线损补偿装置、开关电源系统和线损补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种线损补偿装置、开关电源系统和线 损补偿方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子数码产品的不断发展，对供电电源的要求也不断提高。为了满足电子数 码产品的多样性和性能优化的需要，电子数码产品需要更为稳定的供电电源，以确保在各 种情况下能够稳定工作。这就需要供电系统具有线损补偿功能，以补偿由于在电线上损耗 的电压对输出电压的影响。
[0003] 如图1、图2所示分别为现有技术中初级控制开关电源充电器应用电路图和原理 框图。如图1所示，整个开关电源系统是通过对三极管Q1的开关控制来达到交流电转换为 稳定的直流电压的。当三极管Q1开启时，直流输入电压给初级电感（1-4)充电。当三极管 Q1关闭时，初级电感（1-4)上的能量向次级（5-6)传递，因而输出电压的检测只能发生在次 级二极管D7的消磁时间内。输出电压经过变压器次级绕组（5-6)和辅助绕组（2-3)的耦 合以及R3,R4电阻分压后送往芯片内部，如图2所示，芯片根据从反馈端采样到的输出电 压FB，并通过采样保持输出，并与基准电压信号Vref相比较输出误差放大的VEA信号，并 根据VEA信号和消磁时间TDS输出PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）和PFM (PulseFrequencyModulation,脉冲频率调制)，进而控制三极管Q1的导通时间和工作频 率，以实现恒定的输出电压。
[0004] 上述处理方法存在的缺陷在于，最后得到的输出电压是一个恒定量，在满载和空 载的情况下，会导致提供给下游系统的电源电压差距太大，导致在整个系统工作过程中输 出不稳定，不利于系统的正常工作。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0006] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种线损补偿装置，该装置将损失在负载电 路导线上的变量电压补偿在开关电源的输出电压中，使得下游系统的电压保持稳定，完善 了开关电源系统的负载调整。
[0007] 本发明的第二个目的在于提出一种开关电源系统。
[0008] 本发明的第三个目的在于提出一种线损补偿方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的线损补偿装置，包括：采样模块，用 于采样所述开关电源的反馈电压信号；误差放大模块，用于获取所述反馈电压信号，并将所 述反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较以得到误差放大的反馈电压信号；控制模 块，用于根据所述误差放大的反馈电压信号生成反馈电流信号和开关信号，所述开关信号 用于控制所述开关电源的功率开关管；消磁时间采样模块，用于采样所述开关电源的消磁 时间；以及补偿模块，用于根据所述消磁时间和所述反馈电流信号生成补偿电流信号，并叠 加到所述开关电源的输出控制电路进行补偿。
[0010] 根据本发明实施例的线损补偿装置，通过将损失在负载电路导线上的变量电压补 偿在开关电源的输出电压中，使得下游系统的电压保持稳定，完善了开关电源系统的负载 调整，补偿电压保持模块将外置器件内置减少外部器件，以起到将补偿电压信号减缓的作 用，解决输出电压正反馈对系统稳定性造成的影响，减少了系统外围器件，更加利于系统的 集成化。
[0011] 为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的开关电源系统包括开关电源和上述 的线损补偿装置。其中，所述线损补偿装置与所述开关电源相连，所述线损补偿装置将其生 成的所述补偿电流信号叠加到所述开关电源的输出控制电路进行补偿。
[0012] 根据本发明实施例的开关电源系统，通过线损补偿装置能够实现在全负载范围内 导线压降的精确补偿，从而完善了开关电源系统的负载调整，补偿电压保持模块将外置器 件内置减少外部器件，以起到将补偿电压信号减缓的作用，解决输出电压正反馈对系统稳 定性造成的影响，减少了系统外围器件，更加利于系统的集成化，并且使系统更加稳定。
[0013] 为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的线损补偿方法包括以下步骤：采样 所述开关电源的反馈电压信号；将所述反馈电压信号与预设的基准电压信号进行比较以得 到误差放大的反馈电压信号；根据所述误差放大的反馈电压信号生成反馈电流信号和开关 信号，其中，所述开关信号用于控制所述开关电源的功率开关管；采样所述开关电源的消磁 时间；以及根据所述消磁时间和所述反馈电流信号生成补偿电流信号，并叠加到所述开关 电源的输出控制电路进行补偿。
[0014] 根据本发明实施例的线损补偿方法，通过将损失在负载电路导线上的变量电压补 偿在开关电源的输出电压中，使得下游系统的电压保持稳定，完善了开关电源系统的负载 调整，补偿电压保持模块将外置器件内置减少外部器件，以起到将补偿电压信号减缓的作 用，解决输出电压正反馈对系统稳定性造成的影响，减少了系统外围器件，更加利于系统的 集成化。
[0015] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0016] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0017] 图1是现有技术中初级控制开关电源充电器应用电路图；
[0018] 图2是现有技术中初级控制开关电源充电器原理框图；
[0019] 图3 (a)是根据本发明一个实施例的线损补偿装置的结构示意图；
[0020] 图3 (b)是根据本发明另一个实施例的线损补偿装置的结构示意图；
[0021] 图4是根据本发明实施例的消磁信号波形图；
[0022] 图5是根据本发明实施例的线损补偿装置中的控制模块和补偿电压生成单元的 电路图；
[0023] 图6是根据本发明实施例的线损补偿装置中的补偿电压保持单元的电路图；
[0024] 图7是根据本发明实施例的线损补偿装置中的补偿电流生成单元的电路图；
[0025] 图8是根据本发明另一个实施例的线损补偿装置中的补偿电流生成单元的电路 图；
[0026] 图9是根据本发明实施例的开关电源系统的结构示意图；
[0027] 图10是根据本发明实施例的线损补偿方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0029] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重 复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此 夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到 其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0031] 参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述 和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施 例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的 实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0032] 下面参照图3 (a)至图8来描述本发明第一方面实施例的线损补偿装置。
[0033] 图3 (a)是根据本发明一个实施例的线损补偿装置的结构示意图。如图3 (a)所 示，线损补偿装置包括采样模块1〇〇、误差放大模块200、控制模块300、消磁时间采样模块 400、补偿模块500。
[0034] 具体地，采样模块100用于采样开关电源的反馈电压信号。误差放大模块200用于 获取反馈电压信号，并与预设的基准电压信号进行比较以得到误差放大的反馈电压信号。 控制模块300用于根据误差放大的反馈电压信号生成反馈电流信号和开关信号，开关信号 用于控制开关电源的功率开关管。消磁时间采样模块400用于采样开关电源的消磁时间。 补偿模块500用于根据消磁时间和反馈电流信号生成补偿电流信号，并叠加到开关电源的 输出控制电路进行补偿。
[0035] 更具体地，采样模块100用于采样开关电源的反馈电压信号。其中，采样模块100 通过对反馈电压端（FB端)的反馈信号VFB进行检测，实现对反馈电压信号的采样并保持，并 将采样、保持的信号Vsample提供给后续误差放大模块200处理，其中保持为可选的。
[0036] 误差放大模块200用于获取反馈电压信号，并与预设的基准电压信号进行比较以 得到误差放大的反馈电压信号VEA，提供给后续控制模块300。
[0037] 控制模块300用于根据误差放大的反馈电压信号生成反馈电流信号和开关信号， 开关信号可以用于控制开关电源的功率开关管，例如控制开关电源的功率开关管的导通时 间、工作频率或者其它参数。
[0038] 消磁时间米样模块400用于米样开关电源的消磁时间TDS。具体地，在本发明的一 个实施例中，消磁时间TDS可以由电感的电磁感应定律和变压器电流比方程得到。
[0039] 补偿模块500用于根据消磁时间和反馈电流信号生成补偿电流信号，并叠加到开 关电源的输出控制电路进行补偿。具体来讲，补偿模块500用于根据