一种防倒灌电路及开关电源的制作方法

本技术涉及开关电源领域，尤其涉及一种适用于buck-推挽两级式级联开关电源的输出防倒灌电路。

背景技术：

1、buck-推挽两级式级联开关电源为了提升电源输入输出效率，通常在副边的整流电路上使用同步整流技术，然而，同步整流技术在带来效率提升的同时，也可能导致电源的输出反灌问题，尤其是在输出轻空载并且输出侧的电容容量较大时，输出的电容能量无法通过负载消耗，因而在频繁开关机或者是多模块并联时，这部分能量通过副边的同步整流管倒灌回输入端从而导致电源损坏；

2、为了解决能量通过副边同步整流管倒灌回流问题，通常采用增加防倒灌控制电路的手段来解决，而常规的防倒灌控制电路由于控制同步整流管的时序问题，可能导致输出电压掉电现象，并且在不同温度条件下反灌电流的一致性差；以及在某一倒灌电流保护点处，会引发同步整流管频繁切换状态导致电源效率低下甚至损坏。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供一种防倒灌电路及开关电源，用以解决：频繁开关机或者是多模块并联下，输出的电容能量通过副边的同步整流管倒灌回输入端导致电源损坏；以及控制电路导致的输出掉电和不同温度条件下反灌电流的一致性差的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、第一方面，提供一种防倒灌电路，应用于buck-推挽两级式级联开关电源，包括差分放大电路、回差比较电路和参考基准电路；

4、所述差分放大电路的第一端用于与buck功率级电路中的电流采样电阻rcs的正端连接，差分放大电路的第二端用于与采样电阻rcs的负端连接，差分放大电路的第三端与回差比较电路的第一端连接，差分放大电路的第四端与回差比较电路的第二端、第四端和参考基准电路的第一端连接；回差比较电路的第三端用于与同步整流驱动器的使能端连接；参考基准电路的第二端用于接入供电电源vcc，第三端接地；

5、所述差分放大电路用于采集buck功率级电路的输出电流信号，并将输出电流信号放大转化为表征所述输出电流信号的大小与方向的电压信号vcs；

6、所述回差比较电路用于将电压信号vcs与第一比较信号、第二比较信号进行比较，并在电压信号vcs小于第一比较信号时，输出高电平，在电压信号vcs大于第二比较信号时，输出低电平，其中，第一比较信号小于第二比较信号，第一比较信号和第二比较信号由基准电压vref和回差电压决定；

7、所述参考基准电路用于为所述差分放大电路及回差比较电路提供基准电压vref。

8、差分放大电路模块采集buck级的输出电流信号，并经过放大转化为可以表征输出电流大小与方向的电压信号vcs，当频繁开关机或是多模块并联时，输出的电容能量可能倒灌回输入端，导致电压信号vcs小于第一比较信号，从而回差比较电路输出高电平，使得同步整流驱动器的使能端为高电平，此时同步整流驱动器将会关闭，控制开关电源副边mos管关断，进而避免了输出反灌问题；

9、而当电路正常工作时，电压信号vcs大于第二比较信号，使得使能端为低电平，从而维持同步整流驱动器的开通状态，进而驱动副边mos管实现同步整流。

10、进一步的，所述回差比较电路包括比较单元、滤波单元和钳位单元；所述滤波单元的第一端作为所述回差比较电路的第一端，第二端与所述比较单元的第一端连接，第三端接地；所述比较单元的第二端作为所述回差比较电路的第二端，比较单元的第三端与所述钳位单元的第一端连接，比较单元的第四端与所述钳位单元的第二端连接后，作为所述回差比较电路的第三端；所述钳位单元的第三端作为所述回差比较电路的第四端。

11、进一步的，所述钳位单元包括二极管d1和电阻r5，电阻r5的一端与二极管d1的阳极连接，作为所述钳位单元的第一端，电阻r5的另一端作为所述钳位单元的第二端，二极管d1的阴极作为所述钳位单元的第三端。

12、进一步的，所述比较单元包括电阻r2、电阻r4和第二运放u3a，电阻r4的第一端作为所述比较单元的第二端，电阻r4的第二端分别与第二运放u3a的同相输入端和电阻r2的第一端连接；电阻r2的第二端作为所述比较单元的第三端；第二运放u3a的反相输入端作为所述比较单元的第二端；第二运放u3a的输出端作为所述比较单元的第四端。

13、进一步的，所述滤波单元为rc滤波单元。

14、进一步的，所述参考基准电路包括基准源芯片u1以及电阻r1；基准源芯片u1的参考极与阴极、电阻r1的一端连接后，作为所述参考基准电路的第一端，电阻r1的另一端作为所述参考基准电路的第二端连接到供电电源vcc，基准源芯片u1的阳极作为所述参考基准电路的第三端接地。

15、进一步的，所述差分放大电路包括电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c2、第一运放u2a；

16、电阻r6的第一端与电阻r9的第一端分别作为所述差分放大电路的第一端、第二端接在buck功率级电路的采样电阻rcs两端，电阻r6的第二端分别与电容c2的第一端和电阻r7的第一端连接；电阻r9的第二端分别与电阻r10的第一端和电容c2的第二端连接；电阻r7的第二端与第一运放u2a的同相输入端、电阻r3的第一端连接；电阻r10的第二端与第一运放u2a的反相输入端、电阻r11的第一端；电阻r3的第二端作为所述差分放大电路的第四端；电阻r11的第二端与第一运放u2a的输出端连接后，作为所述差分放大电路的第三端。

17、第二方面，提供一种防倒灌电路，应用于开关电源，所述开关电源包括同步整流驱动器和两级串联的buck功率级电路和推挽功率级电路，所述防倒灌电路包括：差分放大电路、回差比较电路和参考基准电路；

18、差分放大电路包括电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电容c2、第一运放u2a；

19、回差比较电路模块包括电阻r2、电阻r4、电阻r5、电阻r8、电容c3、二极管d1和第一运放u3a；

20、参考基准电路模块包括基准源芯片u1以及电阻r1；

21、电阻r6的第一端与电阻r9的第一端分别接在buck功率级电路的采样电阻rcs两端，电阻r6的第二端分别与电容c2的第一端和电阻r7的第一端连接；电阻r9的第二端分别与电阻r10的第一端和电容c2的第二端连接；电阻r7的第二端与第一运放u2a的同相输入端、电阻r3的第一端连接；电阻r10的第二端与第一运放u2a的反相输入端、电阻r11的第一端；电阻r3的第二端与电阻r4的第一端、电阻r1的第一端、二极管d1的阴极、基准源芯片u1的阴极和参考极连接；电阻r11的第二端与第一运放u2a的输出端电阻r8的第一端连接；电阻r8的第二端分别与电容c3的第一端以及第二运放u3a的反相输入端连接；电容c3的第二端接地；电阻r4的第二端分别与第二运放u3a的同相输入端和电阻r2的第一端连接；电阻r2的第二端分别与二极管d1的阳极和电阻r5的第一端连接；电阻r5的第二端与第二运放u3a的输出端连接后，用于与同步整流驱动器的使能端连接；基准源芯片u1的阴极通过电阻r1连接到供电电源vcc，基准源芯片u1的阳极接地。

22、第三方面，提供一种开关电源，包括同步整流驱动器、两级串联的buck功率级电路和推挽功率级电路、如上所述的防倒灌电路；当所述防倒灌电路输出高电平时，所述同步整流驱动器关闭，从而使得推挽功率级电路中的副边mos管关断，当所述防倒灌电路输出低电平时，所述同步整流驱动器开通，从而驱动推挽功率级电路中的副边mos管。

23、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

24、1、本实用新型所提供的buck-推挽输出的防倒灌电路，通过采集buck级的输出电流，进而通过逻辑判断控制副边同步整流驱动器的工作与否，具有实现防倒灌保护功能准确迅速的特点，提高了电源工作的可靠性。

25、2、本实用新型所提供的buck-推挽输出的防倒灌电路，具有钳位式的回差比较电路，可以有效避免输出电压掉电现象、不同温度条件下反灌电流的一致性差以及在某一倒灌电流保护点处，会引发同步整流管频繁切换状态导致电源效率低下甚至损坏的问题，从而保证了电源工作的稳定性。

26、3、防倒灌的控制方法精准、可靠，简单易实现，成本低。