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_3

文档序号:9618298阅读:来源:国知局
可包含在一恒压控制芯片内)的 Cl, Vsource, lb, R1和R2均为固定值,对于确定的系统(例如原边反馈恒压系统),Res也 为固定值,从(6)式可以得到两个不同原边电流峰值对应的采样时间表达式如下:
[0064] 对应原边电流峰值Ipp 1,得到:
[0066] 对应原边电流峰值Ipp2,得到:
[0068] 将上述等式(6-2)两边同时减去等式(6-1),得到Tshl和Tsh2的关系如下:
[0070] 对比上述等式(5)和式(7),在自适应采样电路(其中,所述自适应采样电路可包 含在一恒压控制芯片IC1内,如图8A和图8B所示)中可以设置Cl,Ib,R1和R2,使得:
[0072] 如果自适应采样电路(其中,所述自适应采样电路可包含在一恒压控制芯片IC1 内)中的Cl,Ib,R1和R2设置得满足⑶式,则上述电路就实现了消除不同原边电流峰值 对应的副边二极管电压降之差。也就是说,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,以使采用所述自适应采样电路的原边反馈恒压系统的 副边输出模块中的第七二极管的电压降之差为零,此处电压降之差为零是指等于零,或近 似等于零。这样,与现有技术所采用的固定时间采样方式相比,本实施方式能够极大地减少 甚至消除不同负载时采样点处副边二极管电压降之差,从而使得输出电压精度得到提高。
[0073] 参见图7所示,本发明还提供一种自适应采样电路的另一实施方式。在该实施方 式中,所述采样模块510、所述运算模块520、所述比较模块540以及所述脉冲生成模块550 与图5所示的实施方式中的各个模块结构相同。不同之处在于,在本实施方式中,所述斜坡 电压生成模块530的第一开关S1为接地,而非电连接至所述固定电压源。
[0074] 具体而言,在本实施方式中,所述斜坡电压生成模块530包括:一第一固定偏置电 流源lb、一开关控制单元531、一第一开关S1和一第一电容C1,可参见图5 ;其中所述第一 固定偏置电流源lb通过所述第一开关S1电连接地,且所述第一固定偏置电流源lb电连接 至所述第一电容C1的一端,所述第一电容C1的另一端接地;所述开关控制单元531用于输 出一开关控制信号,以控制所述第一开关S1的导通或关断;当所述第一开关S1为导通时, 所述第一电容C1的一端的电压等于零,当所述第一开关S1为关断时,所述第一固定偏置电 流源lb对所述第一电容Cl进行充电,并且在所述第一电容Cl的一端产生一零电压为起点 且上升的斜坡电压。其中,当所述开关控制信号为高电平时,所述第一开关S1为导通;当所 述开关控制信号为低电平时,所述第一开关S1为关断。
[0075] 在本实施方式中,由于电流峰值参考电压Vcs_ref以及采样参考电压Vsh_ref均 与原边电流峰值Ipp成正比,斜坡电压Vramp是以零电压为起点,且呈上升状态,直至采样 参考电压VSh_ref,此时达到采样点,进而使得从第一开关S1关断瞬间至所述采样点的时 间内Tsh和Ipp成线性关系,于是,这样也可以实现采样点自动跟随峰值电流变化,进而能 够极大地减少甚至消除不同负载时采样点处副边二极管电压降之差,从而使得输出电压精 度得到提高。
[0076] 上述自适应采样电路可以包含在一恒压控制芯片IC1内,如图8A和图8B所示, 而在其他实施方式中,所述自适应采样电路也可以采用独立器件组成,并不包含在芯片IC1 内部。
[0077] 参见图8A和图8B,并结合图4-6,本发明还提供一种原边反馈恒压系统,其采用上 述自适应米样电路。所述系统包括:一整流桥820、一滤波模块830、一启动供电模块840、 一驱动模块850、一原边吸收模块860、一原边电流米样模块870、一电压米样模块8110、一 变压模块880、一副边输出模块890以及一负载8100。其中,所述整流桥820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830 ;所述滤波模块830用于 对直流电进行滤波;所述启动供电模块840与所述滤波模块830连接,用于使所述驱动模块 850启动,并且给所述驱动模块850供电;所述驱动模块850与所述原边吸收模块860连接, 用于进行恒压控制,其中所述驱动模块850包括一恒压控制芯片IC1和一场效应管Q1,所述 恒压控制芯片IC1包括一恒压控制电路900,所述恒压控制电路900包括上述的自适应采 样电路和环路控制模块8120 (参见图8B);所述原边吸收模块860用于限制所述驱动模块 850的场效应管在关断时(所述场效应管的)漏极的最高电压;所述原边电流采样模块870 与所述驱动模块850连接,用于获取原边绕组电流;所述变压模块880与所述原边吸收模块 860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890 用于输出一副边绕组的电压至所述负载8100 ;所述电压采样模块8110连接至所述驱动模 块850,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850的所述自 适应米样电路。
[0078] 以下将具体描述原边反馈恒压系统的每一模块或电路的结构关系。
[0079] 在本实施例中,所述整流桥820包括:第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管 D3和第四二极管D4 ;串联的所述第一二极管D1和所述第三二极管D3与串联的所述第二二 极管D2和第四二极管D4并联。所述第一二极管D1的负极和所述第二二极管D2的负极电 连接,所述第一二极管D1的正极和所述第二二极管D2的正极分别电连接至所述第三二极 管D3的负极和所述第四二极管D4的负极,所述第三二极管D3的正极和所述第四二极管D4 的正极电连接且接地。
[0080] 所述滤波模块830包括:一第二电容C2,所述第二电容C2与串联的所述第二二极 管D2和第四二极管D4并联。也就是说,所述第二电容C2的一端电连接至所述第二二极管 C2的负极,所述第二电容C2的另一端电连接至所述第四二极管D4的正极。
[0081] 所述启动供电模块840包括:一启动电阻Rst、一第三电容C3和一第六二极管D6 ; 所述启动电阻Rst和所述第三电容C3的共同连接点分别电连接至所述驱动模块850和所 述第六二极管D6的负极;所述第三电容C3的另一端接地;所述启动电阻Rst的另一端电连 接至所述滤波模块830的一端。所述第六二极管D6的正极电连接至取样线圈(图中未标 注)。
[0082] 所述驱动模块850包括:一恒压控制芯片IC1和一场效应管Q1。所述恒压控制芯 片IC1可以包括恒压控制电路900,如图8A所示。所述恒压控制芯片IC1的VCC引脚电连 接至所述启动供电模块840的所述第六二极管D6的负极,所述恒压控制芯片IC1的GATE引 脚电连接至所述场效应管Q1的栅极,所述恒压控制芯片IC1的FB引脚电连接至所述电压 采样模块8110,所述恒压控制芯片IC1的CS引脚电连接至所述原边电流采样模块870,所 述恒压控制芯片IC1的GND引脚接地;所述场效应管Q1的漏极电连接至所述原边吸收模块 860,所述场效应管Q1的源极电连接至所述原边电流采样模块870。所述恒压控制电路900 包括上述的自适应采样电路和环路控制模块8120。其中,所述环路控制模块8120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850的场效应管Q1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。
[0083] 所述原边吸收模块860包括:一第四电阻R4、一第五电容C5、一第五二极管D5 ;所 述第五电容C5与所述第四电阻R4并联之后再与所述第五二极管D5串联。所述第四电阻 R4的一端电连接至所述启动电阻Rst的一端,另一端电连接至所述第五二极管D5的负极。 所述第五二极管D5的正极电连接至所述驱动模块850的场效应管的漏极。
[0084] 所述原边电流采样模块870包括:一采样电阻Rcs,用于获取原边绕组电流。所述 采样电阻Res的一端电连接至所述驱动模块850的恒压控制芯片IC1的CS引脚,所述采样 电阻Res的另一端接地。
[0085] 所述变压模块880包括:原边线圈、副边线圈、取样线圈(图中未标注)及铁芯T1。
[0086] 所述副边输出模块890包括:一第七二极管D7和一第四电容C4 ;所述第七二极 管D7与所述第四电容C4串联,所述第四电容C4与所述负载8100并联。也就是说,所述第 七二极管D7的负极电连接至所述第四电容C4的一端。
[0087] 所述电压采样模块8110包括:一第三电阻R3和一第四电阻R4 ;所述第三电阻R3 和所述第四电阻R4的共同连接点电连接至所述驱动模块850的恒压控制芯片IC1的FB引 脚;所述第三电阻R3的另一端电连接至所述启动供电模块840 ;所述第四电阻R4的另一端 接地。
[0088] 参见图9,所述环路控制模块8120可包括一第二开关S2、一第六电容C6、一误差放 大器(简称EA)、一 PFM/PWM调制器。所述环路控制模块8120在接收到窄脉冲信号后,所述 窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持,经误差放大处理后,反馈至所述场效应管Q1的 栅极(如图8A所示),从而形成一电压闭环控制,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。
[0089] 在本实施方式中,所述恒压控制电路900可进一步包括:一退磁检测模块8130、一 负载电流转换模块8140和一参考电压生成模块8150 ;其中,所述退磁检测模块81
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