自适应采样电路、原边反馈恒压系统及开关电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子领域，尤其涉及自适应采样电路、原边反馈恒压系统及开关电源 系统。
【背景技术】
[0002] 图1是一种常用的原边反馈恒压系统。如图所示，D1~D4是整流桥，C1为输入 端电容，交流电压经过整流桥和电容C1之后滤波为直流电压（Vbus) ;Rst是启动电阻，一端 电连接至Vbus，另一端电连接至芯片引脚VCC ;C2是连接至芯片IC1的引脚VCC的电容；启 动时，电阻Rst上流经的电流给电容C2充电，当芯片IC1的引脚VCC的电压达到芯片设定 的阈值电压时，芯片启动，输出一开关信号以驱动场效应管Q1 ;IC1为控制芯片，Q1为功率 开关管，T1为变压器，Res为原边绕组电流采样电阻，原边绕组上流过的电流流经启动电阻 Res，启动电阻Res的一端电连接至芯片IC1的CS引脚，另一端接地，芯片IC1的CS引脚的 电压正比于原边绕组电流；第一电阻R1和第二电阻R2为辅助绕组电压的分压电阻，FB为 芯片IC1的反馈引脚，用以间接反映输出电压；第五二极管D5、第四电阻R4和第四电容C4 是原边RCD吸收电路；第六二极管D6是辅助边二极管，第七二极管D7是副边二极管，第三 电容C3是输出电容。
[0003] 根据图1所示，虽然反馈引脚FB的电位能间接反映输出电压，但是由于该电位表 现为脉冲电压，如图2所示的断续模式的FB波形，其中GATE为芯片IC1的GATE引脚的波 形，FB为芯片IC1的FB引脚的波形，ip为变压器原边绕组电流波形，is为变压器副边绕组 电流波形。综上，FB只是在一个周期的退磁时间（Tdemag)内反映输出电压，于是需要采样 电路在退磁时间内的某个时刻采集FB引脚上的电压信号。
[0004] 现有的原边反馈恒压系统控制芯片内部的恒压采样电路大多采用固定时间采样， 从原边功率开关管关断开始计时，经过固定时间后对反馈电压（FB)进行采样。虽然比较 容易实现固定时间采样电路，但是固定时间采样电路存有一定的缺点：原边反馈恒压系统 为了实现低噪以及尽可能小的空载功耗，在不同负载时，芯片内部通常将原边电流峰值设 置为不同。当负载较重时，原边电流峰值较高；当负载较轻时，原边电流峰值较低。如图 3所示：对于原边反馈的恒压系统来说，通常工作在断续模式，对于不同的原边电流峰值 (Ipp)，副边电流峰值也等比例变化（Isp)，遵循如下等式：Isp = Nps*Ipp，其中，Nps为原 副边匝比。若使用固定时间（Tsh)采样，对于不同原边电流峰值来说，采样点处副边二极管 上流过的电流（即副边电流is)不一样，导致采样点处副边二极管上的压降（VD)不一样， 为A VD的差异，该压差异会加在输出电压上，Vo = Vs_VD，其中，Vs为变压器副边电 压（通过反馈环路，Vs保持恒定），Vo为输出电压，不同负载时，VD有差异，于是，输出电压 也会有差异，进而输出恒压精度必然会降低，尤其对于输出电压较低的系统而言，该差异会 影响更大。
[0005] 因此，亟需提供一种新的自适应采样电路及采用该电路的原边反馈恒压系统，以 解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，提供一种自适应采样电路及采用该电路的原边反馈恒压系 统，其采用自适应采样方式，以至采样时间自动跟随电流峰值变化而变化，与现有的固定时 间采样方式相比，可以极大地减小甚至消除不同负载时采样点处副边二极管的电压降之 差，从而使得输出电压精度得到提高。
[0007] 依据本发明的一方面，提供一种自适应米样电路，包括：一峰值参考电压生成模 块、一运算模块、一斜坡电压生成模块、一比较模块、一脉冲生成模块；其中，所述峰值参考 电压生成模块用于生成一电流峰值参考电压；所述运算模块与所述峰值参考电压生成模块 相连，用于将所述电流峰值参考电压进行比例运算，并且输出一采样参考电压至所述比较 模块；所述斜坡电压生成模块用于产生一斜坡电压，并且输出至所述比较模块；所述比较 模块用于将所述采样参考电压与所述斜坡电压进行比较，当所述斜坡电压大于所述采样参 考电压时，输出一高电平的采样标识信号，当所述斜坡电压小于或者等于所述采样参考电 压时，输出一低电平的采样标识信号；所述脉冲生成模块用于接收采样标识信号，并且在采 样标识信号的上升沿，产生一窄脉冲信号，以至采用自适应采样电路的开关电源系统的采 样时间自动跟随电流峰值变化而变化。
[0008] 在本发明的一实施例中，所述运算模块包括：一运算放大器、一第一电阻和一第二 电阻；所述运算放大器的第一输入端接收所述峰值参考电压生成模块的电流峰值参考电 压，所述运算放大器的第二输入端分别电连接至第一电阻的一端和第二电阻的一端；所述 第一电阻的另一端电连接至所述运算放大器的输出端；所述第二电阻的另一端接地。
[0009] 在本发明的一实施例中，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例放大 关系。
[0010] 在本发明的一实施例中，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例缩小 关系。
[0011] 在本发明的一实施例中，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一 开关控制单元、一第一开关、一固定电压源和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通 过所述第一开关电连接至所述固定电压源，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一 电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以 控制所述第一开关的导通或关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压 等于所述固定电压源的电压，当所述第一开关为关断时，所述第一固定偏置电流源对所述 第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产生一与所述固定电压源的电压相等的电 压为起点且上升的斜坡电压。
[0012] 在本发明的一实施例中，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通； 当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。
[0013] 在本发明的一实施例中，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一 开关控制单元、一第一开关和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开 关电连接地，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的 另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关的导通或 关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压等于零，当所述第一开关为关 断时，所述第一固定偏置电流源对所述第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产 生一零电压为起点且上升的斜坡电压。
[0014] 在本发明的一实施例中，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通； 当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。
[0015] 在本发明的一实施例中，所述比较模块包括：一比较器，用于将所述采样参考电压 与所述斜坡电压进行比较，根据比较结果输出不同电平的采样标识信号。
[0016] 依据本发明的另一方面，提供一种印刷电路板，所述印刷电路板包括上述的自适 应米样电路。
[0017] 依据本发明的另一方面，提供一种原边反馈恒压系统，其包括一整流桥、一滤波模 块、一启动供电模块、一驱动模块、一原边吸收模块、一原边电流米样模块、一电压米样模 块、一变压模块、一副边输出模块以及一负载；其中所述整流桥的输入端与市电连接，用于 将交流电整流为直流电，并传送至所述滤波模块；所述滤波模块用于对直流电进行滤波； 所述启动供电模块与所述滤波模块连接，用于使所述驱动模块启动，并且给所述驱动模块 供电；所述驱动模块与所述原边吸收模块连接，用于进行恒压控制，其中所述驱动模块包括 一恒压控制芯片和一场效应管，所述恒压控制芯片包括权利要求1-8项中的任一项所述的 自适应采样电路和环路控制模块；所述原边吸收模块用于限制所述驱动模块的场效应管在 关断时漏极的最高电压；所述原边电流采样模块与所述驱动模块连接，用于获取原边绕组 电流；所述变压模块与所述原边吸收模块连接，用于原边、副边、辅助边绕组之间的电压电 流的互相转换；所述副边输出模块用于输出一副边绕组的电压至所述负载；所述电压采样 模块连接至所述驱动模块，用于获取在一周期的退磁时间内反馈电压，并且传送至所述驱 动模块的所述自适应采样电路；所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路的窄脉冲 信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，同时控制所述 驱动模块的场效应管的栅极，以形成整个环路的电压闭环控制，进而使得所述原边反馈恒 压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。
[0018] 在本发明的一实施例中，所述丨旦压控制芯片进一步包括：一退磁检测模块、一负载 电流转换模块和一参考电压生成模块；其中，所述退磁检测模块连接至所述电压采样模块， 用以获取退磁时间；所述负载电流转换模块连接至所述退磁检测模块，用以根据所述退磁 时间和工作周期的关系，以生成正比于负载电流的比例电压；所述参考电压生成模块连接 至所述负载电流转换模块，用于根据比例电压产生电流峰值参考电压，并传送至所述自适 应采样电路的峰值参考电压生成模块。
[0019] 在本发明的一实施例中，当负载不同时，通过设置所述自适应采样电路中的固定 偏置电流源的电流值、所述斜坡电压生成模块的第一电容的电容值以及所述运算模块的第 一电阻和第二电阻的电阻值，以使所述副边输出模块中的第七二极管的电压降之差为零。
[0020] 依据本发明的另一方面，提供一种开关电源系统，所述开关电源系统包括上述的 自适应采样电路和一环路控制模块，所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路所输 出的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，以 实现