一种控制电路、控制方法和电压变换电路
阅读说明：本技术 一种控制电路、控制方法和电压变换电路 (Control circuit, control method and voltage conversion circuit ) 是由 林官秋 胡长伟 金伟祥 于 2021-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种控制电路、控制方法和电压变换电路,其中,控制电路包括供电端口、反馈信号端口和参考地端口,控制电路还包括用于形成不同反馈通路的第一开关管,所述第一开关管与反馈信号端口耦接,第一开关管关断时,反馈信号端口与供电端口之间形成第一反馈通路并提供电压反馈信号,第一开关管导通时,反馈信号端口基于第一开关管形成第二反馈通路并提供电压反馈信号。本发明提出的控制电路能够实现兼容光耦高电位连接和低电位连接的闭环反馈,优化系统调试、减少物料成本,提高电源系统的适配性和便利性,提供给用户更多选择空间。(The invention provides a control circuit, a control method and a voltage conversion circuit, wherein the control circuit comprises a power supply port, a feedback signal port and a reference ground port, the control circuit further comprises a first switching tube for forming different feedback paths, the first switching tube is coupled with the feedback signal port, when the first switching tube is turned off, a first feedback path is formed between the feedback signal port and the power supply port and provides a voltage feedback signal, and when the first switching tube is turned on, the feedback signal port forms a second feedback path based on the first switching tube and provides the voltage feedback signal. The control circuit provided by the invention can realize the closed loop feedback of the compatible optocoupler high potential connection and low potential connection, optimize the system debugging, reduce the material cost, improve the adaptability and the convenience of the power supply system and provide more selection space for users.)
技术领域
本发明涉及电子领域，具体但不限于涉及一种控制电路、控制方法和电压变换电路。
背景技术
光耦反馈主要用于隔离式副边反馈(SSR)控制应用场合，其主要目的在于隔离原、副边电气连接的同时，在原边通过光耦实时获得副边的反馈信号。
在典型应用场合中，SSR光耦反馈以图1所示的耦接电路为主，称之为低电位(Low-Side)连接。其中，光耦的反馈端U1A和接收端U1B反馈和接收的信号比例在典型应用情况下为1：1，即CTR传输比一般设定在1左右。光耦反馈的控制器1内部电路结构如图2所示，即典型的SSR内部上拉，实时采样光耦下拉电流情况下的FB信号用于闭环反馈。
除上述应用场合外，有一部分系统电路采用了如图3所示的另一种反馈接法，称之为高电位(High-Side)连接，光耦的反馈端U1A将输出端反馈信号传送至接收端U1B，接收端U1B通过控制器1连接电路原边，其光耦反馈的控制器1内部控制电路结构如图4所示。对一般相同架构的FB内部调制电路而言，在采用High-Side连接后内部需要组取反操作后才能实现正常的幅频功率调节，且内部或者外部需存在电阻下拉以提供光耦泄放回路。
上述两种架构的光耦连接方式需配合内部不同电路实现，无法在同一个控制电路上同时兼容光耦High-side和Low-side连接，存在产品应用的局限性，对于产品通用性不利。鉴于此，需要提供一种新的控制电路结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种控制电路，实现兼容光耦高电位连接和低电位连接的闭环反馈，优化系统调试、减少物料成本，提高电源系统的适配性和便利性，提供给用户更多选择空间。
实现本发明目的的技术解决方案为：
本发明公开了一种控制电路，用于不同光耦连接架构的闭环反馈，所述控制电路包括供电端口、反馈信号端口和参考地端口，控制电路还包括用于形成不同反馈通路的第一开关管，所述第一开关管与反馈信号端口耦接，第一开关管关断时，反馈信号端口与供电端口之间形成第一反馈通路并提供电压反馈信号，第一开关管导通时，反馈信号端口基于第一开关管形成第二反馈通路并提供电压反馈信号。
在本发明的一实施例中，所述第一开关管为第一场效应晶体管，其栅极接入固定电压源，源极与第二反馈通路耦接，漏极与反馈信号端口耦接，所述固定电压源的输出电压小于供电端口的输出电压。
在本发明的一实施例中，第一开关管为PMOS管。
在本发明的一实施例中，第一反馈通路包括第二开关管和第二电阻，所述第二开关管和第二电阻依次耦接在供电端口与反馈信号端口之间，反馈信号端口通过第三开关管和采样反馈电路接地，第一开关管关断时第二开关管、第三开关管导通，反馈信号端口电压通过第二电阻和第二开关管上拉至供电端口电压；第一开关管导通时第二开关管关断。
在本发明的一实施例中，第二开关管为第二场效应晶体管，栅极接入数字电源供电端口，源极通过第二电阻与反馈信号端口耦接，漏极与供电端口耦接。
在本发明的一实施例中，第二开关管为NMOS管。
在本发明的一实施例中，第二反馈通路还包括电流镜和第三电阻，其中，电流镜的输入级与第一开关管耦接，输出级通过第三电阻接入固定电压源，并通过第三开关管和采样反馈电路接地，所述固定电压源的输出电压小于供电端口的输出电压。
在本发明的一实施例中，第一开关管为第一场效应晶体管，其栅极接入固定电压源，源极与电流镜输入级耦接，漏极与反馈信号端口耦接。
在本发明的一实施例中，第三开关管为第三效应晶体管，其栅极与电流镜的输出级耦接，源极通过采样反馈电路接地，漏极与反馈信号端口耦接。
在本发明的一实施例中，采样反馈电路包括第四开关管和第一电阻，所述第四开关管和第一电阻依次耦接在第三开关管的源极与地之间。
在本发明的一实施例中，第四开关管为第四场效应晶体管，其栅极接入调制信号，漏极与第三开关管的源极耦接，源极通过第一电阻接地。
在本发明的一实施例中，第三开关管为NMOS管。
本发明公开了一种电压变换电路，包括光耦和上述任一的控制电路，光耦的反馈端耦接在电压变换电路的输出端，用于获取电压变换电路的输出端电压的反馈信号；光耦的接收端通过控制电路耦接在电压变换电路的输入端，用于接收光耦反馈端的反馈信号并通过控制电路反馈至电压变换电路的输入端。
在本发明的一实施例中，光耦的接收端耦接在控制电路的供电端口与反馈信号端口之间形成光耦浮地连接。
在本发明的一实施例中，光耦的接收端耦接在反馈信号端口与参考地端口之间形成光耦接地连接。
本发明公开了一种控制方法，用于不同光耦连接架构的闭环反馈，根据第一开关管的导通或关断分别形成反馈通路进行光耦反馈电流的采样，所述第一开关管与反馈信号端口耦接，其中，第一开关管关断时反馈信号端口与供电端口之间形成第一反馈通路；第一开关管导通时反馈信号端口基于第一开关管形成第二反馈通路。
本发明公开了一种基于光耦进行反馈的控制方法，当光耦耦接在控制电路的第一端口与第二端口之间时，控制电路中的第一开关管关断，控制电路中形成第一反馈通路；当光耦耦接在控制电路的第二端口和第三端口之间时，控制电路中的第一开关管导通，控制电路中形成第二反馈通路。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明提出的控制电路，能够兼容光耦浮地连接和接地连接的闭环反馈，在设计上省去了极大的电路资源，优化了系统调试、减少了物料成本，有利于提升电源系统的适配性和便利性，提供给用户更多的选择空间。
附图说明
图1是现有技术的光耦Low-side连接的电路示意图。
图2是现有技术的光耦Low-side连接的控制器内部电路示意图。
图3是现有技术的光耦High-side连接的电路示意图。
图4是现有技术的光耦High-side连接的控制器内部电路示意图。
图5是本发明一实施例的控制电路的示意图。
图6是本发明一实施例的光耦Low-side连接的电路示意图。
图7是本发明另一实施例的光耦High-side连接的电路示意图。
不同示意图中相同的标号代表相同或相似的部件或组成。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。
根据本发明的一个方面，一种控制电路如图5所示，用于不同光耦连接架构的闭环反馈。所述控制电路包括供电端口VDD、反馈信号端口FB和参考地端口GND，控制电路还包括用于形成不同反馈通路的第一开关管S1，所述第一开关管S1与反馈信号端口FB耦接，第一开关管S1关断时，反馈信号端口FB与供电端口VDD之间形成第一反馈通路并提供电压反馈信号，第一开关管S1导通时，反馈信号端口FB基于第一开关管S1形成第二反馈通路并提供电压反馈信号。在一个实施例中，第一开关管S1为第一场效应晶体管，其栅极接入固定电压源DVDD，源极与第二反馈通路耦接，漏极与反馈信号端口FB耦接，所述固定电压源DVDD的输出电压小于供电端口VDD的输出电压。在另一个实施例中，第一开关管S1为PMOS管，栅极接入固定电压源DVDD，源极与第二反馈通路耦接，漏极与反馈信号端口FB耦接，所述固定电压源DVDD的输出电压小于供电端口VDD的输出电压。
第一反馈通路包括第二开关管S2和第二电阻R2，所述第二开关管S2和第二电阻R2依次耦接在供电端口VDD与反馈信号端口FB之间，反馈信号端口FB通过第三开关管S3和采样反馈电路接地，第一开关管S1关断时第二开关管S2、第三开关管S3导通，反馈信号端口FB电压通过第二电阻R2和第二开关管S2上拉至供电端口VDD电压；第一开关管S1导通时第二开关管S2关断。在一个实施例中，第二开关管S2为第二场效应晶体管，栅极接入数字电源供电端口DVDD，源极通过第二电阻R2与反馈信号端口FB耦接，漏极与供电端口VDD耦接。在另一个实施例中，第二开关管S2为NMOS管，栅极接入数字电源供电端口DVDD，源极通过第二电阻R2与反馈信号端口FB耦接，漏极与供电端口VDD耦接。
第二反馈通路还包括电流镜和第三电阻R3，其中，电流镜的输入级T0与第一开关管S1耦接，输出级T1通过第三电阻R3接入固定电压源DVDD，并通过第三开关管S3和采样反馈电路接地，所述固定电压源的输出电压小于供电端口的输出电压。在一个实施例中，第三开关管S3为第三效应晶体管，其栅极与电流镜的输出级T1耦接，源极与采样反馈电路耦接，漏极与反馈信号端口FB耦接，电流镜的输入级T0与第一开关管S1的源极耦接。在另一个实施例中，第三开关管S3为NMOS管，其栅极与电流镜的输出级T1耦接，源极与采样反馈电路耦接，漏极与反馈信号端口FB耦接。
在一个实施例中，采样反馈电路包括第四开关管S4和第一电阻R1，所述第四开关管和第一电阻依次耦接在第三开关管的源极与地之间。
在一个实施例中，第四开关管S4为第四场效应晶体管，其栅极接入调制信号mode，漏极与第三开关管S3的源极耦接，源极通过第一电阻R1接地。
根据本发明的另一个方面，一种控制方法，用于不同光耦连接架构的闭环反馈，根据第一开关管S1的导通或关断分别形成反馈通路进行光耦反馈电流的采样，所述第一开关管S1与反馈信号端口FB耦接，其中，第一开关管S1关断时反馈信号端口FB与供电端口VDD之间形成第一反馈通路；第一开关管S1导通时反馈信号端口FB基于第一开关管S1形成第二反馈通路。
根据本发明的第三个方面，一种电压变换电路包括光耦和上述的控制电路，光耦的反馈端耦接在电压变换电路的输出端，用于获取电压变换电路的输出端电压的反馈信号；光耦的接收端通过控制电路耦接在电压变换电路的输入端，用于接收光耦反馈端的反馈信号并通过控制电路反馈至电压变换电路的输入端。
在一个实施例中，光耦的接收端U1B耦接在控制电路2的反馈信号端口FB与参考地端口GND之间形成光耦接地连接，如图6所示，信号反馈端口FB的电压经第二电阻R2和第二开关管S2上拉至VDD，NMOS管的栅极接固定电压源DDVD(6V)，此时信号反馈端口FB的电压无法超越6V，即第一开关管S1关闭，随之对应的几路电流镜均处于关闭状态，信号反馈端口FB下串第三开关管S3的栅极电压抬升，该NMOS管打开形成FB电压反馈回路。上述状态即对应典型的SSR Low-side光耦反馈应用。
在另一个实施例中，光耦的接收端U1B耦接在控制电路2的反馈信号端口FB与参考地端口GND之间形成光耦接地连接，如图6所示，信号反馈端口FB的电压经第二电阻R2和NMOS管(即图中S2)上拉至VDD，NMOS管的栅极接固定电压源DDVD(6V)，此时信号反馈端口FB的电压无法超越6V，即PMOS管(即图中S1)关闭，随之对应的几路电流镜均处于关闭状态，信号反馈端口FB下串NMOS管(即图中S3)的栅极电压抬升，该NMOS管打开形成FB电压反馈回路。
在一个实施例中，光耦的接收端U1B耦接在控制电路2的供电端口VDD与反馈信号端口FB之间形成光耦浮地连接，如图7所示，信号反馈端口FB的电压被钳位在DVDD+Vth-pmos的状态(VDD电压设定高于DVDD电压)，信号反馈端口FB内部上拉电阻R2被DVDD、第二开关管S2截止而断开，信号反馈端口FB呈现为电压钳位+光耦电流调节状态。同时，第一开关管S1映射的几路电流镜处于工作状态，其第三电阻(阻值120k)下串电流镜工作电流受第一开关管S1工作电流映射而调节其漏极电压；该漏极电压最终将通过信号反馈端口FB下串的第三开关管S3反馈至FB分压处，从而实现光耦电流->FB电压的转换。
在另一个实施例中，光耦的接收端U1B耦接在控制电路2的供电端口VDD与反馈信号端口FB之间形成光耦浮地连接，如图7所示，信号反馈端口FB的电压被钳位在DVDD+Vth-pmos的状态(其中，VDD电压设定高于DVDD电压)，信号反馈端口FB内部上拉电阻R2被DVDD、NMOS管(即图中S2)截止而断开，信号反馈端口FB呈现为电压钳位+光耦电流调节状态。同时，PMOS管(即图中S1)映射的几路电流镜处于工作状态，其120k电阻(即图中R3)下串电流镜工作电流受PMOS管(即图中S1)工作电流映射而调节其漏极电压；该漏极电压最终将通过信号反馈端口FB下串的NMOS(即图中S3)反馈至FB分压处，从而实现光耦电流->FB电压的转换。
将上述电压变换电路应用于电源系统中，形成一种适配性高的电源系统。
根据本发明的第四个方面，一种基于光耦进行反馈的控制方法，当光耦耦接在控制电路的第一端口与第二端口之间时，控制电路中的第一开关管关断，控制电路中形成第一反馈通路；当光耦耦接在控制电路的第二端口和第三端口之间时，控制电路中的第一开关管导通，控制电路中形成第二反馈通路。
在一个实施例中，一种基于光耦进行反馈的控制方法，当光耦耦接在控制电路的反馈信号端口FB与参考地端口GND之间，控制电路内的第一开关管S1关断，反馈信号端口FB与参考地端口GND之间在控制电路内部形成第一反馈通路；当光耦耦接在控制电路的反馈信号端口FB与参考地端口GND之间，控制电路内的第一开关管S1导通，反馈信号端口FB与参考地端口GND之间在控制电路内形成第二反馈通路。
本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。