CN111106660A - 高集成控制芯片及具有它的电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高集成控制芯片及具有它的电源电路，高集成控制芯片包括：开关管、驱动模块、初级恒压控制模块和斜率补偿模块，初级恒压控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；所述斜率补偿模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级恒压控制模块连接。以根据所述原边电压反馈值进行输出电压的斜率补偿处理，使得所述开关电源电路的输出设定斜率的电压值。如此，可满足电池充电及马达驱动的电压电流斜率要求。通过且电源电路采用原边反馈方式，可减少反馈光耦等***电路，减少电路的***元件。

Description

高集成控制芯片及具有它的电源电路
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种高集成控制芯片及具有它的电源电路。
背景技术
现有电池充电及带电机产品充电器集成程度相对较低，为提供较大充电电流或驱动电流，通常采用副边电压电流反馈结构。由于副边反馈结构通常需要副边反馈检测电路及反馈光耦，导致***电路复杂，元器件相对较多，整体电源成品生产效率低，人工成本高，制造成本高，电源成品返修率高，产品综合成本高。而现有的原边反馈结构电路。由于考虑输出电压的稳定性，通常对脉冲控制器的输出电流限制为小电流输出，且充电斜率曲线一般为不可调节。无法满足较大充电电池充电电流要求或电机驱动电流要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高集成控制芯片及具有它的电源电路。
一方面，为实现上述目的，本发明实施例提供一种高集成控制芯片，包括：
开关管，所述开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；
驱动模块，所述驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端与连接，用于对所述开关管进行导通截止驱动控制；
初级恒压控制模块，所述初级恒压控制模块用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；
斜率补偿模块，所述斜率补偿模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级恒压控制模块连接，以对输出电压进行斜率补偿处理。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述高集成控制芯片还包括：初级恒流控制模块，所述初级恒流控制模块用于与开关电路的原边电流反馈端及驱动模块连接。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述高集成控制芯片还包括：线路补偿模块，所述初级恒流控制模块通过所述线路补偿模块与所述开关电源的原边电流反馈端连接，以对输出电流进行斜率补偿处理。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述开关管为可承受高电压功率管。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述高集成控制芯片还包括：PWM软启动模块，所述PWM软启动模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述高集成控制芯片还包括：抖频控制模块，所述抖频控制模块与所述驱动模块连接，用于通过驱动模块控制所述开关管输出周期性频率地变化调制脉冲。
进一步地，根据本发明的一个实施例，还包括过温保护模块，所述过温保护模块与所述驱动模块连接，用于检测到温度过高时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。
另一方面，本发明还提供一种电源电路，包括：
交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；
变压器，所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；
输出稳压电路，所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；
权利要求4至7任意一项所述的高集成控制芯片，所述开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述高集成控制芯片用于控制所述变压器变压输出。
电压反馈电路，所述电压反馈电路与所述变压器及高集成控制芯片的电压反馈端连接；
电流反馈电路，所述电流反馈电路与所述高集成控制芯片的电流反馈端连接。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述电压反馈电路包括：电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与所述变压器的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电压检测模块的电压检测端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与参考地连接。
所述电流反馈电路包括：电阻R7，所述开关管的另一信号输出端通过所述电阻R7与参考地连接，所述电阻R7的远离参考地端与所述电流检测模块的电路检测端连接。
本发明实施例通过初级恒压控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；所述斜率补偿模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级恒压控制模块连接。以根据所述原边电压反馈值进行输出电压的斜率补偿处理，使得所述开电源电路的输出设定斜率的电压值。如此，可满足电池充电及马达驱动的电压电流斜率要求。通过且电源电路采用原边反馈方式，可减少反馈光耦灯***电路，减少电路的***元件。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高集成控制芯片结构框图；
图2为本发明实施例提供的电源电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电源电路输出电源斜率曲线示意图。
附图标记：
直交流转换电路10；
芯片启动电路20；
初级吸收电路30；
变压电路40；
次级吸收电路50；
稳压输出电路60；
集成控制器70；
辅助变压供电电路80；
电压反馈电路90；
电磁滤波电容电路11；
开关管701；
驱动模块702；
PWM软启动模块703；
抖频控制模块704；
过温保护模块705；
初级恒压控制模块706；
第一电压检测电路707；
初级恒流控制模块708；
短路保护模块709；
前沿消隐模块LEB710；
第一电流检测电路711；
第二电流检测电路712；
芯片启动模块713；
时钟逻辑控制模块714；
斜率补偿模块715；
线路补偿模块716；
回路补偿模块717；
工作电压产生模块718；
第二电压检测电路719。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
一方面，参阅图1至图3，本发明实施例提供一种高集成控制芯片，包括：开关管701、驱动模块702、初级恒压控制模块706和斜率补偿模块715，开关管701用于与开关电路的原边变压器连接，以控制原边变压器产生脉冲电压；如图1和图2中所示，开关管701的集电极用于与原边变压器的一端连接，原边变压器的另一端与电源供电端连接。开关管701的发射极与参考地连接，通过开关管701对原边变压器上的电流进行开断控制，以对原边变压器进行PWM脉冲调制。
驱动模块702的信号输出端与开关管701的控制端与连接，用于对开关管701进行导通或截止驱动控制；驱动模块702与开关管701的栅极连接，以通过输出PWM控制信号，来对控制开关管701的导通或截止，从而对原边变压器PWM脉冲调制。
初级恒压控制模块706用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块702连接，并对开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；如图1和图2中所示，初级恒压控制模块706与开关电源的原边电压反馈端连接。如此，可将开关电源的原边电压反馈至初级恒压控制模块706，初级恒压控制模块706根据原边电压反馈值进行恒定电压输出处理，以使得开电源电路的输出电压可保持恒压输出，如此，使得输出电压稳定。
斜率补偿模块715分别与开关电源的原边电压反馈端及初级恒压控制模块706连接，以对输出电压进行斜率补偿处理。参阅图1至图3，斜率补偿模块715分别与开关电源的原边电压反馈端及初级恒压控制模块706连接，以根据原边电压反馈值进行输出电压的斜率补偿处理，使得开电源电路的输出设定斜率的电压值。如此，可满足电池充电及马达驱动的电压电流斜率要求。更加具体的，如图3中所示，在实际应用中，当充电器接刚放完电的电池，或者直驱马达时，瞬间输出电压低，变压器原边辅助绕组通过感应输出绕组电压，电压检测回路分压电阻分压后，从而芯片的电压反馈端反馈电压，并通过斜率补偿模块715、电压控制模块以及外设电阻，调整芯片的PWM输出，为马达启动提供大电流或电池充电电流。当电流刚充入放完电的电池时，由于电池内阻产生压降，所以电池电压很快上升。此后，斜率补偿模块715及电压检测模块/恒流控制模块，控制输出PWM信号，将输出电流恒定，即恒流充电，电池开始接受电荷，电池电压以较低的速率持续上升。经过一定时间后，电池的内阻抗增加，电池电压开始较快上升。当电池快充饱时，充电器斜率补偿模块715/电压模块控制IC PWM，进入涓流充电：也称为维护充电。
本发明实施例通过初级恒压控制模块706与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块702连接，并对开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；斜率补偿模块715分别与开关电源的原边电压反馈端及初级恒压控制模块706连接。以根据原边电压反馈值进行输出电压的斜率补偿处理，使得开电源电路的输出设定斜率的电压值。如此，可满足电池充电及马达驱动的电压电流斜率要求。通过且电源电路采用原边反馈方式，可减少反馈光耦灯***电路，减少电路的***元件。
参阅图1至图3，高集成控制芯片还包括初级恒流控制模块708，初级恒流控制模块708用于与开关电路的原边电流反馈端及驱动模块702连接。如图1和图2中所示，初级恒流控制模块708与开关电源的原边电流反馈端连接。如此，可将开关电源的原边电流反馈至初级恒压控制模块706，初级恒压控制模块706根据原边电流反馈值进行恒定电流输出处理，以使得开电源电路的输出电流可保持恒流输出，如此，使得输出电流稳定。
参阅图1至图3，高集成控制芯片还包括：线路补偿模块716，初级恒流控制模块708通过线路补偿模块716与开关电源的原边电流反馈端连接，以对输出电压进行斜率补偿处理。线路补偿模块716分别与开关电源的原边电流反馈端及初级恒压控制模块706连接，以根据原边电流反馈值进行输出电流的斜率补偿处理，使得开电源电路的输出设定斜率的电压值，如此，可满足电池充电及马达驱动的电流斜率要求。如图3中所示，在电池充电及马达驱动中，通过线路补偿模块716及初级恒流控制模块708对输出电流进行斜率控制，以满足电池充电及电机驱动的电流斜率要求，实现对电池的安全充电，保证电池的充电安全及延长电池的使用寿命。如图3中曲线所示，电池充电曲线可分为三个阶段：
1、涓充阶段：图3中①处，电流量为0～0.2*Io之间；此时，电池充满，输出电流处于维护状态。
2、快充阶段：图3中①～②处，电流量为0.2*Io～Io之间；此时，电池快速充电。
3、直驱马达提供大电流或电池刚放完电大电流充电阶段：图3中②～③处，电流量为Io～3*Io，在开始充电时，提供大电流进行充电和/马达驱动。
进一步地，在本发明的一个实施例中，开关管701为可承受高电压功率管。通过采用可承受高电压功率管，使得可通过原边变压器连接至高压供电电源。实现对高压电的变压输出。可承受较高的脉冲电源冲击，避免开关管701被击穿导致无法正常工作，并减少初级吸收电路30，使得电路更加地简单，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低,产品综合成本低。在本发明的一个实施中，开关管701为可承受800V高压功率管。
参阅图1和图2，高集成控制芯片还包括：PWM(pulse-width modulating脉宽调制)软启动模块，PWM软启动模块703与驱动模块702连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块702控制开关管701的导通。如图1中所示，PWM软启动模块703对开关波形的波谷进行检测。例如，PWM软启动模块703可通过检测开关管701上的电源开关波形，以获取开关管701上的波形的谷值信息，当检测到开关波形处于谷值时，此时通过驱动模块702将开关管701开通，以降低开关管701的开关导通损耗。由于开关管701中具有一定的导通电阻，导通电阻在导通时会产生一定的导通损耗，在实用应用中，应尽量减少开关管701的导通损耗，通过PWM软启动模块703检测到开关管701上的波形处于谷值时，此时，将开关管701道通，从而降低了开关管701的开关损耗，提高开关管701的能量转换效率。
参阅图1和图2，高集成控制芯片还包括：抖频控制模块704，抖频控制模块704与驱动模块702连接，用于通过驱动模块702控制开关管701输出周期性频率地变化调制脉冲。由于传统的脉冲产生器主要产生固定的工作频率来对高压直流电源进行脉冲调制。调制后的脉冲直流电由于能量集中在一固定频率上，使得变压器输出后的调制电源信号产生较强的电磁干扰信号，过高的电磁干扰信号可能导致无法通过电子设备的电磁兼容检测。此时，可通过电磁滤波电容电路11将电磁干扰信号滤除。但是增加了电源转换器的***电路，导致成本高和电路结构复杂。本发明实施例中，通过抖频控制模块704及驱动模块702来产生周期性地变化的脉冲调制信号，通过周期性地变化的脉冲调制信号实现频率的转移，从而减少电磁干扰信号的产生。且依据输出负载不同，初级高集成控制芯片IC工作频率变化，负载重，则工作频率高；负载轻，则工作频率低，以降低开关电路的EMI(Electro MagneticInterference电磁干扰)噪声，可省去了电磁滤波电容电路11和次级吸收电路50，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低，产品综合成本低。
参阅图1和图2，高集成控制芯片还包括过温保护模块705，过温保护模块705与驱动模块702连接，用于检测到温度过高时，通过驱动模块702控制开关管701截止。过温保护模块705用于检测高集成电源转换器上的温度值，并在温度值高于设定值时，通过驱动模块702来控制开关管701截止，以实现对电路的过温保护。
另一方面，参阅图2，本发明实施例还提供一种电源电路，包括：交直流转换电路、变压器、输出稳压电路和上述的高集成控制芯片，电压反馈电路90，电流反馈电路，交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；如图2中所示，交直流转换电路通过电源接口(L/N)与交流电输出端连接，交流电可为市电交流电。在本发明的一个实施例中，交直流转换电路包括有桥式整流电路BD1和稳压电路，桥式整流电路BD1将输入交流电整流成脉冲直流电源，并将脉冲直流电源输出至稳压电路，通过稳压电路整理成稳压高压直流电，并将稳压高压直流电输出至变压器。稳压电路包括有一电感L1和电容EC2，通过电感L1和电容EC2构成低通滤波电路。从而将桥式整流电路BD1输出端的电源信号中的高频电源信号滤除，输出稳定的直流电源。
变压器的输入端的其中一端与交直流转换电路连接，变压器T1用于将高压直流电变压成脉冲直流电；变压器在高集成控制芯片的脉冲信号作用下进行高压直流电的脉冲调整及变压输出。
输出稳压电路的输入端与变压器T1的输出端连接，输出稳压电路用于将脉冲直流电转换成低压直流电输出；输出稳压电路接收变压器输出的脉冲调整电源信号，并将脉冲调整电源信号进行稳压，以输出稳定的直流电，从而为供电设备供电。如图2中，在本发明的一个实施例中，输出稳压电路包括一二极管D7和电容EC4，二极管D7的阳极与变压器器的次级输出端连接，二极管D7的阴极与电容EC4的一端连接，电容EC4的端与参考地连接。二极管D7防止电容EC4内的电量反灌至变压器，并将变压器50输处的脉冲直流电进行稳压后输出。的高集成控制芯片U1的开关管701的一信号输出端与变压器的输入端的另一端连接，开关管701的另一信号输出端与参考地连接，高集成控制芯片用于控制变压器变压输出。
电压反馈电路90与变压器T1及高集成控制芯片U1连接；通过电压反馈电路90将原边变压器上的电压反馈至高集成控制芯片，以通过高集成控制芯片进行恒压和电压斜率控制。
电流反馈电路与高集成控制芯片T1连接。通过电流反馈电路将原边变压器上的电流反馈至高集成控制芯片，以通过高集成控制芯片进行恒流和电流斜率控制。
参阅图2，电压反馈电路90包括：电阻R4和电阻R5，电阻R4一端与变压器的一端连接，电阻R4的另一端分别与电压检测模块的电压检测端及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与参考地连接。如图2中所示，电阻R4和电阻R5相互串联，以将变压器上的电压进行分压后输出至主控电路的电压反馈端。通过电阻R4和电阻R5分压后反馈至主控电路，使得反馈电源可满足高集成控制芯片的电压要求。
参阅图2，电流反馈电路包括：电阻R7，开关管701的另一信号输出端通过电阻R7与参考地连接，电阻R7的远离参考地端与电流检测模块的电路检测端连接。通过电流反馈电路设置在高集成控制芯片与参考地之间，以将高集成控制芯片上开关管701的电流反馈至高集成控制芯片的电流检测端，以便于高集成控制芯片根据反馈电流值调节输出脉冲宽度。使得输出电源电流保持稳定。
以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种高集成控制芯片，其特征在于，包括：
开关管，所述开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；
驱动模块，所述驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端与连接，用于对所述开关管进行导通截止驱动控制；
初级恒压控制模块，所述初级恒压控制模块用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；
斜率补偿模块，所述斜率补偿模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级恒压控制模块连接，以对输出电压进行斜率补偿处理。
2.根据权利要求1所述的高集成控制芯片，其特征在于，还包括：初级恒流控制模块，所述初级恒流控制模块用于与开关电路的原边电流反馈端及驱动模块连接。
3.根据权利要求2所述的高集成控制芯片，其特征在于，还包括：线路补偿模块，所述初级恒流控制模块通过所述线路补偿模块与所述开关电源的原边电流反馈端连接，以对输出电流进行斜率补偿处理。
4.根据权利要求1所述的高集成控制芯片，其特征在于，所述开关管为可承受高电压功率管。
5.根据权利要求1所述的高集成控制芯片，其特征在于，还包括：PWM软启动模块，所述PWM软启动模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。
6.根据权利要求1所述的高集成控制芯片，其特征在于，还包括：抖频控制模块，所述抖频控制模块与所述驱动模块连接，用于通过驱动模块控制所述开关管输出周期性频率地变化调制脉冲。
7.根据权利要求1所述的高集成控制芯片，其特征在于，还包括过温保护模块，所述过温保护模块与所述驱动模块连接，用于检测到温度过高时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。
8.一种电源电路，其特征在于，包括：
交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；
变压器，所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；
输出稳压电路，所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；
权利要求4至7任意一项所述的高集成控制芯片，所述开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述高集成控制芯片用于控制所述变压器变压输出。
电压反馈电路，所述电压反馈电路与所述变压器及高集成控制芯片的电压反馈端连接；
电流反馈电路，所述电流反馈电路与所述高集成控制芯片的电流反馈端连接。
9.根据权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述电压反馈电路包括：电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与所述变压器的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电压检测模块的电压检测端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与参考地连接。
所述电流反馈电路包括：电阻R7，所述开关管的另一信号输出端通过所述电阻R7与参考地连接，所述电阻R7的远离参考地端与所述电流检测模块的电路检测端连接。
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