專利名稱：開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源輸出的調(diào)整方法，尤其涉及實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源初級(jí)端 采樣得到輸出電壓的方法。 技術(shù)背景在開關(guān)電源中， 一般通過使用隔離電路把輸出電壓7。w反饋給變壓器初級(jí)端， 并用這個(gè)電壓信息作為初級(jí)端的反饋控制信號(hào)。如圖1所示，反激式開關(guān)電源包括功率開關(guān)Ql，通常使用高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET或高壓三 極管，交流輸入端的整流電路B1，用于輸出的功率變壓器T1，變壓器T1初級(jí) 端連接的濾波電容C2，次級(jí)端連接的整流二極管D1和濾波電容C1，開關(guān)控制 電路包含一個(gè)脈沖調(diào)制控制模塊，脈沖調(diào)制控制模塊根據(jù)輸出電壓^,和參考電 壓^的差異輸出導(dǎo)通和關(guān)閉MOSFET的控制信號(hào)，控制輸出電壓。隔離式反饋電路把輸出電壓信息通過隔離式反饋電路反饋到初級(jí)端電路，通常隔離式反饋 電路使用光耦和比較器來實(shí)現(xiàn)。為了簡化外圍電路，降低成本，通常使用初級(jí) 端反饋，從初級(jí)端得到輸出電壓的信息。使用初級(jí)端反饋方式，可以不需要隔 離式反饋電路，減少了系統(tǒng)復(fù)雜度，初級(jí)端反饋的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，為了 在初級(jí)端得到輸出電壓的信息，初級(jí)端反饋一般通過變壓器的輔助繞組(AUX 繞組)間接反饋輸出電壓。輔助繞組的電壓J^經(jīng)過分壓得到分壓電壓^，輔助 繞組電壓J^、 ^與輸出電壓^關(guān)系如下式<formula>formula see original document page 3</formula> (式1)頁r ="《 l + ^ + L x /鄉(xiāng)) (式2)其中乙,為輸出電壓，^為二極管D1壓降，/^為變壓器次級(jí)端(SEC端)線圈電阻，^表示變壓器次級(jí)端的電流，AA,為變壓器輔助繞組匝數(shù)，乂ec為變壓器次級(jí)端匝數(shù)。由以上可知，要精確的采樣Kw，必須確知^和^。x;。如果能夠產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電壓信號(hào)r，，使^-r，與輸出電壓^成線性關(guān)系，則可以根據(jù)^，得知輸出電壓^。其中^=及2《^+及xj ) ，(7 l + i 2)XiVsec"鄉(xiāng) J (式3)K —F="《》，(/ l + i 2)x#sec。"' (式4)中國專利公開號(hào)CN1812244公開的技術(shù)方案就是基于這種補(bǔ)償方法，這種補(bǔ) 償方法需要得知補(bǔ)償電壓信號(hào)K，，而補(bǔ)償電壓信號(hào)乙，的得到，需要根據(jù)變壓 器初級(jí)端電流；,的值來得到，需要分別采樣初級(jí)端電流；;和分壓電壓^，使實(shí) 現(xiàn)的電路復(fù)雜，取樣不精確，從而不能精確控制輸出電壓乙,。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，要解決的 技術(shù)問題是由開關(guān)電源初級(jí)端精確采樣輸出電壓。本發(fā)明采用一下技術(shù)方案 一種開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，包 括以下步驟 一、功率開關(guān)導(dǎo)通，之后功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)； 二、第一計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到經(jīng)過分壓后的輔助繞組電壓為零電壓或近似為 零；三、第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到經(jīng)過分壓后的輔助繞組電壓為零電壓或近 似為零；四、通過第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間和第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間計(jì)算次級(jí)端 放電時(shí)間；五、在隨后的功率開關(guān)周期內(nèi)，使用與前一開關(guān)周期相同的功率開 關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，功率開關(guān)導(dǎo)通，之后功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)，在等待次級(jí)端放電時(shí)間之后，得到反饋電壓。本發(fā)明的反饋電壓通過初級(jí)反饋方法得到。本發(fā)明的反饋電壓通過初級(jí)采樣輔助繞組得到。本發(fā)明的反饋電壓通過串接的兩個(gè)電阻分壓得到。本發(fā)明的反饋電壓采用采樣保持電路獲取兩個(gè)電阻分壓電壓。本發(fā)明采樣保持電路接受采樣控制電路的信號(hào)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通過測(cè)量和計(jì)算得到tsample時(shí) 刻，在隨后的一個(gè)開關(guān)周期使用與前一個(gè)開關(guān)周期相同的導(dǎo)通時(shí)間Ton,并在 tsample時(shí)刻采樣r#電壓得到f^。電壓，從而精確采樣輸出電壓。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)反激式開關(guān)電源的電路框圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)初級(jí)端反饋開關(guān)電源的電路框圖。 圖3是開關(guān)電源變壓器各端的電壓電流波形圖。 圖4是J^與]^。比較波形圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖。 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程圖。 具體實(shí)施例下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本發(fā)明的方法原理如下以工作在非連續(xù)模式下的反激式開關(guān)電源為例， 如圖3所示，在功率開關(guān)管導(dǎo)通的Ton時(shí)間內(nèi)，變壓器初級(jí)端的電流；由零增加直到開關(guān)管開始關(guān)閉。在功率開關(guān)管截至的Toff時(shí)間內(nèi)，變壓器次極端的電 流4。由最大值按照一定的斜率逐漸減小，直到變壓器次極端放電時(shí)間TR結(jié)束 (TR時(shí)間定義為功率開關(guān)關(guān)閉到變壓器次級(jí)端電流減小到0的時(shí)間)，乙減小為0。在TR時(shí)間內(nèi)，分壓電壓^也隨著/^的減小逐漸減小到拐點(diǎn)電壓r^，在 TR時(shí)間結(jié)束后，^開始以衰減振蕩周期2XTD為時(shí)間，周期性的衰減振蕩，直到下一個(gè)開關(guān)周期。在TR時(shí)間結(jié)束前AT時(shí)間，Ar為零或一個(gè)很小的正數(shù)，定義為tsample時(shí)刻。用TFZ表示功率開關(guān)管關(guān)閉到^第一次小于I^。的時(shí)間，2XTD為衰減振 蕩周期。貝(JTR-TFZ-TD/2。如圖4所示，通過^和初級(jí)端控制電路產(chǎn)生的零電壓或近似為零的很小的 電壓值F，進(jìn)行比較，可使用計(jì)數(shù)器記錄TFZ和TD的值。由TR= TFZ-TD/2可 知，tsample時(shí)刻即為在功率開關(guān)管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截至狀態(tài)的時(shí)刻之后TFZ-TD/2-△T時(shí)間的時(shí)刻。其中AT值可選擇為零或一個(gè)特定的很小的正常數(shù)，例如4~6 個(gè)時(shí)鐘周期。本發(fā)明的方法選擇在tsample時(shí)刻采樣^，在tsample時(shí)刻，4。-0或/^很 小，此時(shí)^近似為0， ^可認(rèn)為與^成線性關(guān)系。定義在tsample的時(shí)刻，^( ^一)的電壓為Fte，則^^與乙(關(guān)系如下KoW D， xr 切ee及2 乂》 (式5) 因此只要在tsample時(shí)刻精確的采樣^電壓，就可以得到輸出電壓的信息?？梢栽谝粋€(gè)開關(guān)周期內(nèi)測(cè)量得到tsample的值，在隨后的一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)可認(rèn)為負(fù)載和交流電壓變化很小或沒有變化，使用與前一個(gè)開關(guān)周期相同的導(dǎo)通時(shí)間 Ton，并在tsample時(shí)刻采樣^電壓得到f^。，從而得到輸出電壓乙(的信息。只要控制L穩(wěn)定，貝lj輸出^也穩(wěn)定在一個(gè)特定的電壓。如圖5所示，本發(fā)明的開關(guān)電源由開關(guān)元件、開關(guān)控制電路、變壓器和電壓采樣電路組成，電壓采樣電路包括采樣控制電路和采樣保持電路，采樣保持電路接受釆樣控制電路發(fā)出的采樣信號(hào)，從兩個(gè)分壓電阻獲取反饋電壓。從分壓電阻輸出的電壓信號(hào)， 一路與零參考電壓F，經(jīng)比較器至采樣控制電路，采樣保持電路接受另一路從分壓電阻輸出的電壓信號(hào)，輸出的信號(hào)與參考電壓t,經(jīng)比較器控制脈沖調(diào)制控制器，脈沖調(diào)制控制器輸出導(dǎo)通和關(guān)閉MOSFET的控 制信號(hào)，控制開關(guān)電源的輸出電壓。 一般可認(rèn)為兩個(gè)連續(xù)的開關(guān)周期(或間隔 很小的開關(guān)周期)內(nèi)負(fù)載和交流電壓變化很小或沒有變化。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi) 測(cè)量TFZ和TD，在隨后的一個(gè)開關(guān)周期使用與前一個(gè)開關(guān)周期相同的導(dǎo)通時(shí)間 Ton,并在tsample時(shí)刻采樣r,電壓得到電壓。本發(fā)明的方法在特定時(shí)刻采樣變壓器初級(jí)端信號(hào)電壓，能精確得到開關(guān)電 源輸出電壓。并將此采樣得到的電壓作為反饋控制信號(hào)，控制開關(guān)控制電路輸 出一定占空比的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制。如圖6所示，本發(fā)明的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，包括以下步 驟 一、復(fù)位TFZ第一計(jì)數(shù)器和TD第二計(jì)數(shù)器，功率開關(guān)導(dǎo)通，第一次、>F， 時(shí)，功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截至狀態(tài)；二、 TFZ第一計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，TFZ 計(jì)數(shù)器用于計(jì)算TFZ時(shí)間，直到^<^^三、TD第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，TD計(jì) 數(shù)器用于計(jì)算TD時(shí)間，直到^ >F，，開關(guān)周期內(nèi)功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為Ton=KT， 此次開關(guān)周期內(nèi)測(cè)量的TFZ和TD時(shí)間將用于在下一開關(guān)周期確定采樣時(shí)刻； 四、在隨后的功率開關(guān)導(dǎo)通周期內(nèi)，使用與前一開關(guān)周期相同的功率開關(guān)導(dǎo)通 時(shí)間Ton=KT，功率開關(guān)導(dǎo)通，第一次^>「，時(shí)，功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截至狀態(tài)，在第一次 >^"。的時(shí)刻之后，等待TFZ-TD/2-AT時(shí)間，啟動(dòng)采樣 控制電路，采樣^信號(hào)，此時(shí)采樣的、信號(hào)可認(rèn)為就是F^。根據(jù)(式5)即可以得出此時(shí)的輸出電壓^ 。脈沖調(diào)制控制器根據(jù)r^信號(hào)大小調(diào)整功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，即可控制輸出電壓乙,本發(fā)明的方法在特定時(shí)刻采樣變壓器初級(jí)端信號(hào)電壓，能精確得到開關(guān)電 源輸出電壓。并將此采樣得到的電壓作為反饋控制信號(hào)，控制開關(guān)控制電路輸 出一定占空比的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制。本發(fā)明的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，可以適用于反激型、升壓 型、降壓型、反激型交流-直流、正激型交流-直流、直流-直流變換器開關(guān)電源。
權(quán)利要求
1. 一種開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，包括以下步驟一、功率開關(guān)導(dǎo)通，之后功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)；二、第一計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到經(jīng)過分壓后的輔助繞組電壓為零電壓或近似為零；三、第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到經(jīng)過分壓后的輔助繞組電壓為零電壓或近似為零；四、通過第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間和第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間計(jì)算次級(jí)端放電時(shí)間；五、在隨后的功率開關(guān)周期內(nèi)，使用與前一開關(guān)周期相同的功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，功率開關(guān)導(dǎo)通，之后功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)，在等待次級(jí)端放電時(shí)間之后，得到反饋電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，其特征在于-所述反饋電壓通過初級(jí)反饋方法得到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，其特征在于 所述反饋電壓通過初級(jí)采樣輔助繞組得到。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，其特征在于 所述反饋電壓通過串接的兩個(gè)電阻分壓得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，其特征在于 所述反饋電壓采用采樣保持電路獲取兩個(gè)電阻分壓電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，其特征在于 所述采樣保持電路接受采樣控制電路的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源初級(jí)端采樣輸出電壓的方法，要解決的技術(shù)問題是由開關(guān)電源初級(jí)端精確采樣輸出電壓。本發(fā)明的方法包括以下步驟功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)，第一計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)算次級(jí)端放電時(shí)間，在隨后的功率開關(guān)周期內(nèi)，使用與前一開關(guān)周期相同的功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，功率開關(guān)導(dǎo)通，之后功率開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成截止?fàn)顟B(tài)，在等待次級(jí)端放電時(shí)間之后，得到反饋電壓。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通過測(cè)量和計(jì)算得到tsample時(shí)刻，在隨后的一個(gè)開關(guān)周期使用與前一個(gè)開關(guān)周期相同的導(dǎo)通時(shí)間Ton，并在tsample時(shí)刻采樣V_fb電壓得到V_knee電壓，從而精確采樣輸出電壓V_out。
文檔編號(hào)H02M3/28GK101282085SQ200810067188
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者孫芝利 申請(qǐng)人:深圳市萬順微電子技術(shù)有限公司