
[0006]2、同时带来高压下产品跳周期时，开关频率变低，产品工作时更容易出现异音，影响客户使用。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于，提供一种能解决输入电压高时，导致产品输出过流点过大而引起的元器件电压电流应力问题的前馈电路。
[0008]与此相应，本发明还提供一种解决输入电压高时，导致产品输出过流点过大而引起的元器件电压电流应力问题的前馈控制方法。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010]—种前馈电路，用于通过检测输入电压的扰动信号来调控控制IC的采样端，包括开关管，开关管的导通通路形成于辅助供电电路与控制IC的采样端CS之间；将输入电压扰动信号的采样值作为开关管的控制信号，控制开关管的导通，当输入电压为高压时，开关管能够给控制IC的采样端CS—个大的直流偏置，使得采样端CS的电压升高，驱动控制信号被提如关断。
[0011]优选的，所述输入电压扰动信号的采样值作为开关管的控制信号，控制开关管工作在放大区。
[0012]优选的，所述前馈电路，包括电阻Rl、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q2，三极管Q2为NPN型三极管，其具体连接关系是，电阻Rl的一端与输入电压相连，电阻Rl的另一端通过电阻R6接控制IC的高压端HV;电阻Rl的另一端还通过电阻R5接三极管Q2的基极，用以将检测值提供给三极管Q2作为基极控制信号;三极管Q2的集电极通过电阻R4与辅助供电电路连接;三极管Q2的发射极与控制IC的采样端CS连接。
[0013]优选的，所述前馈电路，包括二极管D3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电容C2和三极管Q2，三极管Q2为PNP型三极管，其具体连接关系是，二极管D3的阳极与控制IC的驱动端G相连，二极管D3的阴极通过电阻R5接三极管Q2的基极，三极管Q2的基极还通过并联的电容C2和电阻R7接地，用以将检测值提供给三极管Q2作为基极控制信号;三极管Q2的发射极通过电阻R4与辅助供电电路连接;三极管Q2的集电极与控制IC的采样端CS连接。
[0014]本发明还提供一种前馈控制方法，用于通过检测输入电压的扰动信号来调控控制IC的采样端，包括如下步骤:开关管的导通通路形成于辅助供电电路与控制IC的采样端CS之间；将输入电压扰动信号的采样值作为前馈电路中开关管的控制信号，控制开关管工作在放大区；当输入电压升高时，开关管能够给控制IC的采样端CS—个大的直流偏置，使得采样端CS的电压升高，驱动控制信号被提前关断。
[0015]与现有技术相比较，本发明应用于AC-DC变换电路的高输入电压下电流前馈电路，其中一种高输入电压下电流前馈电路，第一电阻Rl与第二电阻R6为第一三极管Q2的基极提供一个随输入变化的信号，该信号可以控制第一三极管Q2基极电流的大小，而第三电阻R5和第四电阻R4的选取使得第一三级管Q2工作在放大区，以便获得高压下最低的损耗效果。
[0016]本发明有效的解决了由于输入电压高时，导致产品输出过流点过大而引起的开关管电流电压应力超标问题、产品可靠性问题以及输出噪声和产品工作异音等问题。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0018]1、通过本发明所述的电流前馈电路，解决了高输入电压下，即在输入高限电压超过IKV时，导致产品输出过流点过大而引起的器件电压电流应力问题。
[0019]2、通过本发明所述的电流前馈电路，解决了高输入电压下，产品工作时容易出现工作异音及噪声的问题。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术采用电流前馈电路的电路原理图，在现有技术中，前馈电路通过绕组电压变化来控制前馈电流；
[0021]图2为本发明实施案例一的前馈电路应用在AC-DC变换器中的电路原理图，在此实施例中，前馈电路通过检测控制IC的电压端HV的电压变化来控制前馈电流；
[0022]图3为本发明实施案例二的前馈电路应用在AC-DC变换器中的电路原理图，在此实施例中，前馈电路通过检测驱动信号的占空比变化来控制前馈电流。
【具体实施方式】
[0023]为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进，在对本发明的两种【具体实施方式】进行详细说明之前，先对【背景技术】部分所提到的现有技术结合附图加以说明，进而引出本案的发明构思。
[0024]如图1所示，为现有常用的前馈电路，现有方案存在的缺点是，产品设计时变压器Tl需要在额外的增加一个附加供电绕组NP3，首先从产品的成本和工艺(可能需要飞线方式才能实现)上面增加了开发的难度和成本。更重要的是，由于采样输入电压的变化是通过绕组耦合间接实现的，并且变压器的绕组较多很难绕制在一起，那么耦合效果必然比较差，并且不同变压器耦合的效果就会有些不同，就会直接影响到前馈电流的大小，因此由于不同的产品绕组的耦合程度肯定会有一定的差异，从而导致前馈电流会存在一定的差异，这样就会给产品的设计和产品的一致性带来很大困难。
[0025]而鉴于此问题，本文所描述的前馈电路，首先可以不增加附件的辅助绕组，这样极大的降低了产品的成本和工艺难度。而且不采用耦合的方式采样输入母线电压的变化，从而在前馈的精准度上面也有了很大的改善，并且电路简单，给使得