为什么芯朋微现在开始弱化进口电源的依赖

半导体投资联盟 发表于 2020-08-01 11:44:48 收藏 已收藏
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为什么芯朋微现在开始弱化进口电源的依赖

半导体投资联盟 发表于 2020-08-01 11:44:48

芯朋微改进的高度集成化开关电源及控制电路,对变压器原边绕组上的原边电流进行采样以获取采样电压,对分压电阻产生的电信信号采样作为反馈电压,从而控制变压器的充放电,实现开关电源的稳定电压输出。

图1 现有技术中的开关电源系统

传统的开关电源简化结构如图1所示,主要包含:变压器T11、输入电路以及输出电路。控制电路100检测FB、CS引脚的电压信号,并根据测量值控制功率开关管的开启和截止,以实现输出电压恒定。其中FB引脚的输出电压反馈信号通过第一反馈电阻R11和第二电阻R12分压得到,CS引脚的原边电流信号通过原边电流采样电阻R13得到。然而传统电路存在一些弊端,当电阻R3、电阻R11和电阻R12中有开路或者短路情况时,回导致控制电路100无法得到准确的输出电压或变压器原边电流,从而无法实现输出恒压功能。在某些情况下,异常短路或者断路的电阻R12会造成输出电压偏高或者偏低,甚至超出输出极限值,导致负载损坏,使得系统的稳定性不足。另一方面,图1中传统的开关电源系统,外围设计复杂,系统成本较高,器件多却可靠性低。因此,亟需一种新型开关电源改善传统电源系统的各种缺陷。

在2019年10月12日,芯朋微电子公司就提出一项名为“高度集成的开关电源及控制电路”的发明专利(申请号:201910966570.9),实现了一种高度集成的开关电源及控制电路,大大简化了传统开关电源结构,专利申请人为无锡芯朋微电子股份有限公司。

图2 专利提出的新型开关电源系统

专利改良的开关电源结构如图2所示,其输入电路包括:第一反馈电阻R21、供电电容EC21和控制电路20。电阻R21的第一端与辅边绕组耦接,第二端与控制电路的反馈引脚(FB引脚)耦接;电容EC21用于给控制电路提供电能;控制电路200一方面对变压器原边绕组Np上的电流进行采样并获取采样电压,另一方面获取反馈电阻R21与控制电路内另一反馈电阻的分压电压作为反馈电压,并根据采样电压和反馈电压控制所述变压器的充放电,因此这种结构在传统控制电路基础上精简了系统,并提高了可靠性。

图3 原边电流采样模块

图3展示了功率开关管M1以及原边电流采样模块。其中原边电流采样模块包括采样管M2以及电流检测模块211,控制电路200通过原边电流采样模块210检测变压器的原边电流。由于功率开关管M1和采样管M2并联,且长宽比为X∶1,因此流过采样管M2的电流为流过所述功率开关管M1的电流的1/X倍。电流检测模块211包括源跟随模块2111以及电流镜模块2112以及采样输出电阻R45,由于源跟随模块2111与采样管M2耦接,因此可根据电流采样信号生成采样跟随信号,电流镜2112则利用采样跟随信号生成采样电压。

图4 反馈信号检测模块

如图4,系统反馈信号检测模块用于获取利用第一反馈电阻R21与控制电路内部第二反馈电阻231的分压电压所生成的反馈信号,并利用此反馈信号控制功率开关管打开和关断。控制电路200的FB引脚通过电阻R21与变压器T21的辅边绕组Na相连,当功率开关管M1关断时,原边绕组放能,输出二极管D23处于导通状态,辅边绕组Na通过变压器T21及次边绕组Ns将输出电压的一部分耦合至控制电路200的FB引脚,从而表征输出电压检测信号。

以上就是芯朋微改进的高度集成化开关电源及控制电路,对变压器原边绕组上的原边电流进行采样以获取采样电压,对分压电阻产生的电信信号采样作为反馈电压,从而控制变压器的充放电,实现开关电源的稳定电压输出。与现有的开关电源系统相比,这种新型电源系统结构节省了5个元器件,精简了系统结构、降低了成本、提高了系统可靠性。

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