CN214506884U - 功率变换器和电源控制芯片 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种功率变换器和电源控制芯片，该功率变换器主要包括变压器、主开关管、电源控制芯片、电压检测模块和采样控制模块等，变压器包括具有相同极性的主绕组和辅助绕组，电源控制芯片包括充电控制模块，其中，采样控制模块和电压检测模块位于电源控制芯片内部或外部；采样控制模块的第一端连接芯片的退磁检测引脚，第二端连接充电控制模块的第一端，第三端连接芯片的电源负极引脚；充电控制模块的第二端连接电压检测模块，第三端连接芯片的电源正极引脚。本申请的方案能够克服现有技术中由于传统辅助绕组的电压跟随而导致电源控制芯片的电源电压需承受更高电压的缺陷，使得芯片的电压可以稳定在所需的设定值等。

Description

功率变换器和电源控制芯片

技术领域

本申请涉及功率转换技术领域，尤其涉及一种功率变换器和电源控制芯片。

背景技术

PD电源适配器就是支持PD(Power Delivery)协议的电源适配器。PD电源一般功率大，为了满足欧洲能源之星的能效标准，一般采用准谐振***工作的电源控制芯片。PD电源的输出电压范围大，常见的输出为3.3V～20V，即存在最大电压是最小电压的6倍的现象。

在采用传统的基于辅助绕组为该电源控制芯片供电的反激变换器中，辅助绕组与次级绕组极性相同，在辅助绕组和次级绕组极性的匝比固定的情况下，传统的辅助绕组进行芯片供电时的电压与反激变换器的输出电压近似成正比，即供电电压的变化范围也将达到6倍。

为了不影响电源控制芯片驱动主开关管的效率，目前市面上有两种常见做法，一种是在电源控制芯片的电源引脚前增加一个外置线性电压调节电路(LDO)以进行降压作用；另一种则是在电源控制芯片的内部设置一LDO模块，以为芯片提供稳定电源。然而，第一种方案需要在***增加LDO，提高了成本，降低了***效率；第二种方案需要使用更高耐压的工艺，增大了芯片面积，增加了芯片发热量，还降低了***效率和***稳定性，提高了成本等。因此，这两种方法均不能较好地解决PD电源应用下的主控芯片供电问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请为了克服现有技术中的不足，提供一种功率变换器和电源控制芯片。

本申请的实施例提供一种功率变换器，包括：变压器、主开关管、电源控制芯片、供电电容、限流电阻、电压检测模块和采样控制模块，其中，变压器包括具有相同极性的主绕组和辅助绕组，电源控制芯片包括退磁检测引脚、电源正极引脚、电源负极引脚和充电控制模块，采样控制模块和电压检测模块位于电源控制芯片内部或外部；

主绕组的第一端用于连接输入电压，第二端连接主开关管；

辅助绕组的第一端连接退磁检测引脚，第二端接地；

电源正极引脚通过供电电容接地，还经由限流电阻连接至主绕组的第一端；电源负极引脚接地；

采样控制模块的第一端连接退磁检测引脚，第二端连接充电控制模块的第一端，第三端连接电源负极引脚；

充电控制模块的第二端连接电压检测模块的输出端，第三端连接电源正极引脚；

电压检测模块的输入端连接电源正极引脚。

在一种实施例中，电压检测模块用于检测电源正极引脚的电压，并当电源正极引脚的电压低于预设值时输出通路开启信号；

充电控制模块用于当接收到通路开启信号时，控制采样控制模块的第二端与电源正极引脚之间处于可导通状态；

其中，充电控制模块包括一开关单元和钳位二极管，开关单元的第一端连接采样控制模块的第二端，第二端连接正向设置的钳位二极管，第三端连接电压检测模块的输出端。

在一种实施例中，开关单元包括电流源、压降电阻、第一开关管和第一开关，压降电阻并联于第一开关管的控制端和第一端之间，第一开关管的第一端连接采样控制模块的第二端，第二端连接钳位二极管，控制端连接第一开关的第一端；

第一开关的第二端连接电流源，控制端连接电压检测模块。

在上述实施例中，第一开关管为MOS管或三极管。

在一种实施例中，采样控制模块用于当采样控制模块的第二端与电源正极引脚之间处于可导通状态后，在主开关管导通时，控制采样控制模块的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，以使辅助绕组产生的电流由退磁检测引脚流向供电电容；

其中，采样控制模块包括第二开关、第三开关以及由第一电阻和第二电阻串联构成的分压单元；

第一电阻的一端连接退磁检测引脚，另一端分别连接第二电阻的一端和充电控制模块的第一端；

第二开关并联于第一电阻的两端；

第二电阻的另一端连接第三开关的一端，第三开关的另一端连接电源负极引脚。

在一种实施例中，变压器包括与主绕组具有相反极性的次级绕组，功率变换器还包括：整流二极管和输出电容，次级绕组的同名端通过正向设置的整流二极管连接至输出电容的正极，异名端连接输出电容的负极。

在一种实施例中，主绕组的异名端用于连接输入电压，同名端连接主开关管；

辅助绕组的异名端连接退磁检测引脚，同名端接地。

在一种实施例中，功率变换器还包括：全桥整流电路和滤波电容，全桥整流电路的输入端用于接入交流电源，输出端用于连接滤波电容；滤波电容的正极连接主绕组的异名端，负极接地。

在一种实施例中，功率变换器还包括：吸收电路，吸收电路并联于主绕组的两端。

本申请的实施例还提供一种电源控制芯片，包括：退磁检测引脚、电源正极引脚、电源负极引脚、采样控制模块、充电控制模块和电压检测模块；

退磁检测引脚用于连接功率变换器中的变压器的辅助绕组；

电源正极引脚用于通过供电电容接地，还经由限流电阻连接至变压器的主绕组；电源负极引脚用于接地；其中，辅助绕组与主绕组的极性相同，主绕组连接功率变换器中的主开关管；

采样控制模块的第一端连接退磁检测引脚，第二端连接充电控制模块的第一端，第三端连接电源负极引脚；

充电控制模块的第二端连接电压检测模块的输出端，第三端连接电源正极引脚；

电压检测模块的输入端连接电源正极引脚。

本申请的实施例具有如下有益效果：

本实施例的功率变换器通过将辅助绕组与主绕组设置为极性相同，同时，使得辅助绕组的电压范围不再跟随次级绕组的输出电压，可以很好地克服现有技术中由于传统辅助绕组的电压跟随而导致电源控制芯片的电源电压需承受更高电压的缺陷。此外，本实施例通过对电源控制芯片的内部设计用于实现内部充电的电路结构，即使放弃了传统的LDO及基于电阻限流等损耗大的结构设计，仍使得电源控制芯片的电压均可以稳定在所需的设定值等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种传统辅助绕组为电源控制芯片供电的反激变换器的结构示意图；

图2示出了现有的反激变换器中采用外置的LDO模块进行稳压的结构示意图；

图3示出了本申请实施例的功率变换器的第一种结构示意图；

图4示出了本申请实施例的功率变换器的第二种结构示意图；

图5示出了本申请实施例的功率变换器的供电控制方法的第一流程示意图；

图6示出了本申请实施例的电源控制芯片的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-功率变换器；110-电压检测模块；130-采样控制模块；120-充电控制模块；121-开关单元；C0-滤波电容；C1-供电电容；C2-输出电容；C3-吸收电容；R1-限流电阻；R2-第一电阻；R3-第二电阻；Rs-电流采样电阻；R4-吸收电阻；R5-压降电阻；U1-电源控制芯片；DEM-退磁检测引脚；VDD-电源正极引脚；GND-电源负极引脚；PWM-驱动信号输出引脚；FB-初级反馈引脚；T-变压器；Q1-主开关管；Q0-第一开关管；S1-第一开关；S2-第二开关；S3-第三开关；D0-第一二极管；D1-钳位二极管；D2-整流二极管；D3-防反二极管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，对于传统的反激式功率变换器中，其工作原理主要包括：当接入交流电后，通过整流桥进行整流后，滤波电容C0进行滤波及储能。当主开关管Q1导通时，能量储存在变压器T的初级绕组的两端，通过初级绕组的电流呈线性增大，变压器T磁芯中的磁通量逐渐增加；此时，次级绕组和辅助绕组感应出与初级绕组极性相反的电压，使得第一二极管D0和整流二极管D2截止，输出电容C2放电，提供负载电流。

而当主开关管Q1关断后，初级绕组开路，次级绕组和辅助绕组的感应电动势极性反转，D1和D2导通，变压器T磁芯中的磁通量开始释放，一部分能量在次级侧用于为电容C2充电和负载供电，另一部分能量通过辅助绕组为电容C1充电和电源控制芯片U1供电。此时，初级绕组一侧电路开路，次级绕组和辅助绕组电路工作，辅助绕组和次级绕组极性相同，故满足：

其中，V_A和V_S分别为辅助绕组和次级绕组的电压，N_A和N_S分别为辅助绕组和次级绕组的匝数。进一步，转换为：

其中，V_D为二极管的压降，V_DD为芯片电源电压，V_out为输出电压。

进而，得到：

若忽视二极管的压降，则上式可简化为：

可以理解，在PD电源应用场合下，传统辅助绕组供电的芯片电源电压V_DD与输出电压V_out近似成正比，变化范围也将达到6倍，为了不影响驱动主开关管Q1的效率，设定输出电压最低时，V_DD最小取值10V，而当输出电压切换到6倍时，V_DD将达到60V。

显然，60V对电源控制芯片U1而言，电压过高。因此，为了应对V_DD可能出现高电压，则可采用如图2所示的在电源控制芯片U1的电源引脚之前设置一个LDO电路的方案，当然，该LDO电路还可设置在电源控制芯片U1的内部。若在内部，电源控制芯片U1需要采用60V的高压工艺制造。

另一方面，V_DD电压变化范围如此之大，也将导致驱动设计的更加复杂化，为了保护功率管栅氧在V_DD高压下不被击穿，需要对输出电压做钳位，一般使用稳压管来做这个功能，那么芯片的功耗就会大大提高。另一方面V_DD高时对于功率器件来讲开启速度就会大大提高，这个将会导致EMI的急剧恶化，整机方案就需要增加额外的器件来解决传导和辐射，成本将进一步上升，所以单纯的提高工艺耐压并不能很好的解决PD电源应用下传统供电方案的痛点。

为此，本申请实施例提出一种功率变换器，通过对变压器的辅助绕组修改为正激供电，以使得辅助绕组的电压范围跟随初级绕组的输入电压范围，以克服现有技术中由于辅助绕组电压跟随输出电压变化而导致电源控制芯片的电源电压需承受更高电压的缺陷。同时，为了使工作电压稳定，还通过对电源控制芯片的内部结构作了相应调整设计，使得V_DD电压稳定在某个设定点，而不用采用LDO、电阻限流等损耗大的电路结构。

下面结合具体的实施例对该功率变换器进行说明。

实施例1

请参照图3，本实施例提出一种功率变换器100，其可应用于各种电源场合，如变电压输出的PD适配器、及其他的涉及功率变换的电子装置等。

示范性地，该功率变换器100包括变压器T、主开关管Q1、电源控制芯片U1、供电电容C1、限流电阻R1、电压检测模块110和采样控制模块130，其中，该变压器T包括具有相同极性的主绕组和辅助绕组。通常地，主绕组的第一端用于连接输入电压，第二端连接主开关管Q1，该主开关管Q1通常经由电流采样电阻Rs后连接电源地(即接地)。其中，电压检测模块110和采样控制模块130可以位于电源控制芯片U1的内部或外部。

可选地，主绕组的两端还可设置一吸收电路，例如，如图3所示，该吸收电路可由吸收电容C3和吸收电阻R4并联后再串联防反二极管D3构成。在一些其他实施例中，该功率变换器100还包括：全桥整流电路和滤波电容C0，其中，全桥整流电路的输入端用于接入交流电源AC，输出端用于连接滤波电容C0；滤波电容C0的正极连接主绕组的异名端，负极接地。此时，该滤波电容C0输出的电压即作为上述的输入电压。

本实施例中，电源控制芯片U1作为主开关管Q1的主控芯片，主要用于根据需求输出相应的PWM驱动信号对主开关管Q1进行相应控制，从而实现功率变换目的。该功率变换器100还能够实现电路的自启动和电源控制芯片U1的自供电。

示范性地，该电源控制芯片U1包括退磁检测引脚DEM、电源正极引脚VDD和电源负极引脚GND，还包括基本的驱动信号输出引脚PWM、初级反馈引脚FB等，其中，驱动信号输出引脚PWM用于输出PWM信号以对主开关管Q1进行导通与关断控制。可以理解，本实施例的电源控制芯片U1主要是在不改变芯片已有功能的基础上而增加新的芯片自供电功能。

示范性地，如图3所示，该电源控制芯片U1的退磁检测引脚DEM连接辅助绕组的第一端，辅助绕组的第二端接地；该电源控制芯片U1的电源正极引脚VDD通过一供电电容C1接地，还经由限流电阻R1连接至主绕组的第一端。可以理解，该供电电容C1用于储能能量以为该电源控制芯片U1提供所需的工作电压并对该芯片所需的电压进行钳位。该电源控制芯片U1的电源负极引脚GND接地。此外，该电源控制芯片U1的信号输出引脚PWM连接主开关管Q1的控制端，反馈引脚连接相应的初级反馈电路等。

在一种实施方式中，如图3所示，该电源控制芯片U1中还设有一充电控制模块120、以及内置的采样控制模块130和电压检测模块110。示范性地，采样控制模块130的第一端连接退磁检测引脚DEM，第二端连接充电控制模块120的第一端，第三端连接电源负极引脚GND；充电控制模块120的第二端连接电压检测模块110，第三端连接电源正极引脚VDD；而电压检测模块110连接电源正极引脚VDD。值得注意的是，上述的采样控制模块130和电压检测模块110可以位于电源控制芯片U1的内部，也可以位于芯片的外部，在此并不作限定。本实施例主要以内置的方案进行说明。

其中，电压检测模块110用于检测电源正极引脚VDD的电压，当电源正极引脚VDD的电压低于预设值时，输出通路开启信号给充电控制模块120。此外，该电压检测模块110还用于当电源正极引脚VDD的电压高于该预设值时，输出通路关断信号。

例如，该电压检测模块110可由若干分压电阻及电压比较器等构成，其中，分压电阻主要用于检测电压值，而电压比较器则用于将检测到的电压值与预先设置的设定值进行比较并将比较的结果输出。例如，输出的高电平表示通路开启信号，而低电平则表示通路关断信号等。

充电控制模块120主要用于当接收到该路开启信号时，控制采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态，即当有电流流过时，电流能够产生压降使得内部的开关管导通，进而使得电流能够由该第二端经过充电控制模块120后流向电源正极引脚VDD。

反之，当电源正极引脚VDD的电压高于该预设值时，则使得采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间的可导通状态断开，此时即使有电流输入到第二端，电流也无法流向电源正极引脚VDD。

示范性地，如图4所示，充电控制模块120包括一开关单元121和钳位二极管D1，其中，开关单元121的第一端连接采样控制模块130的第二端，第二端连接正向设置的钳位二极管D1，第三端连接电压检测模块110的输出端。

在一种实施方式中，该开关单元121可包括电流源I1、压降电阻R5、第一开关管Q0和第一开关S1，其中，压降电阻R5并联于第一开关管Q0的控制端和第一端之间，第一开关管Q0的第一端连接采样控制模块130的第二端，第二端连接钳位二极管D1，控制端连接第一开关S1的第一端；第一开关S1的第二端连接电流源，控制端连接电压检测模块110。

可以理解，上述的电流源主要用于为第一开关管Q0提供偏置电源，从而使得当第一开关管Q0的第一端有接入电流后，能够形成一压降，进而使得第一开关管Q0打开。例如，该第一开关管Q0可以为MOS管或三极管等。以PMOS管为例，该PMOS管的栅极为控制端，源极和漏极分别作为上述的第一端和第二端。

采样控制模块130则用于当采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态后，在主开关管Q1导通时，控制采样控制模块130的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，此时上述的开关单元121中的第一开关管Q0导通，使得辅助绕组产生的电流由退磁检测引脚DEM流向电源正极引脚VDD，从而给供电电容C1充电。

在一种实施方式中，如图4所示，该采样控制模块130包括第二开关S2、第三开关S3以及由第一电阻R2和第二电阻R3串联构成的采样单元，其中，第一电阻R2的一端连接退磁检测引脚DEM，另一端分别连接第二电阻R3的一端和充电控制模块120的第一端；第二开关S2并联于第一电阻R2的两端；第二电阻R3的另一端连接第三开关S3的一端，第三开关S3的另一端连接电源负极引脚GND。

可以理解，该采样单元是将原来外置的用于构成退磁检测的采样单元现内置于芯片的内部，并结合第二开关S2和第三开关S3一起构成采样控制模块130。例如，上述的第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均可采用如三极管、MOS管等具有开关器件实现。

此外，该采样控制模块130还用于当采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间断开后，在主开关管Q1关断时，控制采样控制模块130的第一端与第二端之间的短路状态断开且第二端与第三端之间导通。以及，在主开关管Q1关断后，该采样控制模块130还用于通过采样单元采集退磁检测引脚DEM上的电信号，即采样辅助绕组上的电压或电流信号，从而根据该电信号判断出变压器T的状态，例如，是否进入消磁阶段，是否消磁完成以及是否进入准谐振期等。

进一步地，当检测到变压器T消磁完成后，该采样单元还用于获取变压器T在谐振(QR)阶段的谐振电流，进而，该电源控制芯片U1根据该谐振电流的大小，控制主开关管Q1在谐振电流为零的时刻导通，以实现减少主开关管Q1的开关损耗。

与传统的反激变换器不同的是，本实施例的主绕组和辅助绕组具有相同的极性。如图3所示，主绕组的异名端用于连接输入电压，同名端连接主开关管Q1；而辅助绕组的异名端连接电源控制芯片U1的退磁检测引脚DEM，同名端接地。这一设计使得辅助绕组将在主开关管Q1导通时进行供电，而不采用传统的消磁期间供电的方案，这样芯片的供电电压就可以不再在输出电压的6倍范围内变化，而只跟随输入电压的变化。通常地，输入电压范围是90V～264V，大致在3倍左右，只要设定合理的匝比，当输入电压为264V时，辅助绕组的反射电压在40V左右，那么输入90V时，充电电压在13V，也可以满足主开关管Q1能效要求的最低电压。

进一步地，以如图3所示的反激式功率变换器为例，该功率变换器100中的变压器T包括与主绕组具有相反极性的次级绕组，该功率变换器100还包括：整流二极管D2和输出电容C2，其中，次级绕组的同名端通过正向设置的整流二极管D2连接至输出电容C2的正极，异名端连接输出电容C2的负极，进而，输出电容C2的两端用于连接负载并为负载进行供电。

本实施例的功率变换器100通过将辅助绕组与主绕组设置为极性相同，同时，使得辅助绕组的电压范围不再跟随次级绕组的输出电压，可以很好地克服现有技术中由于传统辅助绕组的电压跟随而导致电源控制芯片U1的电源电压需承受更高电压的缺陷。此外，本实施例通过对电源控制芯片U1的内部设计用于实现内部充电的电路结构，无论在主开关管Q1导通期间还是关断期间，芯片的电压均可以稳定在所需值，通过放弃传统的LDO及基于电阻限流等损耗大的电路结构，可使芯片工作在合理且稳定的工作电压下，从而降低了损耗，提高了效率，降低开关管应力，改善了电磁干扰(EMI)，另外，***无需额外的LDO等器件，可达到绿色节能、环保等目的。

实施例2

请参照图3和5，基于上述实施例1的功率变换器100，本实施例提出一种功率变换器100的供电控制方法，可用于实现该功率变换器100的自启动及自供电控制。

示范性地，在功率变换器100整机开始上电时，即该功率变换器100接入有高压时，由于主开关管Q1没有信号，变压器T线圈上没有流过电流，故各个变压器T的线圈之间没有压降，退磁检测引脚DEM的电压V_DEM＝0；电源正极引脚VDD上的电压V_DD通过高压供电的限流电阻R1有微小电流流过，给供电电容C1充电，此时芯片不耗电。随着V_DD慢慢升高，电压检测模块110此时不工作，所以V_DD可以被存储起来而不被DEM引脚放掉。随后，电压V_DD可以慢慢增加到电路需要启动的电压点Vstart。于是，电源控制芯片U1开始进入工作状态，至此完成了电路的自启动。

在电源控制芯片U1正常工作后，为维持该芯片电压，示范性地，该供电控制方法包括：

步骤S110，当电压检测模块110检测到电源正极引脚VDD的电压低于预设值时，生成通路开启信号。

步骤S120，充电控制模块120在接收到通路开启信号时，控制采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态。

示范性地，当电压V_DD低于一设定值时，则生成一通路开启触发信号给充电控制模块120，而充电控制模块120此时将使得采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态，即若此时有电流注入第二端，则流入的电流能够自动开启该充电控制模块120中的开关管，以使得该电流能够通过充电控制模块120流到电源正极引脚VDD。

例如，以图4所示的功率变换器100为例，当检测到电源正极引脚VDD上的电压满足要求时，则第一开关S1将得到一通路开启信号，使得第一开关S1闭合，进而电流源与开关管的栅极连通。此时，采样控制模块130中的开关管处于能够随时被导通的状态。

步骤S130，当采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态后，在主开关管Q1导通时，采样控制模块130控制采样控制模块130的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，以使辅助绕组产生的电流由退磁检测引脚DEM流向供电电容C1。

示范性地，在第一开关S1闭合的情况下，当主开关管Q1导通时，同时采样控制模块130的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，即第二开关S2开通，第三开关S3断开，此时，辅助绕组的电压上升Vaux＝Vin/Np*Na。电流源I1经过第一开关S1，在压降电阻R5上形成一个压降V_fall＝I1*R1，设定这个压降值大于开关管的开启电压Vth的绝对值，此时第一开关管Q0开启，辅助绕组上产生的电流将从第二开关S2，经过第一开关管Q0，再经过钳位二极管D1，最后再通过引脚VDD给供电电容C1充电。

进而，电压检测模块110开始工作，当电压V_DD慢慢升到设定值时，电压检测模块110将产生一通路断开信号，此时第一开关S1断开。当主开关的导通信号Ton来临时，控制第二开关S2闭合，第三开关S3断开，此时DEM脚被辅助绕组上的感应电压拉高，由于第一开关S1断开，故压降电阻R5上无法产生压降，此时开关管关闭，DEM脚无法给供电电容C1充电，这样使得脚VDD的电压被钳位在设定值。

进一步地，该供电控制方法还包括：当检测到电源正极引脚VDD的电压高于预设值时，生成通路关断信号。此时，充电控制模块120在接收到通路关断信号时，控制采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间的可导通状态断开。

该供电控制方法还包括：当采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间的可导通状态断开后，在主开关管Q1关断时，采样控制模块130控制采样控制模块130的第一端与第二端之间的短路状态断开且第二端与第三端之间导通。

示范性地，当主开关管Q1断开时，变压器T开始进入消磁阶段，第三开关S3闭合，第二开关S2断开，第一开关S1也处于断开状态。此时，辅助绕组电压为-Vout/Ns*NA。DEM脚上的电压V_DEM＝-Vout/Ns*NA。由于钳位二极管D1处于反偏状态，阻挡了供电电容C1的电流被消耗。

进一步地，采样控制模块130包括第二开关S2、第三开关S3以及由第一电阻R2和第二电阻R3串联构成的采样单元，于是，在主开关管Q1关断后，该供电控制方法还包括：通过采样单元采集退磁检测引脚DEM上的电信号以判断变压器T的状态，在变压器T消磁完成后，获取变压器T在谐振阶段的谐振电流，其中，该谐振电流用于控制主开关管Q1在谐振电流为零的时刻导通。

示范性地，当变压器T退磁结束时，主绕组的电感和主开关管Q1的寄生电容形成LC谐振，辅助绕组的谐振幅度为2Vout/Ns*NA，中间电压为0V，此时第三开关S3闭合，第二开关S2和第一开关S1均处于断开状态。正电压时不会对电源正极引脚VDD充电，负电压时D2反偏不会释放电流。此时通过检测DEM脚的电信号，当检测到主绕组上的谐振电流为0时，可控制主开关管Q1的重新导通。由上述可知，本实施例的供电电路方案不会影响已有的QR检测，即在不影响现有功能的基础上实现芯片电压的稳定与钳位。

可以理解，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例中的功率变换器100，故在此不再重复描述。

实施例3

请参照图6，本申请实施例还提供了一种电源控制芯片U1，可用于工作在准谐振模式下的功率变换器100中。示范性地，该电源控制芯片U1包括：退磁检测引脚DEM、电源正极引脚VDD、电源负极引脚GND和内置的充电控制模块120，此外还可包括内置的采样控制模块130和电压检测模块110。在一些实施例中，采样控制模块130和电压检测模块110可作为该电源控制芯片U1的***电路，其位置形式并不作限定。

其中，退磁检测引脚DEM用于连接变换器中的变压器T的辅助绕组；电源正极引脚VDD用于通过供电电容C1接地，还经由限流电阻R1连接至变压器T的主绕组；电源负极引脚GND用于接地；其中，辅助绕组与主绕组的极性相同，主绕组用于连接主开关管Q1。

采样控制模块130的第一端连接退磁检测引脚DEM，第二端连接充电控制模块120的第一端，第三端连接电源负极引脚GND；充电控制模块120的第二端连接电压检测模块110的输出端，第三端连接电源正极引脚VDD。电压检测模块110的输入端连接电源正极引脚VDD。

电压检测模块110用于检测电源正极引脚VDD的电压，并当电源正极引脚VDD的电压低于预设值时输出一通路开启信号；充电控制模块120用于当接收到通路开启信号时，控制采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态；采样控制模块130用于当采样控制模块130的第二端与电源正极引脚VDD之间处于可导通状态后，在主开关管Q1导通时，控制采样控制模块130的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，以使辅助绕组产生的电流由退磁检测引脚DEM流向供电电容C1。

可以理解，上述实施例1中关于电源控制芯片的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。

本申请还提供了一种电子设备，示范性地，该电子设备包括上述实施例1中的功率变换器，其中，该功率变换器可将如实施例2中的供电控制方法进行电路自启动及稳定电源控制芯片的电源电压等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率变换器，其特征在于，包括：变压器、主开关管、电源控制芯片、供电电容、限流电阻、电压检测模块和采样控制模块，其中，所述变压器包括具有相同极性的主绕组和辅助绕组，所述电源控制芯片包括退磁检测引脚、电源正极引脚、电源负极引脚和充电控制模块，所述采样控制模块和所述电压检测模块位于所述电源控制芯片内部或外部；

所述主绕组的第一端用于连接输入电压，第二端连接所述主开关管；

所述辅助绕组的第一端连接所述退磁检测引脚，第二端接地；

所述电源正极引脚通过所述供电电容接地，还经由所述限流电阻连接至所述主绕组的第一端；所述电源负极引脚接地；

所述采样控制模块的第一端连接所述退磁检测引脚，第二端连接所述充电控制模块的第一端，第三端连接所述电源负极引脚；

所述充电控制模块的第二端连接所述电压检测模块的输出端，第三端连接所述电源正极引脚；

所述电压检测模块的输入端连接所述电源正极引脚。

2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述电压检测模块用于检测所述电源正极引脚的电压，并当所述电源正极引脚的电压低于预设值时输出通路开启信号；

所述充电控制模块用于当接收到所述通路开启信号时，控制所述采样控制模块的第二端与所述电源正极引脚之间处于可导通状态；

其中，所述充电控制模块包括一开关单元和钳位二极管，所述开关单元的第一端连接所述采样控制模块的第二端，第二端连接正向设置的所述钳位二极管，第三端连接所述电压检测模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述开关单元包括电流源、压降电阻、第一开关管和第一开关，所述压降电阻并联于所述第一开关管的控制端和第一端之间，所述第一开关管的第一端连接所述采样控制模块的第二端，第二端连接所述钳位二极管，控制端连接所述第一开关的第一端；

所述第一开关的第二端连接所述电流源，控制端连接所述电压检测模块。

4.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述第一开关管为MOS管或三极管。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述采样控制模块用于当所述采样控制模块的第二端与所述电源正极引脚之间处于可导通状态后，在所述主开关管导通时，控制所述采样控制模块的第一端与第二端之间短路且第二端与第三端之间断路，以使所述辅助绕组产生的电流由所述退磁检测引脚流向所述供电电容；

其中，所述采样控制模块包括第二开关、第三开关以及由第一电阻和第二电阻串联构成的分压单元；

所述第一电阻的一端连接所述退磁检测引脚，另一端分别连接所述第二电阻的一端和所述充电控制模块的第一端；

所述第二开关并联于所述第一电阻的两端；

所述第二电阻的另一端连接所述第三开关的一端，所述第三开关的另一端连接所述电源负极引脚。

6.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述变压器包括与所述主绕组具有相反极性的次级绕组，所述功率变换器还包括：整流二极管和输出电容，所述次级绕组的同名端通过正向设置的所述整流二极管连接至所述输出电容的正极，异名端连接所述输出电容的负极。

7.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述主绕组的异名端用于连接所述输入电压，同名端连接所述主开关管；

所述辅助绕组的异名端连接所述退磁检测引脚，同名端接地。

8.根据权利要求7所述的功率变换器，其特征在于，还包括：全桥整流电路和滤波电容，所述全桥整流电路的输入端用于接入交流电源，输出端用于连接所述滤波电容；所述滤波电容的正极连接所述主绕组的异名端，负极接地。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的功率变换器，其特征在于，还包括：吸收电路，所述吸收电路并联于所述主绕组的两端。

10.一种电源控制芯片，其特征在于，包括：退磁检测引脚、电源正极引脚、电源负极引脚、采样控制模块、充电控制模块和电压检测模块；

所述退磁检测引脚用于连接功率变换器中的变压器的辅助绕组；

所述电源正极引脚用于通过供电电容接地，还经由限流电阻连接至所述变压器的主绕组；所述电源负极引脚用于接地；其中，所述辅助绕组与所述主绕组的极性相同，所述主绕组连接所述功率变换器中的主开关管；

所述采样控制模块的第一端连接所述退磁检测引脚，第二端连接所述充电控制模块的第一端，第三端连接所述电源负极引脚；

所述充电控制模块的第二端连接所述电压检测模块的输出端，第三端连接所述电源正极引脚；

所述电压检测模块的输入端连接所述电源正极引脚。

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