一种补偿电路的制作方法

本实用新型涉及一种补偿电路，特别涉及开关电源中对控制IC反馈脚进行补偿的补偿电路。

背景技术：

在开关电源中，如图1所示为传统的控制IC部分外围电路，其中的IC1即为控制IC，IC1的外围电路由隔离反馈光耦OC1、电阻R1、电容C1、供电绕组L1、二极管D1、电容C2、电容C3组成，控制IC引脚说明如下：

VIN：输入电压检测脚，可设置UVP保护(under voltage protection，中文名称为：欠压保护)及前馈补偿；

VDD：电源端口，用于输入控制IC供电电压；

FB：电压反馈脚，用于反馈输出电压信号；

GATE：开关管驱动输出端口；

CS：电流采样输入端口；

GND：控制IC参考地；

BOS：升压引脚，与外围电路构成BOOST电路，输出方波信号控制BOOST电路将输入电压升压，低压下使IC1的电源端口VDD能够达到开启值；

RI：频率设定引脚，外接电阻到地可设置工作频率。

现有技术一般设置控制IC反馈脚FB在启机过程中缓慢上升以改善开机过冲，即软启动，此时反馈脚FB参与控制软启动，反馈脚FB为控制IC软启动单元的外部引脚。启机过程中，在一定周期内(以下称为计时周期)，若反馈脚FB的电平未能正常上升，则软启动失败，此时通常控制IC会认为工作异常，而进入保护状态。输出带容性负载时，若负载由重载向轻载跳变，则输出电压长时间维持在设定值以上，从而控制IC反馈脚FB被抽电至低电平，并停止开关管驱动。开关电源中，对于控制IC的供电一般采用变压器绕组供电，因此控制IC的电源端口VDD在开关管驱动停止期间无供电源供电，仅由储能电容维持。当输入电压为小于控制IC电源端口VDD欠压保护值的低压时，控制IC电源端口VDD电压会下降至欠压保护值，电路上设计为控制IC重新启机，此时需再次进行软启动，而控制IC反馈脚FB依然被输出抽电，计时周期内无法正常上升，软启动失败，IC进入保护状态，输出随之发生异常。

对于以上情况，一般可采取增大IC电源端口VDD储能电容或供电绕组电压的方式避免控制IC因供电端口VDD欠压而再次进行软启动。这种方式最大的缺点是即便系统有较快的响应速度，输出持续抽电IC反馈脚FB的时间依然很长，IC电源端口VDD储能电容理论计算值达到10uF级别，这对于产品的小型化及低成本化都是不利的。同时大储能电容也会带来更长的开机延迟时间。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种补偿电路，能够在控制IC电源端口欠压保护后重启的计时周期内对控制IC反馈脚FB进行补偿，从而使控制IC能够正常软启动，避免控制IC误进入保护状态。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种补偿电路，用于为控制IC的反馈引脚FB提供补偿，其特征在于：包括信号检测单元及补偿回路单元；信号检测单元用于检测控制IC电源端口VDD的电压，当该电压高于设定值时，信号检测单元输出控制信号至补偿回路单元的控制端，控制补偿回路单元开始工作，此时补偿回路单元的输入端输入补偿信号，补偿回路单元的输出端输出补偿信号用于拉高控制IC的反馈引脚FB的电平。

优选地，补偿回路单元的输入端连接电源端口VDD，以电源端口VDD的电压作为补偿信号。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第一种具体的实施方式，信号检测单元为稳压二极管D1，补偿回路单元包括稳压二极管D1和限流电阻R1，稳压二极管D1的阳极用于连接控制IC的反馈引脚FB，稳压二极管D1的阴极连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端用于连接控制IC的电源端口VDD。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第一种具体的实施方式的等同替换，信号检测单元为稳压二极管D1，补偿回路单元包括稳压二极管D1和限流电阻R1，稳压二极管D1的阴极用于连接控制IC的电源端口VDD，稳压二极管D1的阳极连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端用于连接控制IC的反馈引脚FB。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第二种具体的实施方式，信号检测单元包括分压电阻R1和R2，补偿回路单元包括限流电阻R3，NPN三极管Q1和稳压管D1；分压电阻R1和R2串联后一端用于连接控制IC电源端口VDD、另一端用于连接至地，分压电阻R1和R2的连接点连接补偿回路单元的控制端；限流电阻R3的一端为补偿回路单元的输入端，限流电阻R3的另一端连接NPN三极管Q1的集电极，NPN三极管Q1的基级为补偿回路单元的控制端，NPN三极管Q1的发射极为补偿回路单元的输出端，稳压管D1的阴极连接NPN三极管Q1的发射极，稳压管D1的阳极连接至地。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第二种具体的实施方式的等同替换，信号检测单元包括分压电阻R1和R2，补偿回路单元包括限流电阻R3，NPN三极管Q1和稳压管D1；分压电阻R1和R2串联后一端用于连接控制IC电源端口VDD、另一端用于连接至地，分压电阻R1和R2的连接点连接补偿回路单元的控制端；NPN三极管Q1的集电极为补偿回路单元的输入端，NPN三极管Q1的基极为补偿回路单元的控制端，NPN三极管Q1的发射极连接限流电阻R3的一端，限流电阻R3的另一端为补偿回路单元的输出端，稳压管D1的阴极连接补偿回路单元的输出端，稳压管D1的阳极连接至地。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第三种具体的实施方式，信号检测单元包括分压电阻R1、R2和三端稳压器IC2，补偿回路单元为PNP三极管Q1；分压电阻R1和R2串联后一端用于连接控制IC电源端口VDD、另一端用于连接至地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的连接点，三端稳压器IC2的阳极连接至地，三端稳压器IC2的阴极连接补偿回路单元的控制端；PNP三极管Q1的发射极为补偿回路单元的输入端，PNP三极管Q1的基极为补偿回路单元的控制端，PNP三极管Q1的集电极为补偿回路单元的输出端。

作为补偿回路单元的第三种具体的实施方式的优选方式，补偿回路单元的输入端也用于连接控制IC电源端口VDD。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第四种具体的实施方式，信号检测单元包括分压电阻R1、R2，三端稳压器IC2和PNP三极管Q1，补偿回路单元为NPN三极管Q2；分压电阻R1和R2串联后一端用于连接控制IC电源端口VDD、另一端用于连接至地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的连接点，三端稳压器IC2的阳极连接至地，三端稳压器IC2的阴极连接PNP三极管Q1的基极，PNP三极管Q1的发射极也用于连接控制IC电源端口VDD，PNP三极管Q1的集电极连接补偿回路单元的控制端；PNP三极管Q2的集电极为补偿回路单元的输入端，PNP三极管Q2的基极为补偿回路单元的控制端，PNP三极管Q2的发射极为补偿回路单元的输出端。

作为信号检测单元及补偿回路单元的第五种具体的实施方式，信号检测单元包括分压电阻R1、R2，三端稳压器IC2和NPN三极管Q1，补偿回路单元为PNP三极管Q2；分压电阻R1和R2串联后一端用于连接控制IC电源端口VDD、另一端用于连接至地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的连接点，三端稳压器IC2的阳极连接至地，三端稳压器IC2的阴极连接PNP三极管Q1的发射极，PNP三极管Q1的基极也用于连接控制IC电源端口VDD，PNP三极管Q1的集电极连接补偿回路单元的控制端；PNP三极管Q2的发射极为补偿回路单元的输入端，PNP三极管Q2的基极为补偿回路单元的控制端，PNP三极管Q2的集电极为补偿回路单元的输出端。

本实用新型的工作原理如下：输出带容性负载条件下，若负载由重载向轻载跳变，则输出电压长时间维持在设定值以上，从而控制IC反馈脚FB被抽电至低电平，并停止开关管驱动。开关电源中，对于控制IC的供电一般采用变压器绕组供电，因此控制IC的电源端口VDD在开关管驱动停止期间无供电源供电，仅由储能电容维持。当输入电压为小于控制IC电源端口VDD欠压保护值的低压时，控制IC电源端口VDD电压会下降至欠压保护值。此时，电路上设计为控制IC重新启机，通过控制IC的升压引脚BOS输出方波信号控制IC内部的BOOST电路将输入电压升压，使控制IC的电源端口VDD重新达到开启值，随后控制IC重新进行软启动。同时控制IC进入计时周期，在计时周期内控制IC的BOS脚会输出方波以维持控制IC电源端口VDD电压，避免其反复欠压，此时控制IC电源端口VDD以低电压回差维持在VDD开启值以下。若无本实用新型电路，在软启动时控制IC反馈脚FB被输出反馈抽电，软启动失败，IC进入保护状态。本实用新型通过检测控制IC电源端口VDD高电压来建立对控制IC反馈脚FB的补偿通道，在上述重新软启动过程中对控制IC反馈脚FB馈电，使得软启动成功完成，计时周期内系统正常过渡到轻载状态后VDD电压恢复到稳态工作电压范围，不足以控制补偿电路工作，因此对控制IC反馈脚FB馈电停止，不参与反馈信号调节。

本实用新型利用系统脚位特殊条件下电压作为控制进行补偿，具有以下显著特点：

1、本实用新型有效地避免了上述负载扰动下控制IC误触发保护状态，系统输出正常；

2、本实用新型仅在VDD特殊高压下进行补偿，系统稳态工作时对系统无影响；

3、本实用新型利用系统自身供电源进行补偿，极大地节省了外围电路，电路方案简单易实现。

附图说明

图1为传统的控制IC部分外围电路；

图2为本实用新型的功能实现框图；

图3为本实用新型的第一实施案例；

图4为本实用新型的第二实施案例；

图5为本实用新型的第三实施案例；

图6为本实用新型的第四实施案例；

图7为本实用新型的第五实施案例。

具体实施方式

图2为本实用新型的功能实现框图，该电路框图包括信号检测单元和补偿回路单元；信号检测单元的输入端用于连接控制IC的电源端口VDD，信号检测单元的输出端连接补偿回路单元的控制端，补偿回路单元的输入端用于连接补偿源，补偿回路单元的输出端用于连接控制IC的反馈引脚FB。

图2为本实用新型标准的功能实现框图，当信号检测单元及补偿回路单元采用不同的具体实现电路后，由于元器件的复用及串联电路交换位置不影响功能等情形的存在，这将会导致功能实现框图的连接方式会发生变动，此种情况可参见具体实施方式，在此不一一绘制。

本申请的实用新型构思为利用控制IC的电源端口VDD在特定负载跳变时的相对高压作为控制信号，控制补偿回路对软启动单元进行补偿，保证特定负载跳变时软启动的成功进行，来避免误触发控制IC误触发保护状态，从而维持输出稳定，规避了低电压输入下电源模块带容性负载进行负载切换时的输出异常问题，同时补偿需在控制信号和补偿供电源同时存在时才会进行(如上述提及的计时周期)，对于系统正常稳态工作不产生影响。

为了使得本领域的技术人员能够更好地理解本申请，以下通过具体的实施方式进行说明。

第一实施例

图3示出了本实用新型应用的第一实施案例。

本实施例中的信号检测单元为稳压二极管D1，补偿回路单元包括稳压二极管D1和限流电阻R1，稳压二极管D1的阳极连接控制IC的反馈引脚FB，稳压二极管D1的阴极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接控制IC的电源端口VDD。

本实施例稳压二极管D1的阴极为信号检测单元的输入端，稳压二极管D1的阳极为信号检测单元的输出端；稳压二极管D1在信号检测单元和补偿回路单元中进行了复用，电阻R1的另一端为补偿回路单元的输入端，稳压二极管D1的阴极为补偿回路单元的控制端，稳压二极管D1的阳极为补偿回路单元的输出端；补偿回路单元的输入端输入的补偿源就是控制IC的电源端口VDD的电压。

本实施例的工作原理与实用新型内容部分的分析相同，此处仅针对信号检测单元和补偿回路单元电路的工作原理进行说明如下：

当控制IC电源端口VDD电压因控制BOOST电路升压，将使稳压二极管D1两端电压达到反向击穿电压开始稳压，同时由控制IC电源端口VDD通过限流电阻R1和稳压二极管D1对控制IC反馈脚FB进行补偿，通过限流电阻R1可以调节补偿电流的大小。这种补偿促使软启动成功，系统过渡到轻载。此时控制IC退出计时周期，BOS脚停止方波信号输出，VDD电压下降至稳压管D1反向击穿电压以下，补偿停止。

本实施例具有以下4个有益效果：

1、电路简单，器件成本低；

2、控制补偿回路单元开始工作的电压可依据稳压管特性精确设计；

3、特定脚位特定工作状态进行补偿，不对系统正常工作带来负面影响；

4、补偿回路单元供电端选择供电能力强的端口VDD，具有较大的补偿能力。

需要说明的是，本实施例取控制IC电源端口VDD为控制信号，对于稳态下VDD电压的设计需要避开补偿电路工作时的控制信号电压。

此外，本实施例稳压二极管D1和限流电阻R1为串联，两者可以交换位置，同样能实现实用新型目的。

第二实施例

图4示出了本实用新型应用的第二实施案例。

本实施例中的信号检测单元包括分压电阻R1和R2；补偿回路单元包括限流电阻R3，NPN三极管Q1和稳压管D1；限流电阻R3的一端连接补偿源SFB，另一端连接NPN三极管Q1的集电极，NPN三极管Q1的基级连接分压电阻R1和R2的连接点，NPN三极管Q1的发射极连接控制IC的反馈引脚FB，稳压管D1的阴极连接控制IC的反馈引脚FB，阳极连接至地，分压电阻R1的一端连接电源端口VDD，另一端连接NPN三极管Q1的基级，分压电阻R2的一端连接至地，另一端连接NPN三极管Q1的基级。

分压电阻R1的一端为信号检测单元的输入端，分压电阻R1的另一端和R2的一端为信号检测单元的输出端，限流电阻R3的一端为补偿回路单元的输入端，NPN三极管Q1的基极为补偿回路单元的控制端，NPN三极管Q1的发射极为补偿回路单元的输出端。

本实施例的工作原理与实用新型内容部分的分析相同，此处仅针对信号检测单元和补偿回路单元电路的工作原理进行说明如下：

NPN三极管Q1的基极电压为分压电阻R1与R2对控制IC电源端口VDD进行分压，当电源端口VDD电压由控制BOOST电路升压，使NPN三极管Q1发射结达到导通电压导通，此时补偿源SFB通过NPN三极管Q1对控制IC反馈脚提供FB补偿，通过调整限流电阻R3参数可以调节补偿电流的大小，稳压管D1在补偿过程中在控制IC的反馈引脚FB的电压上升在设定值时反向击穿分流，起到限制电压的作用。这种补偿促使软启动成功，系统过渡到轻载。此时控制IC退出计时周期，BOS脚停止方波信号输出，VDD电压下降，使得NPN三极管Q1关断，补偿停止。

本实施例同样具有上述第一实施例的4个有益效果，在此不赘述。

此外，本实施例三极管Q1和限流电阻R3两者可以交换位置，同样能实现实用新型目的。

第三实施例

图5示出了本实用新型应用的第三实施案例。

本实施例中的信号检测单元包括分压电阻R1、R2和三端稳压器IC2；补偿回路单元为PNP三极管Q1；PNP三极管Q1的发射极连接电源端口VDD，PNP三极管Q1的集电极连接控制IC的反馈引脚FB，PNP三极管Q1的基极连接三端稳压器IC2的阴极，三端稳压器IC2的阳极连接到地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的一端，分压电阻R1另一端连接至电源端口VDD，分压电阻R2另一端连接到三端稳压器IC2的阳极。

分压电阻R1的另一端为信号检测单元的输入端，三端稳压器IC2的阴极为信号检测单元的输出端，PNP三极管Q1的发射极为补偿回路单元的输入端，NPN三极管Q1的基极为补偿回路单元的控制端，PNP三极管Q1的集电极为补偿回路单元的输出端。

本实施例的工作原理与实用新型内容部分的分析相同，此处仅针对信号检测单元和补偿回路单元电路的工作原理进行说明如下：

三端稳压器IC2的参考脚电压为分压电阻R1与R2对电源端口VDD进行分压，当电源端口VDD电压由控制BOOST电路升压，导致IC2的参考脚电压将会被抬高，高于IC2内部基准电压时，开始有电流流入IC2的参考脚，此时PNP三极管Q1开始导通，进而通过电源端口VDD对控制IC反馈脚FB提供补偿，通过调整分压电阻R1与R2参数可以调节补偿电流的大小。这种补偿促使软启动成功，系统过渡到轻载。此时控制IC退出计时周期，BOS脚停止方波信号输出，VDD电压下降，三端稳压器IC2的参考脚电压将会下降，低于IC2内部基准电压时，电流停止流入三端稳压器IC2的阴极，进而PNP三极管Q1关断，停止补偿。

本实施例同样具有上述第一实施例的4个有益效果，在此不赘述。

同样需要说明的是，本实施例取控制IC电源端口VDD为控制信号，对于稳态下VDD电压的设计需要避开补偿电路工作时的控制信号电压。

第四实施例

图6示出了本实用新型应用的第四实施案例。

本实施例中的信号检测单元包括分压电阻R1、R2，三端稳压器IC2和PNP三极管Q1；补偿回路单元为NPN三极管Q2；PNP三极管Q1的发射极连接电源端口VDD，PNP三极管Q1的集电极连接NPN三极管Q2的基极，PNP三极管Q1的基极连接三端稳压器IC2的阴极；NPN三极管Q2的发射极连接控制IC的反馈引脚FB，NPN三极管Q2的集电极连接补偿源SFB；三端稳压器IC2的阳极连接到地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的一端，分压电阻R1另一端连接至电源端口VDD，分压电阻R2另一端连接到IC2的阳极。

分压电阻R1的另一端为信号检测单元的输入端，PNP三极管Q1的集电极为信号检测单元的输出端，PNP三极管Q1的发射极为补偿回路单元的输入端，NPN三极管Q2的基极为补偿回路单元的控制端，NPN三极管Q2的发射极为补偿回路单元的输出端。

本实施例的工作原理与实用新型内容部分的分析相同，此处仅针对信号检测单元和补偿回路单元电路的工作原理进行说明如下：

三端稳压器IC2的参考脚电压为分压电阻R1与R2对电源端口VDD进行分压，当电源端口VDD电压由控制BOOST电路升压，导致三端稳压器IC2的参考脚电压将会被抬高，高于三端稳压器IC2内部基准电压时，开始有电流流入IC2的阴极，此时PNP三极管Q1开始导通，NPN三极管Q2也开始导通，进而通过补偿源SFB对控制IC反馈脚提供FB补偿，通过调整分压电阻R1与R2参数可以调节补偿电流的大小。这种补偿促使软启动成功，系统过渡到轻载。此时控制IC退出计时周期，BOS脚停止方波信号输出，VDD电压下降，三端稳压器IC2的参考脚电压将会下降，低于三端稳压器IC2内部基准电压时，电流停止流入三端稳压器IC2的阴极，进而PNP三极管Q1和NPN三极管Q2关断，停止补偿。

本实施例同样具有上述第一实施例的4个有益效果，在此不赘述。

第五实施例

图7示出了本实用新型应用的第五实施案例。

本实施例中的信号检测单元包括分压电阻R1、R2，三端稳压器IC2和NPN三极管Q1；补偿回路单元为PNP三极管Q2；NPN三极管Q1的发射极连接连接三端稳压器IC2的阴极，NPN三极管Q1的集电极连接PNP三极管Q2的基极，NPN三极管Q1的基极连接电源端口VDD；PNP三极管Q2的发射极连接连接补偿源SFB，PNP三极管Q2的集电极连接控制IC的反馈引脚FB；三端稳压器IC2的阳极连接到地，三端稳压器IC2的参考脚连接分压电阻R1和R2的一端，分压电阻R1另一端连接至电源端口VDD，分压电阻R2另一端连接到三端稳压器IC2的阳极。

分压电阻R1的另一端为信号检测单元的输入端，NPN三极管Q1的集电极为信号检测单元的输出端，NPN三极管Q2的基极为补偿回路单元的控制端，NPN三极管Q2的发射极为补偿回路单元的输入端，NPN三极管Q2的集电极为补偿回路单元的输出端。

本实施例的工作原理与实用新型内容部分的分析相同，此处仅针对信号检测单元和补偿回路单元电路的工作原理进行说明如下：

三端稳压器IC2的参考脚电压为分压电阻R1与R2对电源端口VDD进行分压，当电源端口VDD电压因控制BOOST电路而升压，导致三端稳压器IC2的参考脚电压将会被抬高，高于三端稳压器IC2内部基准电压时，开始有电流流入三端稳压器IC2的阴极，此时NPN三极管Q1开始导通，控制PNP三极管Q2也开始导通，进而通过补偿源SFB对控制IC反馈脚提供FB补偿，通过调整分压电阻R1与R2参数可以调节补偿电流的大小。这种补偿促使软启动成功，系统过渡到轻载。此时控制IC退出计时周期，BOS脚停止方波信号输出，VDD电压下降，三端稳压器IC2的参考脚电压将会下降，低于三端稳压器IC2内部基准电压时，电流停止流入三端稳压器IC2的阴极，进而NPN三极管Q1、PNP三极管Q2关断，停止补偿。

本实施例同样具有上述第一实施例的4个有益效果，在此不赘述。

应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，也能实现本实用新型的目的，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。