CN110061638B - Ac-dc驱动电路及封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AC‑DC驱动电路及封装结构，其中该AC‑DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述AC‑DC驱动电路的内部电路实现所述DEM端的复用功能；所述的CS端配合所述AC‑DC驱动电路的内部电路实现所述CS端的复用功能；所述的AC‑DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接。采用了该发明中的AC‑DC驱动电路及封装结构，可以在较宽的线电压范围内实现稳定直流电压输出。同时具有软启动、***过电流保护OCP(Over Current Protection)可调、输出过压保护OVP(overvoltage protection)可调、波谷准谐振QR(Quasi Resonant)导通技术的功能，还可降低开关损耗、更可随负载变化调整工作模式。

Description

AC-DC驱动电路及封装结构
技术领域
本发明涉及AC-DC转换电路技术领域，尤其涉及驱动电路，具体是指一种AC-DC驱动电路及封装结构。
背景技术
在较大功率离线式开关电源场合、AC-DC交直流转换电路越来越多地将功率MOS和控制芯片集成在同一模块内以实现极简***和***的小型化。
部分设计采用高压工艺将控制芯片和功率MOS一体化集成在一颗芯片内。采用高压工艺(＞600V)的优点是可以最简化***PIN脚、缺点是成本高、工艺难度大。目前市场AC-DC副边反馈电路采用高压集成工艺，输出功率达到100～200W、满足效率和全面保护、封装符合高压爬电距离标准的电路，PIN脚均大于等于7个。
也有设计采用控制芯片+功率MOS管合封的方式以节省成本，可以降低工艺难度和成本、输出功率和应用方案更灵活、满足效率和全面保护的成品电路，封装符合高压爬电距离标准的合封电路中，PIN脚均大于等于7个。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够可以减少封装引脚的AC-DC驱动电路及封装结构。
为了实现上述目的，本发明的AC-DC驱动电路及封装结构具有如下构成：
该AC-DC驱动电路，其主要特点是，所述的AC-DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的检测保护模块包括所述AC-DC驱动电路内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路，且所述AC-DC驱动电路内部还具有一电流补偿电路，
所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能；
所述的CS端和一功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能；
所述的AC-DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接。
该AC-DC驱动电路中，
所述DEM端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能、所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能和所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，所述的AC-DC驱动电路具有所述AC-DC驱动电路谐振信号、功率开关管导通信号以及第三信号，所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述检测保护模块内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能为：
当输入所述的AC-DC驱动电路谐振信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的波谷检测电路实现所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能；
当输入所述的功率开关管导通信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输入电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能；
当输入所述的第三信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输出电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能。
该AC-DC驱动电路的实现DEM端的波谷检测功能具体如下：
输入所述的AC-DC驱动电路谐振信号至所述的DEM端，并通过所述的DEM端检测与所述AC-DC驱动电路相连接的一变压器的辅助线圈的电压，且在所述的辅助线圈的电压低于波谷检测电路的预设基准电压时，通过所述的DEM端输出一波谷检测信号使所述的功率开关管进行软开关动作。
该AC-DC驱动电路的变压器还具有原边线圈和副边线圈，所述的原边线圈和副边线圈配合所述的DEM端实现所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能，所述的实现DEM端的输入电压检测保护功能具体如下：
输入所述的功率开关管导通信号至所述的DEM端，并在所述的输入电压达到输入电压检测保护电路内部的比较器的预设输入电压阈值后关断所述的功率开关管以保护所述的AC-DC驱动电路；
所述的比较器包括第一比较器和第二比较器，所述的第一比较器和第二比较器均通过第一开关与所述的DEM端相连接，所述的预设输入电压阈值包括所述第一比较器的第一预设输入电压阈值和所述第二比较器的第二预设输入电压阈值；
所述的第一预设输入电压阈值的计算公式如下：
Figure BDA0001553274580000031
所述的VDC_BNI为所述的第一预设输入电压阈值，所述的NP为所述的原边线圈的匝数，所述的Na为所述的辅助线圈的匝数，所述的IBNI为第一比较器的内置电流，所述的R1为与所述的DEM端相连接的第一外部分压电阻的阻值，所述的第一外部分压电阻还与一端接地的第二外部分压电压相连接；
所述的第二预设输入电压阈值的计算公式如下：
Figure BDA0001553274580000032
所述的VDC_BNO为所述的第二预设输入电压阈值，所述的NP为所述的原边线圈匝数，所述的Na为所述的辅助线圈匝数，所述的IBNO为所述的第一比较器的内置电流，所述的R1为所述的第一外部分压电阻的阻值。
该AC-DC驱动电路的变压器还具有副边二极管，所述的副边二极管配合所述的DEM端实现所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，所述的实现DEM的输出电压检测保护功能具体如下：
输入所述的第三信号至所述的DEM端，并在所述的输出电压达到所述输出电压检测保护电路内部的第三比较器的预设输出电压阈值后关断所述的副边二极管以保护所述AC-DC驱动电路，所述的第三比较器通过第二开关与所述的DEM端相连接，所述的第三信号为所述的功率开关管关断且所述的副边二极管导通时的信号；
所述的输出电压的计算公式如下：
Figure BDA0001553274580000033
所述的V0为所述的输出电压，所述的R1为所述的第一外部分压电阻的阻值，所述的R2为所述的第二外部分压电阻的阻值，所述的VDEM为所述DEM端的电压。
该AC-DC驱动电路的CS端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的电流采样功能和所述AC-DC驱动电路的电流补偿功能，所述的实现CS端的电流采样功能具体如下：
所述的CS端和所述功率开关管的源端和一敏流电阻相连接，以实现所述AC-DC驱动电路的电流采样功能；
该AC-DC驱动电路的实现CS端的电流补偿功能具体如下：
所述的电流补偿电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和过流比较器，所述的CS端的一端和所述的功率开关管的源端和所述的敏流电阻相连接，所述的CS端的另一端和所述的第三电阻、第四电阻和第五电阻相连接，所述的过流比较器具有过流比较器正极输入端和过流比较器负极输入端，所述的过流比较器正极输入端输入一预置电压，所述的过流比较器负极输入端通过所述的第三电阻与所述的CS端相连接，所述的过流比较器通过判断CS端的电压与补偿电压量的差值是否高于所述的预置电压以决定是否触发对所述的AC-DC驱动电路的补偿。
该AC-DC驱动电路的补偿电压量的计算公式如下：
VR3＝K*I0n*R3，
所述的VR3为所述的补偿电压量，所述的K为一常数，所述的I0n为流经所述电流补偿电路的同步电流，所述的R3为第三电阻的阻值；
所述的同步电流I0n通过一三极管以及所述的第四电阻流至所述的第三电阻。
该封装结构，其主要特点是，所述的封装结构包括AC-DC驱动电路和功率开关管，所述的AC-DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的检测保护模块包括所述AC-DC驱动电路内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路，且所述AC-DC驱动电路内部还具有一电流补偿电路，
所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能；
所述的CS端和所述的功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能；
所述的AC-DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接；
所述的DEM端和外部第一封装引脚相连接，所述的CS端和外部第五封装引脚相连接。
该封装结构的功率开关端具有栅极，所述的栅极和所述的输出端相连接。
该封装结构的AC-DC驱动电路还具有FB端、VCC端和GND端，所述的FB端和外部第二封装端相连接，所述的VCC端和外部第三封装引脚相连接，所述的GND端和外部第四封装引脚相连接，所述的功率开关管还具有源极和漏极，所述的源极和所述的外部第五封装引脚相连接，所述的漏极和外部第六封装引脚相连接。
该封装结构的AC-DC驱动电路叠于所述的功率开关管之上，且所述的功率开关管与所述的AC-DC驱动电路之间通过绝缘胶实现封装。
采用了该发明中的AC-DC驱动电路及封装结构，可以在较宽的线电压范围内实现稳定直流电压输出。同时具有软启动、***过电流保护OCP(Over Current Protection)可调、输出过压保护OVP(overvoltage protection)可调、波谷准谐振QR(Quasi Resonant)导通技术的功能，还可降低开关损耗、更可随负载变化调整工作模式。
附图说明
图1为本发明的具有AC-DC驱动电路和功率开关管的封装结构示意图。
图2为本发明的AC-DC驱动电路的一应用示意图。
图3为本发明的AC-DC驱动电路的另一应用示意图。
具体实施方式
在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，所述实施例涉及对应用AC-DC驱动电路及封装结构的组合。所述电路结构和各模块单元在附图中通过常规符号在适当的位置表示出来了，并且只示出了与理解本发明的实施例有关的细节，以免因对于得益于本发明的本领域普通技术人员而言显而易见的那些细节而模糊了本公开内容。
在下文中，第一和第二之类的关系术语仅仅用来区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明的具有AC-DC驱动电路和功率开关管的封装结构示意图。
该封装结构中的AC-DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的检测保护模块包括所述AC-DC驱动电路内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路，且所述AC-DC驱动电路内部还具有一电流补偿电路，
所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能；
所述的CS端和所述的功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能；
所述的AC-DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接；
所述的DEM端和外部第一封装引脚相连接，所述的CS端和外部第五封装引脚相连接。
该封装结构的功率开关端具有栅极，所述的栅极和所述的输出端相连接。
该封装结构的AC-DC驱动电路还具有FB端、VCC端和GND端，所述的FB端和外部第二封装端相连接，所述的VCC端和外部第三封装引脚相连接，所述的GND端和外部第四封装引脚相连接，所述的功率开关管还具有源极和漏极，所述的源极和所述的外部第五封装引脚相连接，所述的漏极和外部第六封装引脚相连接，其中各端的功能请参阅表1所示：
表1 具有AC-DC驱动电路和功率开关管的封装结构中的各端的功能
Figure BDA0001553274580000061
该封装结构的AC-DC驱动电路叠于所述的功率开关管之上，且所述的功率开关管与所述的AC-DC驱动电路之间通过绝缘胶实现封装。
该AC-DC驱动电路中，所述DEM端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能、所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能和所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，所述的AC-DC驱动电路具有所述AC-DC驱动电路谐振信号、功率开关管导通信号以及第三信号，所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述检测保护模块内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能具体为：
(1)当输入所述的AC-DC驱动电路谐振信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的波谷检测电路实现所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能，所述的波谷检测过程为：
当功率开关管的导通时间(Ton)过后开关关闭的同时反激冲程开始，在反激冲程过后，也就是退磁结束后，功率开关管漏端电压显示一个频率的振荡，该频率近似为(见公式一)：
Figure BDA0001553274580000062
其中，Lp为原边线圈电感，Cd为外部功率开关管漏极的节点寄生电容。当退磁结束，出现谐振时，只要检测到所述DEM端的电压VDEM低于所述波谷检测电路的预设基准电压时，比较器翻转并送出一个脉宽一定的高脉冲，这个高脉冲就是波谷检测信号的输出，也是功率开关管的开信号。此开信号为软开关，当功率开关管每次打开都在波谷附近时，就满足导通时低压大电流，降低了开关的导通损耗；
(2)当输入所述的功率开关管导通信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输入电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能，所述的输入电压检测保护过程为(参阅图2)：
输入电压检测保护单元通过输入级采样整流后得到输入直流线电压值，经辅助绕组镜像实现线电压欠压、过压保护，根据伏秒数定律，变压器励磁时间内原边电感的伏秒数与变压器退磁时间内原边电感的伏秒数相等。得式如下(见公式二)：
Figure BDA0001553274580000071
其中，开关管饱和压降和副边二极管压降在上式中均表示为1，VDC_IN为输入电压，V0为输出电压，
Figure BDA0001553274580000072
为初级电感匝数/次级电感匝数，Ton为原边导通时间，Toff为原边关断时间。忽略功率开关管饱和压降和副边导通时二极管降，得到：
Figure BDA0001553274580000073
Figure BDA0001553274580000074
其中，D为输出占空比，可表示为公式五：
Figure BDA0001553274580000075
其中辅助线圈为芯片提供电源Vcc，辅助线圈与副边线圈的匝数、输出电压Vo的关系如下：
Figure BDA0001553274580000076
其中，
Figure BDA0001553274580000077
为辅助线圈匝数/副边线圈匝数，将公式四和公式六合并，同时忽略副边导通时的二极管压降，得到公式七：
Figure BDA0001553274580000081
公式七表明输入电压与辅助线圈的VCC电压关联。当功率开关管导通时，原边输入直流电压镜像折合到辅助线圈的VCC电压上，电压极性与变压器同名端(变压器的原边线圈和副边线圈的正负相同的两端)一致、在原边导通时VCC端为负电压。通过外接电阻分压在DEM端得到一个与输入直流电压相关的负电压，设计功率开关管导通时开关S1闭合，则第一分压电阻R1上流出电流与线电压成正比，线电压越低、电流越小，反之线压高则流出电流大，内部电流比较器比较流经第一分压电阻R1电流，设定比较电流门限、当达到过压/欠压条件后比较器翻转，经一定延时关闭输出保护。第一预设输入电压阈值和第二预设输入电压阈值与原边线圈匝数/辅助线圈匝数比
Figure BDA0001553274580000082
内置比较电流IBNI、IBNO、电阻R1关系有：
Figure BDA0001553274580000083
Figure BDA0001553274580000084
所述的VDC_BNI为所述的第一预设输入电压阈值，所述的NP为原边线圈匝数，所述的Na为辅助线圈匝数，所述的IBNI为第一比较器的内置电流，所述的R1为第一分压电阻的阻值，所述的VDC_BNO为所述的第二预设输入电压阈值，所述的NP为所述的原边线圈匝数，所述的Na为所述的辅助线圈匝数，所述的IBNO为所述的第一比较器的内置电流，所述的R1为所述的第一分压电阻的阻值；
(3)当输入所述的第三信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输出电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，该第三信号为功率开关管关断且与所述AC-DC驱动电路相连接的一变压器中的副边二极管导通时的信号，其中该变压器还具有原边线圈、副边线圈、辅助线圈以及副边二极管，所述的原边线圈和副边线圈配合所述的AC-DC驱动电路实现交直流转换功能，所述的辅助线圈配合所述的AC-DC驱动电路实现检测保护功能，所述的输出电压检测保护过程为(参阅图2)：
当功率开关管关断、副边二极管导通时，辅助线圈的电压与输出电压Vo之比即为辅助线圈匝数与副边线圈的输出匝数之比，见公式六。通过外接电阻分压在DEM端得到一个与Vo电压相关的正电压：
Figure BDA0001553274580000091
当输出过压时，VDEM电压也相应增高，内部电压比较器达到阈值门限经一定延时翻转，关闭输出起过压保护作用，其中所述的V0为所述的输出电压，所述的R1为第一分压电阻的阻值，所述的R2为第二分压电阻的阻值，所述的VDEM为所述DEM端的电压；
所述CS端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的电流采样功能和所述AC-DC驱动电路的电流补偿功能，所述的CS端和所述的功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能具体为：
(4)所述的CS端和所述功率开关管的源端和一敏流电阻相连接，以实现所述AC-DC驱动电路的电流采样功能，该电流采样过程为(参阅图3)：
进行功率开关管的源电流采样，OCP逐周期限流保护：
Figure BDA0001553274580000092
其中，所述的IPEAK_MAX为功率源端瞬态峰值电流最大值，所述的RS为所述敏流电阻的阻值；
(5)所述的CS端和所述的电流补偿电路相连接，以实现所述AC-DC驱动电路的电流补偿功能，该电流补偿过程为(参阅图3)：
所述的电流补偿电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和过流比较器，所述的CS端的一端和所述的功率开关管的源端和所述的敏流电阻相连接，所述的CS端的另一端和所述的第三电阻、第四电阻和第五电阻相连接，所述的过流比较器具有过流比较器正极输入端和过流比较器负极输入端，所述的过流比较器正极输入端输入一预置电压，所述的过流比较器负极输入端通过所述的第三电阻与所述的CS端相连接，所述的过流比较器通过判断CS端的电压与补偿电压量的差值是否高于所述的预置电压以决定是否触发对所述的AC-DC驱动电路的补偿，该电流补偿电路使输出功率在不同线电压下维持基本恒定。通过监控原边导通时间Ton来控制内部补偿电压量，CS端外接敏流电阻Rs的电压VCS减去在电阻R3上的补偿电压后进入OCP比较器，使OCP限流保护点随输出占空比的变化而调节。当输出占空比小、补偿量小，则功率开关管电流较低时就达到限流保护点触发过流保护。反之占空比大(低线压或重载时)，补偿量大、功率开关管在较大电流下达到限定的限流点，该补偿电压量通过以下公式计算得到：
VR3＝K*I0n*R3 (公式十二)
其中，电路内置同步三角波的最大上升时间为***设定的最大导通时间Ton_max，取12.5us，这段时间对应了三角波信号从0上升到最大，三角形幅度△Vmax＝3.37V。那么电压的变化率为3.37/12.5＝0.27V/us。图示电阻(20k)上的电流变化率为0.27/(20K)。图示R3上电流为所述的VR3为所述的补偿电压量，所述的K为一常数，图示的K为
Figure BDA0001553274580000101
所述的I0n为流经电流采样及补偿电路的同步电流，所述的R3为第三电阻的阻值，流经图示R3的电流为
Figure BDA0001553274580000102
所述的同步电流I0n通过一三极管以及所述的第四电阻流至所述的第三电阻。该电流补偿电路中进入比较器的信号为VOPP＝Vcs-VR3，其中，当VOPP＞0.45V时，比较器翻转，经过延时，开关管关闭。当高线压或轻载时，输出占空比小、补偿量VR3小，Vcs的阈值低、Vcs只要略高于0.45V比较器就翻转。功率开关管电流较低时就达到限流保护点触发过流保护。反之占空比大(低线压或重载时)，补偿量大、功率开关管在较大电流下达到限定的限流点。
本发明所描述的电路功能结构可以在较宽的线电压范围内实现稳定直流电压输出。具有软启动、***过电流保护OCP(Over Current Protection)可调、输出过压保护OVP(overvoltage protection)可调、波谷准谐振QR(Quasi Resonant)导通技术可降低开关损耗、随负载变化可调整工作模式，在空载下进入打嗝模式、在轻载下工作在降频模式、正常负载时为准谐振QR(Quasi Resonant)模式、重载后可以进入连续导通模式CCM(ContinuousConduction Mode)、频率稳定。
电路提供完整的智能化保护:包括过流、输出过压、输入过/欠线压、过温、VCC过压、过载、节电等保护。内置峰值电流补偿和斜率补偿。保证输出功率和闭环***的稳定。
本发明所描述的电路封装结构实现了最简化的引脚封装。在满足输出功率和效率的同时，电路功能完备、保护完整。由于合封后功率开关管可选、又增加了输出功率的可调性。
采用此发明的电路主要用于隔离反激应用，副边反馈、***工作于连续导通模式/非连续导通模式(CCM(Continuous Conduction Mode)/DCM(Discontinuous ConductionMode)))。
本发明的AC-DC驱动电路及封装结构可以在空载下进入打嗝模式、在轻载下工作在降频模式、正常负载时为准谐振QR(Quasi Resonant)模式、重载后可以进入CCM工作模式、频率稳定。
采用了该发明中的AC-DC驱动电路及封装结构，可以在较宽的线电压范围内实现稳定直流电压输出。同时具有软启动、***过电流保护OCP(Over Current Protection)可调、输出过压保护OVP(overvoltage protection)可调、波谷准谐振QR(Quasi Resonant)导通技术的功能，还可降低开关损耗、更可随负载变化调整工作模式。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的AC-DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的检测保护模块包括所述AC-DC驱动电路内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路，且所述AC-DC驱动电路内部还具有一电流补偿电路，
所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能；
所述的CS端和一功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能；
所述的AC-DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接；
所述DEM端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能、所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能和所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，所述的AC-DC驱动电路具有所述AC-DC驱动电路谐振信号、功率开关管导通信号以及第三信号，所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述检测保护模块内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能为：
当输入所述的AC-DC驱动电路谐振信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的波谷检测电路实现所述AC-DC驱动电路的波谷检测功能；
当输入所述的功率开关管导通信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输入电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能；
当输入所述的第三信号至所述的DEM端时，所述的DEM端配合所述的输出电压检测保护电路以实现所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能；
所述的DEM端的实现波谷检测功能具体如下：
输入所述的AC-DC驱动电路谐振信号至所述的DEM端，并通过所述的DEM端检测与所述AC-DC驱动电路相连接的一变压器的辅助线圈的电压，且在所述的辅助线圈的电压低于波谷检测电路的预设基准电压时，通过所述的DEM端输出一波谷检测信号使所述的功率开关管进行软开关动作；
所述的变压器还具有原边线圈和副边线圈，所述的原边线圈和副边线圈配合所述的DEM端实现所述AC-DC驱动电路的输入电压检测保护功能。
2.根据权利要求1所述的AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的DEM端的实现输入电压检测保护功能具体如下：输入所述的功率开关管导通信号至所述的DEM端，并在输入电压达到所述的输入电压检测保护电路内部的比较器的预设输入电压阈值后关断所述的功率开关管以保护所述的AC-DC驱动电路；
所述的比较器包括第一比较器和第二比较器，所述的第一比较器和第二比较器均通过第一开关与所述的DEM端相连接，所述的预设输入电压阈值包括所述第一比较器的第一预设输入电压阈值和所述第二比较器的第二预设输入电压阈值；
所述的第一预设输入电压阈值的计算公式如下：
Figure FDA0002732318280000021
所述的VDC_BNI为所述的第一预设输入电压阈值，所述的NP为所述的原边线圈的匝数，所述的Na为所述的辅助线圈的匝数，所述的IBNI为所述的第一比较器的内置电流，所述的R1为与所述的DEM端相连接的第一外部分压电阻的阻值，所述的第一外部分压电阻还与一端接地的第二外部分压电压相连接；
所述的第二预设输入电压阈值的计算公式如下：
Figure FDA0002732318280000022
所述的VDC_BNO为所述的第二预设输入电压阈值，所述的NP为所述的原边线圈匝数，所述的Na为所述的辅助线圈匝数，所述的IBNO为所述的第一比较器的内置电流，所述的R1为所述的第一外部分压电阻的阻值。
3.根据权利要求2所述的AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的变压器还具有副边二极管，所述的副边二极管配合所述的DEM端实现所述AC-DC驱动电路的输出电压检测保护功能，所述的DEM端的实现输出电压检测保护功能具体如下：
输入所述的第三信号至所述的DEM端，并在输出电压达到所述输出电压检测保护电路内部的第三比较器的预设输出电压阈值后关断所述的副边二极管以保护所述AC-DC驱动电路，所述的第三比较器通过第二开关与所述的DEM端相连接，所述的第三信号为所述的功率开关管关断且所述的副边二极管导通时的信号；
所述的输出电压的计算公式如下：
Figure FDA0002732318280000031
所述的V0为所述的输出电压，所述的R1为所述的第一外部分压电阻的阻值，R2为所述的第二外部分压电阻的阻值，所述的VDEM为所述DEM端的电压。
4.根据权利要求1所述的AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的CS端的复用功能包括所述AC-DC驱动电路的电流采样功能和所述AC-DC驱动电路的电流补偿功能，所述的CS端的实现电流采样功能具体如下：
所述的CS端和所述功率开关管的源端和一敏流电阻相连接，以实现所述AC-DC驱动电路的电流采样功能。
5.根据权利要求4所述的AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的实现CS端的电流补偿功能具体如下：
所述的电流补偿电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和过流比较器，所述的CS端的一端和所述的功率开关管的源端和所述的敏流电阻相连接，所述的CS端的另一端和所述的第三电阻、第四电阻和第五电阻相连接，所述的过流比较器具有过流比较器正极输入端和过流比较器负极输入端，所述的过流比较器正极输入端输入一预置电压，所述的过流比较器负极输入端通过所述的第三电阻与所述的CS端相连接，所述的过流比较器通过判断CS端的电压与补偿电压量的差值是否高于所述的预置电压以决定是否触发对所述的AC-DC驱动电路的补偿。
6.根据权利要求5所述的AC-DC驱动电路，其特征在于，所述的补偿电压量的计算公式如下：
VR3＝K*I0n*R3，
所述的VR3为所述的补偿电压量，所述的K为一常数，所述的I0n为流经所述电流补偿电路的同步电流，所述的R3为第三电阻的阻值；
所述的同步电流I0n通过一三极管以及所述的第四电阻流至所述的第三电阻。
7.一种封装结构，其特征在于，所述的封装结构包括AC-DC驱动电路和功率开关管，所述的AC-DC驱动电路具有DEM端、CS端、输出端和检测保护模块，所述的检测保护模块包括所述AC-DC驱动电路内部的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路，且所述AC-DC驱动电路内部还具有一电流补偿电路，
所述的DEM端与所述的检测保护模块相连接并通过输入至所述DEM端的不同信号且配合所述的波谷检测电路、输入电压检测保护电路和输出电压检测保护电路以实现所述DEM端的复用功能；
所述的CS端和功率开关管和所述的电流补偿电路相连接以实现所述CS端的复用功能；
所述的AC-DC驱动电路通过所述的输出端与所述的功率开关管相连接；
所述的DEM端和外部第一封装引脚相连接，所述的CS端和外部第五封装引脚相连接。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述的功率开关管具有栅极，所述的栅极和所述的输出端相连接。
9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述的AC-DC驱动电路还具有FB端、VCC端和GND端，所述的FB端和外部第二封装端相连接，所述的VCC端和外部第三封装引脚相连接，所述的GND端和外部第四封装引脚相连接，所述的功率开关管还具有源极和漏极，所述的源极和外部第五封装引脚相连接，所述的漏极和外部第六封装引脚相连接。
10.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述的AC-DC驱动电路叠于所述的功率开关管之上，且所述的功率开关管与所述的AC-DC驱动电路之间通过绝缘胶实现封装。
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CN112769340B (zh) * 2021-02-26 2022-07-19 深圳南云微电子有限公司 一种辅助绕组检测方法及电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262333A (zh) * 2015-12-02 2016-01-20 成都启臣微电子有限公司 一种准谐振反激式控制器及控制方法
CN105407583A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 哈尔滨工业大学 一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动装置
CN206060523U (zh) * 2016-06-27 2017-03-29 深圳市越宏普照照明科技有限公司 反激式开关电源
CN206595898U (zh) * 2017-03-24 2017-10-27 无锡硅动力微电子股份有限公司 基于sp6650的副边反激式开关电源

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262333A (zh) * 2015-12-02 2016-01-20 成都启臣微电子有限公司 一种准谐振反激式控制器及控制方法
CN105407583A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 哈尔滨工业大学 一种基于Buck-Boost电路和Flyback电路的单极准谐振LED驱动装置
CN206060523U (zh) * 2016-06-27 2017-03-29 深圳市越宏普照照明科技有限公司 反激式开关电源
CN206595898U (zh) * 2017-03-24 2017-10-27 无锡硅动力微电子股份有限公司 基于sp6650的副边反激式开关电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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