用于反激式pwm變換器dcm模式的輸出電流計(jì)算電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輸出電流計(jì)算電路，可用于電源類 模擬集成電路的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 反激式變換器以其簡(jiǎn)單、節(jié)能、輸出范圍廣等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在眾多電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品中得 到了應(yīng)用。傳統(tǒng)的反激式變換器采用次級(jí)側(cè)控制技術(shù)，但是近年來(lái)，初級(jí)側(cè)控制技術(shù)以其面 積小、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為反激式變換器的主要控制方式。反激式變換器的調(diào)制 方式也有多種，通常有脈沖寬度調(diào)制PWM，脈沖頻率調(diào)制PFM以及混合調(diào)制PWM-PFM。其中， PWM控制方式簡(jiǎn)單有效，尤其在低功率輸出200W以下優(yōu)勢(shì)巨大，應(yīng)用最多。反激式變換器的 工作狀態(tài)有連續(xù)導(dǎo)通模式CCM和不連續(xù)導(dǎo)通模式DCM，其中連續(xù)導(dǎo)通模式由于產(chǎn)生零點(diǎn)的 不確定性使電路補(bǔ)償困難，應(yīng)用很少，不連續(xù)導(dǎo)通模式以其更佳的調(diào)整方式而得到廣泛應(yīng) 用。
[0003] 初級(jí)側(cè)控制反激式變換器的應(yīng)用如LED驅(qū)動(dòng)、電池充電器等都需要恒流控制，近 年來(lái)有人提出了許多恒流控制的方法，但均沒(méi)有提出具體實(shí)現(xiàn)輸出電流計(jì)算的電路，而其 中實(shí)現(xiàn)輸出電流的檢測(cè)與計(jì)算對(duì)于恒流控制至關(guān)重要。
[0004] 圖1所示為初級(jí)側(cè)控制反激式變換器的基本工作電路，其工作時(shí)的電路主要波形 如圖2所示，其中Gate為功率管驅(qū)動(dòng)電壓，^初級(jí)側(cè)電感上的電流，I D為流過(guò)整流管D ,的 電流，Va為輔助電感兩端電壓。這種傳統(tǒng)初級(jí)側(cè)控制反激式變換器的恒流電路的簡(jiǎn)要工作 原理如下：功率管打開(kāi)后，輸入電壓加在初級(jí)側(cè)電感兩端，初級(jí)側(cè)電感上的電流從零開(kāi)始線 性上升至最大值Ipk，表示為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于反激式變換器的輸出電流計(jì)算電路，包括：時(shí)序電路（I)，峰值檢測(cè)電路 (2)和計(jì)算電路（3)，時(shí)序電路（1)為峰值檢測(cè)電路（2)和計(jì)算電路（3)提供控制時(shí)序；峰 值檢測(cè)電路⑵為計(jì)算電路（3)提供初級(jí)側(cè)電感電流采樣電壓的峰值Vcsm;計(jì)算電路⑶通 過(guò)對(duì)次級(jí)側(cè)電感放電時(shí)間Td和初級(jí)側(cè)電感電流采樣電壓的峰值VCSM的計(jì)算，輸出與反激式 變換器的輸出電流呈線性關(guān)系的電壓量Vott，其特征在于： 所述計(jì)算電路（3)，包括第二開(kāi)關(guān)S2、第四開(kāi)關(guān)S4、第二NMOS管麗2、電阻Rl、第三POMS管MP3、第四PMOS管MP4、第五開(kāi)關(guān)S5、第二電容C2、第三NMOS管麗3和運(yùn)算放大器OP;運(yùn) 算放大器0P，其負(fù)端通過(guò)第二開(kāi)關(guān)S2分別與第二NMOS管MN2的源極和電阻Rl相連接，其 輸出端通過(guò)第四開(kāi)關(guān)S4接第二NMOS管麗2的柵極；第二NMOS管麗2,其漏極分別與第三 PMOS管MP3的柵極、第四PMOS管MP4的柵極和第三PMOS管MP3的漏極相連接；第四PMOS 管MP4的漏極通過(guò)第五開(kāi)關(guān)S5與第二電容C2和第三NMOS管麗3的漏極相連接；第三NMOS 管MN3,其柵極接控制信號(hào)C，其源極接地； 第二NMOS管麗2與運(yùn)算放大器OP組成負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，以使電阻Rl上電壓和第一電容Cl上的電感電流采樣電壓的峰值Vcsm相等； 第三POMS管MP3和第四PMOS管MP4組成電流鏡結(jié)構(gòu)，用于將電流鏡輸入的電流11按I: 1的比例鏡像輸出，流入第二電容C2進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出與反激式變換器的輸出電流呈 線性關(guān)系的電壓量VOTT。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電流計(jì)算電路，其特征在于時(shí)序電路（1)包括前沿消隱 電路LEB、第一非門(mén)INV1、第二非門(mén)INV2和第一與門(mén)ANDl;前沿消隱電路LEB，其輸入端接 輸入信號(hào)G，其輸出端分別與第一非門(mén)INVl的輸入端和消隱信號(hào)D相連接；第一與門(mén)AND1， 其輸入一端接第一非門(mén)INVl的輸出端，另一端接輸入信號(hào)G，其輸出端接分別與第二非門(mén) INV2的輸入端和采樣信號(hào)C相連接；第二非門(mén)INV2,其輸出端接計(jì)算信號(hào)C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電流計(jì)算電路，其特征在于所述峰值檢測(cè)電路（2)，包括 第一NMOS管麗1、第一PMOS管MPl、第二PMOS管MP2、第一電容Cl、第一開(kāi)關(guān)Sl、第三開(kāi)關(guān) S3和運(yùn)算放大器OP;第一NMOS管麗1，其柵極接消隱信號(hào)D，其漏極分別與第一PMOS管MPl 的漏極、運(yùn)算放大器OP正端和第一電容Cl相連接；運(yùn)算放大器0P，其負(fù)端通過(guò)第一開(kāi)關(guān)Sl 與初級(jí)側(cè)電感電流采樣電壓Vcs相連接，其輸出端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)S3分別與第二PMOS管MP2 的柵極、第二PMOS管MP2的漏極和第一PMOS管MPl的柵極相連接。
4. 一種用于反激式變換器的輸出電流計(jì)算電路，包括：時(shí)序電路（1)，峰值檢測(cè)電路 (2)和計(jì)算電路（3)，時(shí)序電路（1)為峰值檢測(cè)電路（2)和計(jì)算電路（3)提供控制時(shí)序；峰 值檢測(cè)電路⑵為計(jì)算電路（3)提供初級(jí)側(cè)電感電流采樣電壓的峰值Vcsm;計(jì)算電路⑶通 過(guò)對(duì)次級(jí)側(cè)電感放電時(shí)間Td和初級(jí)側(cè)電感電流采樣電壓峰值VCSM的計(jì)算，輸出與反激式變 換器的輸出電流呈線性關(guān)系的電壓量VQUT， 其特征在于：電流計(jì)算電路（3)，包括第二開(kāi)關(guān)S2、第四開(kāi)關(guān)S4、第五開(kāi)關(guān)S5、第一三極 管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3、電阻Rl、第二電容C2、第三NMOS管麗3和運(yùn)算放大器 OP； 所述運(yùn)算放大器0P，其負(fù)端通過(guò)第二開(kāi)關(guān)S2分別與三極管Ql的發(fā)射極和電阻Rl相連 接，其輸出端通過(guò)第四開(kāi)關(guān)S4接三極管Ql的基極； 所述三極管Ql，其集電極分別與第二三極管Q2基極、第三三極管Q3基極和第二三極管 Q2的集電極相連接； 所述第三三極管Q3,其集電極通過(guò)第五開(kāi)關(guān)S5與第二電容C2和第三NMOS管麗3的漏 極相連接，其發(fā)射極接電源VDD; 所述第三NMOS管MN3,其柵極接采樣信號(hào)C，其源極接地； 第一三極管Ql與運(yùn)算放大器OP組成負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，使電阻Rl上電壓和第一電容Cl上 的電感電流采樣電壓的峰值VesM相等；第二三極管Q2和第三三極管Q3組成電流鏡結(jié)構(gòu)，用 于將電流鏡輸入的電流11按I: 1的比例鏡像輸出，流入第二電容C2進(jìn)行積分運(yùn)算，輸出 與反激式變換器的輸出電流呈線性關(guān)系的電壓量VQUT。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于反激式PWM變換器DCM模式下輸出電流的計(jì)算電路，主要解決現(xiàn)有反激式PWM變換器輸出電流誤差較大的問(wèn)題，其包括：時(shí)序電路(1)、峰值檢測(cè)電路(2)和電流計(jì)算電路(3)，時(shí)序電路(1)為峰值檢測(cè)電路(2)和電流計(jì)算電路(3)提供控制時(shí)序；峰值檢測(cè)電路(2)為計(jì)算電路(3)提供采樣到的變換器初級(jí)側(cè)電感電流的峰值信息；電流計(jì)算電路(3)，通過(guò)對(duì)變換器次級(jí)側(cè)電感放電時(shí)間和變換器初級(jí)側(cè)電感峰值電流的計(jì)算，輸出與反激式變換器的輸出電流呈線性關(guān)系的電壓量。本發(fā)明減少電路的功耗與面積，能實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的輸出電流的檢測(cè)，可用于電源類模擬集成電路的設(shè)計(jì)。
【IPC分類】H02M3-335, G01R19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104796003
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510223999
【發(fā)明人】陳森, 史凌峰, 師振波, 張根, 李開(kāi)敬, 齊義明
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日