一种自动校准高低压过功率补偿电路的制作方法

本发明涉及原边反馈ac/dc开关电源领域，特别涉及一种自动校准高低压过功率补偿电路。

背景技术：

1、随着消费电子产品强劲的需求以及各种电子产品的更新换代，对电源模块的要求也越来越高。电源模块通常为功能模块提供恒定的电压或恒定的电流，以保证它们稳定的工作。

2、在全范围交流输入条件下，不管是高精度的输出功率，还是高精度的输出电流，都要求在高或者低的交流输入条件下流过变压器初级电感峰值电流差异必须尽量小。为了方便说明，假设系统工作在非连续模式(dcm)。在理想状态下，变压器初级电感电流流过导通的功率管以后，经采样电阻将动作电压传输到控制芯片cs端口，我们通常用把基准电压来设置阈值电压vpeak。当cs端口检测到阈值电压vpeak以后，马上控制pwm信号关断，变压器初级电感峰值电流由如下公式决定：

3、

4、实际工作中，当cs检测到阈值电压vpeak以后，内部控制信号pwm关闭，到功率管mosfet真正关闭是存在延迟时间的，所以实际的变压器初级电感峰值电流为：

5、

6、所以实际的输出功率为：

7、

8、其中，vpeak：芯片内部设定的用于控制变压器初级电感峰值电流的阈值电压；rcs：芯片cs端口到地的采样电阻值；vin：交流输入电压经过桥式整流电路以后的电压值；lp：变压器初级电感量；ton：功率管开始导通到cs端电压达到vpeak电压所对应的时间；td：cs电压达到vpeak以后，从发出控制信号到关断功率管的延迟时间；ipeak：实际的变压器初级电感峰值电流；pout：系统输出功率；fs：控制芯片工作频率；η：系统工作效率；

9、从公式(2)和(3)中可以看出：变压器初级电感峰值电流和系统输出功率都随着lp、vin和td的变化而变化。

10、为了方便说明，假定td时间是固定的，如果vpeak保持不变，很明显地可以看到高输入交流条件下pout大，低输入交流条件下pout小。因此需要对vpeak进行补偿，让vpeak在高交流输入条件偏小，vpeak在高交流输入条件偏大，这样才能保证在不同的交流输入电压下过功率点一致。

11、在实际应用过程中，过功率补偿是一条固定的曲线，没有兼顾lp、vin相互之间的变化，兼顾不同应用板的实际差异，当变压器电感量差异大时，在不同交流输入电压情况下，得到的效果并不理想。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种自动校准高低压过功率补偿电路，在通常的cs斜率补偿电路的基础上，在固定的灌入电流ia端叠加了高低压校准电流，能够自适应的实现对cs峰值补偿。

2、本发明采用的技术方案如下：一种自动校准高低压过功率补偿电路，包括基准电路、高低压校准电流电路、cs峰值补偿电路以及cs峰值限定电路，所述基准电路提供基准电压与基准电流，基准电流分别输入到高低压校准电流电路和cs峰值补偿电路中，基准电压输入到cs峰值限定电路中；所述高低压校准电流电路根据pwm信号控制输出交流电压校准电流,交流电压校准电流输入到cs峰值补偿电路中；所述cs峰值补偿电路根据pwm信号控制输出cs峰值补偿电流，cs峰值补偿电流输入到cs峰值限定电路；所述cs峰值限定电路根据输入的cs峰值补偿电流与基准电压输出逻辑信号控制pwm信号的关闭。

3、进一步的，所述基准电路产生一路基准电压vpeak和三路基准电流ia、ib、ic，基准电压为逐周期cs峰值限定电压，基准电流ia、ib为从电源流出的电流源，基准电流ic为灌入地线的电流源。

4、进一步的，所述基准电流ic高于基准电流ia。

5、进一步的，所述高低压校准电流电路包括pmos管m8a、nmos管m8b、nmos管m9、nmos管m10、pmos管m11、pmos管m12以及反相器；反相器输入端接pwm信号，输出端分别接至pmos管m8a和nmos管m8b的栅端，基准电流ib接至pmos管m8a的源端；nmos管m9的漏端与栅端连接，源端与nmos管m8b的源端连接并接地，nmos管m9的漏端还分别与pmos管m8a与nmos管m8b的漏端连接；nmos管m10的栅端接至nmos管m9的栅端，源端接至fb电压信号端；pmos管m11的漏端与栅端连接，且与nmos管m10的漏端连接；pmos管m12的栅极与pmos管m11的栅极连接，漏端输出交流电压校准电流id；pmos管m12、pmos管m11以及pmos管m8a的源端还与电源信号vdd连接。

6、进一步的，所述nmos管m9与nmos管m10为镜像电流nmos对管，pmos管m11与pmos管m12为镜像电流pmos对管，pmos管m8a和nmos管m8b为逻辑信号控制管。

7、进一步的，所述cs峰值补偿电路包括nmos管m1、nmos管m2、pmos管m3、pmos管m4、pmos管m5、pmos管m6、nmos管m7以及电容c1；nmos管m1的漏端分别接交流电压校准电流id与基准电流ia，栅端与漏端连接，源端接至nmos管m7漏端；nmos管m7栅端接pwm信号，源端接地；nmos管m2的栅极接至nmos管m1的栅端，源端接地；电容c1一端接至nmos管m1和nmos管m2的栅端，另一端接地；pmos管m3的漏端和栅端短接，同时漏端接至nmos管m2的漏端；pmos管m4的栅端接至pmos管m3栅端，漏端接至基准电路输出的基准电流ic端；pmos管m5的漏端与栅端短接，同时漏端接至m4的漏端并接至基准电路输出的基准电流ic端；pmos管m6的栅端与pmos管m5的栅端连接，漏端输出cs峰值补偿电流ie；pmos管m3、pmos管m4、pmos管m5、pmos管m6、nmos管m7的源端与还与电源信号vdd连接。

8、进一步的，所述基准电路输出的基准电流ic大于pmos管m4的漏端输出电流。

9、进一步的，所述nmos管m7为逻辑信号控制管，nmos管m1与nmos管m2为镜像电流nmos对管，pmos管m3与pmos管m4为镜像电流pmos对管,pmos管m5与pmos管m6为镜像电流pmos对管。

10、进一步的，所述cs峰值限定电路包括电阻r以及比较器，电阻r的一端接cs峰值补偿电流ie，另一端分别接至控制芯片cs端与比较器的负端；基准电压vpeak接至比较器正端；比较器输出逻辑信号cs_off来控制pwm信号的关闭。

11、进一步的，在自动校准高低压过功率补偿电路中，pwm信号为高时，功率mosfet打开。

12、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明在传统的高低压过功率补偿基础上增加高低压校准电流，可以兼顾量产中应用板变压器初级电感量差异，在不同交流输入电压情况下，提高压过功率补偿的一致性。

技术特征：

1.一种自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，包括基准电路、高低压校准电流电路、cs峰值补偿电路以及cs峰值限定电路，所述基准电路提供基准电压与基准电流，基准电流分别输入到高低压校准电流电路和cs峰值补偿电路中，基准电压输入到cs峰值限定电路中；所述高低压校准电流电路根据pwm信号控制输出交流电压校准电流,交流电压校准电流输入到cs峰值补偿电路中；所述cs峰值补偿电路根据pwm信号控制输出cs峰值补偿电流，cs峰值补偿电流输入到cs峰值限定电路；所述cs峰值限定电路根据输入的cs峰值补偿电流与基准电压输出逻辑信号控制pwm信号的关闭。

2.根据权利要求1所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述基准电路产生一路基准电压vpeak和三路基准电流ia、ib、ic，基准电压为逐周期cs峰值限定电压，基准电流ia、ib为从电源流出的电流源，基准电流ic为灌入地线的电流源。

3.根据权利要求2所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述基准电流ic高于基准电流ia。

4.根据权利要求2所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述高低压校准电流电路包括pmos管m8a、nmos管m8b、nmos管m9、nmos管m10、pmos管m11、pmos管m12以及反相器；反相器输入端接pwm信号，输出端分别接至pmos管m8a和nmos管m8b的栅端，基准电流ib接至pmos管m8a的源端；nmos管m9的漏端与栅端连接，源端与nmos管m8b的源端连接并接地，nmos管m9的漏端还分别与pmos管m8a与nmos管m8b的漏端连接；nmos管m10的栅端接至nmos管m9的栅端，源端接至fb电压信号端；pmos管m11的漏端与栅端连接，且与nmos管m10的漏端连接；pmos管m12的栅极与pmos管m11的栅极连接，漏端输出交流电压校准电流id；pmos管m12、pmos管m11以及pmos管m8a的源端还与电源信号vdd连接。

5.根据权利要求4所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述nmos管m9与nmos管m10为镜像电流nmos对管，pmos管m11与pmos管m12为镜像电流pmos对管，pmos管m8a和nmos管m8b为逻辑信号控制管。

6.根据权利要求4所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述cs峰值补偿电路包括nmos管m1、nmos管m2、pmos管m3、pmos管m4、pmos管m5、pmos管m6、nmos管m7以及电容c1；nmos管m1的漏端分别接交流电压校准电流id与基准电流ia，栅端与漏端连接，源端接至nmos管m7漏端；nmos管m7栅端接pwm信号，源端接地；nmos管m2的栅极接至nmos管m1的栅端，源端接地；电容c1一端接至nmos管m1和nmos管m2的栅端，另一端接地；pmos管m3的漏端和栅端短接，同时漏端接至nmos管m2的漏端；pmos管m4的栅端接至pmos管m3栅端，漏端接至基准电路输出的基准电流ic端；pmos管m5的漏端与栅端短接，同时漏端接至m4的漏端并接至基准电路输出的基准电流ic端；pmos管m6的栅端与pmos管m5的栅端连接，漏端输出cs峰值补偿电流ie；pmos管m3、pmos管m4、pmos管m5、pmos管m6、nmos管m7的源端与还与电源信号vdd连接。

7.根据权利要求6所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述基准电路输出的基准电流ic大于pmos管m4的漏端输出电流。

8.根据权利要求6所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述nmos管m7为逻辑信号控制管，nmos管m1与nmos管m2为镜像电流nmos对管，pmos管m3与pmos管m4为镜像电流pmos对管,pmos管m5与pmos管m6为镜像电流pmos对管。

9.根据权利要求6所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，所述cs峰值限定电路包括电阻r以及比较器，电阻r的一端接cs峰值补偿电流ie，另一端分别接至控制芯片cs端与比较器的负端；基准电压vpeak接至比较器正端；比较器输出逻辑信号cs_off来控制pwm信号的关闭。

10.根据权利要求6所述的自动校准高低压过功率补偿电路，其特征在于，在自动校准高低压过功率补偿电路中，pwm信号为高时，功率mosfet打开。

技术总结
本发明提供了一种自动校准高低压过功率补偿电路，包括基准电路、高低压校准电流电路、CS峰值补偿电路以及CS峰值限定电路，所述基准电路提供基准电压与基准电流；所述高低压校准电流电路根据PWM信号控制输出交流电压校准电流,交流电压校准电流输入到CS峰值补偿电路中；所述CS峰值补偿电路根据PWM信号控制输出CS峰值补偿电流，CS峰值补偿电流输入到CS峰值限定电路；所述CS峰值限定电路根据输入的CS峰值补偿电流与基准电压输出逻辑信号控制PWM信号的关闭。本发明可以兼顾量产中应用板变压器初级电感量差异，在不同交流输入电压情况下，提高压过功率补偿的一致性。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：成都启臣微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15