专利名称：恒流输出开关电源峰值电流补偿电路的制作方法
技术领域：
本技术涉及电子半导体的开关电源控制电路，主要针对改善开关电源中的峰值电流过冲问题。
背景技术：
作为电子产品中必不可少的器件之一，电源管理器件与整个电子工业的发展休戚相关。目前针对电池、手机充电器，各类家电适配器所采用的电源转换芯片，一般都采用 AC-DC转换，采用峰值电流控制方式，实现恒压恒流的输出。但由于峰值电流输出过程中控制部分的延时，导致开关电流峰值过冲，影响了恒定峰值电流的控制操作，大大降低了预期的恒流输出精度。
图1所示的是一般常用的开关电源转换器100，其中102是该电路的主体部分控制器。常用的开关电源转换器一般包括，控制器102，输入电压106，三极管112(Q1)，滤波电容器110，整流电路108，开关电流检测电阻125，二极管120，电容122，发光二极管126以及变压器130，该变压器由输入线圈116，反馈线圈118以及输出线圈1 组成。常用的恒定峰值电流控制过程如图2所示，系统接收一个非稳压的输入电压106， 用以提供负载输出功率驱动元器件(例如发光二极管126)，输入电压106与整流电路108 耦合后，为变压器130和三极管1120Π)提供一个整流输入电压VIN111。需要注意的是， VinIII是一个一直随时间变化的直流电压。当控制器102输出到三极管112 (Ql)的控制信号为高电平时，三极管1120Π)导通，由开关电流检测电阻125感应出开关电流Is，开关电流Is不断上升至峰值电流参考Itop时，控制器102输出控制信号，使三极管112 (Ql)截止， 开关电流Is降低至0，Is输出效果图如图3所示。但由于控制器102中存在一定的传输延迟，造成传输到Ql上的截止信号也有一定程度的延迟，最终导致开关电流Is会超过峰值电流参考Itop，最终达到峰值电流Imax处， 如图4所示。所以，在一般常用的开关电源转换器中，由于存在截止信号的延时，会导致输出电流发生变化，而非恒定。影响了恒定峰值电流控制的精度和系统稳定性。
发明内容本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种恒流输出开关电源峰值电流补偿电路，通过增加峰值补偿模块，利用峰值补偿模块修正开关电源原边电流的峰值，提高恒定峰值电流控制的精度和系统稳定性。本实用新型所采用的技术方案是增加峰值补偿电路，通过模拟峰值电流检测与峰值电流参考之间的关系，最终计算出峰值电流误差信号。该电路主要包括峰值电流参考，电容器，晶体管开关Si、S2、S3、S4，其中Sl的一端连接峰值检测输出端，另一端连接电容器正极。S2—端连接电容器正极，一端连接峰值电流参考正极。S3—端连接电容器负极，一端连接峰值电流参考正极。S4—端连接电容器负极，一端连接比较器负相输入端。峰值电流参考负极接地。开关Si、S3同时由时钟信号CK控制，开关S2、S4同时由恧控制，压信号是CK信号的反相信号。当31、53导通时，52、54关闭。当S2、S4导通时，Si、S3关闭。在具体实施过程中，峰值补偿电路还应该包括峰值电流检测和比较器，比较器的正相输入端连接开关电源峰值电流信号，反相输入端连接至晶体管开关S4。将实际的开关电源峰值电流与峰值电流补偿电路产生的峰值电流补偿信号进行比较，产生控制信号，由于系统延时，最终产生一个恒定的峰值电流Is。本实用新型的有益效果是，能够通过分析电路的峰值电流参考和峰值电流检测之间的关系，生成一个动态的峰值电流误差信号，从而获得恒定的峰值电流输出。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1是一般常用的开关电源转换器。图2是常用的恒定峰值电流控制过程图3是理想状态下的恒定峰值电流Is输出效果图图4是由于控制器延时所造成的实际峰值电流Is输出效果图图5是本实用新型中峰值电流补偿电路的具体描述图6是本实用新型中峰值电流补偿电路的功能框图图7是晶体管开关Si、S3导通状态下峰值电流补偿电路的工作模式图8是晶体管开关S2、S4导通状态下峰值电流补偿电路的工作模式图9是采用本峰值电流补偿电路后，恒定峰值电流Is的输出效果图图1中的部件包括控制器102，输入电压106，整流电路108，滤波电容器110，传输介质111，三极管112，输入线圈116，反馈线圈118，二极管120，电容122，电阻125，发光二极管126，输出线圈128。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述本实用新型的优选实施例。由于峰值电流补偿技术在电源转换器中的应用是公开的，所以在接下来的描述中，为了使阅读者对本实用新型有更加透彻的了解，在本实例中，我们只会对与本实用新型有密切联系的部件、功能或步骤进行具体描述。在其他情况下，我们将不会对某些著名的方法进行详细描述，以免模糊本实用新型。图5是本实用新型的一个具体实施电路。图6是本实用新型中峰值电流补偿电路的具体功能框图。在实际操作中，本峰值补偿电路位于图1中的控制器102内。在一个时钟周期中， 系统通过图1中的开关电流信号127向控制器102输入峰值电流信号Is。该峰值电流信号首先通过峰值电流检测模块，产生实际峰值电流Imax，并经过晶体管开关Si、S3，与峰值电流参考Itop比较，在电容C中产生峰值电流误差信号Ierr Ierr = Imax-I top具体分步电路如图7所示。
4[0029]当CK信号反相时，晶体管开关Si、S3截止，S2、S4导通，存贮在电容C上的峰值电流误差信号Ierr与峰值电流参考Itop反相叠加，产生一个经过补偿后的峰值电流参考 Ifix0Ifix = Itop-Ierr实际输出的峰值电流等于经过补偿的峰值电流参考Ifix与控制信号延迟所产生的峰值电流过冲(误差信号)Ierr叠加。实际输出=Ifix+Ierr= (Itop-Ierr)+Ierr= Itop具体分步电路如图8所示。经过补偿后的开关电流Is如图9所示。根据本实用新型提出的恒流输出开关电源峰值电流补偿电路过对开关电源中的峰值电流进行补偿，有效控制了实际的峰值电流精度，使系统获得恒定的输出电流，提高了系统稳定性。以上内容描述了根据本实用新型进行的优选实施例的装置和方法。在以上的描述中，仅以实例的方式，示出了本实用新型的优选实施例，并不意味着本实用新型局限于上述步骤和单元结构。在可能的情况下，本领域技术人员可依照本发明的构思通过逻辑分析、推理对步骤和单元进行调整、取舍和组合。此外，某些步骤和单元并非实施本实用新型的总体设计思想所必须的元素。因此，本实用新型所必需的技术特征仅受限于能够实现本实用新型的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应有所附权利要求所限定。
权利要求1.一种恒流输出开关电源峰值电流补偿电路，包括一个峰值电流补偿模块，用以产生开关电源的峰值电流误差信号，包括了峰值电流参考、峰值电流检测以及峰值电流误差信号采样存贮电路，该电路具体包括峰值电流参考， 峰值电流检测，比较器，电容器，晶体管开关Si、S2、S3、S4 其中Sl的一端连接峰值检测输出端，另一端连接电容器正极；S2 —端连接电容器正极，一端连接峰值电流参考正极；S3 —端连接电容器负极，一端连接峰值电流参考正极；S4 一端连接电容器负极，一端连接比较器负相输入端；峰值电流参考负极接地；比较器的正相输入端连接开关电源峰值电流信号，反相输入端连接至晶体管开关S4 ；将实际的开关电源峰值电流与峰值电流补偿电路产生的峰值电流补偿信号进行比较，产生控制信号，由于系统延时，最终产生一个恒定的峰值电流。
2 根据权利要求1所述的恒流输出开关电源峰值电流补偿装置，其中经过补偿后的峰值电流参考Ifix与峰值电流误差信号Ierr及峰值电流参考Itop的关系是Ifix = Itop-Ierr ；实际输出的峰值电流等于经过补偿的峰值电流参考Ifix与控制信号延迟所产生的峰值电流过冲(误差信号)Ierr叠加，最终等于峰值电流参考Itop ；实际输出=Ifix+Ierr=(Itop-Ierr)+Ierr=Itop
3.根据权利要求1所述的恒流输出开关电源峰值电流补偿装置，其特征在于，所述峰值电流补偿模块包括峰值电流检测、峰值电流参考、峰值电流误差信号采样存贮部分、比较器。其中峰值电流误差信号采样存贮部分包括电容器C，晶体管开关Si、S2、S3、S4 其中峰值电流检测的输入端为开关电源的峰值电流信号，输出端连接到晶体管开关Sl ；晶体管开关Sl的一端连接峰值电流检测输出端，另一端连接电容器正极；晶体管开关S2—端连接电容器正极，一端连接峰值电流参考正极；晶体管开关S3 —端连接电容器负极，一端连接峰值电流参考正极；晶体管开关S4—端连接电容器负极，一端连接比较器负极；峰值电流参考正极连接晶体管开关S4，负极接地；比较器的正相输入端连接开关电源的峰值电流信号，反相输入端连接至晶体管S4 ；开关S1、S3同时由时钟信号CK控制，开关S2、S4同时由而控制，玩信号是CK信号的反相信号；当Si、S3导通时，S2、S4关闭；当S2、S4导通时，Si、S3关闭。
专利摘要本实用新型公开了一种恒流输出开关电源峰值电流补偿电路，该技术利用峰值电流参考与峰值电流检测，获得峰值电流补偿。利用该峰值电流补偿修正开关电源的电流峰值，恒定电流输出。避免了由于控制器控制信号延迟造成的峰值电流变化，提高了开关电源的控制精度和系统稳定性。该系统主要包括峰值电流检测、峰值电流参考、比较器、电容器、晶体管开关。
文档编号H02M3/335GK202334312SQ20112023290
公开日2012年7月11日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者曾庆刚 申请人:无锡虹光半导体技术有限公司