多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器及其泄壓控制方法和模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到開關(guān)電源變換器領(lǐng)域，特別是涉及到一種多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器及其泄壓控制方法和模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源變換器具有體積小、效率高以及大電流的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于手機(jī)充電器等便攜式電子設(shè)備中。近年來(lái)，隨著便攜式電子設(shè)備電池容量不斷增加，對(duì)充電速度提出了更高的要求。為了提高充電速度，目前業(yè)界提出了兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是增大充電電流，二則是提高充電電壓，其中第二種方法已成為業(yè)界主流。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)提高充電電壓、同時(shí)又向下兼容標(biāo)準(zhǔn)充電電壓(5V)的目的，也有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是使用普通開關(guān)電源變換器搭載一顆專用的接口芯片，二是使用整合了接口芯片功能、支持多級(jí)電壓輸出的開關(guān)電源變換器。本發(fā)明涉及多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器。
[0004]圖1是一個(gè)支持兩級(jí)電壓輸出的降壓型異步整流DC/DC開關(guān)電源變換器拓?fù)涞暮?jiǎn)化示意圖。直流輸入電壓411輸入到開關(guān)電源控制器400的Vin端口，PffM控制模塊401控制功率開關(guān)管404的導(dǎo)通和關(guān)斷，通過(guò)電感繞組405和續(xù)流二極管406持續(xù)對(duì)輸出供電。第一電阻407、第二電阻408和第三電阻409組成采樣網(wǎng)絡(luò)，對(duì)輸出電壓采樣，并通過(guò)到開關(guān)電源控制器400的FB端口，反饋到PffM控制模塊401，轉(zhuǎn)換為功率開關(guān)管404的導(dǎo)通占空比，由此獲得穩(wěn)定的輸出電壓。
[0005]開關(guān)電源控制器400正常工作時(shí)，缺省狀態(tài)下電壓請(qǐng)求模塊402的輸出信號(hào)Vo_up為低電平，電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管403截止，此時(shí)第三電阻409支路斷開，采樣網(wǎng)絡(luò)僅由第一電阻407和第二電阻408串聯(lián)，輸出電壓為標(biāo)準(zhǔn)充電電壓(5V)。當(dāng)高電壓輸出請(qǐng)求信號(hào)412通過(guò)開關(guān)電源控制器400的Vreq端口，輸入到電壓請(qǐng)求模塊402，其輸出信號(hào)Vo_up變?yōu)楦唠娖?，電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管403導(dǎo)通，此時(shí)第三電阻409支路導(dǎo)通，采樣網(wǎng)絡(luò)下電阻變?yōu)榈诙娮?08與第三電阻409并聯(lián)，采樣比改變，輸出電壓上升，實(shí)現(xiàn)高電壓輸出。
[0006]在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)受電設(shè)備移除或電壓請(qǐng)求信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓輸出請(qǐng)求時(shí)，開關(guān)電源控制器輸出電壓需要由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓。這一過(guò)程所需時(shí)間由輸出電流決定，當(dāng)輸出空載時(shí)，這一過(guò)程可能很長(zhǎng)，若在輸出電壓尚未恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出時(shí)又接入另一不兼容高電壓的受電設(shè)備，則易造成受電設(shè)備受損，故而為了加快轉(zhuǎn)換速度，增加了電阻410作為假負(fù)載，但由于在系統(tǒng)工作時(shí)電阻410支路一直導(dǎo)通，造成功率損耗。此外，在輸出電壓由高到低轉(zhuǎn)換時(shí)，由于采樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致反饋電壓瞬時(shí)被抬高，這往往會(huì)觸發(fā)PWM控制模塊401內(nèi)包含的輸出過(guò)壓保護(hù)(OVP)機(jī)制，造成開關(guān)電源控制器400不必要地進(jìn)入保護(hù)模式，但若是取消輸出OVP機(jī)制，又會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的可靠性和安全性。
[0007]關(guān)于假負(fù)載損耗功率以及過(guò)壓保護(hù)機(jī)制不能適當(dāng)啟動(dòng)的問(wèn)題，是需要解決問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的為提供一種無(wú)需假負(fù)載，以及控制過(guò)壓保護(hù)機(jī)制適當(dāng)啟動(dòng)的多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器及其泄壓控制方法和模塊。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本本發(fā)明提出一種多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器的泄壓控制方法，包括:
[0010]將電壓請(qǐng)求模塊發(fā)送的電壓切換控制信號(hào)延時(shí)處理，生成用于控制電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管開/關(guān)的開關(guān)管控制信號(hào)，以控制所述關(guān)電源變換器的采樣網(wǎng)絡(luò)模塊的電路結(jié)構(gòu)；
[0011]根據(jù)所述電壓切換控制信號(hào)生成泄放控制信號(hào)，并將泄放控制信號(hào)分別發(fā)送至所述開關(guān)電源變換器的泄放開關(guān)管和PWM控制模塊，以控制開關(guān)電源變換器的輸出電量，以及屏蔽PffM控制模塊因反饋電壓瞬時(shí)升高而誤觸發(fā)的過(guò)壓保護(hù)信號(hào)；
[0012]通過(guò)接收PffM控制模塊生成的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)重置泄放控制信號(hào)。
[0013]進(jìn)一步地，所述將電壓請(qǐng)求模塊發(fā)送的電壓切換控制信號(hào)延時(shí)處理的步驟，包括:
[0014]通過(guò)延時(shí)緩沖器對(duì)電壓切換控制信號(hào)經(jīng)行延時(shí)處理。
[0015]進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述電壓切換控制信號(hào)生成泄放控制信號(hào)的步驟，包括:
[0016]通過(guò)單脈沖發(fā)生器將所述電壓切換控制信號(hào)生成正脈沖信號(hào)；
[0017]通過(guò)RS觸發(fā)器將正脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成泄放控制信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步地，所述通過(guò)接收PWM控制模塊生成的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)重置泄放控制信號(hào)的步驟，包括:
[0019]通過(guò)第一反相器對(duì)PWM控制模塊的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反相處理后發(fā)送到三輸入與門；
[0020]將所述正脈沖信號(hào)反相處理后發(fā)送到三輸入與門，對(duì)反相處理的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行消隱；
[0021]通過(guò)三輸入與門接收所述泄放控制信號(hào)，以控制該三輸入與門的開和關(guān)，當(dāng)三輸入與門開通時(shí)，三輸入與門將反相處理的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)發(fā)送至所述RS觸發(fā)器重置泄放控制信號(hào)。
[0022]本發(fā)明還提供一種多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器的泄壓控制模塊，包括延時(shí)電路、泄放電路和重置電路；
[0023]所述延時(shí)電路接收電壓請(qǐng)求模塊的切換控制信號(hào)，并將切換控制信號(hào)延時(shí)處理成控制電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管開/關(guān)的開關(guān)管控制信號(hào)，以控制所述關(guān)電源變換器的采樣網(wǎng)絡(luò)模塊的電路結(jié)構(gòu)；
[0024]所述泄放電路接收切換控制信號(hào)，根據(jù)切換控制信號(hào)生成泄放控制信號(hào)，并將泄放控制信號(hào)分別發(fā)送至所述開關(guān)電源變換器的泄放開關(guān)管和PWM控制模塊，以控制開關(guān)電源變換器的輸出電量，以及屏蔽PWM控制模塊因反饋電壓瞬時(shí)升高而誤觸發(fā)的過(guò)壓保護(hù)信號(hào)；
[0025]所述重置電路接收HVM控制模塊生成的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)，并根據(jù)該驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)重置所述泄放控制信號(hào)。
[0026]進(jìn)一步地，所述延時(shí)電路包括延時(shí)緩沖器，
[0027]所述延時(shí)緩沖器的輸入端連接所述電壓請(qǐng)求模塊，輸出端連接所述電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管。
[0028]進(jìn)一步地，所述泄放電路包括單脈沖發(fā)生器和RS觸發(fā)器；
[0029]所述單脈沖發(fā)生器的接收所述電壓請(qǐng)求模塊的切換控制信號(hào)，并將切換控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成正脈沖信號(hào)；
[0030]所述RS觸發(fā)器將所述正脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成泄放控制信號(hào)發(fā)送給所述泄放開關(guān)管和PffM控制模塊。
[0031]進(jìn)一步地，所述重置電路包括三輸入與門、第一反相器、第二反相器和所述RS觸發(fā)器；
[0032]所述第一反相器接收所述PWM控制模塊的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行反相處理后發(fā)送到三輸入與門；
[0033]所述第二反相器接收所述單脈沖發(fā)生器生成的正脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行反相處理后發(fā)送至三輸入與門，對(duì)反相處理的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行消隱；
[0034]所述三輸入與門接收所述泄放控制信號(hào)，以控制該三輸入與門的開和關(guān)，當(dāng)三輸入與門開通時(shí)，三輸入與門將反相處理的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)發(fā)送至所述RS觸發(fā)器重置泄放控制信號(hào)。
[0035]本發(fā)明還提供一種多級(jí)電壓輸出開關(guān)電源變換器，包括電壓請(qǐng)求模塊、泄放控制模塊、電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管、采樣網(wǎng)絡(luò)模塊、泄放開關(guān)管、PWM控制模塊和功率開關(guān)管；
[0036]所述電壓請(qǐng)求模塊接收外部電壓請(qǐng)求信號(hào)，并將該電壓請(qǐng)求信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓切換控制信號(hào)發(fā)送給所述泄放控制模塊；
[0037]所述泄放控制模塊延時(shí)處理所述電壓切換控制信號(hào)，并生成開關(guān)管控制信號(hào)發(fā)送至所述電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)管，以控制采樣網(wǎng)絡(luò)模塊的電路結(jié)構(gòu);并根據(jù)所述電壓切換控制信號(hào)生成泄放控制信號(hào)，并將泄放控制信號(hào)分別發(fā)送至泄放開關(guān)管和PWM控制模塊，以控制泄放開關(guān)管的工作狀態(tài)，以及屏蔽PWM控制模塊因反饋電壓瞬時(shí)升高而誤觸發(fā)的過(guò)壓保護(hù)信號(hào)；
[0038]所述PWM控制模塊接收所述采樣網(wǎng)絡(luò)模塊的反饋電壓生成對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)，控制所述功率開關(guān)管的工作狀態(tài);并將驅(qū)動(dòng)調(diào)制信號(hào)發(fā)送至所述泄放控制模塊，使泄放控制模塊進(jìn)行重置泄放控制信號(hào)。
[0039]進(jìn)一步地，所述泄壓控制模塊包括延時(shí)電路、泄放電路和重置電