開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置，包括：電壓采樣模塊，用于采樣開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出的反饋信號(hào)；誤差放大模塊用于得到誤差放大的電壓反饋信號(hào)；消磁時(shí)間采樣模塊用于采樣開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的消磁時(shí)間；控制模塊用于輸出開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)并輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)以控制功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和工作頻率；線壓補(bǔ)償模塊分別與消磁時(shí)間采樣模塊和控制模塊相連，根據(jù)消磁時(shí)間和基準(zhǔn)電壓信號(hào)生成補(bǔ)償電流，并疊加到開(kāi)關(guān)電源的輸出反饋電路以補(bǔ)償負(fù)載電路導(dǎo)線產(chǎn)生的壓降；啟動(dòng)模塊，控制線壓補(bǔ)償裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線上壓降的精確補(bǔ)償，完善開(kāi)關(guān)電源的輸出負(fù)載調(diào)整率。本發(fā)明還提出一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置和開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用初級(jí)控制的芯片通過(guò)變壓器次級(jí)繞組和輔助繞組的電壓耦合來(lái)檢測(cè)輸出電壓的情況，如圖1所示。由于反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的能量傳遞方式是功率三極管Ql導(dǎo)通時(shí)直流輸入電壓給初級(jí)電感充電，功率三極管Ql關(guān)閉時(shí)初級(jí)電感上的能量向次級(jí)傳遞，因而輸出電壓的檢測(cè)只能發(fā)生在次級(jí)二極管D7的消磁時(shí)間(Tds)內(nèi)。輸出電壓經(jīng)過(guò)變壓器次級(jí)繞組和輔助繞組的耦合以及R6，R7電阻分壓后送往芯片內(nèi)部，芯片IC根據(jù)從反饋端采樣到的輸出電壓，進(jìn)而控制功率三極管Ql的導(dǎo)通時(shí)間和工作頻率，以實(shí)現(xiàn)恒定的輸出電壓。
[0003]由于開(kāi)關(guān)電源輸出導(dǎo)線存在一定的阻抗，導(dǎo)線電阻Rc通過(guò)負(fù)載電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓降，而且不同負(fù)載電流下線上壓降也不同。而控制芯片IC實(shí)際采樣的是輸出線前的壓降，因此負(fù)載端的電壓會(huì)隨著負(fù)載的不同而存在差異，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓負(fù)載調(diào)整率不理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線上壓降的精確補(bǔ)償，完善開(kāi)關(guān)電源的輸出負(fù)載調(diào)整率。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例公開(kāi)了一種用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置，包括:電壓采樣模塊，用于采樣開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出的反饋信號(hào)；誤差放大模塊，所述誤差放大模塊與所述電壓采樣模塊相連，用于獲取所述電壓輸出的反饋信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較以得到誤差放大的電壓反饋信號(hào)；消磁時(shí)間采樣模塊，用于采樣所述開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的消磁時(shí)間；控制模塊，所述控制模塊分別與所述誤差放大模塊和所述消磁時(shí)間采樣模塊相連，根據(jù)所述消磁時(shí)間和所述誤差放大的電壓反饋信號(hào)輸出所述開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)并輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)以控制所述功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和工作頻率；線壓補(bǔ)償模塊，所述線壓補(bǔ)償模塊分別與所述消磁時(shí)間采樣模塊和所述控制模塊相連，根據(jù)所述消磁時(shí)間和所述功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)生成補(bǔ)償電流，并疊加到所述開(kāi)關(guān)電源的輸出反饋電路以補(bǔ)償負(fù)載電路導(dǎo)線產(chǎn)生的壓降；和啟動(dòng)模塊，控制所述線壓補(bǔ)償裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的線壓補(bǔ)償裝置，通過(guò)控制模塊的輸出控制，線壓補(bǔ)償模塊產(chǎn)生一路線補(bǔ)信號(hào)以抵消導(dǎo)線上電阻的影響，實(shí)現(xiàn)在全負(fù)載范圍內(nèi)導(dǎo)線壓降的補(bǔ)償，從而完善開(kāi)關(guān)電源的輸出負(fù)載調(diào)整率。
[0009]本發(fā)明第二方面實(shí)施例還公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，包括開(kāi)關(guān)電源裝置和上述的線壓補(bǔ)償裝置。其中，所述線壓補(bǔ)償裝置與所述開(kāi)關(guān)電源裝置相連，根據(jù)所述線壓補(bǔ)償裝置生成的所述補(bǔ)償電流疊加到所述開(kāi)關(guān)電源裝置的輸出反饋電路以補(bǔ)償所述開(kāi)關(guān)電源裝置的負(fù)載電路導(dǎo)線產(chǎn)生的壓降。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，通過(guò)線壓補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在全負(fù)載范圍內(nèi)導(dǎo)線壓降的精確補(bǔ)償，從而完善開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓負(fù)載調(diào)整率。此外，控制方式簡(jiǎn)單，電路穩(wěn)定可靠。
[0011]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0013]圖1為現(xiàn)有的初級(jí)控制的開(kāi)關(guān)電源適配器的線路圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0015]圖3為圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置中的消磁時(shí)間的反饋波形圖；
[0016]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置中線壓補(bǔ)償模塊的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置中的線壓補(bǔ)償模塊的電路圖；
[0018]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的電路圖；和
[0019]圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)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”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。[0023]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來(lái)表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0024]下面參照?qǐng)D2至圖6來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出的用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置。
[0025]如圖2所示，該線壓補(bǔ)償裝置包括電壓采樣模塊201、誤差放大模塊202、消磁時(shí)間采樣模塊203、控制模塊204、線壓補(bǔ)償模塊205和啟動(dòng)模塊206。
[0026]其中，電壓采樣模塊201用于采樣開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出的反饋信號(hào)Vsample。也就是說(shuō)，電壓采樣模塊201通過(guò)對(duì)輸出電壓反饋端INV管腳信號(hào)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓輸出的反饋信號(hào)的采樣并保持，然后提供給誤差放大模塊202進(jìn)行處理。
[0027]誤差放大模塊202與電壓米樣模塊201相連,用于獲取電壓米樣模塊201米樣到的開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出的反饋信號(hào)Vsample,并與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號(hào)VMf進(jìn)行比較以得到誤差放大的電壓反饋信號(hào)Vea，然后提供給控制模塊204。
[0028]消磁時(shí)間采樣模塊203同樣通過(guò)對(duì)輸出電壓反饋端INV管腳信號(hào)的檢測(cè)，采樣開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的消磁時(shí)間TDS。
[0029]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，消磁時(shí)間Tds根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的導(dǎo)通時(shí)間確定。也就是說(shuō)，輸出二極管的消磁時(shí)間Tds等效次級(jí)二極管的導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后， 能量通過(guò)變壓器耦合傳遞到次邊，輸出二極管導(dǎo)通，給輸出電容充電同時(shí)為負(fù)載供電，直到傳遞的能量消耗完畢，輸出二極管截止，從二極管導(dǎo)通到截止的時(shí)間即為輸出二極管的消磁時(shí)間TDS。輸出電壓反饋端INV檢測(cè)到的消磁信號(hào)波形如圖3所示，消磁時(shí)間采樣模塊203通過(guò)對(duì)輸出電壓反饋端INV上升及下降沿的判斷，得到了消磁時(shí)間Tds并提供給控制模塊204和線壓補(bǔ)償模塊205。
[0030]其中，Tds可以通過(guò)以下公式得到。根據(jù)公式:
[0031]
At = L' ^-
V( I )
[0032]很顯然地可以推導(dǎo)出以下公式:
[0033]
Is, v
T — / C.( I \
Jt t\c * AjJ\ jL.r
(Ff+ F0)
[0034]其中，Ls為等效次邊電感量，Is為等效次邊峰值電流，Vf為次級(jí)二極管的正向壓降，V0為輸出電壓。
[0035]而開(kāi)關(guān)電源的變壓器有:
Ls _ NS1
Lp NP2(3 )
[0036]
Is NP
Ta(4)[0037]其中，NP為變壓器主邊匝數(shù)，NS為變壓器次邊匝數(shù)，Lp為變壓器的電感量，Ip為
功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流。因此得到:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種用于開(kāi)關(guān)電源的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括: 電壓采樣模塊，用于采樣開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出的反饋信號(hào)； 誤差放大模塊，所述誤差放大模塊與所述電壓采樣模塊相連，用于獲取所述電壓輸出的反饋信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較以得到誤差放大的電壓反饋信號(hào)； 消磁時(shí)間采樣模塊，用于采樣所述開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的消磁時(shí)間； 控制模塊，所述控制模塊分別與所述誤差放大模塊和所述消磁時(shí)間采樣模塊相連，根據(jù)所述消磁時(shí)間和所述誤差放大的電壓反饋信號(hào)輸出所述開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)并輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)以控制所述功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和工作頻率； 線壓補(bǔ)償模塊，所述線壓補(bǔ)償模塊分別與所述消磁時(shí)間采樣模塊和所述控制模塊相連，根據(jù)所述消磁時(shí)間和所述功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)生成補(bǔ)償電流，并疊加到所述開(kāi)關(guān)電源的輸出反饋電路以補(bǔ)償負(fù)載電路導(dǎo)線產(chǎn)生的壓降；和啟動(dòng)模塊，控制所述線壓補(bǔ)償裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，還包括: 驅(qū)動(dòng)控制模塊，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊與所述控制模塊相連，通過(guò)對(duì)所述控制模塊的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理以控制所述功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)閉。
3.如權(quán)利要求2所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊包括: 邏輯控制單元； 驅(qū)動(dòng)單元，為所述功率開(kāi)關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的 線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述消磁時(shí)間根據(jù)所述開(kāi)關(guān)電源的變壓器次級(jí)二極管的導(dǎo)通時(shí)間確定。
5.如權(quán)利要求1所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述控制模塊采用脈沖寬度調(diào)制PWM和脈沖頻率調(diào)制PFM控制方式。
6.如權(quán)利要求1所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述線壓補(bǔ)償模塊進(jìn)一步包括: 充電電流單元，用于通過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)管的基準(zhǔn)電壓信號(hào)生成一路與所述功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流成正比的充電電流； 補(bǔ)償電壓產(chǎn)生單元，所述補(bǔ)償電壓產(chǎn)生單元分別與所述充電電流單元和所述消磁時(shí)間采樣模塊相連，用于根據(jù)所述消磁時(shí)間和所述充電電流生成補(bǔ)償電壓；和 轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元與所述補(bǔ)償電壓產(chǎn)生單元相連，用于將所述補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成所述補(bǔ)償電流。
7.如權(quán)利要求6所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述充電電流單元包括: 第一運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述控制模塊相連； 第一電阻，所述第一電阻的一端與所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，所述第一電阻的另一端接地； 第一 NMOS管，所述第一 NMOS管的源極與所述第一電阻的一端相連，所述第一 NMOS管的柵極與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連；和 第一 PMOS管，所述第一 PMOS管的漏極接電源，所述第一 PMOS管的柵極和源極均與所述第一 NMOS管的漏極相連。
8.如權(quán)利要求7所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償電壓產(chǎn)生單元包括: 第二 PMOS管，所述第二 PMOS管的漏極接電源，所述第二 PMOS管的柵極與所述第一PMOS管的柵極相連； 第二 NMOS管，第二 NMOS管的漏極與所述第二 PMOS管的源極相連，所述第二 NMOS管的柵極與所述消磁時(shí)間采樣模塊相連；和 第二電阻，所述第二電阻的一端分別與所述第二 NMOS管的源極和外接電容的正極端相連，所述第二電阻的另一端接地。
9.如權(quán)利要求8所述的線壓補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換單元包括: 第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第二電阻的一端相連； 第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，所述第三電阻的另一端接地； 第三NMOS管，所述第三NMOS管的柵極與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第三NMOS管的源極與所述第三電阻的一端相連； 第三PMOS管，所述第三PMOS管的漏極接電源，所述第三PMOS管的柵極和源極均與所述第三NMOS管的漏極相連； 第四PMOS管，所述第四PMOS管的漏極接電源，所述第四PMOS管的柵極與所述第三PMOS管的柵極相連； 第四NMOS管，所述第四NMOS管的漏極和柵極均與所述第四PMOS管的源極相連，所述第四NMOS管的源極接地；和 第五NMOS管，所述第五NMOS管的柵極與所述第四NMOS管的漏極相連，所述第五NMOS管的源極接地，所述第五NMOS管的漏極用于輸出所述補(bǔ)償電流。
10.一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，其特征在于，包括: 開(kāi)關(guān)電源裝置；和 如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的線壓補(bǔ)償裝置，所述線壓補(bǔ)償裝置與所述開(kāi)關(guān)電源裝置相連，根據(jù)所述線壓補(bǔ)償裝置生成的所述補(bǔ)償電流疊加到所述開(kāi)關(guān)電源裝置的輸出反饋電路以補(bǔ)償所述開(kāi)關(guān)電源裝置的負(fù)載電路導(dǎo)線產(chǎn)生的壓降。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103475225SQ201210184670
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】王文情, 張海泉, 葉文輝, 楊小華 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司