恆流輸出開關電源峰值電流補償電路的製作方法
2023-08-07 08:06:56
專利名稱：恆流輸出開關電源峰值電流補償電路的製作方法
技術領域：
本技術涉及電子半導體的開關電源控制電路，主要針對改善開關電源中的峰值電流過衝問題。
背景技術：
作為電子產品中必不可少的器件之一，電源管理器件與整個電子工業的發展休戚相關。目前針對電池、手機充電器，各類家電適配器所採用的電源轉換晶片，一般都採用 AC-DC轉換，採用峰值電流控制方式，實現恆壓恆流的輸出。但由於峰值電流輸出過程中控制部分的延時，導致開關電流峰值過衝，影響了恆定峰值電流的控制操作，大大降低了預期的恆流輸出精度。
圖1所示的是一般常用的開關電源轉換器100，其中102是該電路的主體部分控制器。常用的開關電源轉換器一般包括，控制器102，輸入電壓106，三極體112(Q1)，濾波電容器110，整流電路108，開關電流檢測電阻125，二極體120，電容122，發光二極體126以及變壓器130，該變壓器由輸入線圈116，反饋線圈118以及輸出線圈1 組成。常用的恆定峰值電流控制過程如圖2所示，系統接收一個非穩壓的輸入電壓106， 用以提供負載輸出功率驅動元器件(例如發光二極體126)，輸入電壓106與整流電路108 耦合後，為變壓器130和三極體1120Π)提供一個整流輸入電壓VIN111。需要注意的是， VinIII是一個一直隨時間變化的直流電壓。當控制器102輸出到三極體112 (Ql)的控制信號為高電平時，三極體1120Π)導通，由開關電流檢測電阻125感應出開關電流Is，開關電流Is不斷上升至峰值電流參考Itop時，控制器102輸出控制信號，使三極體112 (Ql)截止， 開關電流Is降低至0，Is輸出效果圖如圖3所示。但由於控制器102中存在一定的傳輸延遲，造成傳輸到Ql上的截止信號也有一定程度的延遲，最終導致開關電流Is會超過峰值電流參考Itop，最終達到峰值電流Imax處， 如圖4所示。所以，在一般常用的開關電源轉換器中，由於存在截止信號的延時，會導致輸出電流發生變化，而非恆定。影響了恆定峰值電流控制的精度和系統穩定性。
發明內容本實用新型的目的在於解決現有技術中的上述問題，提出一種恆流輸出開關電源峰值電流補償電路，通過增加峰值補償模塊，利用峰值補償模塊修正開關電源原邊電流的峰值，提高恆定峰值電流控制的精度和系統穩定性。本實用新型所採用的技術方案是增加峰值補償電路，通過模擬峰值電流檢測與峰值電流參考之間的關係，最終計算出峰值電流誤差信號。該電路主要包括峰值電流參考，電容器，電晶體開關Si、S2、S3、S4，其中Sl的一端連接峰值檢測輸出端，另一端連接電容器正極。S2—端連接電容器正極，一端連接峰值電流參考正極。S3—端連接電容器負極，一端連接峰值電流參考正極。S4—端連接電容器負極，一端連接比較器負相輸入端。峰值電流參考負極接地。開關Si、S3同時由時鐘信號CK控制，開關S2、S4同時由恧控制，壓信號是CK信號的反相信號。當31、53導通時，52、54關閉。當S2、S4導通時，Si、S3關閉。在具體實施過程中，峰值補償電路還應該包括峰值電流檢測和比較器，比較器的正相輸入端連接開關電源峰值電流信號，反相輸入端連接至電晶體開關S4。將實際的開關電源峰值電流與峰值電流補償電路產生的峰值電流補償信號進行比較，產生控制信號，由於系統延時，最終產生一個恆定的峰值電流Is。本實用新型的有益效果是，能夠通過分析電路的峰值電流參考和峰值電流檢測之間的關係，生成一個動態的峰值電流誤差信號，從而獲得恆定的峰值電流輸出。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是一般常用的開關電源轉換器。圖2是常用的恆定峰值電流控制過程圖3是理想狀態下的恆定峰值電流Is輸出效果圖圖4是由於控制器延時所造成的實際峰值電流Is輸出效果圖圖5是本實用新型中峰值電流補償電路的具體描述圖6是本實用新型中峰值電流補償電路的功能框圖圖7是電晶體開關Si、S3導通狀態下峰值電流補償電路的工作模式圖8是電晶體開關S2、S4導通狀態下峰值電流補償電路的工作模式圖9是採用本峰值電流補償電路後，恆定峰值電流Is的輸出效果圖圖1中的部件包括控制器102，輸入電壓106，整流電路108，濾波電容器110，傳輸介質111，三極體112，輸入線圈116，反饋線圈118，二極體120，電容122，電阻125，發光二極體126，輸出線圈128。
具體實施方式
下面，結合附圖詳細描述本實用新型的優選實施例。由於峰值電流補償技術在電源轉換器中的應用是公開的，所以在接下來的描述中，為了使閱讀者對本實用新型有更加透徹的了解，在本實例中，我們只會對與本實用新型有密切聯繫的部件、功能或步驟進行具體描述。在其他情況下，我們將不會對某些著名的方法進行詳細描述，以免模糊本實用新型。圖5是本實用新型的一個具體實施電路。圖6是本實用新型中峰值電流補償電路的具體功能框圖。在實際操作中，本峰值補償電路位於圖1中的控制器102內。在一個時鐘周期中， 系統通過圖1中的開關電流信號127向控制器102輸入峰值電流信號Is。該峰值電流信號首先通過峰值電流檢測模塊，產生實際峰值電流Imax，並經過電晶體開關Si、S3，與峰值電流參考Itop比較，在電容C中產生峰值電流誤差信號Ierr Ierr = Imax-I top具體分步電路如圖7所示。
4[0029]當CK信號反相時，電晶體開關Si、S3截止，S2、S4導通，存貯在電容C上的峰值電流誤差信號Ierr與峰值電流參考Itop反相疊加，產生一個經過補償後的峰值電流參考 Ifix0Ifix = Itop-Ierr實際輸出的峰值電流等於經過補償的峰值電流參考Ifix與控制信號延遲所產生的峰值電流過衝(誤差信號)Ierr疊加。實際輸出=Ifix+Ierr= (Itop-Ierr)+Ierr= Itop具體分步電路如圖8所示。經過補償後的開關電流Is如圖9所示。根據本實用新型提出的恆流輸出開關電源峰值電流補償電路過對開關電源中的峰值電流進行補償，有效控制了實際的峰值電流精度，使系統獲得恆定的輸出電流，提高了系統穩定性。以上內容描述了根據本實用新型進行的優選實施例的裝置和方法。在以上的描述中，僅以實例的方式，示出了本實用新型的優選實施例，並不意味著本實用新型局限於上述步驟和單元結構。在可能的情況下，本領域技術人員可依照本發明的構思通過邏輯分析、推理對步驟和單元進行調整、取捨和組合。此外，某些步驟和單元並非實施本實用新型的總體設計思想所必須的元素。因此，本實用新型所必需的技術特徵僅受限於能夠實現本實用新型的總體發明思想的最低要求，而不受以上具體實例的限制。因此，本發明的範圍不局限於上述特定實施例，而應有所附權利要求所限定。
權利要求1.一種恆流輸出開關電源峰值電流補償電路，包括一個峰值電流補償模塊，用以產生開關電源的峰值電流誤差信號，包括了峰值電流參考、峰值電流檢測以及峰值電流誤差信號採樣存貯電路，該電路具體包括峰值電流參考， 峰值電流檢測，比較器，電容器，電晶體開關Si、S2、S3、S4 其中Sl的一端連接峰值檢測輸出端，另一端連接電容器正極；S2 —端連接電容器正極，一端連接峰值電流參考正極；S3 —端連接電容器負極，一端連接峰值電流參考正極；S4 一端連接電容器負極，一端連接比較器負相輸入端；峰值電流參考負極接地；比較器的正相輸入端連接開關電源峰值電流信號，反相輸入端連接至電晶體開關S4 ；將實際的開關電源峰值電流與峰值電流補償電路產生的峰值電流補償信號進行比較，產生控制信號，由於系統延時，最終產生一個恆定的峰值電流。
2 根據權利要求1所述的恆流輸出開關電源峰值電流補償裝置，其中經過補償後的峰值電流參考Ifix與峰值電流誤差信號Ierr及峰值電流參考Itop的關係是Ifix = Itop-Ierr ；實際輸出的峰值電流等於經過補償的峰值電流參考Ifix與控制信號延遲所產生的峰值電流過衝(誤差信號)Ierr疊加，最終等於峰值電流參考Itop ；實際輸出=Ifix+Ierr=(Itop-Ierr)+Ierr=Itop
3.根據權利要求1所述的恆流輸出開關電源峰值電流補償裝置，其特徵在於，所述峰值電流補償模塊包括峰值電流檢測、峰值電流參考、峰值電流誤差信號採樣存貯部分、比較器。其中峰值電流誤差信號採樣存貯部分包括電容器C，電晶體開關Si、S2、S3、S4 其中峰值電流檢測的輸入端為開關電源的峰值電流信號，輸出端連接到電晶體開關Sl ；電晶體開關Sl的一端連接峰值電流檢測輸出端，另一端連接電容器正極；電晶體開關S2—端連接電容器正極，一端連接峰值電流參考正極；電晶體開關S3 —端連接電容器負極，一端連接峰值電流參考正極；電晶體開關S4—端連接電容器負極，一端連接比較器負極；峰值電流參考正極連接電晶體開關S4，負極接地；比較器的正相輸入端連接開關電源的峰值電流信號，反相輸入端連接至電晶體S4 ；開關S1、S3同時由時鐘信號CK控制，開關S2、S4同時由而控制，玩信號是CK信號的反相信號；當Si、S3導通時，S2、S4關閉；當S2、S4導通時，Si、S3關閉。
專利摘要本實用新型公開了一種恆流輸出開關電源峰值電流補償電路，該技術利用峰值電流參考與峰值電流檢測，獲得峰值電流補償。利用該峰值電流補償修正開關電源的電流峰值，恆定電流輸出。避免了由於控制器控制信號延遲造成的峰值電流變化，提高了開關電源的控制精度和系統穩定性。該系統主要包括峰值電流檢測、峰值電流參考、比較器、電容器、電晶體開關。
文檔編號H02M3/335GK202334312SQ20112023290
公開日2012年7月11日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者曾慶剛 申請人:無錫虹光半導體技術有限公司