一种原边反馈开关电源控制芯片

《一种原边反馈开关电源控制芯片》涉及一种原边反馈开关电源控制芯片，其属于开关电源控制装置类。

截至2012年3月，开关电源是常用的交流转直流的电源装置，原边反馈开关电源由于其除了能根据反馈信息对输出电压进行调节外，还能根据从原边检测出的电流信息对输出电流进行适当的调节，为此原边反馈开关电源的应用越来越广泛，相应也出现了许多原边反馈开关电源控制芯片。

《一种原边反馈开关电源控制芯片》的发明人注意到了CN102237812A所公开的一种原边反馈开关电源控制器，CN102237812A所公开的这种原边反馈开关电源控制器，尽管在电压控制回路和电流控制回路上有所变化，但其本质上与市售的AP3708原边反馈开关电源控制芯片为同一种类型，附图1是简化后的CN102237812A所公开的以及市售的AP3708原边反馈开关电源控制芯片系统框图。如附图1所示，所述的原边反馈控制芯片（1）包括电压控制单元（101）、RS触发器（102）、斩波器单元（103）、驱动单元（104）、电流控制单元（105），这类原边反馈控制芯片（1）的一个显著的特点是至少包括VDD、GND、OUT、FB、CS五个引脚，所述FB引脚为辅助绕组Na电压反馈引入脚，其从与辅助绕组Na相联接的由电阻R1和电阻R2构成取样电路中取得电压反馈信号。芯片内部，FB引脚联接到电压控制单元（101）的输入端，所述CS引脚为初级电流检测信号引入脚，功率三极管G的发射极通过电阻R3接地，所述功率三极管G的集电极接至变压器3的原边绕组Np的下端，原边绕组Np的上端接至VDD引脚，所述CS引脚外部电路接至功率三极管G的发射极，以获取原边绕组Np的电流值，在芯片内部CS引脚联接到过流保护单元（105）的输入端，电压控制单元（101）和电流控制单元（105）的输出端分别联接到RS触发器（102）的S端和R端，所述RS触发器（102）的输出端即Q端联接到斩波器单元（103）的输入端，所述斩波器单元（103）可以是PWM型的，也可以是PFM型的，所述斩波器单元（103）联接到驱动单元（104），所述驱动单元（104）的输出为OUT引脚，OUT引脚外部电路接至功率三极管G的基极。VDD引脚为原边反馈控制芯片（1）的电源引脚，用于为整个芯片接入电源；FB引脚为辅助绕组Na电压反馈引入脚，通过侦测辅助绕组Na的电压来调节驱动单元（104）的输出的，使得辅助绕组Na的电压稳定在设定的值，同时控制原边绕组Np的电流在规定的范围内，最终使次级绕组Ns的输出电压稳定在设定的值，当系统正常工作时，根据变压器原理，我们有（Vdd Vz）/（Vo Vz）=NA/NS，其中Vz为二极管D1和二极管D2的正向压降，Vo为次级绕组Ns二极管D2整流后的输出电压，NA为辅助绕组Na的圈数，NS为次级绕组Ns的圈数，Vdd为VDD引脚位置处的电压值。从而我们有FB引脚的电压为（Vdd Vz）通过分压电阻R1和R2得到的分压，因此FB引脚的电压间接地反映了输出电压Vo的大小，所以可以作为输出电压Vo的反馈信号；OUT引脚为芯片的驱动单元（104）的输出引脚，用于驱动外部的功率三极管G，CS引脚为原边绕组Np电流侦测引脚，用于侦测原边绕组Np导通时的峰值电流；GND引脚为芯片的接地引脚、C1、C2为滤波电容。在采用原边反馈控制芯片（1）构成的开关电源系统中，VDD引脚位置处的电压值Vdd会随着输出电压和负载变化而在很大范围内变化，因此VDD引脚的耐压要求一般较高，即使从VDD引脚引入的外部电源的电压为5伏的情况下，控制芯片（1）仍必须采用相对耐高压BI-CMOS工艺，因为VDD引脚的耐压值要考虑至少能耐压40伏，所以2012年3月前技术的控制芯片面积较大、生产成本较高。

再者，2012年3月前技术的原边反馈控制芯片还存在由于外引脚较多，故采用这种原边反馈控制芯片来构建开关电源，所需的外围元件和应用电路亦相对复杂。

当然人们在减少开关电源控制芯片的外引脚，以使得配套的外部电路简单化，从而降低成本，提升可靠性方面还在做了不少的工作，该案发明人特别注意到了市售的TOP221-227开关电源控制芯片的结构特点，TOP221-227这种开关电源控制芯片只有漏极引脚、源极引脚以及控制极引脚三个外引脚，所述漏极引脚在使用中接原边绕组Np的下端，所述源极引脚接地，所述控制极引脚作电压信号采集端。TOP221-227这种开关电源控制芯片较为特别的地方在于将一个MOS开关管集成到了芯片中，在芯片内部利用MOS开关管的漏极作为原边绕组Np的电流信号采集点，其本质上是利用了MOS开关管导通时源极和漏极间等效于一个电阻特性实现的控制，TOP221-227这种开关电源控制芯片虽然外引脚极少，外部电路相对简单，但其存在的问题在于其功率受集成的MOS开关管的功率限制，应用起来不是太灵活，同时，在低成本应用的场合，开关管多采用普通三极管，显然TOP221-227这种开关电源控制芯片的结构特征决定了对普通三极管不适应。综上所述，2012年3月前技术有进一步改进的必要。

图1是2012年3月前技术的一种简化的原边反馈开关电源控制芯片系统结构及其应用结构框图；

图2是《一种原边反馈开关电源控制芯片》较佳实施例所提供的一种原边反馈开关电源控制芯片系统结构及其应用系统结构框图。

图3是该发明较佳实施例二所提供的一种原边反馈开关电源控制芯片系统结构及其应用系统结构框图。

各图中：1为控制芯片；101为电压控制单元；102为RS触发器；103为斩波器单元；104为驱动单元；105为电流控制单元；106为基准电压单元；107为第一电压比较器；108为第二电压比较器；109为滤波单元；110为压控振荡单元；2为整流滤波单元；3为变压器。

2016年12月7日，《一种原边反馈开关电源控制芯片》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B

• 实施例一：

该较佳实施例所提供的一种原边反馈开关电源控制芯片，如附图2所示，所述控制芯片1包括电压控制单元101、RS触发器102、斩波器单元103、驱动单元104、电流控制单元105，以及VDD、GND、OUT三个引脚，所述斩波器单元103在该佳实施例中采用了PFM单元，其输出经驱动单元104放大后由OUT引脚输出到功率三极管G的基极，以驱动功率三极管G，所述电压控制单元101和电流控制单元105分别联接到RS触发器102的S端和R端，以通过RS触发器102控制斩波器单元103，在该较佳实施例中，所述电压控制单元101为恒压控制单元，在该较佳实施例中，VDD引脚作为反馈电压采集点，OUT引脚作为原边电流信号采集点，还包括第一电压比较器107、第二电压比较器108，分别将VDD引脚的电压信号和OUT引脚的电压信号接入到第一电压比较器107和第二电压比较器108的输入端，并使之与标准电压信号进行比较后分别输出到电压控制单元101和电流控制单元105。在该较佳实施例中，所述标准电压信号由基准电压单元106产生，所述基准电压单元106产生ref1和ref2二路标准电压，其中ref1接至第一电压比较器107的一个输入端，ref2接至第二电压比较器108的一个输入端，所述第二电压比较器108的另一个输入端在该较佳实施例中通过滤波单元109接至原边电流信号采集点即OUT引脚上，第二电压比较器107和电流控制单元105共同作用根据采集原边绕组Np的电流信号将原边绕组Np的电流值箝位在极限电流值上。采用该较佳实施例的控制芯片1与外部电路一起将能十分简便地构成恒压输出的原边反馈开关电源，其中外部电路包括变压器3、开关三极管G以及整流滤波单元2，所述变压器3包括原边绕组Np、辅助绕组Na以及次级绕组Ns，所述开关三极管G的发射极通过电阻R3接地，集电极接至变压器3的原边绕组Np的下端，基极与原边反馈开关电源控制芯片的OUT引脚联接，VDD引脚与外部整流滤波单元2的输出侧、原边绕组Np的上端并联接，且通过反接的二极管D1联接辅助绕组Na的上端，辅助绕组Na的下端和GND引脚接地。次级绕组Ns则通过二极管D2整流和电容C1滤波后输出到负载。

• 实施例二：

该较佳实施例所提供的一种原边反馈开关电源控制芯片，如附图3所示，与实施例一的不同之处在于所述电压控制单元101为恒流控制单元，同时为了配合恒流控制，在所述电压控制单元101的前端增设了一压控振荡单元110，所述压控振荡单元110的输入端接至VDD引脚，所述控振荡单元110的输出端接至电压控制单元101，所述压控振荡单元110主要是配合电压控制单元101根据从反馈电压采集点即VDD引脚采集的反馈电压信号对系统作出恒流控制。

综上所述，《一种原边反馈开关电源控制芯片》的一种原边反馈开关电源控制芯片，包括电压控制单元（101）、RS触发器（102）、斩波器单元（103）、驱动单元（104）、电流控制单元（105），以及VDD、GND、OUT三个引脚，所述斩波器单元（103）经驱动单元（104）放大后由OUT引脚输出以驱动外部开关管，所述电压控制单元（101）和电流控制单元（105）分别联接到RS触发器（102）的S端和R端，以通过RS触发器（102）控制斩波器单元（103），其特征在于选择VDD引脚作为反馈电压采集点，选择OUT引脚作为原边电流信号采集点，《一种原边反馈开关电源控制芯片》解决了2012年3月前技术存在的控制芯片耐压高、成本高以及应用不灵活的问题。

一种原边反馈开关电源控制芯片专利目的

《一种原边反馈开关电源控制芯片》的目的在于提供一种原边反馈开关电源控制芯片，其通过选择合适的电压反馈取样点以及通过选择合适的电流反馈取样点来降低原边反馈开关电源控制芯片的耐压等级，从而降低原边反馈开关电源控制芯片的面积和生产成本，并提升应用的灵活性，同时通过前述的技术措施来实现原边反馈开关电源控制芯片外引脚的减少，以简化外部配套电路，提高应用可靠性以及降低应用成本。

一种原边反馈开关电源控制芯片技术方案

《一种原边反馈开关电源控制芯片》包括电压控制单元（101）、RS触发器（102）、斩波器单元（103）、驱动单元（104）、电流控制单元（105），以及VDD、GND、OUT三个引脚，所述斩波器单元（103）经驱动单元（104）放大后由OUT引脚输出以驱动外部开关管，所述电压控制单元（101）和电流控制单元（105）分别联接到RS触发器（102）的S端和R端，以通过RS触发器（102）控制斩波器单元（103），其特征在于选择VDD引脚作为反馈电压采集点，选择OUT引脚作为原边电流信号采集点，还包括第一电压比较器（107）、第二电压比较器（108），分别将VDD引脚的电压信号和OUT引脚的电压信号接入到第一电压比较器（107）和第二电压比较器（108）的输入端，并使之与标准电压信号进行比较后分别输出到电压控制单元（101）和电流控制单元（105）。

《一种原边反馈开关电源控制芯片》的这种原边反馈开关电源控制芯片，使用时与外部电路一起构成原边反馈开关电源，其中外部电路包括变压器（3）、开关三极管G以及整流滤波单元（2），所述变压器（3）包括原边绕组Np、辅助绕组Na以及次级绕组Ns，所述开关三极管G的发射极通过电阻R3接地，集电极接至变压器（3）的原边绕组Np的下端，基极与原边反馈开关电源控制芯片的OUT引脚联接，VDD引脚与外部整流滤波单元（2）的输出侧、原边绕组Np的上端并联接，且通过反接的二极管D1联接辅助绕组Na的上端，辅助绕组Na的下端和GND引脚接地。次级绕组Ns则通过二极管D2整流和电容C1滤波后输出到负载。

在前述的应用系统中，根据变压器原理我们有（Vdd Vz）/（Vo Vz）=NA/NS，其中Vdd为VDD引脚位置的电压值，Vz为二极管的结电压，Vo为次级绕组Ns经二极管D2整流、电容C2滤波后的输出电压值。因此VDD引脚位置的电压也间接反映了次级绕组Ns经二极管D2整流，电容C2滤波后的输出电压Vo的大小，所以VDD引脚可以作为输出电压Vo的反馈信号采集点。将VDD引脚直接作为了反馈信号采集点，为此VDD引脚位置的电压值Vdd会被稳定在设定值附近，一般等于整流滤波单元（2）的输出电压值，不会随输出电压Vo和负载等外部参数而有太大的变化。在2012年3月前技术中，VDD引脚位置的电压值Vdd在5伏时，考虑输出电压Vo和负载等外部参数变化的因素，芯片仍要按远高于5伏的耐压值来设计，而《一种原边反馈开关电源控制芯片》不需要，在整流滤波单元（2）的输出电压值为5伏时，可以采用标准的5伏低压CMOS工艺，从而降低芯片的面积和生产成本。

在《一种原边反馈开关电源控制芯片》中，OUT引脚为芯片的驱动单元（104）的输出引脚，用于驱动外部的开关三极管G，同时在该发明中，OUT引脚还复用为原边绕组Np电流侦测引脚，在开关三极管G导通过程中，如果流经原边绕组Np的电流增加，电阻R3上压降Vcs亦增加，OUT引脚的电压也随之上升，OUT引脚上的电压Vout=Vbe Vcs，Vbe为功率三极管G的基极与发射极间电压，Vcs为原边绕组Np的电流流经电阻R3两端的所产生压降，由于Vbe是一个相对固定的值，因此OUT引脚上的电压Vout值的变化，直接反映了Vcs值的变化，即OUT引脚上的电压Vout可作为原边绕组Np电流信号采集点。在发明中，所述OUT引脚上的电压信号最好通过一过滤波单元（109）接至第二电压比较单元（108）的输入端，以避免杂波干扰。

选择OUT引脚作为原边电流信号采集点的积极效果在于这样使《一种原边反馈开关电源控制芯片》的原边反馈开关电源控制芯片在应用时具有极大的灵活性，由其构建的开关电源的功率在许可的范围内仅取决于开关三极管G的功率，与驱动价格昂贵的MOS管相比，显然驱动普通大功率三极管有成本上的优势，这对开关电源的低成本应用极为重要。

另外，由于《一种原边反馈开关电源控制芯片》的原边反馈开关电源控制芯片只有VDD、GND、OUT三个引脚，这也相应带来了外部电路的简单化，对降低开关电源的成本和可靠性显然有着积极的效果。

所述电压控制单元（101）可以是一个恒压控制单元，也可以是一个恒流控制单元，其具体的电路在CN102237812A所公开内容中以及以AP3708原边反馈开关电源控制芯片为代表的电路中均有充分的公开，在此不作详述。所述电流控制单元（105）主要根据采集的电流信号将原边绕组Np的电流值箝位在极限电流值上，其构成如电压控制单元（101）一样，为众多的2012年3月前技术所公开，包括CN102237812A以及以AP3708原边反馈开关电源控制芯片为代表的电路中均有充分的公开。

1.《一种原边反馈开关电源控制芯片》 包括电压控制单元（101）、RS触发器（102）、斩波器单元（103）、驱动单元（104）、电流控制单元（105），以及VDD、GND、OUT三个引脚，所述斩波器单元（103）经驱动单元（104）放大后由OUT引脚输出以驱动外部开关管，所述电压控制单元（101）和电流控制单元（105）分别联接到RS触发器（102）的S端和R端，以通过RS触发器（102）控制斩波器单元（103），其特征在于选择VDD引脚作为反馈电压采集点，选择OUT引脚作为原边电流信号采集点，还包括第一电压比较器（107）、第二电压比较器（108），分别将VDD引脚的电压信号和OUT引脚的电压信号接入到第一电压比较器（107）和第二电压比较器（108）的输入端，并使之与标准电压信号进行比较后分别输出到电压控制单元（101）和电流控制单元（105）。

2.根据权利要求1所述的一种原边反馈开关电源控制芯片，其特征在于所述电压控制单元101为恒压控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种原边反馈开关电源控制芯片，其特征在于所述标准电压信号由基准电压单元（106）产生，所述基准电压单元（106）产生ref1和ref2二路标准电压，其中ref1接至第一电压比较器（107）的一个输入端，ref2接至第二电压比较器（108）的一个输入端。

4.根据权利要求3所述的一种原边反馈开关电源控制芯片，其特征在于所述第二电压比较器（108）的另一个输入端通过滤波单元（109）接至原边电流信号采集点即OUT引脚上，第二电压比较器（107）和电流控制单元（105）共同作用根据采集的原边绕组Np的电流信号将原边绕组Np的电流值箝位在极限电流值上。

5.根据权利要求1所述的一种原边反馈开关电源控制芯片，其特征在于所述电压控制单元（101）为恒流控制单元，还包括一压控振荡单元（110），所述压控振荡单元（101）的输入端接至VDD引脚，所述控振荡单元（101）的输出端接至电压控制单元（101）。

监测系统建立的目的,主要是获取被测边坡所处状态的信息,并在获取信息后分析边坡的稳定状况,了解边坡在被施加控制(包括开挖、排水和喷锚等) 后的反应,为下一步的控制作出决策。 因此,信息反馈的速度和质量决定了监测系统的效益。 为了提高监测系统的效益,必须研究信息快速反馈分析技术,提高反馈的速度和质量。 监测信息的快速反馈分析,依赖于四方面技术的提高,即监测信息获取速度的提高、监测信息管理水平的提高、监测信息分析水平和速度的提高以及监测反馈水平和速度的提高。

1 　监测信息获取技术

传统的监测信息获取主要依赖于手工监测,获取速度慢。 随着测量技术的不断发展,自动监测已逐渐成熟起来,使监测信息获取的速度和质量的提高成为可能。 许多大型边坡已开始部分或全部使用自动监测。考虑到经费的限制,可以选择一些关键点进行自动监测,提高监测信息获取的速度和质量。

2 　监测信息管理技术

传统的监测信息管理是靠人工管理、分散储存。 数据管理效率低,数据中的错误不能及时校正,不利于监测信息的有效分析。 建立监测信息管理系统能使监测信息集中管理、及时校正,为及时分析提供方便。

3 　监测信息快速分析技术

传统的监测信息分析要经过数据收集、向上报告、专家分析、向下传达的复杂过程,分析周期长,难以充分发挥监测系统的效用。 建立与监测信息管理系统相连接的监测信息分析系统,特别是利用可视化技术建立的分析系统,能使数据分析快速、直观,具有很高的分析效率。

4 　监测信息快速反馈技术

监测的主要目的是通过获取的边坡监测信息,反馈边坡的稳定状况, 帮助工程师修改设计和指导施工。传统的手工式预报和专家组讨论的方法很难达到及时反馈。

编制边坡稳定分析系统, 能及时反馈边坡的稳定状况,符合动态设计、及时处理的现代设计思想的要求。适用的边坡监测信息稳定分析系统应能吸取传统反馈分析的特点,通过建立以边坡变形破坏机制为基础的稳定性分析判据,及时的、动态的反馈边坡的稳定状况,为工程师修改设计和指导施工提供依据。

1.反馈前做好充分的准备

“凡事预则立，不预则废”，如果在反馈前能做好充分的准备（包括了解员工的基本情况，安排好反馈面谈的时间地点以及大致程序等），就可以很好的驾驭整个反馈面谈过程。

2.与员工建立融洽的关系

不要让员工觉得有压力，比如可以谈谈与反馈内容无关的话题，拉近彼此的距离。

3.以事实为依据

对事不对人非常关键，反馈尽量拿出事实依据来，就事论事。不要伤害员工的人格和尊严。

4.肯定成绩

对员工表现好的地方一定要给予充分的肯定，这有利于增强员工的自信和消除员工的紧张心理。

5.差别化对待

不同类型的员工反馈的重点应该不同，对工作业绩和态度都很好的员工，应该肯定其成绩，给予奖励，并提出更高的目标；对工作业绩好但态度不好的员工应该加强了解，找到态度不好的原因，并给予辅导；对工作业绩不好但态度很好的员工应该帮助分析绩效不好的原因，制定绩效改善计划；对工作业绩和工作态度都不好的员工则应该重申工作目标，把问题的严重性告之对方。

一种电焊机输出电流原边采样控制电路和方法，通过原边电流采样电路采集电焊机逆变主回路的原边电流，并向电流转换电路输出电流信号，电流转换电路将电流信号转换为电压信号，电流保持比较电路根据此电压信号输出反馈电压，PI调节单元根据此反馈电压动态调节电焊机的输出电流。本发明通过采集电焊机逆变主回路的原边电流间接反映电焊机输出电流的大小，对采集的电流进行处理，PI调节单元根据处理结果动态调整电焊机的输出电流，本发明采用互感器采样原边电流成本低、无干扰，本发明采用比较器控制反馈电压，提升电路精度，本发明能够动态调节输出电流，形成稳定的闭环控制系统，动态响应好且稳定。2100433B