一種原邊反饋開關電源控制芯片發(fā)明內容

一種原邊反饋開關電源控制芯片專利目的

《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的目的在于提供一種原邊反饋開關電源控制芯片，其通過選擇合適的電壓反饋取樣點以及通過選擇合適的電流反饋取樣點來降低原邊反饋開關電源控制芯片的耐壓等級，從而降低原邊反饋開關電源控制芯片的面積和生產成本，并提升應用的靈活性，同時通過前述的技術措施來實現(xiàn)原邊反饋開關電源控制芯片外引腳的減少，以簡化外部配套電路，提高應用可靠性以及降低應用成本。

一種原邊反饋開關電源控制芯片技術方案

《一種原邊反饋開關電源控制芯片》包括電壓控制單元（101）、RS觸發(fā)器（102）、斬波器單元（103）、驅動單元（104）、電流控制單元（105），以及VDD、GND、OUT三個引腳，所述斬波器單元（103）經驅動單元（104）放大后由OUT引腳輸出以驅動外部開關管，所述電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）分別聯(lián)接到RS觸發(fā)器（102）的S端和R端，以通過RS觸發(fā)器（102）控制斬波器單元（103），其特征在于選擇VDD引腳作為反饋電壓采集點，選擇OUT引腳作為原邊電流信號采集點，還包括第一電壓比較器（107）、第二電壓比較器（108），分別將VDD引腳的電壓信號和OUT引腳的電壓信號接入到第一電壓比較器（107）和第二電壓比較器（108）的輸入端，并使之與標準電壓信號進行比較后分別輸出到電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）。

《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的這種原邊反饋開關電源控制芯片，使用時與外部電路一起構成原邊反饋開關電源，其中外部電路包括變壓器（3）、開關三極管G以及整流濾波單元（2），所述變壓器（3）包括原邊繞組Np、輔助繞組Na以及次級繞組Ns，所述開關三極管G的發(fā)射極通過電阻R3接地，集電極接至變壓器（3）的原邊繞組Np的下端，基極與原邊反饋開關電源控制芯片的OUT引腳聯(lián)接，VDD引腳與外部整流濾波單元（2）的輸出側、原邊繞組Np的上端并聯(lián)接，且通過反接的二極管D1聯(lián)接輔助繞組Na的上端，輔助繞組Na的下端和GND引腳接地。次級繞組Ns則通過二極管D2整流和電容C1濾波后輸出到負載。

在前述的應用系統(tǒng)中，根據(jù)變壓器原理我們有（Vdd Vz）/（Vo Vz）=NA/NS，其中Vdd為VDD引腳位置的電壓值，Vz為二極管的結電壓，Vo為次級繞組Ns經二極管D2整流、電容C2濾波后的輸出電壓值。因此VDD引腳位置的電壓也間接反映了次級繞組Ns經二極管D2整流，電容C2濾波后的輸出電壓Vo的大小，所以VDD引腳可以作為輸出電壓Vo的反饋信號采集點。將VDD引腳直接作為了反饋信號采集點，為此VDD引腳位置的電壓值Vdd會被穩(wěn)定在設定值附近，一般等于整流濾波單元（2）的輸出電壓值，不會隨輸出電壓Vo和負載等外部參數(shù)而有太大的變化。在2012年3月前技術中，VDD引腳位置的電壓值Vdd在5伏時，考慮輸出電壓Vo和負載等外部參數(shù)變化的因素，芯片仍要按遠高于5伏的耐壓值來設計，而《一種原邊反饋開關電源控制芯片》不需要，在整流濾波單元（2）的輸出電壓值為5伏時，可以采用標準的5伏低壓CMOS工藝，從而降低芯片的面積和生產成本。

在《一種原邊反饋開關電源控制芯片》中，OUT引腳為芯片的驅動單元（104）的輸出引腳，用于驅動外部的開關三極管G，同時在該發(fā)明中，OUT引腳還復用為原邊繞組Np電流偵測引腳，在開關三極管G導通過程中，如果流經原邊繞組Np的電流增加，電阻R3上壓降Vcs亦增加，OUT引腳的電壓也隨之上升，OUT引腳上的電壓Vout=Vbe Vcs，Vbe為功率三極管G的基極與發(fā)射極間電壓，Vcs為原邊繞組Np的電流流經電阻R3兩端的所產生壓降，由于Vbe是一個相對固定的值，因此OUT引腳上的電壓Vout值的變化，直接反映了Vcs值的變化，即OUT引腳上的電壓Vout可作為原邊繞組Np電流信號采集點。在發(fā)明中，所述OUT引腳上的電壓信號最好通過一過濾波單元（109）接至第二電壓比較單元（108）的輸入端，以避免雜波干擾。

選擇OUT引腳作為原邊電流信號采集點的積極效果在于這樣使《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的原邊反饋開關電源控制芯片在應用時具有極大的靈活性，由其構建的開關電源的功率在許可的范圍內僅取決于開關三極管G的功率，與驅動價格昂貴的MOS管相比，顯然驅動普通大功率三極管有成本上的優(yōu)勢，這對開關電源的低成本應用極為重要。

另外，由于《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的原邊反饋開關電源控制芯片只有VDD、GND、OUT三個引腳，這也相應帶來了外部電路的簡單化，對降低開關電源的成本和可靠性顯然有著積極的效果。

所述電壓控制單元（101）可以是一個恒壓控制單元，也可以是一個恒流控制單元，其具體的電路在CN102237812A所公開內容中以及以AP3708原邊反饋開關電源控制芯片為代表的電路中均有充分的公開，在此不作詳述。所述電流控制單元（105）主要根據(jù)采集的電流信號將原邊繞組Np的電流值箝位在極限電流值上，其構成如電壓控制單元（101）一樣，為眾多的2012年3月前技術所公開，包括CN102237812A以及以AP3708原邊反饋開關電源控制芯片為代表的電路中均有充分的公開。

截至2012年3月，開關電源是常用的交流轉直流的電源裝置，原邊反饋開關電源由于其除了能根據(jù)反饋信息對輸出電壓進行調節(jié)外，還能根據(jù)從原邊檢測出的電流信息對輸出電流進行適當?shù)恼{節(jié)，為此原邊反饋開關電源的應用越來越廣泛，相應也出現(xiàn)了許多原邊反饋開關電源控制芯片。

《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的發(fā)明人注意到了CN102237812A所公開的一種原邊反饋開關電源控制器，CN102237812A所公開的這種原邊反饋開關電源控制器，盡管在電壓控制回路和電流控制回路上有所變化，但其本質上與市售的AP3708原邊反饋開關電源控制芯片為同一種類型，附圖1是簡化后的CN102237812A所公開的以及市售的AP3708原邊反饋開關電源控制芯片系統(tǒng)框圖。如附圖1所示，所述的原邊反饋控制芯片（1）包括電壓控制單元（101）、RS觸發(fā)器（102）、斬波器單元（103）、驅動單元（104）、電流控制單元（105），這類原邊反饋控制芯片（1）的一個顯著的特點是至少包括VDD、GND、OUT、FB、CS五個引腳，所述FB引腳為輔助繞組Na電壓反饋引入腳，其從與輔助繞組Na相聯(lián)接的由電阻R1和電阻R2構成取樣電路中取得電壓反饋信號。芯片內部，F(xiàn)B引腳聯(lián)接到電壓控制單元（101）的輸入端，所述CS引腳為初級電流檢測信號引入腳，功率三極管G的發(fā)射極通過電阻R3接地，所述功率三極管G的集電極接至變壓器3的原邊繞組Np的下端，原邊繞組Np的上端接至VDD引腳，所述CS引腳外部電路接至功率三極管G的發(fā)射極，以獲取原邊繞組Np的電流值，在芯片內部CS引腳聯(lián)接到過流保護單元（105）的輸入端，電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）的輸出端分別聯(lián)接到RS觸發(fā)器（102）的S端和R端，所述RS觸發(fā)器（102）的輸出端即Q端聯(lián)接到斬波器單元（103）的輸入端，所述斬波器單元（103）可以是PWM型的，也可以是PFM型的，所述斬波器單元（103）聯(lián)接到驅動單元（104），所述驅動單元（104）的輸出為OUT引腳，OUT引腳外部電路接至功率三極管G的基極。VDD引腳為原邊反饋控制芯片（1）的電源引腳，用于為整個芯片接入電源；FB引腳為輔助繞組Na電壓反饋引入腳，通過偵測輔助繞組Na的電壓來調節(jié)驅動單元（104）的輸出的，使得輔助繞組Na的電壓穩(wěn)定在設定的值，同時控制原邊繞組Np的電流在規(guī)定的范圍內，最終使次級繞組Ns的輸出電壓穩(wěn)定在設定的值，當系統(tǒng)正常工作時，根據(jù)變壓器原理，我們有（Vdd Vz）/（Vo Vz）=NA/NS，其中Vz為二極管D1和二極管D2的正向壓降，Vo為次級繞組Ns二極管D2整流后的輸出電壓，NA為輔助繞組Na的圈數(shù)，NS為次級繞組Ns的圈數(shù)，Vdd為VDD引腳位置處的電壓值。從而我們有FB引腳的電壓為（Vdd Vz）通過分壓電阻R1和R2得到的分壓，因此FB引腳的電壓間接地反映了輸出電壓Vo的大小，所以可以作為輸出電壓Vo的反饋信號；OUT引腳為芯片的驅動單元（104）的輸出引腳，用于驅動外部的功率三極管G，CS引腳為原邊繞組Np電流偵測引腳，用于偵測原邊繞組Np導通時的峰值電流；GND引腳為芯片的接地引腳、C1、C2為濾波電容。在采用原邊反饋控制芯片（1）構成的開關電源系統(tǒng)中，VDD引腳位置處的電壓值Vdd會隨著輸出電壓和負載變化而在很大范圍內變化，因此VDD引腳的耐壓要求一般較高，即使從VDD引腳引入的外部電源的電壓為5伏的情況下，控制芯片（1）仍必須采用相對耐高壓BI-CMOS工藝，因為VDD引腳的耐壓值要考慮至少能耐壓40伏，所以2012年3月前技術的控制芯片面積較大、生產成本較高。

再者，2012年3月前技術的原邊反饋控制芯片還存在由于外引腳較多，故采用這種原邊反饋控制芯片來構建開關電源，所需的外圍元件和應用電路亦相對復雜。

當然人們在減少開關電源控制芯片的外引腳，以使得配套的外部電路簡單化，從而降低成本，提升可靠性方面還在做了不少的工作，該案發(fā)明人特別注意到了市售的TOP221-227開關電源控制芯片的結構特點，TOP221-227這種開關電源控制芯片只有漏極引腳、源極引腳以及控制極引腳三個外引腳，所述漏極引腳在使用中接原邊繞組Np的下端，所述源極引腳接地，所述控制極引腳作電壓信號采集端。TOP221-227這種開關電源控制芯片較為特別的地方在于將一個MOS開關管集成到了芯片中，在芯片內部利用MOS開關管的漏極作為原邊繞組Np的電流信號采集點，其本質上是利用了MOS開關管導通時源極和漏極間等效于一個電阻特性實現(xiàn)的控制，TOP221-227這種開關電源控制芯片雖然外引腳極少，外部電路相對簡單，但其存在的問題在于其功率受集成的MOS開關管的功率限制，應用起來不是太靈活，同時，在低成本應用的場合，開關管多采用普通三極管，顯然TOP221-227這種開關電源控制芯片的結構特征決定了對普通三極管不適應。綜上所述，2012年3月前技術有進一步改進的必要。

圖1是2012年3月前技術的一種簡化的原邊反饋開關電源控制芯片系統(tǒng)結構及其應用結構框圖；

圖2是《一種原邊反饋開關電源控制芯片》較佳實施例所提供的一種原邊反饋開關電源控制芯片系統(tǒng)結構及其應用系統(tǒng)結構框圖。

圖3是該發(fā)明較佳實施例二所提供的一種原邊反饋開關電源控制芯片系統(tǒng)結構及其應用系統(tǒng)結構框圖。

各圖中：1為控制芯片；101為電壓控制單元；102為RS觸發(fā)器；103為斬波器單元；104為驅動單元；105為電流控制單元；106為基準電壓單元；107為第一電壓比較器；108為第二電壓比較器；109為濾波單元；110為壓控振蕩單元；2為整流濾波單元；3為變壓器。

《一種原邊反饋開關電源控制芯片》涉及一種原邊反饋開關電源控制芯片，其屬于開關電源控制裝置類。

1.《一種原邊反饋開關電源控制芯片》 包括電壓控制單元（101）、RS觸發(fā)器（102）、斬波器單元（103）、驅動單元（104）、電流控制單元（105），以及VDD、GND、OUT三個引腳，所述斬波器單元（103）經驅動單元（104）放大后由OUT引腳輸出以驅動外部開關管，所述電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）分別聯(lián)接到RS觸發(fā)器（102）的S端和R端，以通過RS觸發(fā)器（102）控制斬波器單元（103），其特征在于選擇VDD引腳作為反饋電壓采集點，選擇OUT引腳作為原邊電流信號采集點，還包括第一電壓比較器（107）、第二電壓比較器（108），分別將VDD引腳的電壓信號和OUT引腳的電壓信號接入到第一電壓比較器（107）和第二電壓比較器（108）的輸入端，并使之與標準電壓信號進行比較后分別輸出到電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種原邊反饋開關電源控制芯片，其特征在于所述電壓控制單元101為恒壓控制單元。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種原邊反饋開關電源控制芯片，其特征在于所述標準電壓信號由基準電壓單元（106）產生，所述基準電壓單元（106）產生ref1和ref2二路標準電壓，其中ref1接至第一電壓比較器（107）的一個輸入端，ref2接至第二電壓比較器（108）的一個輸入端。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種原邊反饋開關電源控制芯片，其特征在于所述第二電壓比較器（108）的另一個輸入端通過濾波單元（109）接至原邊電流信號采集點即OUT引腳上，第二電壓比較器（107）和電流控制單元（105）共同作用根據(jù)采集的原邊繞組Np的電流信號將原邊繞組Np的電流值箝位在極限電流值上。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種原邊反饋開關電源控制芯片，其特征在于所述電壓控制單元（101）為恒流控制單元，還包括一壓控振蕩單元（110），所述壓控振蕩單元（101）的輸入端接至VDD引腳，所述控振蕩單元（101）的輸出端接至電壓控制單元（101）。

• 實施例一：

該較佳實施例所提供的一種原邊反饋開關電源控制芯片，如附圖2所示，所述控制芯片1包括電壓控制單元101、RS觸發(fā)器102、斬波器單元103、驅動單元104、電流控制單元105，以及VDD、GND、OUT三個引腳，所述斬波器單元103在該佳實施例中采用了PFM單元，其輸出經驅動單元104放大后由OUT引腳輸出到功率三極管G的基極，以驅動功率三極管G，所述電壓控制單元101和電流控制單元105分別聯(lián)接到RS觸發(fā)器102的S端和R端，以通過RS觸發(fā)器102控制斬波器單元103，在該較佳實施例中，所述電壓控制單元101為恒壓控制單元，在該較佳實施例中，VDD引腳作為反饋電壓采集點，OUT引腳作為原邊電流信號采集點，還包括第一電壓比較器107、第二電壓比較器108，分別將VDD引腳的電壓信號和OUT引腳的電壓信號接入到第一電壓比較器107和第二電壓比較器108的輸入端，并使之與標準電壓信號進行比較后分別輸出到電壓控制單元101和電流控制單元105。在該較佳實施例中，所述標準電壓信號由基準電壓單元106產生，所述基準電壓單元106產生ref1和ref2二路標準電壓，其中ref1接至第一電壓比較器107的一個輸入端，ref2接至第二電壓比較器108的一個輸入端，所述第二電壓比較器108的另一個輸入端在該較佳實施例中通過濾波單元109接至原邊電流信號采集點即OUT引腳上，第二電壓比較器107和電流控制單元105共同作用根據(jù)采集原邊繞組Np的電流信號將原邊繞組Np的電流值箝位在極限電流值上。采用該較佳實施例的控制芯片1與外部電路一起將能十分簡便地構成恒壓輸出的原邊反饋開關電源，其中外部電路包括變壓器3、開關三極管G以及整流濾波單元2，所述變壓器3包括原邊繞組Np、輔助繞組Na以及次級繞組Ns，所述開關三極管G的發(fā)射極通過電阻R3接地，集電極接至變壓器3的原邊繞組Np的下端，基極與原邊反饋開關電源控制芯片的OUT引腳聯(lián)接，VDD引腳與外部整流濾波單元2的輸出側、原邊繞組Np的上端并聯(lián)接，且通過反接的二極管D1聯(lián)接輔助繞組Na的上端，輔助繞組Na的下端和GND引腳接地。次級繞組Ns則通過二極管D2整流和電容C1濾波后輸出到負載。

• 實施例二：

該較佳實施例所提供的一種原邊反饋開關電源控制芯片，如附圖3所示，與實施例一的不同之處在于所述電壓控制單元101為恒流控制單元，同時為了配合恒流控制，在所述電壓控制單元101的前端增設了一壓控振蕩單元110，所述壓控振蕩單元110的輸入端接至VDD引腳，所述控振蕩單元110的輸出端接至電壓控制單元101，所述壓控振蕩單元110主要是配合電壓控制單元101根據(jù)從反饋電壓采集點即VDD引腳采集的反饋電壓信號對系統(tǒng)作出恒流控制。

綜上所述，《一種原邊反饋開關電源控制芯片》的一種原邊反饋開關電源控制芯片，包括電壓控制單元（101）、RS觸發(fā)器（102）、斬波器單元（103）、驅動單元（104）、電流控制單元（105），以及VDD、GND、OUT三個引腳，所述斬波器單元（103）經驅動單元（104）放大后由OUT引腳輸出以驅動外部開關管，所述電壓控制單元（101）和電流控制單元（105）分別聯(lián)接到RS觸發(fā)器（102）的S端和R端，以通過RS觸發(fā)器（102）控制斬波器單元（103），其特征在于選擇VDD引腳作為反饋電壓采集點，選擇OUT引腳作為原邊電流信號采集點，《一種原邊反饋開關電源控制芯片》解決了2012年3月前技術存在的控制芯片耐壓高、成本高以及應用不靈活的問題。

2016年12月7日，《一種原邊反饋開關電源控制芯片》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

監(jiān)測系統(tǒng)建立的目的,主要是獲取被測邊坡所處狀態(tài)的信息,并在獲取信息后分析邊坡的穩(wěn)定狀況,了解邊坡在被施加控制(包括開挖、排水和噴錨等) 后的反應,為下一步的控制作出決策。 因此,信息反饋的速度和質量決定了監(jiān)測系統(tǒng)的效益。 為了提高監(jiān)測系統(tǒng)的效益,必須研究信息快速反饋分析技術,提高反饋的速度和質量。 監(jiān)測信息的快速反饋分析,依賴于四方面技術的提高,即監(jiān)測信息獲取速度的提高、監(jiān)測信息管理水平的提高、監(jiān)測信息分析水平和速度的提高以及監(jiān)測反饋水平和速度的提高。

1 　監(jiān)測信息獲取技術

傳統(tǒng)的監(jiān)測信息獲取主要依賴于手工監(jiān)測,獲取速度慢。 隨著測量技術的不斷發(fā)展,自動監(jiān)測已逐漸成熟起來,使監(jiān)測信息獲取的速度和質量的提高成為可能。 許多大型邊坡已開始部分或全部使用自動監(jiān)測?？紤]到經費的限制,可以選擇一些關鍵點進行自動監(jiān)測,提高監(jiān)測信息獲取的速度和質量。

2 　監(jiān)測信息管理技術

傳統(tǒng)的監(jiān)測信息管理是靠人工管理、分散儲存。 數(shù)據(jù)管理效率低,數(shù)據(jù)中的錯誤不能及時校正,不利于監(jiān)測信息的有效分析。 建立監(jiān)測信息管理系統(tǒng)能使監(jiān)測信息集中管理、及時校正,為及時分析提供方便。

3 　監(jiān)測信息快速分析技術

傳統(tǒng)的監(jiān)測信息分析要經過數(shù)據(jù)收集、向上報告、專家分析、向下傳達的復雜過程,分析周期長,難以充分發(fā)揮監(jiān)測系統(tǒng)的效用。 建立與監(jiān)測信息管理系統(tǒng)相連接的監(jiān)測信息分析系統(tǒng),特別是利用可視化技術建立的分析系統(tǒng),能使數(shù)據(jù)分析快速、直觀,具有很高的分析效率。

4 　監(jiān)測信息快速反饋技術

監(jiān)測的主要目的是通過獲取的邊坡監(jiān)測信息,反饋邊坡的穩(wěn)定狀況, 幫助工程師修改設計和指導施工。傳統(tǒng)的手工式預報和專家組討論的方法很難達到及時反饋。

編制邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng), 能及時反饋邊坡的穩(wěn)定狀況,符合動態(tài)設計、及時處理的現(xiàn)代設計思想的要求。適用的邊坡監(jiān)測信息穩(wěn)定分析系統(tǒng)應能吸取傳統(tǒng)反饋分析的特點,通過建立以邊坡變形破壞機制為基礎的穩(wěn)定性分析判據(jù),及時的、動態(tài)的反饋邊坡的穩(wěn)定狀況,為工程師修改設計和指導施工提供依據(jù)。

1.反饋前做好充分的準備

“凡事預則立，不預則廢”，如果在反饋前能做好充分的準備（包括了解員工的基本情況，安排好反饋面談的時間地點以及大致程序等），就可以很好的駕馭整個反饋面談過程。

2.與員工建立融洽的關系

不要讓員工覺得有壓力，比如可以談談與反饋內容無關的話題，拉近彼此的距離。

3.以事實為依據(jù)

對事不對人非常關鍵，反饋盡量拿出事實依據(jù)來，就事論事。不要傷害員工的人格和尊嚴。

4.肯定成績

對員工表現(xiàn)好的地方一定要給予充分的肯定，這有利于增強員工的自信和消除員工的緊張心理。

5.差別化對待

不同類型的員工反饋的重點應該不同，對工作業(yè)績和態(tài)度都很好的員工，應該肯定其成績，給予獎勵，并提出更高的目標；對工作業(yè)績好但態(tài)度不好的員工應該加強了解，找到態(tài)度不好的原因，并給予輔導；對工作業(yè)績不好但態(tài)度很好的員工應該幫助分析績效不好的原因，制定績效改善計劃；對工作業(yè)績和工作態(tài)度都不好的員工則應該重申工作目標，把問題的嚴重性告之對方。

一種電焊機輸出電流原邊采樣控制電路和方法，通過原邊電流采樣電路采集電焊機逆變主回路的原邊電流，并向電流轉換電路輸出電流信號，電流轉換電路將電流信號轉換為電壓信號，電流保持比較電路根據(jù)此電壓信號輸出反饋電壓，PI調節(jié)單元根據(jù)此反饋電壓動態(tài)調節(jié)電焊機的輸出電流。本發(fā)明通過采集電焊機逆變主回路的原邊電流間接反映電焊機輸出電流的大小，對采集的電流進行處理，PI調節(jié)單元根據(jù)處理結果動態(tài)調整電焊機的輸出電流，本發(fā)明采用互感器采樣原邊電流成本低、無干擾，本發(fā)明采用比較器控制反饋電壓，提升電路精度，本發(fā)明能夠動態(tài)調節(jié)輸出電流，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)，動態(tài)響應好且穩(wěn)定。2100433B