一种用于离线开关电源差分法电流检测与控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型公开了一种用于离线开关电源差分法电流检测与控制电路，设及电力 电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 离线式开关电源把工频交流电的输入转换成稳定的直流输出，实现在不同负载条 件下的恒压或恒流。为了运个目标，传感获取输出电流或电压或者用间接的方法测量成为 重要的任务。离线式开关电源，无论是隔离或非隔离型的，主电路都含有至少一个磁元件 (电感或变压器），为了控制负载侧的电压和电流值，常规的做法是在磁元件上增加一个绕 组，利用二次侧在辅助绕组上感应的电压或电流信号完成传感检测功能。
[0003] 图1是一个典型的反激式开关变换器的电路原理图，输入是直流电压源Vin,经过变 压器的原边和一个主开关管(通常为M0SFET)形成原边侧电路，与开关管串联的电阻Ri是电 流采样电阻，两端电压代表原边电流值。变压器的副边输出经过二极管D的整流与负载侧电 容相连。为了有效地控制输出电流I。，必须要对它实时检测。
[0004] 图2显示了交流输入电压全波整流之后的半周期波形图，Thaif代表工频半周期时 长。作为示意，变压器原边电流和副边电流在一个开关周期内的形状也已给出。Ipp和Isp分 别代表原边电流和副边电流的峰值点，原边电流在主开关接通时开始从0线性上升，到达顶 点时，主开关管关断，副边电流从顶点开始线性下降。
[0005] 图3描述了变压器原边、副边电流和主开关管的漏极电压波形和对应时序。主开关 管漏极电压包括几个部分：当原边导通且电流上升时，由于主开关管导通，所WVds = O;当开 关管关断时，Vds等于输入Vin与输出反射电压Vro的和，直至副边电流下降到零，Vds开始发生 准谐振，WVin为中轴来回震荡，其振幅输出反射电压。根据变压器原理，Isp = N. Ipp, N是副 边对原边的应比。
[0006] 图4在图2和图3的基础上重现了原边和副边电流在一个工频交流输入半周期中每 一次开关周期内的数量关系，包括电流的平均值和峰值。其中，Ipavg:原边电流在一个开关 周期内平均值;Iavg:负载电流在交流半周期上的平均值;Isavg:副边电流在一个开关周期内 平均值；Ipp:原边峰值电流；Isp:副边峰值电流;R:负载电阻;Vref:原边电流参考值;Toff:副 边电流从峰值至IjO的时间；Ipavg_half:原边电流在整个工频半周期内的平均值。根据图形反 应，负载R上流过的平均电流表达式如下：
[0008] 相应的，平均值电流计算可W用一个采样电阻参与表达，运个采样电阻是原边电 流采样电阻的物理阻值乘W应比N。
[0009] 目前市场上流行的电流检测电路是根据上述理论分析，在变压器或电感上增加一 个辅助绕组来实现Iavg的检测计算。如图5所示，是一个典型的反激电源和传统电流检测电 路:除了图1的主电路部分，此处含交流整流输入，L邸负载，驱动忍片和辅助绕组电路。辅助 绕组是变压器原边和副边之外的一个独立绕组，其输出经电阻分压得到PSVR信号，它在计 算输出平均电流时起到关键作用。
[0010] 图6把主开关管的漏源电压与PSVR上采样电压做了一个对比，发现在开关管关断 W后，PSVR可W等比例的把原边侧开关管的漏源电压中剔除输入直流成份W外的交流电压 复现出来，而且在时序上也能完全对应。从上述公式可知，通过电流采样电阻可W获得 Ipavg,另外从PSVR的波形得到每个开关周期的Toff值，即可算出负载电流。运种电路，虽然通 用，但是有严重缺点;变压器每增加一个绕组会加大生产成本，而且增加元器件体积和减小 可靠性。特别是有的开关电源只含电感，不需要变压器的情况下，更为突出。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种用于离线开 关电源差分法电流检测与控制电路，采用一个电阻分压电路后加一个高通滤波器把主开关 管漏源电压上的谐振频率分量提取出来，从而获得实际关断时间的信息，对输出电流实时 地进行测算;利用系统中经整流输入的电压信号与主开关管的漏源电压信号进入差分放大 器和比较器得到输出电压幅值和电流的时序信息。从而实现无需变压器额外绕组及直接传 感元器件条件下，对输出电流的精确控制。
[0012] 本实用新型为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0013] -种用于离线开关电源差分法电流检测与控制电路，在离线式开关电源电路中设 置有负载控制和过压保护系统，所述系统包括两个分压电阻器，比较器，时序检测电路，电 流检测电路，控制器，电压检测电路，增益模块和差分放大器，第一和第二电阻组成第一分 压电阻器，第一分压电阻器设置于负载控制和过压保护系统的输入处，第=电阻和第四电 阻组成第二分压电阻器，第二分压电阻器设置于主开关管的漏极，生成PSVR信号；
[0014] 所述差分放大器输出输入电压与高频交流电压的差值;比较器输出漏极电压和输 入电压的差值，计算得出输出电流值，负载控制和过压保护系统在获得输出电流值的基础 上即W调节PWM占空比的方式控制电流。
[0015] 作为本实用新型的进一步优选方案，两个电阻分压器采用相同的分压比例。
[0016] 本实用新型采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[0017] 1、避免在电源磁元件增加辅助绕组；
[0018] 2、革除使用变压器；
[0019] 3、所有电路可W归并放入电源控制忍片内，接近成本；
[0020] 4、可W实现负载电流控制；
[0021] 5、可W实现输出电压的过压和欠压保护功能；
[0022] 6、适用于开关电源各种拓扑结构。
【附图说明】
[0023] 图1是现有技术中，常见的反激电路拓扑图。
[0024] 图2是现有技术中，变压器原边副边电流和输入电压形状示意图。<