用于反激式pwm变换器dcm模式的输出电流计算电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子电路技术领域，特别涉及一种输出电流计算电路，可用于电源类 模拟集成电路的设计。
【背景技术】
[0002] 反激式变换器以其简单、节能、输出范围广等优点已经在众多电源转换产品中得 到了应用。传统的反激式变换器采用次级侧控制技术，但是近年来，初级侧控制技术以其面 积小、成本低、效率高等优点已经成为反激式变换器的主要控制方式。反激式变换器的调制 方式也有多种，通常有脉冲宽度调制PWM，脉冲频率调制PFM以及混合调制PWM-PFM。其中， PWM控制方式简单有效，尤其在低功率输出200W以下优势巨大，应用最多。反激式变换器的 工作状态有连续导通模式CCM和不连续导通模式DCM，其中连续导通模式由于产生零点的 不确定性使电路补偿困难，应用很少，不连续导通模式以其更佳的调整方式而得到广泛应 用。
[0003] 初级侧控制反激式变换器的应用如LED驱动、电池充电器等都需要恒流控制，近 年来有人提出了许多恒流控制的方法，但均没有提出具体实现输出电流计算的电路，而其 中实现输出电流的检测与计算对于恒流控制至关重要。
[0004] 图1所示为初级侧控制反激式变换器的基本工作电路，其工作时的电路主要波形 如图2所示，其中Gate为功率管驱动电压，^初级侧电感上的电流，I D为流过整流管D ,的 电流，Va为辅助电感两端电压。这种传统初级侧控制反激式变换器的恒流电路的简要工作 原理如下：功率管打开后，输入电压加在初级侧电感两端，初级侧电感上的电流从零开始线 性上升至最大值Ipk，表示为
【主权项】
1. 一种用于反激式变换器的输出电流计算电路，包括：时序电路（I)，峰值检测电路 (2)和计算电路（3)，时序电路（1)为峰值检测电路（2)和计算电路（3)提供控制时序；峰 值检测电路⑵为计算电路（3)提供初级侧电感电流采样电压的峰值Vcsm;计算电路⑶通 过对次级侧电感放电时间Td和初级侧电感电流采样电压的峰值VCSM的计算，输出与反激式 变换器的输出电流呈线性关系的电压量Vott，其特征在于： 所述计算电路（3)，包括第二开关S2、第四开关S4、第二NMOS管丽2、电阻Rl、第三POMS管MP3、第四PMOS管MP4、第五开关S5、第二电容C2、第三NMOS管丽3和运算放大器OP;运 算放大器0P，其负端通过第二开关S2分别与第二NMOS管MN2的源极和电阻Rl相连接，其 输出端通过第四开关S4接第二NMOS管丽2的栅极；第二NMOS管丽2,其漏极分别与第三 PMOS管MP3的栅极、第四PMOS管MP4的栅极和第三PMOS管MP3的漏极相连接；第四PMOS 管MP4的漏极通过第五开关S5与第二电容C2和第三NMOS管丽3的漏极相连接；第三NMOS 管MN3,其栅极接控制信号C，其源极接地； 第二NMOS管丽2与运算放大器OP组成负反馈结构，以使电阻Rl上电压和第一电容Cl上的电感电流采样电压的峰值Vcsm相等； 第三POMS管MP3和第四PMOS管MP4组成电流镜结构，用于将电流镜输入的电流11按I: 1的比例镜像输出，流入第二电容C2进行积分运算，输出与反激式变换器的输出电流呈 线性关系的电压量VOTT。
2. 根据权利要求1所述的输出电流计算电路，其特征在于时序电路（1)包括前沿消隐 电路LEB、第一非门INV1、第二非门INV2和第一与门ANDl;前沿消隐电路LEB，其输入端接 输入信号G，其输出端分别与第一非门INVl的输入端和消隐信号D相连接；第一与门AND1， 其输入一端接第一非门INVl的输出端，另一端接输入信号G，其输出端接分别与第二非门 INV2的输入端和采样信号C相连接；第二非门INV2,其输出端接计算信号C。
3. 根据权利要求1所述的输出电流计算电路，其特征在于所述峰值检测电路（2)，包括 第一NMOS管丽1、第一PMOS管MPl、第二PMOS管MP2、第一电容Cl、第一开关Sl、第三开关 S3和运算放大器OP;第一NMOS管丽1，其栅极接消隐信号D，其漏极分别与第一PMOS管MPl 的漏极、运算放大器OP正端和第一电容Cl相连接；运算放大器0P，其负端通过第一开关Sl 与初级侧电感电流采样电压Vcs相连接，其输出端通过第三开关S3分别与第二PMOS管MP2 的栅极、第二PMOS管MP2的漏极和第一PMOS管MPl的栅极相连接。
4. 一种用于反激式变换器的输出电流计算电路，包括：时序电路（1)，峰值检测电路 (2)和计算电路（3)，时序电路（1)为峰值检测电路（2)和计算电路（3)提供控制时序；峰 值检测电路⑵为计算电路（3)提供初级侧电感电流采样电压的峰值Vcsm;计算电路⑶通 过对次级侧电感放电时间Td和初级侧电感电流采样电压峰值VCSM的计算，输出与反激式变 换器的输出电流呈线性关系的电压量VQUT， 其特征在于：电流计算电路（3)，包括第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第一三极 管Ql、第二三极管Q2、第三三极管Q3、电阻Rl、第二电容C2、第三NMOS管丽3和运算放大器 OP； 所述运算放大器0P，其负端通过第二开关S2分别与三极管Ql的发射极和电阻Rl相连 接，其输出端通过第四开关S4接三极管Ql的基极； 所述三极管Ql，其集电极分别与第二三极管Q2基极、第三三极管Q3基极和第二三极管 Q2的集电极相连接； 所述第三三极管Q3,其集电极通过第五开关S5与第二电容C2和第三NMOS管丽3的漏 极相连接，其发射极接电源VDD; 所述第三NMOS管MN3,其栅极接采样信号C，其源极接地； 第一三极管Ql与运算放大器OP组成负反馈结构，使电阻Rl上电压和第一电容Cl上 的电感电流采样电压的峰值VesM相等；第二三极管Q2和第三三极管Q3组成电流镜结构，用 于将电流镜输入的电流11按I: 1的比例镜像输出，流入第二电容C2进行积分运算，输出 与反激式变换器的输出电流呈线性关系的电压量VQUT。
【专利摘要】本发明公开了一种用于反激式PWM变换器DCM模式下输出电流的计算电路，主要解决现有反激式PWM变换器输出电流误差较大的问题，其包括：时序电路(1)、峰值检测电路(2)和电流计算电路(3)，时序电路(1)为峰值检测电路(2)和电流计算电路(3)提供控制时序；峰值检测电路(2)为计算电路(3)提供采样到的变换器初级侧电感电流的峰值信息；电流计算电路(3)，通过对变换器次级侧电感放电时间和变换器初级侧电感峰值电流的计算，输出与反激式变换器的输出电流呈线性关系的电压量。本发明减少电路的功耗与面积，能实现对芯片的输出电流的检测，可用于电源类模拟集成电路的设计。
【IPC分类】H02M3-335, G01R19-00
【公开号】CN104796003
【申请号】CN201510223999
【发明人】陈森, 史凌峰, 师振波, 张根, 李开敬, 齐义明
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月5日