一种磁隔离反馈电路制造技术

本发明专利技术提供一种磁隔离反馈电路，包括副边芯片、补偿电路、磁隔离耦合变压器和主边芯片。通过将电压幅值信号调制为脉冲宽度信息，通过磁隔离耦合变压器传输之后，再将此脉冲宽度信息还原为电压幅值信号。该电路能够准确地反馈误差信号，实现控制器的主边控制，抗干扰能力强，简化了磁隔离耦合变压器的设计。

【技术实现步骤摘要】
一种磁隔离反馈电路
本专利技术涉及一种磁隔离反馈电路，特别涉及一种开关电源领域中实现闭环控制的磁隔离反馈电路。
技术介绍
离线式开关电源利用变压器实现电气隔离，其输出端的信号也需要隔离地反馈到原边构成系统的负反馈控制环。经典的方式是通过TL431和光耦形成的跨导放大器将输出电压反馈到变换器的原边。然而，TL431和光耦都需要较大的静态工作电流，且光耦线性范围较窄。尤其在高温、高辐照等恶劣应用环境下光耦的性能更加不可靠，容易损坏。另外一种隔离反馈方式为磁隔离，即通过一个耦合变压器将输出信号反馈至原边。磁隔离反馈的优点是有较强的抗干扰、抗辐照能力，在高温、高压等恶劣环境下能保持较高的精度和稳定性。现有技术中，比较常用的磁隔离反馈方式是采用TI的UC1901芯片，该芯片采样电源输出电压到内部的误差放大器，产生误差信号之后由时钟信号对其进行斩波放大。形成的脉冲再通过耦合变压器传送至主边由半波整流、滤波电路还原误差信号。该反馈方式的不足之处在于对误差信号采用幅值调制，而幅值随时在变，增加了变压器的设计难度。且在斩波频率较低时变压器的功耗较大，容易饱和，误差幅值较低时抗干扰能力减弱。专利US6301135也提出了一种磁隔离反馈电路，直接将副边误差信号和三角波比较的PWM调制信号传送至主边控制主开关。由于没有误差信号还原的环节，该电路只能实现副边单电压环控制，使用在反激等拓扑中时会给环路补偿造成困难。此外，还有分立器件搭建的磁隔离反馈电路，如专利CN102185485和专利CN103326579。这两篇专利提出的电路仍然是对误差信号进行幅值调制，与UC1901的调制解调方式相类似，且分立器件搭建的电路可靠性较差，占用了较大的PCB面积。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种磁隔离反馈电路，该电路能够准确地反馈误差信号，实现控制器的主边控制，抗干扰能力强，简化了磁隔离耦合变压器的设计。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种磁隔离反馈电路，包括副边芯片、补偿电路、磁隔离耦合变压器和主边芯片。副边芯片通过FB端口采样电源输出端的信息，并将其转化为误差信号，通过COMP端口输出到补偿电路的一端，补偿电路的另一端接至FB端口；同时，将误差信号调制为脉冲信号经由TRP端口和TRN端口输出到磁隔离耦合变压器，通过磁隔离耦合变压器连接至主边芯片的SP端口和SN端口；主边芯片将包含误差信号信息的脉冲信号还原为误差信号，实现闭环控制。其特征在于：所述的副边芯片包括误差放大器、误差信号调制单元和脉冲调制单元；所述的误差放大器的正向端接芯片内部产生的基准电压Vref，所述的误差放大器负向端接收电源输出电压的采样值K*Vout，所述的误差放大器输出误差信号给误差信号调制单元；所述的误差信号调制单元将误差信号调制为方波信号后输出到所述的脉冲调制单元；所述的脉冲调制单元将方波调制为窄脉冲输出到磁隔离耦合变压器；所述的主边芯片包括主边方波还原单元、主边误差信号解调单元、第二比较器、第一RS触发器和第二振荡器；所述的主边方波还原单元的输入端通过SN端口和SP端口连接所述磁隔离耦合变压器的输出端，所述主边方波还原单元的输出端输出信号到所述主边误差信号解调单元；所述第二比较器的正向输入端接收来自主边误差信号解调单元的输出信号，所述第二比较器的负向输入端通过CS端口连接电感电流采样电阻后接地，所述第二比较器的输出端接所述第一RS触发器的复位端R；所述第一RS触发器的置位端S接所述第二振荡器的时钟输出端CLK，所述第一RS触发器的输出端Q通过GATE端口接功率开关管。优选的，所述的误差信号调制单元包括第一振荡器、第一比较器、第一与门以及锯齿波产生单元；所述第一比较器的正向端连接所述误差放大器的输出端，所述的第一比较器的负向端连接到所述的锯齿波产生单元；所述的第一比较器输出端接所述的第一与门的一个输入端，所述的第一与门的另一个输入端接所述第一振荡器产生的时钟信号CLK；所述第一与门的输出端接所述的脉冲调制单元；所述的第一振荡器的反相时钟输出端CLK_连接所述锯齿波产生单元。优选的，所述的锯齿波产生单元包括第一开关管、第一电流源、锯齿波产生电容和第二开关管；所述的第一开关管的栅极和所述的第二开关管的栅极接所述的第一振荡器的反相时钟输出端CLK_；所述第一开关管的源极接电源VCC，所述第一开关管的漏极接所述第一电流源的正极；所述第二开关管的漏极接所述锯齿波产生电容的一端和所述第一电流源的负极，所述第二开关管的源极和锯齿波产生电容的另一端一起接地。优选的，所述的脉冲调制单元包括第四反相器、第五开关管、第六开关管、第三电流源、第二电容、第一施密特触发器、第五反相器、第二或非门、第四电流源、第七开关管、第八开关管、第三电容、第二施密特触发器、第六反相器和第三或非门；所述第四反相器的输入端接所述误差信号调制单元的输出端，并且分别连接到所述第七开关管的栅极、所述第八开关管的栅极和所述第三或非门的一个输入端；所述第四反相器的输出端分别接所述第五开关管的栅极、所述第六开关管的栅极和所述第二或非门的一个输入端；所述第五开关管的源极接所述第三电流源的负极，所述第五开关管漏极和所述第六开关管的漏极分别接所述第二电容的一端和所述第一施密特触发器的输入端；所述第六开关管的源极接地；所述第一施密特触发器的输出端接所述第五反相器的输入端，所述第五反相器的输出端接所述第二或非门的另一个输入端；所述第二或非门的输出端接所述磁隔离耦合变压器的正向输入端；所述第七开关管的源极接所述第四电流源的负极，所述第七开关管的漏极和所述第八开关管的漏极分别接所述第三电容的一端及所述第二施密特触发器的输入端，所述第八开关管的源极接地；所述第二施密特触发器的输出端接所述第六反相器的输入端，所述第六反相器的输出端接所述第三或非门的另一个输入端；所述第三或非门的输出端接所述磁隔离耦合变压器的负向输入端。优选的，所述的主边误差信号解调单元包括第一反相器、延时电路Delay、第二反相器、第三开关管、第二电流源、锯齿波还原电容、第四开关管、第一或非门、第一传输门、第三反相器、采样电容；所述第一反相器的输入端、所述延时电路Delay的输入端以及所述第一或非门的一个输入端分别连接所述主边方波还原单元的输出端；所述第一反相器的输出端接所述第三开关管的栅极，所述第三开关管的源极和漏极分别接电源VCC和所述第二电流源的正极；所述锯齿波还原电容的两端分别接所述第二电流源的负极和地；所述第四开关管的漏极和源极分别接所述第二电流源的负极和地；所述延时电路Delay的输出端接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端接所述第四开关管的栅极和所述第一或非门的另一个输入端；所述第一或非门的输出端接所述第一传输门的一个控制端和所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端接所述第一传输门的另一控制端，所述第一传输门的输入端接所述第二电流源的负极，所述第一传输门的输出端接所述采样电容的一端和所述第二比较器的正向输入端。优选的，所述的主边方波还原单元包括第二RS触发器，所述第二RS触发器的S端和R端分别通过主边芯片SP端口和SN端口接到所述磁隔离耦合变压器的两个输出端，所述第二RS触发器的Q端输出还原之后的方波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁隔离反馈电路，包括副边芯片、补偿电路、磁隔离耦合变压器和主边芯片；副边芯片通过FB端口采样电源输出端的信息，并将其转化为误差信号，通过COMP端口输出到补偿电路的一端，补偿电路的另一端接至FB端口；同时，将误差信号调制为脉冲信号经由TRP端口和TRN端口输出到磁隔离耦合变压器，通过磁隔离耦合变压器连接至主边芯片的SP端口和SN端口；主边芯片将包含误差信号信息的脉冲信号还原为误差信号，实现闭环控制；其特征在于：所述的副边芯片包括误差放大器、误差信号调制单元和脉冲调制单元；所述的误差放大器的正向端接芯片内部产生的基准电压Vref，所述的误差放大器负向端接收电源输出电压的采样值K*Vout，所述的误差放大器输出误差信号给误差信号调制单元；所述的误差信号调制单元将误差信号调制为方波信号后输出到所述的脉冲调制单元；所述的脉冲调制单元将方波调制为窄脉冲输出到磁隔离耦合变压器；所述的原边芯片包括主边方波还原单元、主边误差信号解调单元、第二比较器、第一RS触发器和第二振荡器；所述的主边方波还原单元的输入端通过SN端口和SP端口连接所述磁隔离耦合变压器的输出端，所述主边方波还原单元的输出端输出信号到所述主边误差信号解调单元；所述第二比较器的正向输入端接收来自主边误差信号解调单元的输出信号，所述第二比较器的负向输入端通过CS端口连接电感电流采样电阻的正向端，所述第二比较器的输出端接所述第一RS触发器的复位端R；所述第一RS触发器的置位端S接所述第二振荡器的时钟输出端CLK，所述第一RS触发器的输出端Q通过GATE端口接功率开关管。...

【技术特征摘要】
1.一种磁隔离反馈电路，包括副边芯片、补偿电路、磁隔离耦合变压器和主边芯片；副边芯片通过FB端口采样电源输出端的信息，并将其转化为误差信号，通过COMP端口输出到补偿电路的一端，补偿电路的另一端接至FB端口；同时，将误差信号调制为脉冲信号经由TRP端口和TRN端口输出到磁隔离耦合变压器，通过磁隔离耦合变压器连接至主边芯片的SP端口和SN端口；主边芯片将包含误差信号信息的脉冲信号还原为误差信号，实现闭环控制；其特征在于：所述的副边芯片包括误差放大器、误差信号调制单元和脉冲调制单元；所述的误差放大器的正向端接芯片内部产生的基准电压Vref，所述的误差放大器负向端接收电源输出电压的采样值K*Vout，所述的误差放大器输出误差信号给误差信号调制单元；所述的误差信号调制单元将误差信号调制为方波信号后输出到所述的脉冲调制单元；所述的脉冲调制单元将方波调制为窄脉冲输出到磁隔离耦合变压器；所述的主边芯片包括主边方波还原单元、主边误差信号解调单元、第二比较器、第一RS触发器和第二振荡器；所述的主边方波还原单元的输入端通过SN端口和SP端口连接所述磁隔离耦合变压器的输出端，所述主边方波还原单元的输出端输出信号到所述主边误差信号解调单元；所述第二比较器的正向输入端接收来自主边误差信号解调单元的输出信号，所述第二比较器的负向输入端通过CS端口连接电感电流采样电阻后接地，所述第二比较器的输出端接所述第一RS触发器的复位端R；所述第一RS触发器的置位端S接所述第二振荡器的时钟输出端CLK，所述第一RS触发器的输出端Q通过GATE端口接功率开关管。2.根据权利要求1所述的磁隔离反馈电路，其特征在于：所述的误差信号调制单元包括第一振荡器、第一比较器、第一与门以及锯齿波产生单元；所述第一比较器的正向端连接所述误差放大器的输出端，所述的第一比较器的负向端连接到所述的锯齿波产生单元；所述的第一比较器输出端接所述的第一与门的一个输入端，所述的第一与门的另一个输入端接所述第一振荡器产生的时钟信号CLK；所述第一与门的输出端接所述的脉冲调制单元；所述的第一振荡器的反相时钟输出端CLK_连接所述锯齿波产生单元。3.根据权利要求2所述的磁隔离反馈电路，其特征在于：所述的锯齿波产生单元包括第一开关管、第一电流源、锯齿波产生电容和第二开关管；所述的第一开关管的栅极和所述的第二开关管的栅极接所述的第一振荡器的反相时钟输出端CLK_；所述第一开关管的源极接电源VCC，所述第一开关管的漏极接所述第一电流源的正极；所述第二开关管的漏极接所述锯齿波产生电容的一端和所述第一电流源的负极，所述第二开关管的源极和锯齿波产生电容的另一端一起接地。4.根据权利要求1所述的磁隔离反馈电路，其特征在于：所述的脉冲调制单元包括第四反相器、第五开关管、第六开关管、第三电流源、第二电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，於昌虎，肖华，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44