本發(fā)明涉及線損補(bǔ)償技術(shù)，尤其涉及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法及裝置。

背景技術(shù)：

在電壓轉(zhuǎn)換器的很多應(yīng)用中例如充電器等，當(dāng)需要充電電流較大時(shí)，由于控制器電源輸出端到實(shí)際負(fù)載端連接有較長的導(dǎo)線，導(dǎo)線上的寄生電阻導(dǎo)致在重載條件下輸出電壓下降嚴(yán)重，會(huì)限制充電能力。

圖2是導(dǎo)線電阻導(dǎo)致輸出電壓降的示意圖。圖中RP代表導(dǎo)線的寄生電阻。

VOUT1是控制器端電源輸出電壓，VOUT是在負(fù)載端實(shí)際得到的電壓。

例如輸出電流IOUT=2A, Rp=100mOhm, 則線損壓降為：

如果輸出電流進(jìn)一步增大，或者導(dǎo)線寄生電阻更大，則線損更嚴(yán)重，負(fù)載端得到的輸出電壓將遠(yuǎn)低于標(biāo)稱電壓VOUT1。

為解決上述線損問題，通常大電流充電器會(huì)加入線損補(bǔ)償。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種線損補(bǔ)償方法示意圖。該方法利用誤差放大器的輸出電壓VCOMP進(jìn)行線損補(bǔ)償，因?yàn)閂COMP包含了輸出電流大小的信息，在負(fù)載輕時(shí)VCOMP電壓低，而在負(fù)載重時(shí)VCOMP電壓高，將此電壓轉(zhuǎn)換成補(bǔ)償電流并疊加到輸出電壓采樣反饋電阻可以實(shí)現(xiàn)線損補(bǔ)償。

然而上述方法有一個(gè)缺點(diǎn)。上述方法一般應(yīng)用于峰值電流控制模式的電壓轉(zhuǎn)化器中，在這類結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器中，VCOMP電壓實(shí)際是代表了電感峰值電流信息，而線損補(bǔ)償希望獲得的理想電壓應(yīng)是準(zhǔn)確代表輸出電流的信息（因?yàn)榫€損壓降是輸出電流與導(dǎo)線電阻的乘積）。對(duì)于BUCK結(jié)構(gòu)的DC-DC，電感電流的平均值與輸出電流一致，電感峰值電流等于平均電流加上紋波電流的50%。紋波電流與輸入電壓、輸出電壓、電感值以及工作頻率等因素有關(guān)，因此在這些條件變化時(shí)，利用峰值電流進(jìn)行線損補(bǔ)償?shù)男Ч^差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)線損補(bǔ)償效果差的這一不足點(diǎn)，本發(fā)明提供一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一種技術(shù)方案是，用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法，包括步驟：

S101.采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流均值信號(hào)，并且將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)；

S102.采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓信號(hào)，并且將采樣到的輸出電壓信號(hào)生成輸出電壓反饋電壓信號(hào)；

S103.將步驟 S101生成的電壓信號(hào)與步驟S102生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)進(jìn)行線性運(yùn)算，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓通過運(yùn)算放大器接入電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

進(jìn)一步地，所述將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)具體為：使所述輸出電流均值信號(hào)流過一個(gè)電阻。

進(jìn)一步地，所述步驟S103具體為：用步驟S102生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)減去步驟 S101生成的電壓信號(hào)，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓輸入運(yùn)算放大器的反相輸入端，該運(yùn)算放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器的輸出端連接電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一種技術(shù)方案是，用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括：

輸出電流均值采樣模塊，用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流均值信號(hào)，并且將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)；

輸出電壓采樣模塊，用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓信號(hào)，并且將采樣到的輸出電壓信號(hào)生成輸出電壓反饋電壓信號(hào)；

線性運(yùn)算電路模塊，用于將輸出電流均值采樣模塊生成的電壓信號(hào)與輸出電壓采樣模塊生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)進(jìn)行線性運(yùn)算，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓通過運(yùn)算放大器接入電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

進(jìn)一步地，所述輸出電流均值采樣模塊由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器輸出負(fù)載通路上的采樣電阻RCS構(gòu)成，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣電阻RCS的端電壓與輸出電流成比例。或者，所述輸出電流均值采樣模塊由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器中電感電流通路上的采樣電阻RCS與采樣保持電路構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述電感電流在TON階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TON的中間時(shí)刻采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例。或者，所述電感電流在TOFF階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TOFF的中間時(shí)刻，采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例。

進(jìn)一步地，所述輸出電流均值采樣模塊包含電壓縮放單元，用于對(duì)采樣電阻RCS端電壓進(jìn)行比例放大或縮小。

進(jìn)一步地，所述輸出電壓采樣模塊包括：分壓電阻RF1，分壓電阻RF2。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2串聯(lián)連接，具體為：分壓電阻RF1的一端與電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，另一端與分壓電阻RF2的其中一端相連接，分壓電阻RF2的另一端接地。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2的節(jié)點(diǎn)與所述線性運(yùn)算電路模塊的輸入端相連接。

進(jìn)一步地，所述線性運(yùn)算電路模塊由電阻及運(yùn)算放大器構(gòu)成。線性運(yùn)算電路模塊的輸出端通過運(yùn)算放大器EA與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，具體是線性運(yùn)算電路模塊的輸出端與運(yùn)算放大器EA的反相輸入端相連接。

進(jìn)一步地，所述分壓電阻RF1，分壓電阻RF2的絕對(duì)值無限制要求，應(yīng)用方便、靈活。

本發(fā)明用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)有：

1：因?yàn)椴杉氖禽敵鲭娏鞯木惦娏?，因此可得到理想的線損補(bǔ)償。負(fù)載端得到的輸出電壓與輸入電壓、電感值、開關(guān)頻率等因素?zé)o關(guān)。

2：線損補(bǔ)償易于調(diào)節(jié)，可方便的根據(jù)不同導(dǎo)線寄生電阻調(diào)節(jié)線損補(bǔ)償幅度。

3：輸出電壓反饋電阻的絕對(duì)值無限制要求，不必與內(nèi)部補(bǔ)償電流相匹配，因此應(yīng)用方便、靈活。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2是導(dǎo)線電阻導(dǎo)致輸出電壓降的示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)利用VCOMP電壓做線損補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ疽鈭D；

圖4虛線框內(nèi)是本發(fā)明提出的用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償?shù)难b置；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償裝置電路圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例二用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償裝置電路圖；

圖7是輸出電流均值采樣模塊的輸出電流采樣電阻在TON和TOFF期間采樣電流示意圖；

圖8是輸出電流均值采樣模塊的輸出電流采樣電阻在TON期間采樣電流示意圖；

圖9是輸出電流均值采樣模塊的輸出電流采樣電阻在TOFF期間采樣電流示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一，用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償方法，如圖1所示，該線損補(bǔ)償方法包括以下步驟：

S101.采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流均值信號(hào)，并且將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)。

S102.采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓信號(hào)，并且將采樣到的輸出電壓信號(hào)生成輸出電壓反饋電壓信號(hào)。

S103.將步驟 S101生成的電壓信號(hào)與步驟S102生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)進(jìn)行線性運(yùn)算，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓通過運(yùn)算放大器接入電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

具體地，所述將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)具體為：使所述輸出電流均值信號(hào)流過一個(gè)電阻。

所述步驟S103具體為：用步驟S102生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)減去步驟 S101生成的電壓信號(hào)，即，修正輸出電壓反饋電壓的值等于步驟S102生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)減去步驟 S101生成的電壓信號(hào)，并且將修正輸出電壓反饋電壓輸入運(yùn)算放大器的反相輸入端，該運(yùn)算放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器的輸出端連接電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

實(shí)施例二，用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償裝置，如圖4所示，該線損補(bǔ)償裝置包括輸出電流均值采樣模塊1、輸出電壓采樣模塊2、線性運(yùn)算電路模塊3。

具體地，輸出電流均值采樣模塊1用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流均值信號(hào)，并且將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)。輸出電壓采樣模塊2用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓信號(hào)，并且將采樣到的輸出電壓信號(hào)生成輸出電壓反饋電壓信號(hào)。線性運(yùn)算電路模塊3用于將輸出電流均值采樣模塊1生成的電壓信號(hào)與輸出電壓采樣模塊2生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)進(jìn)行線性運(yùn)算，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓通過運(yùn)算放大器接入電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

更具體地，輸出電流均值采樣模塊1由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器輸出負(fù)載通路上的采樣電阻RCS構(gòu)成，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣電阻RCS的端電壓與輸出電流成比例?；蛘撸鲚敵鲭娏骶挡蓸幽K1由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器中電感電流通路上的采樣電阻RCS與采樣保持電路構(gòu)成。所述電感電流在TON階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TON的中間時(shí)刻，即0.5*TON，采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例?；蛘撸鲭姼须娏髟赥OFF階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TOFF的中間時(shí)刻，即0.5*TOFF，采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例。

輸出電流均值采樣模塊1包含電壓縮放單元，用于對(duì)采樣電阻RCS端電壓進(jìn)行比例放大。如圖5所示，電壓縮放單元包括電阻R2、運(yùn)算放大器CS。采樣電阻RCS、電阻R2、運(yùn)算放大器CS之間串聯(lián)連接。具體為：采樣電阻RCS的一端與電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，另一端與導(dǎo)線寄生電阻RP相連接，采樣電阻RCS與導(dǎo)線寄生電阻RP的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器CS的同相輸入端相連接，而運(yùn)算放大器CS的反相輸入端接地，運(yùn)算放大器CS的輸出端與電阻R2的一端相連接，電阻R2的另一端接地。運(yùn)算放大器CS與電阻R2的節(jié)點(diǎn)與所述線性運(yùn)算電路模塊3的輸入端相連接。

在輸出電壓采樣模塊2中，輸出電壓采樣模塊2包括：分壓電阻RF1，分壓電阻RF2。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2串聯(lián)連接，具體為：分壓電阻RF1的一端與電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，另一端與分壓電阻RF2的其中一端相連接，分壓電阻RF2的另一端接地。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2的節(jié)點(diǎn)與所述線性運(yùn)算電路模塊3的輸入端相連接。所述分壓電阻RF1的絕對(duì)值、分壓電阻RF2的絕對(duì)值無限制要求，應(yīng)用方便、靈活。

線性運(yùn)算電路模塊3由電阻及運(yùn)算放大器構(gòu)成。線性運(yùn)算電路模塊3的輸出端通過運(yùn)算放大器EA與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，具體是線性運(yùn)算電路模塊3的輸出端與運(yùn)算放大器EA的反相輸入端相連接。

下面介紹本發(fā)明實(shí)施例線損補(bǔ)償?shù)脑恚?/p>

設(shè)輸出電流均值采樣模塊1的輸出信號(hào)為IOUT_SAM、輸出電壓采樣模塊2的輸出信號(hào)為VFB、線性運(yùn)算電路模塊3的輸出信號(hào)為VFB_C、電壓轉(zhuǎn)換器端電源輸出電壓為VOUT1、負(fù)載端實(shí)際得到的電壓為VOUT，則有：

（1）

（2）

（3）

當(dāng)IOUT_SAM是電流信號(hào)，可將其流過一個(gè)電阻R從而轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。此情況下，線性運(yùn)算電路的輸出為：

（4）

聯(lián)合（1）、（2）、（4）得到：

（5）

電壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定時(shí)，電壓控制環(huán)路使得VFB_C與VREF相等，即：

（6）

聯(lián)合上面（5）、（6）兩式得到：

（7）

負(fù)載兩端電壓VOUT與導(dǎo)線寄生電阻RP及輸出電流IOUT的關(guān)系為：

（8）

令， 即滿足：

（9）

則得到：

（10）

即負(fù)載兩端得到的輸出電壓VOUT為恒定值，與輸出電流IOUT及導(dǎo)線寄生電阻RP無關(guān)。

上面的推導(dǎo)說明了線損補(bǔ)償?shù)脑?，以及得到理想線損補(bǔ)償?shù)膮?shù)設(shè)置（滿足式（9）即可得到理想的線損補(bǔ)償），因此本線損補(bǔ)償裝置的負(fù)載端得到的輸出電壓與輸入電壓、電感值、開關(guān)頻率等因素?zé)o關(guān)。

下面說明輸出電流均值采樣單元的幾種實(shí)現(xiàn)方式，以BUCK結(jié)構(gòu)為例：

如圖7所示，輸出電流采樣電阻在TON與TOFF的整個(gè)周期內(nèi)都能采集電感電流，因此VCS的均值即代表了輸出電流均值。

如圖8所示，輸出電流采樣電阻僅在TON期間能采樣電流，因此TON期間的VCS均值即代表了輸出電流均值，可在1/2TON時(shí)刻采集VCS電壓并保持，得到的VCS_SAM電壓即代表了輸出電流均值。

如圖9所示，輸出電流采樣電阻僅在TOFF期間能采樣電流，因此TOFF期間的VCS均值即代表了輸出電流均值，可在1/2TOFF時(shí)刻采集VCS電壓并保持，得到的VCS_SAM電壓即代表了輸出電流均值。

需要說明的是：圖8，圖9中的采樣方式僅在連續(xù)模式下采樣的輸出電流均值是準(zhǔn)確的，在斷續(xù)模式有偏差。通常這并不成為問題，因?yàn)橐话闶禽p載工作于斷續(xù)模式，輕載時(shí)可不用線損補(bǔ)償。

實(shí)施例三，本實(shí)施例是基于實(shí)施例二所述的用于電壓轉(zhuǎn)換器的線損補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的，如圖4所示，該線損補(bǔ)償裝置包括輸出電流均值采樣模塊1、輸出電壓采樣模塊2、線性運(yùn)算電路模塊3。

具體地，輸出電流均值采樣模塊1用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流均值信號(hào)，并且將采樣到的輸出電流均值信號(hào)生成電壓信號(hào)。輸出電壓采樣模塊2用于采樣所述電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓信號(hào)，并且將采樣到的輸出電壓信號(hào)生成輸出電壓反饋電壓信號(hào)。線性運(yùn)算電路模塊3用于將輸出電流均值采樣模塊1生成的電壓信號(hào)與輸出電壓采樣模塊2生成的輸出電壓反饋電壓信號(hào)進(jìn)行線性運(yùn)算，從而獲得修正輸出電壓反饋電壓，并且將修正輸出電壓反饋電壓通過運(yùn)算放大器接入電壓轉(zhuǎn)換器的控制電路。

更具體地，輸出電流均值采樣模塊1由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器輸出負(fù)載通路上的采樣電阻RCS構(gòu)成，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣電阻RCS的端電壓與輸出電流成比例?；蛘?，所述輸出電流均值采樣模塊1由串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換器中電感電流通路上的采樣電阻RCS與采樣保持電路構(gòu)成。所述電感電流在TON階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TON的中間時(shí)刻，即0.5*TON，采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例。或者，所述電感電流在TOFF階段流經(jīng)所述采樣電阻RCS，所述采樣保持電路在TOFF的中間時(shí)刻，即0.5*TOFF，采樣保持所述采樣電阻RCS的端電壓，所述采樣保持電壓與輸出電流均值成比例。

更具體地，輸出電流均值采樣模塊1包含電壓縮放單元，用于對(duì)采樣電阻RCS端電壓進(jìn)行比例縮小。如圖6所示，電壓縮放單元包括電阻R2、電阻R3。采樣電阻RCS、電阻R2、電阻R3之間串聯(lián)連接，具體為：采樣電阻RCS的一端與電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，另一端與導(dǎo)線寄生電阻RP相連接，采樣電阻RCS與導(dǎo)線寄生電阻RP的節(jié)點(diǎn)依次與電阻R2、電阻R3相連接，最后接地，即電阻R3非與電阻R2連接的一端接地。電阻R2與電阻R3的節(jié)點(diǎn)與所述線性運(yùn)算電路模塊3的輸入端相連接。

在輸出電壓采樣模塊2中，輸出電壓采樣模塊2包括：分壓電阻RF1，分壓電阻RF2。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2串聯(lián)連接，具體為：分壓電阻RF1的一端與電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，另一端與分壓電阻RF2的其中一端相連接，分壓電阻RF2的另一端接地。分壓電阻RF1與分壓電阻RF2的節(jié)點(diǎn)與所述線性運(yùn)算電路模塊3的輸入端相連接。所述分壓電阻RF1的絕對(duì)值、分壓電阻RF2的絕對(duì)值無限制要求，應(yīng)用方便、靈活。

線性運(yùn)算電路模塊3由電阻及運(yùn)算放大器構(gòu)成。線性運(yùn)算電路模塊3的輸出端通過運(yùn)算放大器EA與電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，具體是線性運(yùn)算電路模塊3的輸出端與運(yùn)算放大器EA的反相輸入端相連接。