一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法与流程

1.本发明涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法。


背景技术：

2.在开关电源转换电路中，如flyback、buck拓扑结构电路，芯片控制供电部分vcc电压的传统方法是利用变压器辅助绕组，通过变压器耦合，使vcc电压与输出电压成比例以达到供电目标。
3.对于传统供电方法的变换器电路来说，当初级侧功率管关闭，次级整流管导通整流时，变压器辅助绕组上的电压为正值且和输出电容上的电压成正比例，此辅助绕组电压可以为vcc电容供电。这种供电方法的vcc电压与输出成正比，如果输出电压太低，vcc会供不上电；如果输出电压太高，vcc电压会过压，需要稳压电路，增加损耗。而且现在的充电器大都采用快充，输出电压的变化从3.3v到20v，如果采用这样的供电方式，vcc的变化范围会非常大，芯片的耐压要提高，或者采用稳压电路，这些都会增加成本和损耗。因此，vcc电压不随输出电压变化而变化，且不增加额外器件的自供电方法越来越受到设计者的青睐。
4.现有的自供电方法的变换器电路中在初级侧功率管导通时，某一段时间给vcc供电，此时间段内，第一开关管断开，第二开关管开通，初级侧主回路电流经过第二开关管给电源vcc充电。其他时间第一开关管导通，第二开关管断开，初级侧主回路电流流经初级侧主功率回路经过第一开关管到地。对于现有的自供电方法，一般在vcc电压低于供电准位时，下一初级侧功率导通时间内的自供电阶段给vcc电容充电，直到vcc电压到达设定值。这要求在供电时实时检测vcc电压，此过程中会受到vcc电容esr影响，尤其电解电容，会影响vcc电压检测的准确性。同时，系统工作频率一般会随着负载变化而变化，负载轻、频率小，系统可能会采用比较小的峰值电流，因此，电源vcc所需的供电会有不同。另外输入不同线电压时，即使是同样的峰值电流，高线电压的初级主功率管导通时间也是小于低线电压的。如果采用同样供电时间充电，可能过压或者欠压。
5.因此，亟需一种供电时间长短可以根据工作频率、输入线电压、峰值电流等因素变化而变化的自适应自供电方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法，能够根据vcc电压情况动态调整自供电时间码字，进而调节自供电时间，以实现自适应自供电。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种自适应自供电变换器，包括：输入端口、第一整流器、第一电容器、变压器、第二整流器、第二电容器、输出端口、第三电容器、初级侧功率开关管、检测电阻以及初级控制器；
9.所述输入端口耦合至交流电压vac；
10.所述第一整流器s1耦合至输入端口，将交流电压vac转换为直流电压vin；
11.所述第一电容器c1耦合至第一整流器s1，对第一整流器s1输出的直流电压vin进行滤波；
12.所述第二整流器s2耦合至第二电容器c2；
13.所述第二电容器c2耦合至输出端口；
14.所述输出端口向负载提供直流电压vo和直流电流io；
15.所述第三电容器c3耦合至初级控制器，储存并提供所述初级控制器工作所需的能量；
16.所述初级侧功率开关管q1耦合至所述初级控制器和所述变压器第一绕组np；
17.所述变压器包括第一绕组np，耦合至第一电容器c1；第二绕组ns，耦合至第二电容器c2和第二整流器s2；第三绕组na，耦合至检测电阻r1和r2；
18.所述检测电阻r1和r2耦合至变压器第三绕组na，公共端耦合至初级控制器；
19.所述初级控制器包括第一开关管sw1、第二开关管sw2、驱动控制电路以及自适应自供电控制电路；
20.所述第一开关管sw1耦合至自适应自供电控制电路和初级侧功率开关管q1，控制电流的方向；
21.所述第二开关管sw2耦合至自适应自供电控制电路、初级侧功率开关管q1和第三电容器c3，对第三电容器c3进行充电；
22.驱动控制电路耦合至初级侧功率开关管q1和自适应自供电控制电路；
23.自适应自供电控制电路控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断以自适应控制供电时间；
24.所述自适应自供电控制电路包括自供电判断单元、自供电时间码字计算单元、自供电时间控制单元以及自供电控制单元；
25.所述自供电判断单元用于检测和判断vcc电压是否下掉至停止自供电准位电压v
stop_ref
，并输出自供电判断信号ch_en；
26.所述自供电时间码字计算单元用于根据vcc电压计算自供电时间码字的加减，以输出自供电时间码字data
ch_time
；
27.所述自供电时间控制单元用于根据自供电时间码字data
ch_time
产生自供电时间信号t
ch
；
28.所述自供电控制单元用于根据自供电时间信号t
ch
和自供电判断信号ch_en控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断，实现自适应自供电。
29.可选地，所述自供电判断单元包括第一比较器a1；所述第一比较器a1的第一输入端耦合至vcc电压，所述第一比较器a1的第二输入端耦合至停止自供电准位电压v
stop_ref
，所述第一比较器a1的输出端产生自供电判断信号ch_en，耦合至自供电控制单元的输入端。
30.可选地，所述自供电时间码字计算单元包括第二比较器a2和自供电时间码字加减单元；
31.所述第二比较器a2的第一输入端耦合至vcc电压，所述第二比较器a2的第二输入端耦合至自供电参考准位电压v
ch_ref
，所述第二比较器a2的输出端产生比较结果add_ch，耦合至自供电时间码字加减单元的输入端；所述自供电时间码字加减单元的输出端产生自供
电时间码字data
ch_time
，耦合至自供电时间控制单元的输入端。
32.可选地，所述自供电时间控制单元包括第一电流源i1、第四电容c4、自供电时间码字转电压单元和第三比较器a3；
33.所述第一电流源i1的输出端耦合至第四电容c4的第一端，所述第四电容c4的第二端耦合至地；
34.所述自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，所述自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第三比较器a3的第一输入端；
35.所述第三比较器a3的第二输入端耦合至第四电容c4的第一端，所述第三比较器a3的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
36.可选地，所述自供电时间控制单元包括第二电流源i2、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第四比较器a4；
37.所述第二电流源i2的输出端耦合至电容阵列的第一端，所述电容阵列的第二端耦合至地，所述电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
；
38.固定的自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第四比较器a4的第一输入端；
39.所述第四比较器a4的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第四比较器a4的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
40.可选地，所述自供电时间控制单元包括第一压控电流源、第五电容c5、自供电时间码字转电压单元和第五比较器a5；
41.所述第一压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，所述第一压控电流源的输出端耦合至第五电容c5的第一端，所述第五电容c5的第二端耦合至地；
42.所述自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，所述自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第五比较器a5的第一输入端；
43.所述第五比较器a5的第二输入端耦合至第五电容c5的第一端，所述第五比较器a5的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
44.可选地，所述自供电时间控制单元包括第二压控电流源、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第六比较器a6；
45.所述第二压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，所述第二压控电流源的输出端耦合至电容阵列的第一端，所述电容阵列的第二端耦合至地，所述电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
；
46.固定的自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第六比较器a6的第一输入端；
47.所述第六比较器a6的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第六比较器a6的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
48.一种自适应自供电方法，应用于所述的自适应自供电变换器，所述自适应自供电方法包括：
49.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；
50.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压v
ch_ref
时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；
51.自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一电流源i1对第四电容c4进行充电，当电容电压v
c4
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。
52.一种自适应自供电方法，应用于所述的自适应自供电变换器，所述自适应自供电方法包括：
53.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；
54.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；
55.自供电时间控制单元保持自供电时间电压准位v
ch_time
固定不变，根据自供电时间码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数来改变电容大小，以此改变自供电时间信号t
ch
，从而实现自适应自供电。
56.一种自适应自供电方法，应用于所述的自适应自供电变换器，所述自适应自供电方法包括：
57.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；
58.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；
59.自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一压控电流源将反馈电压fb转换成电流对第五电容c5进行充电，当电容电压v
c5
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。
60.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
61.本发明提供了一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法，自适应自供电变换器包括第一开关管、第二开关管、驱动控制电路和自适应自供电控制电路，其中自适应自供电控制电路包括自供电判断单元、自供电时间码字计算单元、自供电时间控制单元和自供电控制单元。自适应自供电方法包括：通过自供电判断单元检测vcc电压是否下掉至停止自
供电准位电压，输出自供电判断信号以控制是否开启自供电；通过自供电时间码字计算单元根据vcc电压对自供电时间码字进行加减，将自供电时间码字传递至自供电时间控制单元；通过自供电时间控制单元根据自供电时间码字，控制自供电时间；自供电控制单元根据自供电时间和自供电判断信号控制第一、二开关管的开断，以实现自适应自供电。本发明能够根据vcc电压情况动态调整自供电时间码字，进而调节自供电时间，以实现自适应自供电，其vcc电压不受输入输出电压、负载和频率等的限制，能够将vcc电压调整在最合适的电位。
62.此外，本发明不需要额外增加器件，也不需要辅助绕组的整流二极管和限流电阻，有效降低了系统成本。
附图说明
63.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
64.图1为本发明提供的自适应自供电变换器实施例1的电路示意图；
65.图2为本发明提供的自适应自供电时的工作波形图；
66.图3为本发明提供的自适应自供电控制电路的结构示意图；
67.图4为本发明提供的自供电判断单元的结构示意图；
68.图5为本发明提供的自供电时间码字计算单元的结构示意图；
69.图6为本发明提供的自供电时间控制单元实施例1的结构示意图；
70.图7为本发明提供的自供电时间控制单元实施例2的结构示意图；
71.图8为本发明提供的自供电时间自适应调整时的工作波形图；
72.图9为本发明提供的自适应自供电变换器实施例2的电路示意图；
73.图10为本发明提供的自供电时间控制单元实施例3的结构示意图；
74.图11为本发明提供的自供电时间控制单元实施例4的结构示意图。
具体实施方式
75.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
76.本发明的目的是提供一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法，可以根据供电情况自动调整每次自供电时间，使供电处于最优状态。
77.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
78.图1为本发明提供的自适应自供电变换器实施例1的电路示意图。本发明不需要辅助绕组的整流二极管和限流电阻等器件，初级控制器1中与自适应自供电有关的模块主要是驱动控制电路和自适应自供电控制电路。如图1所示，本发明提供一种自适应自供电变换
器，包括：输入端口、第一整流器s1、第一电容器c1、变压器、第二整流器s2、第二电容器c2、输出端口、第三电容器c3、初级侧功率开关管q1、检测电阻r1、r2以及初级控制器1。
79.其中，输入端口，耦合至交流电压vac；第一整流器s1，耦合至输入端口，将交流电压vac转换为直流电压vin；第一电容器c1，耦合至第一整流器s1，对第一整流器s1输出的直流电压vin进行滤波；第二整流器s2，耦合至第二电容器c2；第二电容器c2，耦合至输出端口；输出端口，向负载提供直流电压vo和直流电流io。第三电容器c3，耦合至初级控制器1，储存并提供初级控制器1工作所需的能量；初级侧功率开关管q1，耦合至初级控制器1和变压器第一绕组np；所述变压器，包括第一绕组np，耦合至第一电容器c1；第二绕组ns，耦合至第二电容器c2和第二整流器s2；第三绕组na，耦合至检测电阻r1和r2；检测电阻r1和r2耦合至变压器第三绕组na，公共端耦合至初级控制器1。初级控制器1包括第一开关管sw1、第二开关管sw2、驱动控制电路以及自适应自供电控制电路。其中，第一开关管sw1，耦合至自适应自供电控制电路和初级侧功率开关管q1，控制电流的方向；第二开关管sw2，耦合至自适应自供电控制电路、初级侧功率开关管q1和第三电容器c3，对第三电容器c3进行充电。
80.具体地，如图1所示，第一电容器c1的一端连接第一整流器s1，第一电容器c1的另一端接地；变压器第一绕组np的一端连接第一电容器c1的一端，变压器第一绕组np的另一端连接初级侧功率开关管q1的漏极；变压器第二绕组ns的一端连接第二整流器s2的正极，第二整流器s2的负极连接第二电容器c2的一端；变压器第二绕组ns的另一端连接第二电容器c2的另一端；第二电容器c2与输出端口并联。变压器第三绕组na的一端连接检测电阻r1的一端，变压器第三绕组na的另一端接地；检测电阻r2的一端连接检测电阻r1的另一端，检测电阻r2的另一端接地；驱动控制电路的一端连接初级侧功率开关管q1的栅极，驱动控制电路的另一端连接自适应自供电控制电路；第一开关管sw1的一端连接初级侧功率开关管q1的源极，第一开关管sw1的另一端连接初级侧电流检测电阻r3的一端，初级侧电流检测电阻r3的另一端接地；第一开关管sw1和第二开关管sw2的控制端均连接自适应自供电控制电路。第二开关管sw2的一端连接初级侧功率开关管q1的源极，第二开关管sw2的另一端连接第三电容器c3的一端，第三电容器c3的一端连接自适应自供电控制电路，第三电容器c3的另一端接地。
81.本发明提供的自适应自供电变换器中驱动控制电路，耦合至初级侧功率开关管q1和自适应自供电控制电路，用于开通和关断初级侧功率开关管q1；自适应自供电控制电路，用于根据vcc电压的大小，控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断以自适应控制供电时间。
82.图2为本发明提供的自适应自供电时的工作波形图，如图2所示，fb为反馈电压，out为驱动控制电路控制初级侧功率开关管q1开断的信号。当自适应自供电控制电路检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，在下一个pwm开启自供电流程。t0～t1时刻，初级侧功率开关管q1开通，自供电下第一开关管sw1保持初始导通状态，第二开关管sw2也保持初始关断状态，主功率回路电流ip流经sw1到地，流经初级侧电流检测电阻r3的电流ics的大小与主功率回路电流ip的大小基本相等。t1～t2时刻，开始自供电，此时，sw1关断，sw2导通，电流ip流经sw2到vcc，vcc充电电流ivcc的大小与电流ip的大小基本相等，直至t2时刻自供电结束。t2～t3时刻，sw1再导通，sw2再一次关断，电流ip流经主功率回路即经过sw1到地，直至t4时刻，电流到达峰值准位，初级侧功率开关管q1关断。
83.为了提供开通初级侧功率开关管q1的驱动能量，且由于刚开始的回路电流ip比较小，因此sw1保持导通状态，sw2保持关断状态。此外，为了保证峰值电流大小，q1关断时需检测峰值电流，自供电时最好选择q1导通时的中间段。
84.因不同负载、不同输入线电压对自供电时间要求不同，需要自适应控制自供电时间。
85.图3为本发明提供的自适应自供电控制电路的结构示意图，如图3所示，本发明自适应自供电控制电路包括自供电判断单元、自供电时间码字计算单元、自供电时间控制单元以及自供电控制单元。其中，自供电判断单元，用于检测和判断vcc电压是否下掉至停止自供电准位电压v
stop_ref
，并输出自供电判断信号ch_en至自供电控制单元，以控制是否进行自供电。自供电时间码字计算单元，用于根据vcc电压计算自供电时间码字的加减，以输出自供电时间码字data
ch_time
至自供电时间控制单元。自供电时间控制单元，用于根据自供电时间码字data
ch_time
产生自供电时间信号t
ch
控制自供电时间；自供电控制单元，用于根据自供电时间信号t
ch
和自供电判断信号ch_en控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断，实现自适应自供电。
86.下面对自适应自供电控制电路各单元进行具体描述。
87.图4为本发明提供的自供电判断单元的结构示意图，如图4所示，自供电判断单元包括第一比较器a1；第一比较器a1的第一输入端耦合至vcc电压，第一比较器a1的第二输入端耦合至停止自供电准位电压v
stop_ref
，第一比较器a1的输出端产生自供电判断信号ch_en，耦合至自供电控制单元的输入端。
88.具体地，第一比较器a1将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较生成自供电判断信号ch_en，并将自供电判断信号ch_en输出至自供电控制单元，以控制下一个pwm是否需要开启自供电。当检测到vcc电压低于v
stop_ref
时，a1输出ch_en＝1，下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电。
89.图5为本发明提供的自供电时间码字计算单元的结构示意图，如图5所示，自供电时间码字计算单元包括第二比较器a2和自供电时间码字加减单元；其中第二比较器a2的第一输入端耦合至vcc电压，第二比较器a2的第二输入端耦合至自供电参考准位电压v
ch_ref
，第二比较器a2的输出端产生比较结果add_ch，耦合至自供电时间码字加减单元的输入端；自供电时间码字加减单元的输出端产生自供电时间码字data
ch_time
，耦合至自供电时间控制单元的输入端。
90.具体地，第二比较器a2将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
做比较，生成比较结果add_ch，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对自供电时间码字进行加减。当vcc电压低于自供电参考准位电压v
ch_ref
时，a2输出add_ch＝1，自供电时间码字加一档，否则减一档，经加减后输出自供电时间码字data
ch_time
至自供电时间控制单元。
91.图6为本发明提供的自供电时间控制单元实施例1的结构示意图，如图6所示，在一种具体实施例中，自供电时间控制单元包括第一电流源i1、第四电容c4、自供电时间码字转电压单元和第三比较器a3；第一电流源i1的输出端耦合至第四电容c4的第一端，第四电容c4的第二端耦合至地；自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至第三比较器a3的第一输入端；第三比较器a3的第二输入端耦合至第四电容c4的第一端，第
三比较器a3的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
92.具体地，自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，一般码字加减一档，v
ch_time
加减一个电压步step，对应自供电时间t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
。第一电流源i1对第四电容c4进行充电，当第四电容c4电压v
c4
到达代表自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断sw2，同时再一次开通sw1，结束这一次自供电。
93.因此，基于本发明自适应自供电变换器实施例1以及自供电时间控制单元实施例1结构，本发明还提供一种自适应自供电方法，包括：
94.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电。
95.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压v
ch_ref
时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档。
96.自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一电流源i1对第四电容c4进行充电，当电容电压v
c4
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。
97.图7为本发明提供的自供电时间控制单元实施例2的结构示意图，如图7所示，在另一种具体实施例中，本发明自供电时间控制单元包括第二电流源i2、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第四比较器a4。其中，第二电流源i2的输出端耦合至电容阵列的第一端，电容阵列的第二端耦合至地，电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
。固定的自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至第四比较器a4的第一输入端；第四比较器a4的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第四比较器a4的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
98.具体地，自供电时间控制单元实施例2与实施例1的区别在于，自供电时间控制单元实施例2中自供电时间电压准位v
ch_time
固定不变，自供电时间码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数，改变电容大小，以此改变自供电时间t
ch
，从而实现自适应的自供电。
99.基于本发明自适应自供电变换器实施例1以及自供电时间控制单元实施例2结构，本发明还提供一种自适应自供电方法，包括：
100.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电。
101.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档。
102.自供电时间控制单元保持自供电时间电压准位v
ch_time
固定不变，根据自供电时间
码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数来改变电容大小，以此改变自供电时间信号t
ch
，从而实现自适应自供电。
103.图8为本发明提供的自供电时间自适应调整时的工作波形图，如图8所示，自适应的关键在于自供电时间的调整，在t1时刻，vcc电压高于v
stop_ref
，因此下一周期不进行自供电，sw1不关断，sw2不开通，流经供电回路的电流ivcc大小为0，所有电流都经过sw1到地。在t2时刻，vcc电压低于v
stop_ref
，下一周期开启自供电，sw1在自供电开始时关断，sw2开通，充电电流ivcc大小基本等于电流ip大小。同时，因为t2时刻vcc的电压大于自供电参考准位电压v
ch_ref
，自供电时间码字减一，自供电时间电压准位v
ch_time
下调一个档位，自供电时间减小一个时间宽度t
ch_step
。在t3时刻，vcc电压仍然低于v
stop_ref
，下一周期依旧进行自供电，但t3时刻vcc的电压小于v
ch_ref
，因此自供电时间码字加一，自供电时间电压准位v
ch_time
上调一个档位，自供电时间加长一个时间宽度t
ch_step
。如此通过对自供电时间码字的加减，自供电时间比上一个周期增加或减小一个时间宽度t
ch_step
来实现自供电的自适应调整。
104.一个固定的t
ch_step
在不同输入线电压下，给vcc的充电电荷不同，给vcc充电的效果也不同。因此可以将反映输入电压变化的值引入到自供电时间控制单元。
105.图9为本发明提供的自适应自供电变换器实施例2的电路示意图。如图9所示，在另一种具体实施例中，为了更好地调节供电时间，自适应自供电控制电路中引入反馈输入电压fb，减小由于输入电压变化对自供电时间码字加减一档对应vcc电压变化量的影响。自适应自供电变换器实施例2中，自适应自供电控制电路同样也包括自供电判断单元、自供电时间码字计算单元、自供电时间控制单元和自供电控制单元；而自适应自供电变换器实施例2与实施例1的区别在于，反映输入电压的反馈电压fb输入至自供电时间控制单元。
106.图10为本发明提供的自供电时间控制单元实施例3的结构示意图，如图10所示，在一种具体实施例中，自供电时间控制单元包括第一压控电流源、第五电容c5、自供电时间码字转电压单元和第五比较器a5；其中，第一压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，第一压控电流源的输出端耦合至第五电容c5的第一端，第五电容c5的第二端耦合至地；自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至第五比较器a5的第一输入端；第五比较器a5的第二输入端耦合至第五电容c5的第一端，第五比较器a5的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
107.具体地，第一压控电流源把反映输入电压的fb电压转换成电流，对第五电容c5进行充电，当第五电容c5电压v
c5
到达代表自供电时间的电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断sw2，同时再一次开通sw1，结束这一次自供电。
108.基于本发明自适应自供电变换器实施例2以及自供电时间控制单元实施例3结构，本发明还提供一种自适应自供电方法，包括：
109.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电。
110.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档。
111.自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一压控电流源将反馈电压fb转换成电流对第五电容c5进行充电，当电容电压v
c5
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。
112.图11为本发明提供的自供电时间控制单元实施例4的结构示意图，如图11所示，在另一种具体实施例中，自供电时间控制单元包括第二压控电流源、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第六比较器a6；第二压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，第二压控电流源的输出端耦合至电容阵列的第一端，电容阵列的第二端耦合至地，电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
；固定的自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至第六比较器a6的第一输入端；第六比较器a6的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第六比较器a6的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。
113.具体地，本发明自供电时间控制单元实施例4与实施例3的区别在于，自供电时间控制单元实施例4中，v
ch_time
固定不变，自供电时间码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数，改变电容大小，以此改变自供电时间，从而实现自适应的自供电。
114.基于本发明自适应自供电变换器实施例2以及自供电时间控制单元实施例4结构，本发明还提供一种自适应自供电方法，包括：
115.自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电。
116.自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档。
117.自供电时间控制单元保持自供电时间电压准位v
ch_time
固定不变，根据自供电时间码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数来改变电容大小，以此改变自供电时间信号t
ch
，从而实现自适应自供电；第二压控电流源将反馈电压fb转换成电流对电容阵列进行充电，当电容阵列到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。
118.可见，本发明提供的一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法，能够根据vcc电压情况动态调整自供电时间码字，进而调节自供电时间，以实现自适应自供电，其vcc电压不受输入输出电压、负载和频率等的限制，将vcc电压调整在最合适的电位。并且本发明自适应自供电变换器在现有电路的基础上，不需要额外增加器件，同时不需要辅助绕组的整流二极管和限流电阻，减小了系统成本。
119.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
120.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种自适应自供电变换器，其特征在于，包括：输入端口、第一整流器、第一电容器、变压器、第二整流器、第二电容器、输出端口、第三电容器、初级侧功率开关管、检测电阻以及初级控制器；所述输入端口耦合至交流电压vac；所述第一整流器s1耦合至输入端口，将交流电压vac转换为直流电压vin；所述第一电容器c1耦合至第一整流器s1，对第一整流器s1输出的直流电压vin进行滤波；所述第二整流器s2耦合至第二电容器c2；所述第二电容器c2耦合至输出端口；所述输出端口向负载提供直流电压vo和直流电流io；所述第三电容器c3耦合至初级控制器，储存并提供所述初级控制器工作所需的能量；所述初级侧功率开关管q1耦合至所述初级控制器和所述变压器第一绕组np；所述变压器包括第一绕组np，耦合至第一电容器c1；第二绕组ns，耦合至第二电容器c2和第二整流器s2；第三绕组na，耦合至检测电阻r1和r2；所述检测电阻r1和r2耦合至变压器第三绕组na，公共端耦合至初级控制器；所述初级控制器包括第一开关管sw1、第二开关管sw2、驱动控制电路以及自适应自供电控制电路；所述第一开关管sw1耦合至自适应自供电控制电路和初级侧功率开关管q1，控制电流的方向；所述第二开关管sw2耦合至自适应自供电控制电路、初级侧功率开关管q1和第三电容器c3，对第三电容器c3进行充电；驱动控制电路耦合至初级侧功率开关管q1和自适应自供电控制电路；自适应自供电控制电路控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断以自适应控制供电时间；所述自适应自供电控制电路包括自供电判断单元、自供电时间码字计算单元、自供电时间控制单元以及自供电控制单元；所述自供电判断单元用于检测和判断vcc电压是否下掉至停止自供电准位电压v
stop_ref
，并输出自供电判断信号ch_en；所述自供电时间码字计算单元用于根据vcc电压计算自供电时间码字的加减，以输出自供电时间码字data
ch_time
；所述自供电时间控制单元用于根据自供电时间码字data
ch_time
产生自供电时间信号t
ch
；所述自供电控制单元用于根据自供电时间信号t
ch
和自供电判断信号ch_en控制第一开关管sw1和第二开关管sw2的开断，实现自适应自供电。2.根据权利要求1所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电判断单元包括第一比较器a1；所述第一比较器a1的第一输入端耦合至vcc电压，所述第一比较器a1的第二输入端耦合至停止自供电准位电压v
stop_ref
，所述第一比较器a1的输出端产生自供电判断信号ch_en，耦合至自供电控制单元的输入端。3.根据权利要求2所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电时间码字计算
单元包括第二比较器a2和自供电时间码字加减单元；所述第二比较器a2的第一输入端耦合至vcc电压，所述第二比较器a2的第二输入端耦合至自供电参考准位电压v
ch_ref
，所述第二比较器a2的输出端产生比较结果add_ch，耦合至自供电时间码字加减单元的输入端；所述自供电时间码字加减单元的输出端产生自供电时间码字data
ch_time
，耦合至自供电时间控制单元的输入端。4.根据权利要求3所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电时间控制单元包括第一电流源i1、第四电容c4、自供电时间码字转电压单元和第三比较器a3；所述第一电流源i1的输出端耦合至第四电容c4的第一端，所述第四电容c4的第二端耦合至地；所述自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，所述自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第三比较器a3的第一输入端；所述第三比较器a3的第二输入端耦合至第四电容c4的第一端，所述第三比较器a3的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。5.根据权利要求3所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电时间控制单元包括第二电流源i2、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第四比较器a4；所述第二电流源i2的输出端耦合至电容阵列的第一端，所述电容阵列的第二端耦合至地，所述电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
；固定的自供电时间电压准位v
ch_time
耦合至所述第四比较器a4的第一输入端；所述第四比较器a4的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第四比较器a4的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。6.根据权利要求3所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电时间控制单元包括第一压控电流源、第五电容c5、自供电时间码字转电压单元和第五比较器a5；所述第一压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，所述第一压控电流源的输出端耦合至第五电容c5的第一端，所述第五电容c5的第二端耦合至地；所述自供电时间码字转电压单元的输入端耦合至自供电时间码字data
ch_time
，所述自供电时间码字转电压单元的输出端产生自供电时间电压准位v
ch_time
，耦合至所述第五比较器a5的第一输入端；所述第五比较器a5的第二输入端耦合至第五电容c5的第一端，所述第五比较器a5的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。7.根据权利要求3所述的自适应自供电变换器，其特征在于，所述自供电时间控制单元包括第二压控电流源、电容阵列、自供电时间码字转电压单元和第六比较器a6；所述第二压控电流源的输入端耦合至反馈电压fb，所述第二压控电流源的输出端耦合至电容阵列的第一端，所述电容阵列的第二端耦合至地，所述电容阵列的第三端耦合至自供电时间码字data
ch_time
；固定的自供电时间电压准位v
ch_time
耦合至所述第六比较器a6的第一输入端；所述第六比较器a6的第二输入端耦合至电容阵列的第一端，第六比较器a6的输出端产生自供电时间信号t
ch
，耦合至自供电控制单元的输入端。8.一种自适应自供电方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的自适应自供电变换
器，所述自适应自供电方法包括：自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压v
ch_ref
时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一电流源i1对第四电容c4进行充电，当电容电压v
c4
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。9.一种自适应自供电方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的自适应自供电变换器，所述自适应自供电方法包括：自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；自供电时间控制单元保持自供电时间电压准位v
ch_time
固定不变，根据自供电时间码字data
ch_time
去电容阵列里选择电容个数来改变电容大小，以此改变自供电时间信号t
ch
，从而实现自适应自供电。10.一种自适应自供电方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的自适应自供电变换器，所述自适应自供电方法包括：自供电判断单元将vcc电压与停止自供电准位电压v
stop_ref
进行比较，当检测到vcc电压低于停止自供电准位电压v
stop_ref
时，自供电判断单元输出自供电判断信号ch_en＝1，控制自供电控制单元下一个pwm开启自供电，否则不开启自供电；自供电时间码字计算单元将vcc电压与自供电参考准位电压v
ch_ref
进行比较，并将比较结果add_ch输出至自供电时间码字加减单元对时间码字进行加减，当vcc电压低于自供电参考准位电压vch_ref时，add_ch＝1，自供电时间码字data
ch_time
加一档，否则减一档；自供电时间控制单元的自供电时间码字转电压单元将自供电时间码字data
ch_time
转换成对应的自供电时间电压准位v
ch_time
，每当自供电时间码字data
ch_time
加减一档，自供电时间电压准位v
ch_time
加减一个电压步，对应自供电时间信号t
ch
就加减一个固定时间宽度t
ch_step
；第一压控电流源将反馈电压fb转换成电流对第五电容c5进行充电，当电容电压v
c5
到达自供电时间电压准位v
ch_time
时，停止自供电，自供电控制单元发出指令关断第二开关管sw2，开通第一开关管sw1，结束本次自供电。

技术总结
本发明公开了一种自适应自供电变换器及自适应自供电方法，涉及开关电源技术领域。该自适应自供电方法包括：通过自供电判断单元检测VCC电压是否下掉至停止自供电准位电压，输出自供电判断信号以控制是否开启自供电；通过自供电时间码字计算单元根据VCC电压对自供电时间码字进行加减，将自供电时间码字传递至自供电时间控制单元；通过自供电时间控制单元根据自供电时间码字，控制自供电时间；自供电控制单元根据自供电时间和自供电判断信号控制第一、二开关管的开断，以实现自适应自供电。本发明公开的自适应自供电变换器及自适应自供电方法能够根据VCC电压情况动态调整自供电时间码字，进而调节自供电时间，以实现自适应自供电。供电。供电。


技术研发人员：朱亚江 李云荣 赵平安 方邵华
受保护的技术使用者：上海芯熠微电子有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/15