《一种原边反馈开关电源控制芯片》的目的在于提供一种原边反馈开关电源控制芯片,其通过选择合适的电压反馈取样点以及通过选择合适的电流反馈取样点来降低原边反馈开关电源控制芯片的耐压等级,从而降低原边反馈开关电源控制芯片的面积和生产成本,并提升应用的灵活性,同时通过前述的技术措施来实现原边反馈开关电源控制芯片外引脚的减少,以简化外部配套电路,提高应用可靠性以及降低应用成本。
《一种原边反馈开关电源控制芯片》包括电压控制单元(101)、RS触发器(102)、斩波器单元(103)、驱动单元(104)、电流控制单元(105),以及VDD、GND、OUT三个引脚,所述斩波器单元(103)经驱动单元(104)放大后由OUT引脚输出以驱动外部开关管,所述电压控制单元(101)和电流控制单元(105)分别联接到RS触发器(102)的S端和R端,以通过RS触发器(102)控制斩波器单元(103),其特征在于选择VDD引脚作为反馈电压采集点,选择OUT引脚作为原边电流信号采集点,还包括第一电压比较器(107)、第二电压比较器(108),分别将VDD引脚的电压信号和OUT引脚的电压信号接入到第一电压比较器(107)和第二电压比较器(108)的输入端,并使之与标准电压信号进行比较后分别输出到电压控制单元(101)和电流控制单元(105)。
《一种原边反馈开关电源控制芯片》的这种原边反馈开关电源控制芯片,使用时与外部电路一起构成原边反馈开关电源,其中外部电路包括变压器(3)、开关三极管G以及整流滤波单元(2),所述变压器(3)包括原边绕组Np、辅助绕组Na以及次级绕组Ns,所述开关三极管G的发射极通过电阻R3接地,集电极接至变压器(3)的原边绕组Np的下端,基极与原边反馈开关电源控制芯片的OUT引脚联接,VDD引脚与外部整流滤波单元(2)的输出侧、原边绕组Np的上端并联接,且通过反接的二极管D1联接辅助绕组Na的上端,辅助绕组Na的下端和GND引脚接地。次级绕组Ns则通过二极管D2整流和电容C1滤波后输出到负载。
在前述的应用系统中,根据变压器原理我们有(Vdd Vz)/(Vo Vz)=NA/NS,其中Vdd为VDD引脚位置的电压值,Vz为二极管的结电压,Vo为次级绕组Ns经二极管D2整流、电容C2滤波后的输出电压值。因此VDD引脚位置的电压也间接反映了次级绕组Ns经二极管D2整流,电容C2滤波后的输出电压Vo的大小,所以VDD引脚可以作为输出电压Vo的反馈信号采集点。将VDD引脚直接作为了反馈信号采集点,为此VDD引脚位置的电压值Vdd会被稳定在设定值附近,一般等于整流滤波单元(2)的输出电压值,不会随输出电压Vo和负载等外部参数而有太大的变化。在2012年3月前技术中,VDD引脚位置的电压值Vdd在5伏时,考虑输出电压Vo和负载等外部参数变化的因素,芯片仍要按远高于5伏的耐压值来设计,而《一种原边反馈开关电源控制芯片》不需要,在整流滤波单元(2)的输出电压值为5伏时,可以采用标准的5伏低压CMOS工艺,从而降低芯片的面积和生产成本。
在《一种原边反馈开关电源控制芯片》中,OUT引脚为芯片的驱动单元(104)的输出引脚,用于驱动外部的开关三极管G,同时在该发明中,OUT引脚还复用为原边绕组Np电流侦测引脚,在开关三极管G导通过程中,如果流经原边绕组Np的电流增加,电阻R3上压降Vcs亦增加,OUT引脚的电压也随之上升,OUT引脚上的电压Vout=Vbe Vcs,Vbe为功率三极管G的基极与发射极间电压,Vcs为原边绕组Np的电流流经电阻R3两端的所产生压降,由于Vbe是一个相对固定的值,因此OUT引脚上的电压Vout值的变化,直接反映了Vcs值的变化,即OUT引脚上的电压Vout可作为原边绕组Np电流信号采集点。在发明中,所述OUT引脚上的电压信号最好通过一过滤波单元(109)接至第二电压比较单元(108)的输入端,以避免杂波干扰。
选择OUT引脚作为原边电流信号采集点的积极效果在于这样使《一种原边反馈开关电源控制芯片》的原边反馈开关电源控制芯片在应用时具有极大的灵活性,由其构建的开关电源的功率在许可的范围内仅取决于开关三极管G的功率,与驱动价格昂贵的MOS管相比,显然驱动普通大功率三极管有成本上的优势,这对开关电源的低成本应用极为重要。
另外,由于《一种原边反馈开关电源控制芯片》的原边反馈开关电源控制芯片只有VDD、GND、OUT三个引脚,这也相应带来了外部电路的简单化,对降低开关电源的成本和可靠性显然有着积极的效果。
所述电压控制单元(101)可以是一个恒压控制单元,也可以是一个恒流控制单元,其具体的电路在CN102237812A所公开内容中以及以AP3708原边反馈开关电源控制芯片为代表的电路中均有充分的公开,在此不作详述。所述电流控制单元(105)主要根据采集的电流信号将原边绕组Np的电流值箝位在极限电流值上,其构成如电压控制单元(101)一样,为众多的2012年3月前技术所公开,包括CN102237812A以及以AP3708原边反馈开关电源控制芯片为代表的电路中均有充分的公开。