电压转换器补偿装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及电子电路，并且具体涉及电压转换器补偿装置和方法。
【背景技术】
[0002]电力源和由电力源供电的装置通常通过在电源和要被供电装置之间提供电流的电缆相连。现代的电子电路往往是直流(“DC”)供电，并且DC供电电源往往包括电压调节电路以提供(多个)稳定的供电电压电平。为方便起见并且为了便于管理机构批准，位于墙面电源插座的小交流(“AC”)到DC供电电源(“转换器”“墙面转换器”)在过去的几十年已经变得日益流行。本文所用的术语“转换器”、“电压转换器”、“电源转换器”和“适配器”是同义的。通过本文中的示例说明的原理可同样应用于AC/DC转换器和DC/DC转换器。
[0003]图1是常规的电源转换器110和由转换器110供电的装置115的框图。电源转换器110可为墙面适配器，但不是必须的。电源转换器110和被供电装置115通过电缆120连接。电缆120包括两个或更多个导体(例如，导体125和导体130)。在多电压电源转换器的情况下，两个或更多个导体125可能是必要的。(多个)导体125传送电流135至被供电装置115，并且导体130回传电流140。
[0004]电阻145与导体125相关联，并且电阻150与导体130相关联。电阻145和电阻150两者的值分别是导体125和导体130的规格(gague )、长度、以及组成的函数。电流135和电流140分别流过电阻145和电阻150，从而引起电缆120两端的与电流135和电流140成比例的电压降。电缆电压降导致到被供电装置115的电压输入V_PD 160不等于转换器110的调节输出电压V_0UT 165。如果转换器110的设计者知道电缆电阻特性和被供电装置工作电流，那么可补偿该电缆电压降。
[0005]—种日益流行类型的AC/DC转换器提供用于给移动电话和其他便携式电子装置充电的5.0vdc的调节通用串行总线(“USB”)电平电压。被供电装置115的此类示例越来越多地使用更快和更强大的处理器以及更大容量的存储器装置，这导致高电流消耗。再者，高电流消耗可导致与5.0vdc的USB-电平V_0UT 165明显有关的电缆电压降。这种情况会导致在转换器110的调节电路对电缆电压降补偿的挑战。
【发明内容】
[0006]在所述示例中，电压转换器生成输出电压。感测电路生成与输出电压成比例的感测信号。调节反馈控制器确定感测信号与基准电压之间的差，并且生成引起脉宽调制(“PWM”)调节控制器驱动输出电压更接近由基准电压确定的设定值的负反馈控制信号。分压器耦合到回扫变压器的次级绕组以与转换器的输出端的电流幅值成比例地增加基准电压，并且增加设定值以补偿转换器和由转换器供电的装置之间的电压降。
【附图说明】
[0007]图1是常规的电源转换器和由该转换器供电的装置的框图。
[0008]图2是包括示例实施例的电压降补偿装置的示例电压转换器的示意图。
[0009]图3是包括示例实施例的电压降补偿装置的示例电压转换器的示意图。
[0010]图4是与示例实施例的电压降补偿装置的输出电流成比例分压器和平均电路部分相关联的波形图。
[0011]图5是包括示例实施例的电压降补偿装置的回扫电压转换器的电压调节的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]图2是示例电压转换器200的示意图，其包括电压降补偿装置240。电压转换器200是AC/DC转换器的示例。然而，本文中的实施例和方法同样应用于AC/DC和DC/DC转换器。示例电压转换器200包括桥式整流器205和电压纹波滤波电路211，以向回扫变压器216的初级绕组214供应DC电压。脉宽调制(“PWM” )调节控制器219确定初级绕组电流控制开关221的合适的传导占空比。可变宽度的初级绕组电压脉冲在回扫变压器216的次级绕组223中感应出电压。次级绕组电压通过二极管225整流，并且所得的DC电压通过电容器228滤波，从而产生在转换器200的输出端232处的输出电压V_0UT。
[0013]电压降补偿装置240包括耦合到电压转换器200的输出端232的输出电压感测电路243。输出电压感测电路243生成与电压转换器200生成的输出电SV_0UT成比例的输出电压感测信号。在一些实施例中，输出电压感测电路243可包括第一电压感测电阻器245。第一电压感测电阻器245可耦合在电压转换器200的输出端232和调节反馈控制器255(诸如差分放大器258和基准电压源265)的电压感测输入终端260之间。输出电压感测电路243还可包括親合在差分放大器258的电压感测输入端260和公用电压轨(common voltage rail)之间的节点246处的第二电压感测电阻器247。公用电压轨通常是接地轨，但是在一些实施例中，也可为不同于接地轨的电压轨。
[0014]电压降补偿装置240也包括调节反馈控制器255。反馈控制器255(例如，在节点246处)耦合到输出电压感测电路243。反馈控制器255确定输出电压感测信号与基准电压之间的电压差。反馈控制器255生成发送至PffM调节控制器219的负反馈控制信号。负反馈控制信号弓丨起PffM调节控制器219驱动转换器输出电SV_0UT更接近由基准电压确定的设定值。
[0015]在一些实施例中，调节反馈控制器255可包括差分放大器258。在这种情况下，差分放大器258的电压感测输入终端260耦合到输出电压感测电路243。差分放大器258的输出终端耦合到PWM调节控制器219。调节反馈控制器255也包括基准电压源265。基准电压源265耦合在输出电流成比例分压器(output current proport1nal voltage divider)280和差分放大器258的基准电压输入端268之间。基准电压源265供应基准电压。
[0016]电压降补偿装置240也可包括光耦合器(未在图2中示出)。光耦合器与负反馈控制信号的导体270串联连接以电位隔离电压转换器200的初级侧与电压转换器200的次级侧。
[0017]电压降补偿装置240也包括输出电流成比例分压器280。输出电流成比例分压器280耦合到回扫变压器216的次级绕组223。在一些实施例中，输出电流成比例分压器280也可耦合到包括接地轨的公用电压轨。分压器280与转换器200的输出端232处的电流幅值成比例地增加输入终端268处的基准电压。这增加了转换器200的输出电压设定值以补偿转换器200和由转换器200供电的装置(例如，图1的被供电装置115)之间的电压降。电压降可出现在连接转换器200和被供电装置115的电缆两端。
[0018]图3是包括电压降补偿装置340的示例回扫电压转换器300的示意图。示例电压转换器300包括桥式整流器205、电压纹波滤波电路211、回扫变压器216的初级绕组214、PWM调节控制器219、初级绕组电流控制开关221、次级绕组223、二极管225、滤波电容器228和输出端232，所有的这些均如先前关于图2的电压转换器200所描述的。
[0019]电压转换器300也包括电压降补偿装置。该电压降补偿装置包括输出电压感测电路243，以生成与输出电压V_0UT成比例的输出电压感测信号，如先前关于图2的电压转换器200所描述的。电压感测电路243的一些实施例分别包括第一电压感测电阻器245和第二电压感测电阻器247。第一电压感测电阻器245和第二电压感测电阻器247串联耦合在电压转换器300的输出端232和诸如接地轨的公用电压轨之间。第一电压感测电阻器245和第二电压感测电阻器247的接合点节点246耦合到调节装置310的基准输入终端315。在一些实施例中，调节装置310可为分路调节器(shunt regulator)，例如TL431。
[0020]调节装置310确定输出电压感测信号和内部基准电压之间的电压差。调节装置310生成与该电压差成比例的负反馈控制信号。负反馈控制信号引起PWM调节控制器219驱动转换器输出电压V_0UT更接近由基准电压确定的设定值。在一些实施例中，电压降补偿装置也包括光耦合器。光耦合器的发光元件330通信地串联耦合在调节装置310