开关电源的反馈控制方法及电路的制作方法_4

文档序号:9690461阅读:来源:国知局
its可逆计数器213的计数方向,增能量脉冲 使得213正向计数,即正向计数接收到的高频时钟序列CK的个数;减能量脉冲使得213负向 计数,即负向计数接收到的高频时钟序列CK的个数。5bits可逆计数器213将计数结果5位的 二进制码DC输出到5bitsDAC电路211中,二进制码DC经过数模转换之后产生反馈信号FB。 若检测到增信号ZP,则FB逐渐增加,具体为每个DR周期依次分别增加8/32*VCC,4/32*VCC, 2/32*VCC,l/32*VCC,此后,若仍未检测到减信号JP,则每个DR周期增加1/32*VCC。其中,VCC 表示主边调制解调电路21的供电电源。任何时刻检测到减信号JP,FB即将增加的过程中断, 开始每个DR周期依次分别减小8/32#0:,4/32*¥0:,2/32#0:,1/32*¥0:,除非重新检测到 增信号ZP,FB此后每个DR周期减小1/32*VCC。假设驱动信号DR周期为T,当前为第L个周期, 增减信号ZJ持续为高电平的周期数为M,ZJ持续为低电平的周期数为N。则FB可以表示为:
[0044]其中,Λ=VCC/32,ZJ为高电平时用"Γ表示,为低电平用"0"表示,上式中,假设第 L个周期的FB值为FBo,第L+1个周期ZJ的电平恰好发生翻转,Λ的下标表示第几个DR周期。 [0045] 反馈信号FB生成之后输出到电源的PWM/PFM主控电路中实现闭环控制,比如结合 主边电感电流Ipk的采样,实现峰值电流控制。
[0046]当电源系统发生欠冲时,采样电压VC低于欠冲基准VU,第二判断比较器2309输出 的欠冲信号US变为低电平,经过第一下降沿窄脉冲调制电路2307调制为窄脉冲。该窄脉冲 与增能量窄脉冲相与之后组合为ZP信号发送到主边。主边同步脉冲驱动及增减信号检测电 路215输出增信号窄脉冲ZP1为单个DR周期内的两个窄脉冲,大动态还原电路212检测到欠 冲信号US1,将5bitsDAC电路输出的反馈信号FB拉高到电源电压VCC。
[0047]实施例二
[0048]实施例二的反馈控制电路如图3所示,包括依次连接的主边调制解调电路31、磁隔 尚变压器32和副边调制解调电路33。
[0049]所述主边调制解调电路31包含的电路模块及其连接关系与实施例一中的主边调 制解调电路21相同,不予赘述。
[0050] 所述副边调制解调电路33在实施例一副边调制解调电路23的基础上还包括:第二 下降沿窄脉冲调制电路3306、与非门3307、振荡器(0SC)3310。实施例二与实施例一的不同 之处在于,所述第二下降沿窄脉冲调制电路3306替代了实施例一中双边沿窄脉冲调制电路 的功能,其具体连接关系是,第二下降沿窄脉冲调制电路3306的输入端接添加的与非门 3307的输出端,3306的输出端接本实施例中与门3305的一个输入端;所述与非门3307的一 个输入端接本实施例中第一判断比较器3308的输出端,另一输入端接本实施例中RS触发器 3302的复位端R、过零比较器3304的输出端以及采样开关3313的控制端。所述振荡器(0SC) 3310的输入端接第二判断比较器3311的输出端,3310的输出端接本实施例中第一下降沿窄 脉冲调制电路3309的输入端。另外,所述的第二判断比较器3311的正向输入端接欠冲基准 VU,负向输入端接第一判断比较器的3308负向输入端、采样开关3313的输出端以及本实施 例中采样电容3312的上极板。
[0051]电路的工作原理与实施例一的电路大致相同,不同之处在于副边调制解调电路33 中对增减能量信号及欠冲信号的调制方式做了调整,相应的主边调制解调电路31中的增减 脉冲检测及同步信号驱动电路315的检测方式也发生变化。
[0052]正常工作情况下,电源系统不发生欠冲,当采样到的电压值VC低于基准电压VR时, 表明电源系统需要增能量,第一判断比较器3308输出的增减信号ZJ为高电平,通过与非门 3307使能过零比较器3304的输出信号TDS。此时的与非门相当于一个反相器,消磁信号TDS 反相输出到第二下降沿窄脉冲调制电路3306的输入端。消磁结束时TDS由低电平变为高电 平,所以当ZJ为高电平时,第二下降沿窄脉冲调制电路3306在每个DR周期都输出对应于消 磁时间结束时刻的窄脉冲。主边增减脉冲检测及同步信号驱动电路315在每个DR周期都检 测到窄脉冲信号,则判断为电源系统需要增能量,输出的增减信号ZJ1为高电平,同时输出 一个增能量窄脉冲ZP1。当采样信号VC大于基准电压VR时,表明电源系统需要减能量,第一 判断比较器3308输出增减信号ZJ变为低电平,将过零比较器3304输出的消磁信号TDS屏蔽 掉,第二下降沿窄脉冲调制电路3306停止输出窄脉冲。主边同步脉冲驱动及增减信号检测 电路315检测不到窄脉冲,则判断电源系统需要减能量,输出增减信号ZJ1为低电平,并输出 一个减能量窄脉冲JP1。
[0053] 当电源系统发生欠冲时,采样电压VC低于欠冲基准VU,第二判断比较器3311输出 的欠冲信号US为高电平,US使能振荡器(0SC)3310,振荡器3310输出高频时钟信号。该高频 时钟信号经过第一下降沿窄脉冲调制电路3309调制之后输出一个窄脉冲群到主边。主边同 步脉冲驱动及增减信号检测电路315在一个DR周期之内检测到多个窄脉冲,即脉冲群,判断 为电源系统发生欠冲。同步信号驱动及增减信号检测电路315输出增减信号ZJ1为高电平, 输出增信号窄脉冲ZP1为单DR周期内的多个窄脉冲,大动态还原电路312输出欠冲信号US1, 将5bitsDAC电路311输出的反馈信号FB拉高到电源电压VCC。
[0054]主边8421时钟产生电路314、5bits可逆计数器电路313和5bitsDAC电路311的工 作原理与实施例一完全相同。
[0055]图4给出了上述实施例的一般工作流程图,反馈环路的建立基于主边同步脉冲的 发送以及副边检测到该同步脉冲。本发明的特征在于将输出电压信号离散化,并调制为窄 脉冲发送到隔离电源的主边,主边电路检测到窄脉冲信号之后动态地产生对应于电源输出 电压的反馈信号。该反馈信号结合PWM/PFM主控电路实现整个环路的闭环控制。
[0056]图5给出了上述实施例中关键信号的时序示意图,图中VB为输出电压Vout的分压 值,ZP/JP分别为增能量窄脉冲和减能量窄脉冲,CK为8421高频时钟序列,FB为产生的反馈 电压。可以看到FB根据增能量脉冲和减能量脉冲到来的时刻,处于动态的变化过程。虽然本 发明的反馈控制电路应用在电源系统中时,仍然会带来一定的低频输出纹波,但由于主边 控制方式,可以将此低频纹波限制在可以接受的范围之内。
[0057]图6给出了实施例一的反馈控制电路应用于5V/10W反激变换器时电源输出电压的 仿真波形,可以看到轻载和满载时的低频纹波小于26mV。同时,欠冲的情况也得到了很好的 抑制。
[0058]本发明的实施方式不限于此,根据上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用 手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,本发明的反馈控制电路还有其它的实施 方式;因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更,均落在本发明权利保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种开关电源的反馈控制方法,包括如下步骤, 同步整流管Ms的开通阶段,通过主边调制解调电路将主控制电路中功率管Mp的驱动信 号DR的下降沿调制为第一窄脉冲,再通过磁隔离变压器传送到副边调制解调电路;副边调 制解调电路检测到第一窄脉冲后,输出驱动信号SR以控制副边同步整流管Ms开通; 同步整流管Ms的关断阶段,通过副边调制解调电路检测同步整流管Ms的漏极电压VD以 检测同步整流管Ms关断的时刻,在此时刻采样电源输出电压Vout的分压值VB,并将分压值 VB与基准电压进行比较,将比较结果调制为第二窄脉冲,再将第二窄脉冲通过磁隔离变压 器传送到主边调制解调电路;主边调制解调电路根据第二窄脉冲产生电压反馈信号FB,输 出到主边的主控电路中,实现开关电源的闭环控制。2. 根据权利
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