原邊控制的開關電源及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關電源技術，更具體地，涉及原邊控制的開關電源及控制方法。
【背景技術】
[0002]原邊控制的開關電源可以采用變壓器的輔助繞組獲得與輸出電壓相關的反饋信號，因而可以將控制電路設置在變壓器的原邊，并且簡化信號反饋路徑。原邊控制的開關電源容易形成模塊化的集成電路，已經廣泛地用于手機、平板電腦和便攜式媒體播放器的各種充電電源，以及用于驅動發光二極管(LED)的供電電源中。
[0003]然而，在原邊控制的開關電源中，變壓器的輔助繞組不僅導致電源的體積大，而且產生附加的成本。如果進一步利用輔助繞組為控制電路供電，則變壓器的副邊的輸出電壓的范圍也會受到控制電路的工作電壓的限制，從而不能實現寬輸出電壓，不利于開關電源的兼容性。
[0004]因此，期望進一步改進原邊控制的開關電源，以省去變壓器的輔助繞組。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種無輔助繞組的原邊控制的開關電源，通過原邊繞組感應副邊電壓以提供副邊電壓的反饋信號，從而省去輔助繞組供電，降低外圍元件成本。
[0006]根據本發明的一方面，提供一種原邊控制的開關電源，包括:變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組;開關管，所述開關管與所述原邊繞組串聯連接在直流電壓輸入端和地之間，在所述開關管的導通期間形成所述開關管至所述原邊繞組的電流路徑；電流采樣電阻，連接在所述開關管和所述原邊繞組之間，用于獲得表征流經所述開關管的電流的電流采樣信號；電壓反饋電路，連接在所述原邊繞組的兩端，用于獲得表征所述原邊繞組的原邊電壓的電壓反饋信號;控制電路，根據所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產生所述開關管的驅動信號，以控制所述開關管的導通和斷開，其中，所述控制電路具有供電端和浮地端，分別用于接收供電電壓和浮地信號，所述控制電路從所述開關管和所述電流采樣電阻之間的第一節點獲得所述電流采樣信號，從所述電流采樣電阻和所述原邊繞組之間的第二節點獲得所述浮地信號。
[0007]優選地，在所述開關管的斷開期間，所述原邊繞組的原邊電壓是所述副邊繞組的副邊電壓的感應電壓。
[0008]優選地，所述開關電源還包括:整流橋，用于將外部的交流電源提供的交流電壓轉變成直流脈動電壓；以及輸入電容，用于對直流脈動電壓濾波以產生直流輸入電壓，所述輸入電容的第一端作為所述直流電壓輸入端，第二端接地。
[0009]優選地，所述開關電源還包括:續流二極管，所述續流二極管的陽極連接至所述副邊繞組的第一端；以及輸出電容，所述輸出電容連接在所述續流二極管的陰極和所述副邊繞組的第二端之間，其中，所述輸出電容的兩端提供所述開關電源的輸出電壓。
[0010]優選地，所述開關電源還包括:供電電路，所述供電電路包括串聯連接在地和所述浮地端之間的第一電阻、第一二極管和第一電容，其中，所述第一二極管的陽極連接至所述第一電阻，陰極連接到所述第一電容，所述第一二極管和所述第一電容之間的第三節點連接至所述供電端。
[0011]優選地，在所述開關管的導通期間，所述浮地端為正，所述第一二極管未導通，所述第一電容處于放電狀態，在所述開關管的斷開期間，所述浮地端為負，所述第一二極管導通，利用感應電壓對所述第一電容充電，所述供電電路利用所述第一電容的交替充電和放電為所述控制電路供電。
[0012]優選地，所述開關電源還包括第二電阻，所述第二電阻連接在所述直流電壓輸入端和所述第三節點之間，從而在所述開關電源的啟動階段利用直流輸入電壓對所述第一電容充電，以提供所述控制電路的供電電壓。
[0013]優選地，所述電路反饋電路包括串聯連接的多個電阻組成的分壓網絡，所述電壓反饋信號是所述浮地信號的分壓信號。
[0014]優選地，所述控制電路包括:恒流控制模塊，所述恒流控制模塊接收所述電流采樣信號、所述電壓反饋信號，并且產生與具有占空比的控制信號；以及驅動模塊，從所述恒流控制模塊接收所述控制信號，并且產生所述開關管的驅動信號。
[0015]優選地，所述恒流控制模塊經由所述控制電路的補償端連接外部的補償模塊，以維持系統穩定。
[0016]優選地，所述補償模塊包括連接在所述補償端和所述浮地端之間的電容、或者電阻電容補償網絡。
[0017]優選地，所述控制電路還包括:高壓啟動模塊，用于在所述開關電源的啟動階段為所述控制電路供電。
[0018]優選地，所述原邊繞組的第一端連接至所述浮地端且第二端接地，所述副邊繞組的第一端和第二端分別為高電位端和低電位端，并且，所述原邊繞組的第二端與所述副邊繞組的第一端為同名端。
[0019]根據本發明的另一方面，提供一種用于原邊控制的開關電源的控制方法，所述開關電源包括變壓器和開關管，所述變壓器包括原邊繞組和副邊繞組，所述開關管與所述原邊繞組串聯連接在直流電壓輸入端和地之間，所述方法包括:在所述開關管至所述原邊繞組的電流路徑上，獲得表征流經所述開關管的電流的電流采樣信號;在所述原邊繞組的兩端，獲得表征所述原邊繞組的原邊電壓的電壓反饋信號;根據所述電流采樣信號和所述電壓反饋信號產生所述開關管的驅動信號，以控制所述開關管的導通和斷開，其中，在所述開關管的斷開期間，斷開所述原邊繞組與所述直流電壓輸入端之間的連接，使得所述原邊繞組的原邊電壓是所述副邊繞組的副邊電壓的感應電壓。
[0020]優選地，所述開關管的斷開使得所述原邊繞組與所述直流電壓輸入端之間的連接斷開。
[0021]優選地，采用第一電容為所述開關電源的一部分電路供電，其中所述第一電容連接在所述原邊繞組的第一端和第二端之間，并且在所述開關管的導通期間利用存儲的電壓放電，在所述開關管的斷開期間利用所述感應電壓充電。
[0022]優選地，采用第一二極管控制所述第一電容的充電和放電，其中，所述第一二極管與所述第一電容串聯連接在所述原邊繞組的第一端和第二端之間，并且在所述開關管的導通期間不導通，在所述開關管的斷開期間導通。
[0023]根據本發明的實施例的原邊控制的開關電源及控制方法，采用浮地控制模式，通過原邊繞組感應副邊電壓以提供副邊電壓的反饋信號，從而可以省去用于提供反饋信號的輔助繞組，實現開關管的控制，以獲得預期的輸出電壓和/或輸出電流。
[0024]在優選的實施例中，采用電阻、二極管和電容組成供電回路。在開關管的斷開期間利用感應電壓對電容充電，從而實現對開關電源的至少一部分電路的供電。該方案不需要設置專用的供電電路，從而可以簡化開關電源的電路結構，減少電子元件和進一步降低成本。
[0025]此外，由于該供電方式不需要使用輔助繞組，從而不存在由于開關電源的內部電路的工作電壓限制開關電源向外部供電的輸出電壓范圍的問題，可以實現寬輸出電壓，提高整機的兼容性。
【附圖說明】
[0026]通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中:
[0027]圖1示出根據現有技術的原邊控制的開關電源的示意性電路框圖。
[0028]圖2示出根據本發明第一實施例的原邊控制的開關電源的示意性電路框圖。
[0029]圖3示出根據本發明第二實施例的原邊控制的開關電源的示意性電路框圖。
【具體實施方式】
[0030]以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同