一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓采樣電路與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 采樣電路與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在交流-直流轉(zhuǎn)換器電路中，對(duì)輸出電壓的檢測(cè)可以通過采樣變壓器電感的電壓 來實(shí)現(xiàn)，而主級(jí)電感電壓可以通過變壓器輔助繞組傳輸給脈沖調(diào)制控制器。圖1為現(xiàn)有技術(shù) 中的一種交流-直流轉(zhuǎn)換器中的輸出電壓采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，電阻R1表示 次級(jí)繞組的串聯(lián)寄生電阻與輸出引線的串聯(lián)寄生電阻的和。在輸入相同的市電電壓下，不 同輸出負(fù)載的負(fù)載電流不同，此時(shí)次級(jí)繞組的輸出電壓是有區(qū)別的。
[0003] 在輸出負(fù)載較重時(shí)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓或電流波形如圖2所示。輸出電壓通過輔助繞 組和分壓電阻網(wǎng)絡(luò)R2、R3后的反饋信號(hào)FB的波形采樣得到。在電感去磁時(shí)間（Tdmg)內(nèi)，F(xiàn)B電 壓與輸出電壓成正比，即FB = k*Vout，比例參數(shù)k為4=二.~其中，Ns為變壓器次 Na R3 級(jí)繞組匝數(shù)，Na為變壓器輔助繞組匝數(shù)。由于變壓器漏感的存在，在去磁時(shí)間開始的瞬間， FB的電壓波形會(huì)產(chǎn)生一個(gè)衰減震蕩，在此期間對(duì)FB波形進(jìn)行檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)誤差。因此有 效的檢測(cè)時(shí)間需要在去磁時(shí)間開始一段時(shí)間以后(前端消隱時(shí)間LEB)才能開始。當(dāng)輸出負(fù) 載較輕時(shí)，如圖3所示相對(duì)于負(fù)載阻值較大時(shí)的門信號(hào)Gate，此時(shí)的Gate的開啟時(shí)間減小， 主級(jí)電感的峰值電流相應(yīng)減小，這就會(huì)使去磁時(shí)間也減小。當(dāng)負(fù)載變到足夠小時(shí)，去磁時(shí)間 會(huì)減小到FB波形沒有有效的采樣時(shí)間，此時(shí)無法檢測(cè)輸出電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，一方面，本發(fā)明提供了一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 采樣電路，該電路包括:輸出電壓檢測(cè)電路、誤差放大器、脈寬調(diào)制控制器、去磁時(shí)間檢測(cè)電 路和計(jì)時(shí)器，輸出電壓檢測(cè)電路用于采樣和保持FB信號(hào)，輸出反饋電壓;誤差放大器用于將 反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，輸出第一電壓;去磁時(shí)間檢測(cè)電路用于對(duì)FB信號(hào)的去磁時(shí) 間進(jìn)行檢測(cè)，輸出第一檢測(cè)結(jié)果;計(jì)時(shí)器用于根據(jù)第一檢測(cè)結(jié)果對(duì)脈寬調(diào)制控制器進(jìn)行控 制，輸出控制值;脈寬調(diào)制控制器用于根據(jù)控制值與第一電壓，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈寬， 輸出門信號(hào)。
[0005] 進(jìn)一步的，去磁時(shí)間檢測(cè)電路對(duì)FB信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，具體為；當(dāng)去磁時(shí)間大于前端消 隱時(shí)間時(shí)，去磁時(shí)間檢測(cè)電路輸出的第一檢測(cè)結(jié)果為第一電平，則計(jì)時(shí)器輸出的控制值為 第一電平；當(dāng)去磁時(shí)間小于前端消隱時(shí)間時(shí)，去磁時(shí)間檢測(cè)電路輸出的第一檢測(cè)結(jié)果為第 二電平，則計(jì)時(shí)器輸出的控制值為第二電平。
[0006] 進(jìn)一步的，脈寬調(diào)制控制器包括模擬累加器電路;模擬累加器電路的一輸入端接 收誤差放大器電路輸出的第一電壓，另一輸入端接收計(jì)數(shù)器輸出的控制值，輸出端輸出第 二電壓;脈寬調(diào)制控制器用于根據(jù)控制值與第一電壓，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈寬，輸出門信 號(hào);根據(jù)第二電壓對(duì)脈寬調(diào)制控制器的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，輸出門信號(hào)。
[0007] 進(jìn)一步的，模擬累加器電路包括:運(yùn)算放大器、電阻、可變電流源電路和異步計(jì)時(shí) 器電路;其中，可變電流源電路中每條支路均由一個(gè)開關(guān)與一個(gè)電流源串聯(lián)組成;異步計(jì)時(shí) 器電路的一輸入端接收計(jì)數(shù)器輸出的控制值，另一輸入端接收調(diào)制信號(hào)，輸出端輸出控制 可變電流源電路的控制信號(hào);可變電流源電路的每個(gè)支路上的開關(guān)受控于異步計(jì)時(shí)器電路 輸出的控制信號(hào)，可變電流源電路的一端通過電流源接地，可變電流源電路的另一端通過 開關(guān)與電阻的一端相連；電阻的另一端與運(yùn)算放大器的輸出端相連;運(yùn)算放大器一輸入端 接收第一電壓，另一輸入端接收電阻與可變電流源電路的節(jié)點(diǎn)電壓，輸出端輸出第二電壓。
[0008] 進(jìn)一步的，異步計(jì)時(shí)器電路包括:與可變電流源電路中各支路相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器、或 非門和與門。
[0009] 進(jìn)一步的，可變電流源電路中各支路的電流源按一定編碼方式進(jìn)行排列。
[0010] 進(jìn)一步的，脈寬調(diào)制控制器包括延時(shí)電路;延時(shí)電路包括反相器電路和異步計(jì)時(shí) 器電路;反相器電路包括:模擬反相器、反相器以及由電容與開關(guān)組成的并聯(lián)電路;其中，模 擬反相器用于控制延時(shí)時(shí)間；并聯(lián)電路中每條支路包括一個(gè)開關(guān)與一個(gè)電容，并聯(lián)電路的 一端通過開關(guān)連接至反相器的輸入端，并聯(lián)電路的另一端通過電容接地;反相器的輸出端 作為延時(shí)電路的輸出端;模擬反相器的輸入端作為延時(shí)電路的輸入端，模擬反相器的輸出 端連接至反相器的輸入端；
[0011] 異步計(jì)時(shí)器電路一輸入端接收計(jì)時(shí)器輸出的控制值，輸出控制信號(hào)，用于控制并 聯(lián)電路中支路的通斷;反相器電路通過并聯(lián)電路中電容的充電時(shí)間控制延時(shí)電路的延時(shí)時(shí) 間;通過控制延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間，對(duì)脈寬調(diào)制控制器的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，輸出門信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步的，模擬反相器包括電流源和開關(guān)管，開關(guān)管的柵極作為延時(shí)電路的輸入 端，源極接地，漏極與電流源的輸出端的交點(diǎn)連接至反相器的輸入端，電流源的輸入端接電 源；當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)管與電流源的交點(diǎn)輸出低電平；當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，電流源通過開 關(guān)管的漏極向并聯(lián)電路中相應(yīng)的電容充電，開關(guān)管與電流源的的交點(diǎn)輸出高電平。
[0013] 進(jìn)一步的，異步計(jì)時(shí)器電路包括:與反相器電路中并聯(lián)電路的各支路相對(duì)應(yīng)的觸 發(fā)器、或非門和與門。
[0014] 另一方面，本發(fā)明提供了一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓采樣方法，該方法 包括：
[0015] 采樣和保持FB信號(hào)，輸出反饋電壓;將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，輸出第一電 壓;對(duì)FB信號(hào)的去磁時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，輸出第一檢測(cè)結(jié)果;根據(jù)第一檢測(cè)結(jié)果對(duì)脈寬調(diào)制控制 器進(jìn)行控制，輸出控制值;根據(jù)控制值與第一電壓，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈寬，輸出門信號(hào)。
[0016] 進(jìn)一步的，對(duì)FB信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，具體為；當(dāng)去磁時(shí)間大于前端消隱時(shí)間時(shí)，第一檢 測(cè)結(jié)果為第一電平，則控制值為第一電平；當(dāng)去磁時(shí)間小于前端消隱時(shí)間時(shí)，第一檢測(cè)結(jié)果 為第二電平，則控制值為第二電平。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例使該電路在輸出恒定電壓的情況下，通過脈寬調(diào)制PWM控制器、去磁 時(shí)間檢測(cè)電路和計(jì)時(shí)器的共同作用，對(duì)Gate信號(hào)開啟時(shí)間進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了該電路在任何 情況下都能準(zhǔn)確的對(duì)FB波性進(jìn)行采集工作。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的 附圖。
[0019] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種交流-直流轉(zhuǎn)換器中的輸出電壓采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為圖1在輸出負(fù)載阻值較大時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓或電流波形示意圖；
[0021] 圖3為圖1在輸出負(fù)載阻值較小時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓或電流波形示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓采樣電路結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0023]圖5為圖4中米集電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的去磁時(shí)間檢測(cè)電路輸出信號(hào)與計(jì)時(shí)器輸出信號(hào)的波形 示意圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的FB信號(hào)、去磁時(shí)間檢測(cè)電路輸出信號(hào)與計(jì)時(shí)器輸出信 號(hào)的波形示意圖；
[0026] 圖8a為圖5所不電路中一種PWM控制器電路的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖8b為圖8a中一種模擬加法器電路的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為圖8b所示電路中P麗信號(hào)與運(yùn)算放大器輸出信號(hào)的波形示意圖；
[0029]圖10為圖5所不電路中另一種PWM控制器電路的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓采樣的方法流 程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0032] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓采樣電路結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖4所示，該電路包括:恒流控制電路和輔助繞組電路;其中，恒流控制電路包括 橋式整流器、電容C1、變壓器T1、功率開關(guān)管Ml、整流二極管D1、電阻R1、電容C2和負(fù)載RL;輔 助繞組電路包括電阻R2、電阻R3和采樣電路401。
[0033] 主級(jí)繞組中市電電壓經(jīng)橋式整流器、電容C1輸送到變壓器T1的主級(jí)電感上，主級(jí) 電感與功率開關(guān)管Ml串聯(lián)接地。