低功耗SSR开关电源电路及其控制方法、开关电源与流程

本发明涉及电子电路，具体来说涉及一种低功耗ssr开关电源电路及其控制方法、开关电源。

背景技术：

1、隔离式开关电源作为一种电源转换器，在各个领域中都发挥着重要作用，开关电源将输入电能高效稳定地转换为特定的电压或电流输出。在隔离式开关电源的应用过程中，为了确保输入功率和输出功率的有效转换，需要在原边电路与副边电路之间传递反馈信号。反馈信号通常由副边的输出电压信息转换而来，传递反馈信号能够控制功率转换的效率。

2、参照图1，图1示出了现有技术中采用tl431反馈电路的隔离式开关电源电路工作原理图，通常采用图1中所示的光耦合器实现上述反馈信号的传递。具体的，光耦合器中的光敏二极管能够将输出电压vout的信息转换为光耦电流iop，随后通过原边反馈电路转换为反馈电压fb，并输入至原边电路的控制端。结合图2，图2示出了采用tl431反馈电路的隔离式开关电源中的光耦电流iop与输出电流iout，以及反馈电压fb与输出电流iout的关系图，在负反馈控制系统中，当输出电流iout增加时，意味着负载需求增加或输出电压vout降低，此时为了维持输出电压vout的稳定，控制系统会减少光耦合器中光敏二极管的驱动电流，从而减少光耦电流iop，同时控制系统也会增加反馈电压fb以指示需要增加功率或调整电路参数来维持输出电压vout的稳定。相反，当输出电流iout减小时，意味着负载需求降低或输出电压vout增加，控制系统会增加光敏二极管的驱动电流，从而增加光耦电流iop，同时控制系统也会减小反馈电压fb以指示需要减小功率或调整电路参数来维持输出电压vout的稳定。

3、通过上述内容可知，现有技术中采用tl431反馈电路的隔离式开关电源存在一个问题：在轻载及空载时，光耦电流iop的数值较大，会导致光耦合器的功耗增加，从而容易降低隔离式开关电源的轻载及空载效率。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种低功耗ssr开关电源电路及其控制方法、开关电源，通过改进原边反馈电路以及光耦合器在系统中的连接，利用光耦电流给系统内部电压供电，并设置采样支路为开关电源芯片提供反馈电压fb，使得反馈电压fb与光耦反馈电流呈正比，通过反馈控制限制反馈电压fb的最大值以及光耦电流，在轻载及空载时降低损耗，从而提升效率。

2、为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种低功耗ssr开关电源电路，包括开关电源芯片和设置在原边电路中光耦合器的接收端，所述光耦合器的发射端与输出电压连接，所述光耦合器的电源端与所述开关电源芯片的供电端vcc连接，所述光耦合器的接收端还连有反馈电路，其特征在于，所述反馈电路包括导通单元、第一采样单元、第二采样单元、调制单元、供电单元以及反馈控制单元；所述光耦合器的接收端产生光耦电流并将其输出至所述导通单元，所述导通单元控制所述第一采样单元导通并输出第一采样电流至所述供电单元对所述开关电源芯片内部电源vdd进行供电，以减小所述光耦电流产生的损耗；所述导通单元控制所述第一采样单元导通并镜像生成第二采样电流至所述反馈控制单元，所述反馈控制单元基于所述第二采样电流为所述开关电源芯片提供反馈电压并向所述调制单元输出控制电压；

4、当开关电源系统处于轻载或空载时，所述光耦电流增大，所述反馈控制单元基于所述控制电压控制所述调制单元导通并输出调制电流，对所述光耦电流进行分流，最终维持所述光耦电流等于所述第一采样电流、所述第二采样电流以及所述调制电流之和，限制所述光耦电流的最大值，从而在系统轻载或空载时减少损耗尤为明显。

5、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述导通单元包括限流电阻和第三mos管，所述第三mos管的第一端与所述限流电阻的一端连接，所述第三mos管的第二端与所述供电单元连接，所述第三mos管的第三端与所述第一采样单元连接，所述限流电阻的另一端与所述光耦合器的接收端连接。

6、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述第一采样单元包括第一mos管，所述第一mos管的第一端与所述第二采样单元连接，所述第一mos管的第二端与所述光耦合器的接收端连接，所述第一mos管的第三端以及所述第一mos管的第一端通过所述第三mos管与所述供电单元连接。

7、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述供电单元包括储能电容、二极管以及钳位二极管，所述二极管的阳极与所述第三mos管的第二端连接，所述二极管的阴极与所述储能电容的一端连接，所述储能电容的另一端接地，所述储能电容与所述二极管连接所形成的公共点即为所述开关电源芯片的内部电源端vdd，所述钳位二极管并联在所述储能电容的两端。

8、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述第二采样单元包括第二mos管，所述第二mos管的第一端与所述第一mos管的第一端连接，所述第二mos管的第二端与所述光耦合器的接收端连接，所述第二mos管的第三端与控制反馈单元的输入端连接。

9、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述第一mos管与所述第二mos管互为镜像并成一定的比例关系，且均为pmos管；所述第一mos管的栅极、所述第一mos管的漏极以及所述第二mos管的栅极连接，所述第一mos管的源极以及所述第二mos管的源极均与所述光耦合器的接收端连接，所述第一mos管的漏极与所述第三mos管的第三端连接，所述第二mos管的漏极与所述控制反馈单元的输入端连接。

10、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述反馈控制单元包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻的一端与所述第二mos管的漏极连接，所述第一采样电阻的另一端与所述第二采样电阻的一端连接，所述第二采样电阻的另一端接地。

11、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述调制单元包括第四mos管，所述第四mos管的第一端与所述第一采样电阻和所述第二采样电阻连接所形成的公共点连接，所述第四mos管的第二端接地，所述第四mos管的第三端与所述第三mos管的第一端和所述限流电阻连接所形成的公共点连接。

12、优选地，上述的低功耗ssr开关电源电路，所述第三mos管与所述第四mos管均为nmos管；所述第三mos管的栅极与所述限流电阻的一端连接，所述第三mos管的源极与所述二极管的阳极连接，所述第三mos管的漏极与所述第一mos管的漏极连接；所述第四mos管的栅极与所述第一采样电阻和所述第二采样电阻连接所形成的公共点连接；所述第四mos管的源极接地；所述第四mos管的漏极与所述第三mos管的栅极和所述限流电阻连接所形成的公共点连接。

13、此外，本发明还提供一种低功耗ssr开关电源电路的控制方法，所述方法应用于如上所述的低功耗ssr开关电源电路，所述方法包括：

14、利用所述光耦合器的发射端连接输出电压产生光信号；

15、通过所述光耦合器的接收端接收所述光信号产生光耦电流并将其输出至所述导通单元；

16、利用所述导通单元控制所述第一采样单元导通并输出第一采样电流至所述供电单元对所述开关电源芯片的内部电源vdd进行供电；

17、利用所述第一采样单元与所述第二采样单元的镜像关系产生第二采样电流并输出至所述反馈控制单元；

18、所述反馈控制单元基于所述第二采样电流为所述开关电源芯片提供反馈电压并向所述调制单元输出控制电压；

19、当开关电源系统处于轻载或空载时，所述光耦电流增大，所述反馈控制单元基于所述控制电压控制所述调制单元导通并输出调制电流，对所述光耦电流进行分流，同时限制所述光耦电流的最大值。

20、本发明另一方面还提供了一种开关电源，所述开关电源包括副边电路和如上所述的低功耗ssr开关电源电路。

21、技术实现要素：中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

22、1)第一mos管和第二mos管采用电流镜结构的设计和并设置特定的比例关系，能够在一定程度上精确地对光耦电流进行等比例采样。

23、2)在本技术实施例中，光耦电流用来为开关电源芯片的内部电源vdd供电，能够利用原本可能浪费的能量，从而提高整体系统的效率。

24、3)当开关电源系统处于轻载或者空载状态时，第四mos管导通并产生调制电流，造成光耦电流iop的分流，并限制第一采样电流和第二采样电流的电流上升速度，即限制了反馈电压fb的最大值以及第一采样电流对开关电源芯片的内部电源vdd的最大充电电流，从而实现了负反馈电路的作用，用于维持环路平衡。