一种基于原边反馈的开关电源电路的制作方法

本发明属于开关电源，具体地说，是涉及一种基于原边反馈的开关电源电路。

背景技术：

1、反激式acdc结构具有控制简单，输出电压易于调节的优点被广泛应用与中小功率的电源适配器场合。反激式acdc结构具有原边反馈(psr)和副边反馈(ssr)两种输出反馈控制方式。而原边反馈(psr)acdc由于可以省掉光耦和可控稳压源tl431器件，结构简单，性价比高的优点，被广泛应用在小功率acdc电源场合。如图1所示，为现有技术的原边反馈系统简化图，系统变压器t1具有3个变压器绕组，其中lp为主级绕组，在开关打开时储能。ls为副边绕组，在开关关闭时将变压器内的储能输出。laux为辅助绕组，负责给芯片供电和反馈输出电压信息。主级绕组和辅助绕组laux处于高压侧，定义为原边，与副边绕组ls电隔离。在开关闭合后ls和laux输出的电压信号与匝比成比例。原边反馈结构通过采样辅助绕组laux的电压信号来间接得到副边绕组ls的电压信号，而副边绕组ls的电压信号等于输出电压加上整流二极管d6的压降，所以laux的电压大小和输出电压的大小受整流二极管d6电流的影响。二极管d5为整流二极管，对辅助绕组开关波形整形得到直流电压给芯片供电。电阻r2、r3为辅助绕组电压分压电阻，分压值输入到芯片的电压采样端fb。电阻rcs为电流采样电阻，采集流过变压器主级lp的电流，并转换为电压信号送给芯片cs端。原边反馈系统通常加入假负载r4，需要让输出二极管d6维持通电状态。该假负载r4会持续产生功耗。

2、图2所示为现有技术的原边反馈系统结构图。原边反馈系统由于没有光耦反馈器件，不能隔离检测副边电压信号的能力，即原边侧的原边反馈控制芯片不能直接采样输出端电压，需要间接通过采样辅助绕组laux的电压信号来间接得到副边绕组ls的电压信号，而输出电压和副边绕组ls的电压相差差整流二极管d6压降。所以现有技术的原边反馈结构输出电压控制精度都比较差(±5％)，而且还需要采用各种复杂的电压补偿技术，如负载补偿等。还有现有技术的原边反馈系统必须在开关过程中才能通过辅助绕组检测输出电压，而在轻负载时开关频率低，因此输出电压检测频率下降，导致在轻载时不能及时响应输出负载的变化，瞬态响应极差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于原边反馈的开关电源电路，主要解决现有技术的原边反馈结构输出电压控制精度差和轻载输出响应速度慢的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于原边反馈的开关电源电路，包括原边电路、变压器和副边电路，与原边电路相连的原边检测控制电路，以及与变压器和副边电路相连的同步整流电路；其中，所述原边检测控制电路与变压器相连；

4、所述原边检测控制电路包括用于检测原边电路中功率管的驱动端回传信号和接收原边电路的fb端口回传信号的检测模块，s端与检测模块相连的rs触发器，与rs触发器的r端相连的峰值电流控制模块，与rs触发器输出端相连并连接到功率管的驱动端的驱动电路；其中，所述峰值电流控制模块用于接收原边电路中的电流；所述原边检测控制电路具有从检测模块引出的fb端口，所述原边检测控制电路具有从驱动电路引出的vcc端口和vg端口，所述原边检测控制电路具有从峰值电流控制模块引出的cs端口。

5、进一步地，在本发明中，所述原边检测控制电路还包括一端与rs触发器的s端相连且另一端与检测模块相连的恒流控制模块。

6、进一步地，在本发明中，所述同步整流电路包括同步整流芯片，栅极与同步整流芯片相连的晶体管n2，漏极与晶体管n2的漏极相连的晶体管n3，漏极与晶体管n3的源极相连的晶体管p1，与晶体管n3和晶体管p1的源极均相连的逻辑处理器，与逻辑处理器和同步整流芯片均相连的比较控制器，与比较控制器相连的误差放大器，以及与误差放大器相连的分压电阻r5、分压电阻r6；其中，分压电阻r6的另一端与晶体管n2的源极相连并作为同步整流电路的s端口与副边电路相连，分压电阻r5的另一端作为同步整流电路的vin端口与变压器副边绕组的同名端相连；晶体管n2的漏极作为同步整流电路的d端口与变压器副边绕组的异名端相连；同步整流芯片的输出端作为同步整流电路的vcc端口与副边电路相连。

7、进一步地，在本发明中，所述同步整流电路还包括电流检测运算模块；所述检测运算模块的输入端与比较控制器相连，所述检测运算模块的输出端与晶体管n2的源极和漏极均相连；所述检测运算模块还具有电流设置引脚iset。

8、进一步地，在本发明中，所述原边电路包括接入交流信号的4个整流二极管d1～d4，其中，整流二极管d1的正极与整流二极管d3的负极相连，整流二极管d2的正极与整流二极管d4的负极相连，整流二极管d2的负极与整流二极管d1的负极相连，整流二极管d3的正极极与整流二极管d4的正极相连，一端与整流二极管d2的负极相连且另一端与整流二极管d4的正极相连的储能电容c1，异名端与整流二极管d4的正极相连的变压器辅助绕组laux，正极与变压器辅助绕组laux的同名端相连的二极管d5，一端与二极管d5的负极相连且另一端与整流二极管d4的正极相连的储能电容c3，一端与整流二极管d4的正极相连且另一端与峰值电流控制模块相连的电阻rcs，一端与整流二极管d2的负极相连且另一端与二极管d5的负极相连的电阻r1，串联后一段与二极管d5的正极相连且负极与二极管d4的正极相连的电阻r2、电阻r3，作为驱动端的栅极与检测模块相连的功率管n1，以及连接于变压器原边绕组的两端之间的吸收电路；其中，电阻r2、电阻r3的公共端与原边检测控制电路的fb端口相连；功率管n1的漏极与变压器原边绕组的同名端相连,功率管n1的源极与原边检测控制电路的cs端口相连。

9、进一步地，在本发明中，所述副边电路包括一端与同步整流电路的vcc端口相连且另一端接地的电容c5，以及一端与变压器副边绕组的同名端相连且另一端接地的电容c4；其中，电容c4两端分别作为开关电源的vout端和vss端。

10、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

11、本发明在现有技术的原边反馈控制的开关电源系统的基础上，不增加电路和系统器件成本，采用新型的检测控制方法，同步整流控制电路检测输出，通过变压器回传控制信号，然后原边控制芯片检测控制功率管开关。采用本发明技术方案可以大幅提高原边反馈acdc适配器的输出电压和输出电流的控制精度，降低待机功耗，提高轻载输出响应速度。不需要增加成本即可大幅改善原边反馈acdc适配器的性能。

技术特征：

1.一种基于原边反馈的开关电源电路，包括原边电路、变压器和副边电路，其特征在于，还包括与原边电路相连的原边检测控制电路，以及与变压器和副边电路相连的同步整流电路；其中，所述原边检测控制电路与变压器相连；

2.根据权利要求1所述的一种基于原边反馈的开关电源电路，其特征在于，所述原边检测控制电路还包括一端与rs触发器的s端相连且另一端与检测模块相连的恒流控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于原边反馈的开关电源电路，其特征在于，所述同步整流电路包括同步整流芯片，栅极与同步整流芯片相连的晶体管n2，漏极与晶体管n2的漏极相连的晶体管n3，漏极与晶体管n3的源极相连的晶体管p1，与晶体管n3和晶体管p1的源极均相连的逻辑处理器，与逻辑处理器和同步整流芯片均相连的比较控制器，与比较控制器相连的误差放大器，以及与误差放大器相连的分压电阻r5、分压电阻r6；其中，分压电阻r6的另一端与晶体管n2的源极相连并作为同步整流电路的s端口与副边电路相连，分压电阻r5的另一端作为同步整流电路的vin端口与变压器副边绕组的同名端相连；晶体管n2的漏极作为同步整流电路的d端口与变压器副边绕组的异名端相连；同步整流芯片的输出端作为同步整流电路的vcc端口与副边电路相连。

4.根据权利要求3所述的一种基于原边反馈的开关电源电路，其特征在于，所述同步整流电路还包括电流检测运算模块；所述检测运算模块的输入端与比较控制器相连，所述检测运算模块的输出端与晶体管n2的源极和漏极均相连；所述检测运算模块还具有电流设置引脚iset。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于原边反馈的开关电源电路，其特征在于，所述原边电路包括接入交流信号的4个整流二极管d1～d4，其中，整流二极管d1的正极与整流二极管d3的负极相连，整流二极管d2的正极与整流二极管d4的负极相连，整流二极管d2的负极与整流二极管d1的负极相连，整流二极管d3的正极极与整流二极管d4的正极相连，一端与整流二极管d2的负极相连且另一端与整流二极管d4的正极相连的储能电容c1，异名端与整流二极管d4的正极相连的变压器辅助绕组laux，正极与变压器辅助绕组laux的同名端相连的二极管d5，一端与二极管d5的负极相连且另一端与整流二极管d4的正极相连的储能电容c3，一端与整流二极管d4的正极相连且另一端与峰值电流控制模块相连的电阻rcs，一端与整流二极管d2的负极相连且另一端与二极管d5的负极相连的电阻r1，串联后一段与二极管d5的正极相连且负极与二极管d4的正极相连的电阻r2、电阻r3，作为驱动端的栅极与检测模块相连的功率管n1，以及连接于变压器原边绕组的两端之间的吸收电路；其中，电阻r2、电阻r3的公共端与原边检测控制电路的fb端口相连；功率管n1的漏极与变压器原边绕组的同名端相连，功率管n1的源极与原边检测控制电路的cs端口相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于原边反馈的开关电源电路，其特征在于，所述副边电路包括一端与同步整流电路的vcc端口相连且另一端接地的电容c5，以及一端与变压器副边绕组的同名端相连且另一端接地的电容c4；其中，电容c4两端分别作为开关电源的vout端和vss端。

技术总结
本发明公开了一种基于原边反馈的开关电源电路，主要解决现有技术的原边反馈结构输出电压控制精度差和轻载输出响应速度慢的问题。该开关电源电路包括原边电路、变压器和副边电路，与原边电路相连的原边检测控制电路，以及与变压器和副边电路相连的同步整流电路；其中，所述原边检测控制电路与变压器相连；本发明的原边反馈开关电源大幅提高了原边反馈ACDC适配器的输出电压控制精度，降低待机功耗，提高轻载输出响应速度，改善原边反馈ACDC适配器的性能，同时通过变压器回传控制信号的新型原边反馈控制结构。

技术研发人员：麻胜恒,李科举,朱警怡,陆世奇,李焰,王太洪,肖洁,罗远辉,廖忠怀,林俊良,胡大君,葛基标
受保护的技术使用者：深圳斯诺投资合伙企业（有限合伙）
技术研发日：
技术公布日：2024/8/21