開關電源控制系統和方法
2023-05-08 03:54:16
專利名稱：開關電源控制系統和方法
技術領域：
本發明涉及電源裝置領域，更具體地，涉及一種開關電源控制系統及方法。
背景技術：
彩色等離子體顯示器(PDP， Plasma Display Panel)是近幾年來迅速發展的一種顯示器件。彩色等離子體顯示器以優越的性能成為大屏幕顯示器件的首選，尤其是具有驅動方式簡單等優點的交流型AC-PDP獲得廣泛的研究和應用，。 等離子顯示器在工作過程中，每個像素單元均由X電極、Y電極以及A電極共同控制。要使每個像素單元正常工作，就需要X電極、Y電極和A電極按照一定的時序輸出正確的高壓驅動波形。這就需要等離子顯示器專用電源提供顯示驅動所需要的多種電壓，顯示驅動所需要的電壓主要有邏輯電壓、維持電壓Vs、尋址電壓Va等。等離子顯示器的裝置示意圖如圖l所示。由於等離子顯示屏電源所需要調節的電壓種類較多且存在高壓、低壓的差別，使得電源調節過程中多種電壓之間的工作時序和保護機制比較重要。
現有技術中，通過使用開關電源為顯示驅動提供所需要的電壓。開關電源是一種通過調整脈寬(頻率)實現穩壓輸出的電源，相比於傳統的線性穩壓電源，具有體積小、效率高、穩壓範圍寬等優點。下面通過常用的降壓型BUCK電路拓撲說明其工作原理。如圖2所示，交流電壓經整流濾波後得到一個不穩定的電壓U，當K閉合時，U通過L、 C給負載供電，同時也在L、 C上儲存能量；當K斷開時，L、 C中的能量通過續流二極體D向負載供電。當電感電流大於負載電流時，輸出電流上升，否則下降。由於開關頻率很高，所以輸出電壓上升和下降的幅度都很小。通過控制晶片控制開關的導通時間和截止時間的比例可以調節輸出電壓值，即通過調整脈寬可以實現穩壓輸出。 現有技術中採用的開關電源具有過壓保護、過流保護等功能，其原理是通過對輸出電壓、電流採樣，把採樣值通過光耦隔離並變換後反饋給控制晶片，從而在輸出電壓、電流超出預設值時停止控制晶片工作，使輸出電壓為零，達到保護目的，其工作示意圖如圖3所示。圖4示出了現有技術中的等離子顯示器的開關電源裝置示意圖。如圖4所示，市電220伏交流輸入，經過功率因數校正部分(PFC)後，轉變為380伏直流電壓，其作用是使輸入電壓和電流的波形接近於正弦波，以減少雜波對電網的汙染。當然功率因數校正部分也有獨自的過壓、過流保護功能。然後380伏直流電壓通過不同的直流-一直流轉換電路轉換為所需要的不同電壓；每路輸出的電壓電流經採樣後通過合理的電路加到相應的控制晶片上，在電路過壓或過流時通過控制晶片停止電路工作。針對等離子電源的特殊性，需要在低壓輸出出現問題時同時關閉所有輸出，所以還要把低壓電路的保護信號同時反饋到高壓電路的控制部分。 現有技術中採用開關電源為顯示驅動提供所需要的電壓，由於等離子顯示器電源至少有三組高壓輸出，每一組輸出的控制部分都要由低壓電路的保護信號參與近來，所以控制部分的元件較多，電路也較為複雜。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種電路較簡單的開關電源控制系統和方法。
為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，提供了一種開關電源控制系統，包括功率因數校正模塊；第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊，分別與功率因數校正模塊連接；第一採樣電路和第二採樣電路，分別與第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊連接，開關控制系統還包括反饋控制電路，具有第一輸入端，連接至第一採樣電路，用於接收第一採樣電路的第一採樣信號；第二輸入端，連接至第二採樣電路，用於接收第二採樣電路的第二採樣信號；輸出端，連接至功率因數校正模塊，反饋控制電路根據第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信號發送至功率因數校正模塊，其中，控制信號用於通知所述功率因數校正模塊停止輸出。 優選地，在上述開關電源控制系統中，反饋控制電路包括多個二極體，第一採樣電路和第二採樣電路分別與多個二極體中的一個的陽極相連接，以使多個二極體接收第一採樣信號和第二採樣信號，所有二極體的陰極彼此相連，以根據第一採樣信號和第二採樣信號形成第一控制信號；光耦隔離電路，光耦隔離電路的輸入端與所有二極體的陰極連接，用於根據第一控制信號輸出第二控制信號；放大電路，放大電路的輸入端連接至光耦隔離電路的輸出端，放大電路的輸出端連接至功率因數校正模塊，用於放大第二控制信號，形成控制信號，並輸出至功率因數校正模塊。 優選地，在上述開關電源控制系統中，開關電源控制系統還包括第一控制模塊和第二控制模塊，其中，第一控制模塊連接於第一轉換電壓模塊與第一採樣電路之間；第二控制模塊連接於第二轉換電壓模塊與第二採樣電路之間。 為解決上述技術問題，根據本發明的另一個方面，提供了一種開關電源控制方法，包括以下步驟對功率因數校正模塊輸出的電壓信號進行轉換，得到第一電壓輸出信號和第二電壓輸出信號；分別對第一電壓輸出信號和第二電壓輸出信號進行採樣，得到第一採樣信號和第二採樣信號；根據第一採樣信號和第二採樣信號生成控制信號，並將控制信號發送給功率因數校正模塊；功率因數校正模塊根據控制信號調整所輸出的電壓信號。
優選地，在上述開關電源控制方法中，根據第一採樣信號和第二採樣信號生成控制信號的步驟包括當第一採樣信號和第二採樣信號中的至少一個包括異常信號時，生成用於通知功率因數校正模塊停止輸出的控制信號。 優選地，在上述開關電源控制方法中，異常信號包括過壓信號和過流信號。
本發明具有以下有益效果 在本發明中，通過對輸出電壓進行採樣，形成第一採樣信號和第二採樣信號，根據第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信號發送至功率因數校正模塊，通知所述功率因數校正模塊停止輸出，將輸出電壓信號反饋至功率因數校正模塊，當功率因數校正模塊停止輸出時，後端將沒有電壓輸出，從而實現了對後端電路的保護，在完成保護效果的同時簡化了電路，克服了現有技術中的開關電源控制部分的元件較多，電路也較為複雜的問題。
附圖可提供對本發明的進一步的理解，並且被包括在內作為說明書的組成部分，其示出了本發明的實施例，並且和說明書一起用來解釋本發明的原理。其中 圖1示出了現有技術中的等離子顯示器的工作框圖； 圖2示出了現有技術中的降壓型BUCK電路拓撲圖； 圖3示出了現有技術中的開關電源工作示意圖； 圖4示出了現有技術中的等離子顯示器開關電源控制系統示意圖； 圖5示出了根據本發明的一個實施例的開關電源控制系統示意圖； 圖6示出了根據本發明的一個優選實施例的開關電源控制系統示意圖； 圖7示出了根據本發明的一個優選實施例的反饋控制電路示意圖；以及 圖8示出了根據本發明的一個實施例的開關電源控制方法流程圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本發明。 圖5示出了根據本發明的一個實施例的開關電源控制系統示意圖，如圖5所示，開關電源控制系統包括功率因數校正模塊501 ;第一轉換電壓模塊502和第二轉換電壓模塊503，分別與功率因數校正模塊501連接；第一採樣電路504和第二採樣電路505，分別與第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊502連接，開關控制系統還包括反饋控制電路506，具有第一輸入端，連接至第一採樣電路504，用於接收第一採樣電路504的第一採樣信號；第二輸入端，連接至第二採樣電路505，用於接收第二採樣電路505的第二採樣信號；輸出端，連接至功率因數校正模塊501，反饋控制電路506根據第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信號發送至功率因數校正模塊501，其中，控制信號用於通知所述功率因數校正模塊501停止輸出。 在本實施例中，通過在開關電源控制系統中設置反饋控制電路506，根據第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信號發送至功率因數校正模塊，通知所述功率因數校正模塊停止輸出，將輸出電壓信號反饋至功率因數校正模塊，當功率因數校正模塊停止輸出時，後端將沒有電壓輸出，從而實現了對後端電路的保護，在完成保護效果的同時簡化了電路，克服了現有技術中的開關電源控制部分的元件較多，電路也較為複雜的問題。 進一步，反饋控制電路506包括多個二極體，第一採樣電路和第二採樣電路分別與多個二極體中的一個的陽極相連接，以使多個二極體接收第一採樣信號和第二採樣信號，所有二極體的陰極彼此相連，以根據第一採樣信號和第二採樣信號形成第一控制信號；光耦隔離電路，光耦隔離電路的輸入端與所有二極體的陰極連接，用於根據第一控制信號輸出第二控制信號；放大電路，放大電路的輸入端連接至光耦隔離電路的輸出端，放大電路的輸出端連接至功率因數校正模塊，用於放大第二控制信號，形成控制信號，並輸出至功率因數校正模塊。 進一步，開關電源控制系統還包括第一控制模塊和第二控制模塊，其中，第一控制模塊連接於第一轉換電壓模塊與第一採樣電路之間；第二控制模塊連接於第二轉換電壓模塊與第二採樣電路之間。 圖6示出了根據本發明的一個優選實施例的開關電源控制系統示意圖。如圖6所示，220V交流電經過經過PFC主迴路後，轉換為380V直流電壓，然後經過DC-DC (DirectCurrent-Direct Current,直流-直流)主迴路，將380V直流電壓轉換為不同的輸出電壓，其中至少包括一個低電壓輸出和一個高電壓輸出，高電壓輸出的信號和低電壓輸出的信號經過採樣電路採樣，輸入至反饋控制電路中。在本實施例中，DC-DC主迴路包括第一DC-DC主迴路，用於將380V直流電壓轉換成高電壓；以及，第二DC-DC主迴路，用於將380V直流電壓轉換成低電壓。這裡，反饋控制電路接收兩個DC-DC主迴路的輸出採樣信號，並根據該採樣信號進行判斷處理，但這只是本實施例的一種示例，本發明不僅限於此，例如，DC-DC主迴路還可以包括多個用於將380V直流電壓轉換成高電壓的第一 DC-DC主迴路，和/或，多個用於將380V直流電壓轉換成低電壓的第二 DC-DC主迴路，相應的，反饋控制電路可以接收上述多個第一和第二 DC-DC主迴路的輸出採樣信號。 當任一輸出信號中包含過壓或過流信號時，反饋控制電路將產生一個控制信號發
送到與PFC主迴路連接的控制電路中，控制PFC部分停止工作，由於PFC部分受控停止工
作，也就停止了該路380伏的輸出，同時也停止所有的最終輸出，實現了保護的目的。同時，
一旦低壓輸出出現問題，根據上述工作關係，高壓也會因為PFC停止工作而沒有輸出，達到
了保護的功能。由於PFC電路通常採用BOOST電路作為拓撲結構，是一種非隔離的電路形
式，所以採用這種連接方法也不會對系統的電氣安全規範方面造成破壞。 圖7示出了根據本發明的一個優選實施例的反饋控制電路示意圖，如圖7所示，反
饋控制電路包括多個二極體、光耦隔離器和放大電路。多個採樣電路的輸出端與二極體的
陽極連接，也就是每一路採樣信號輸出到一個二極體，此外，所有的二極體的陰極連接。當
多個採樣電路中的任意一個電路的輸出信號中包含過流或者過壓信號時，多個二極體中的
一個二極體會導通，形成一個高電壓信號，但由於後端的放大電路與採樣電路不共地，所以
在後端的放大電路與二極體之間設置光耦隔離器，該光耦隔離器的輸入端與相連所有的二
極管的陰極連接，這樣，使得上述高電壓信號與放大電路均基於同一個地信號，從而，上述
高電壓信號經過一個放大電路形成適合於控制PFC主迴路的控制電壓。 圖8示出了根據本發明的一個實施例的開關電源控制方法流程圖，包括以下步
驟 S802，對功率因數校正模塊輸出的電壓信號進行轉換，得到第一 電壓輸出信號和第二電壓輸出信號； 具體地，採用圖6中的DC-DC主迴路將380V直流電壓轉換為不同的輸出電壓，第一電壓信號對應於圖6中的高電壓輸出，第二電壓信號對應於圖6中的低電壓信號，第一電壓信號和第二電壓信號均為示意性的舉例，第一電壓信號也可以對應於多個高電壓輸出信號，第二電壓信號也可以對應於多個低電壓輸出信號。 S804，分別對第一電壓輸出信號和第二電壓輸出信號進行採樣，得到第一採樣信號和第二採樣信號； 具體的，圖6中與每個DC-DC主迴路連接的採樣電路完成該步驟，得到了對應於圖6中高電壓輸出信號和低電壓輸出信號的採樣信號，即步驟S804中的第一採樣信號和第二採樣信號。 S806，根據第一採樣信號和第二採樣信號生成控制信號，並將控制信號發送給功率因數校正模塊； 具體的，採用圖6中的反饋控制電路接收第一採樣信號和第二採樣信號，當採樣信號中包含過壓信號或者是過流信號時，反饋控制電路生成一個控制信號，並將該控制信號發送到圖6中與PFC主迴路連接的控制電路，該控制信號用於通知功率因數校正模塊停止輸出。 S808，功率因數校正模塊根據控制信號調整所輸出的電壓信號。
具體的，圖6中與PFC主迴路連接的控制電路接收到控制信號，控制PFC主迴路停止工作，PFC部分受控停止工作，其輸出為O，後端的DC-DC主迴路由於沒有電壓輸入，最終的輸出電壓信號也為0，從而實現了保護的目的。 在本實施例中，通過使第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信
號發送至功率因數校正模塊，功率因數校正模塊根據控制信號調整所輸出的電壓信號，將
輸出的電壓信號反饋至功率因數校正模塊，從而在在完成保護效果的同時簡化了電路，克
服了現有技術中的開關電源控制部分的元件較多，電路也較為複雜的問題。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技
術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修
改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種開關電源控制系統，包括功率因數校正模塊；第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊，分別與所述功率因數校正模塊連接；第一採樣電路和第二採樣電路，分別與所述第一轉換電壓模塊和所述第二轉換電壓模塊連接，其特徵在於，所述開關控制系統還包括反饋控制電路，具有第一輸入端，連接至所述第一採樣電路，用於接收所述第一採樣電路的第一採樣信號；第二輸入端，連接至所述第二採樣電路，用於接收所述第二採樣電路的第二採樣信號；輸出端，連接至所述功率因數校正模塊，所述反饋控制電路根據所述第一採樣信號和所述第二採樣信號產生控制信號，並將所述控制信號發送至所述功率因數校正模塊，其中，所述控制信號用於通知所述功率因數校正模塊停止輸出。
2. 根據權利要求1所述的開關電源控制系統，其特徵在於，所述反饋控制電路包括多個二極體，所述第一採樣電路和第二採樣電路分別與所述多個二極體中的一個的陽極相連接，以使所述多個二極體接收所述第一採樣信號和所述第二採樣信號，所有二極體的陰極彼此相連，以根據所述第一採樣信號和所述第二採樣信號形成第一控制信號；光耦隔離電路，所述光耦隔離電路的輸入端與所有所述二極體的陰極連接，用於根據所述第一控制信號輸出第二控制信號；放大電路，所述放大電路的輸入端連接至所述光耦隔離電路的輸出端，所述放大電路的輸出端連接至所述功率因數校正模塊，用於放大所述第二控制信號，形成所述控制信號，並輸出至功率因數校正模塊。
3. 根據權利要求1所述的開關電源控制系統，其特徵在於，開關電源控制系統還包括第一控制模塊和第二控制模塊，其中，所述第一控制模塊連接於所述第一轉換電壓模塊與所述第一採樣電路之間；所述第二控制模塊連接於所述第二轉換電壓模塊與所述第二採樣電路之間。
4. 一種開關電源控制方法，其特徵在於，包括以下步驟對功率因數校正模塊輸出的電壓信號進行轉換，得到第一 電壓輸出信號和第二電壓輸出信號；分別對所述第一電壓輸出信號和第二電壓輸出信號進行採樣，得到第一採樣信號和第二採樣信號；根據所述第一採樣信號和第二採樣信號生成控制信號，並將所述控制信號發送給所述功率因數校正模塊；所述功率因數校正模塊根據所述控制信號調整所輸出的電壓信號。
5. 根據權利要求4所述的開關電源控制方法，其特徵在於，根據所述第一採樣信號和第二採樣信號生成控制信號的步驟包括當所述第一採樣信號和第二採樣信號中的至少一個包括異常信號時，生成用於通知所述功率因數校正模塊停止輸出的控制信號。
6.根據權利要求5所述的開關電源控制方法，其特徵在於，所述異常信號包括過壓信號和過流信號。
全文摘要
本發明提供了一種開關電源控制系統和方法，其中開關電源控制系統包括功率因數校正模塊；第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊，分別與功率因數校正模塊連接；第一採樣電路和第二採樣電路，分別與第一轉換電壓模塊和第二轉換電壓模塊連接，開關控制系統還包括反饋控制電路，具有第一輸入端，連接至第一採樣電路，用於接收第一採樣電路的第一採樣信號；第二輸入端連接至第二採樣電路，用於接收第二採樣電路的第二採樣信號；輸出端，連接至功率因數校正模塊，反饋控制電路根據第一採樣信號和第二採樣信號產生控制信號，並將控制信號發送至功率因數校正模塊，其中，控制信號用於通知所述功率因數校正模塊停止輸出。
文檔編號H02H7/10GK101777846SQ20091020678
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者唐蕾, 徐世文, 王麗雯 申請人:四川虹歐顯示器件有限公司