输出恒压补偿电路制造技术

本发明专利技术公开了输出恒压补偿电路，电流源的输入端连接供电信号端Vsupply，输出端与第一开关的第一端相连，第一开关的第二端与CV环路控制模块的第一输入端以及第二开关的第一端相连并接至芯片管脚FB，第一开关的控制端与逻辑非门的输入端相连，第二开关的第二端与可控电流源输入端相连，第二开关的控制端与逻辑非门的输出端相连，可控电流源的第一控制端与CV环路控制模块的第一输出端相连，可控电流源第二控制端与输入电压检测模块的输出端相连，可控电流源输出端连接至电源地，CV环路控制模块第二输入端连接至芯片管脚CS，CV环路控制模块的第二输出端连接驱动模块的输入端。用于极小待机输入功耗或极高输出恒压精度的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输出恒压补偿电路，适合于电源管理集成电路的应用，属于功率半导体

技术介绍
在原边反馈(PSR)反激式电源控制芯片中，输出电压的调整通常采用有静差的调制方式，包括PWM(脉冲宽度调制)和PFM(脉冲频率调制)。恒压环路利用输出电压与基准间的误差放大值来表征输出负载(功率)的大小，并作为环路控制电压来调制输入功率，且在一定精度要求内保证输出电压恒定。误差放大值VEA可以表示为：VEA＝VREF+AV(VREF-VFB)，其中，VREF为基准，AV为误差放大器增益，VFB为输出电压的采样值，与输出电压的关系为：VFB＝KSMP×VOUT，KSMP为采样比例。另一方面，变压器工作于DCM(非连续模式)时，电源变换器的输入输出功率关系可以表示为 1 2 L m × ( V I P K R C S ) 2 × f s w × η = V O U T × I O U T , ]]>其中，LM为变压器原边感量，RCS为变压器原边电流检测电阻值，VIPK为RCS电阻上电压的峰值，fSW为变压器原边功率晶体管的开关频率，η为电源变换效率。此外，在PWM调制中，VIPK与VEA的关系为：VIPK＝KIPK×VEA。而在PFM调制中，fSW与VEA的关系为：fSW＝fMAX-Δf×(VEA|MAX-VEA)，fMAX和VEA|MAX的分别为恒压控制的最高频率和最高频率对应的误差放大值。静差(输出电压与预设基准的偏差)与输出电流的关系如图1所示。随着输出电流IOUT的增大(即负载增加)，VIPK或fSW增大，即VEA增大，亦即静差增大。图2示意了现有技术的输出恒压补偿的电源控制结构框图，控制结构主要包括：电阻R1、电阻R2、CV环路控制模块101、可控电流源S1、驱动模块2、功率晶体管M1以及电阻RS。其连接关系为：电阻R1的第一端与输出电压的原边反馈源N*VOUT相连，电阻R1的第二端和电阻R2的第一端连接到电源控制芯片的FB管脚并与CV环路控制模块101的第一输入端以及可控电流源S1的输出端相连，电阻R2的第二端接电源地；CV环路控制模块101的第一输出端与可控电流源S1的控制端相连，可控电流源S1的输入端连接至芯片的电源供电信号Vsupply；CV环路控制模块101的第二输出端与驱动模块102的输入端相连接，驱动模块2的输出端与功率晶体管M1的栅极相连接；功率晶体管M1的漏极连接至芯片的管脚SW，功率晶体管M1的源极与电阻RS的第一端相连并连接至芯片的管脚CS，电阻RS的第二端与电源地相连接。其工作原理为：CV环路控制模块101检测输出负载的大小，并据此控制可控电流源S1的电流大小，进一步地，从芯片FB管脚流出一路与输出负载成负相关关系的电流ICABLE。反馈电压 V F B = N * V O U T * R 2 R 1 + R 2 ; ]]>由于电流ICABLE流经R2，VFB增大了ICABLE*R2，使得VEA下降了ICABLE*R2*AV，进而电源输出级模块3的输出电压VOUT也有所下降。随着输出电流IOUT的减小(即负载减轻)，VEA减小，ICABLE逐渐变大。对于更大的ICABLE，VFB增大得更多，则VOUT值较补偿前的下降得更多。结合图1的输出静差与输出负载关系，输出恒压的精度得到提高。图3示意现有技术的恒压补偿方式对应的示例波形，(a)中，负载从空载逐渐加重至满载，补偿前的输出电压从较高值逐渐下降至较低值。而通过图2可知，补偿电流ICABLE随负载减轻而加大。在轻载以至空载时会从电源供电模块中流出一路较大的电流，增加了电源系统在空载时的功耗。(b)中，未加入输出补偿的空载功耗为P1，加入输出补偿的空载功耗为P2，增加值为PCABLE，由于补偿电流较大，PCABLE较大，且很可能使得空载功耗大于设计的要求值PDEMAND。此外，为了获得更好的电源特性，例如，更高的效率和更好的变压器利用率，CV控制环路会引入与输入电压相关的控制策略，使得CV环路的调制增益(CV环路检测的输出负载与实际输出负载的对应关系)在高输入电压和低输入电压间存在差异。当采用相同的补偿电流ICABLE变化曲线时，会得到不同的输出电压补偿效果，如图中，High line的输出电压曲线(实)和Low line的输出电压曲线(密虚)之间存在明显的差异，从而影响了输出电压的精度。上述情况在不同方面影响了电源变换器的性能，且希望通过设计的手段来避免上述情况的出现，故需要对传统的输出恒压补偿方式进行调整。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种输出恒压补偿电路。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：输出恒压补偿电路，特点是：包含电流源、第一开关、可控电流源、第二开关、逻辑非门、CV环路控制模块以及输入电压检测模块，所述电流源的输入端连接电源管理芯片的供电信号端Vsupply，所述电流源输出端与第一开关的第一端相连，第一开关的第二端与CV环路控制模块的第一输入端以及第二开关的第一端相连，并连接至电源管理芯片的管脚FB，第一开关的控制端与逻辑非门的输入端相连，并连接信号端Tstart，第二开关的第二端与可控电流源输入端相连，第二开关的控制端与逻辑非门的输出端相连，可控电流源的第一控制端与CV环路控制模块的第一输出端相连，可控电流源的第二控制端与输入电压检测模块的输出端相连，可控电流源的输出端连接至电源地，CV环路控制模块的第二输入端连接至电源管理芯片的管脚CS，CV环路控制模块的第二输出端连接至驱动模块的输入端，输入电压检测模块的输入端连接至电源管理芯片的管脚SW。进一步地，上述的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
输出恒压补偿电路，其特征在于：包含电流源(S1)、第一开关(T1)、可控电流源(S2)、第二开关(T2)、逻辑非门(G1)、CV环路控制模块(101)以及输入电压检测模块(102)，所述电流源(S1)的输入端连接电源管理芯片的供电信号端Vsupply，所述电流源(S1)输出端与第一开关(T1)的第一端相连，第一开关(T1)的第二端与CV环路控制模块(101)的第一输入端以及第二开关(T2)的第一端相连，并连接至电源管理芯片的管脚FB，第一开关(T1)的控制端与逻辑非门(G1)的输入端相连，并连接信号端Tstart，第二开关(T2)的第二端与可控电流源(S2)输入端相连，第二开关(T2)的控制端与逻辑非门(G1)的输出端相连，可控电流源(S2)的第一控制端与CV环路控制模块(101)的第一输出端相连，可控电流源(S2)的第二控制端与输入电压检测模块(102)的输出端相连，可控电流源(S2)的输出端连接至电源地，CV环路控制模块(101)的第二输入端连接至电源管理芯片的管脚CS，CV环路控制模块(101)的第二输出端连接至驱动模块(2)的输入端，输入电压检测模块(102)的输入端连接至电源管理芯片的管脚SW。...

【技术特征摘要】
1.输出恒压补偿电路，其特征在于：包含电流源(S1)、第一开关(T1)、可控电流源(S2)、第二开关(T2)、逻辑非门(G1)、CV环路控制模块(101)以及输入电压检测模块(102)，所述电流源(S1)的输入端连接电源管理芯片的供电信号端Vsupply，所述电流源(S1)输出端与第一开关(T1)的第一端相连，第一开关(T1)的第二端与CV环路控制模块(101)的第一输入端以及第二开关(T2)的第一端相连，并连接至电源管理芯片的管脚FB，第一开关(T1)的控制端与逻辑非门(G1)的输入端相连，并连接信号端Tstart，第二开关(T2)的第二端与可控电流源(S2)输入端相连，第二开关(T2)的控制端与逻辑非门(G1)的输出端相连，可控电流源(S2)的第一控制端与CV环路控制模块(101)的第一输出端相连，可控电流源(S2)的第二控制端与输入电压检测模块(102)的输出端相连，可控电流源(S2)的输出端连接至电源地，CV环路控制模块(101)的第二输入端连接至电源管理芯片的管脚CS，CV环路控制模块(101)的第二输出端连接至驱动模块(2)的输入端，输入电压检测模块(102)的输入端连接至电源管理芯片的管脚SW。2.根据权利要求1所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：所述管脚SW与功率晶体管(M1)的漏极相连；管脚FB与第一电阻(R1)的第一端和第二电阻(R2)的第一端相连；管脚CS与功率晶体管(M1)的源极和电阻RS的第一端相连；驱动模块(2)的输出端与功率晶体管(M1)的栅极相连；第一电阻(R1)的第二端连接原边反馈源N*VOUT，第二电阻(R2)的第二端连接至电源地，电阻RS的第二端连接至电源地。3.根据权利要求1所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：信号端Tstart信号为逻辑高时，即软启动阶段，补偿电流ICABLE由电流源(S1)提供，从管脚FB流出并经过第二电阻(R2)；信号端Tstart信号为逻辑低时，即软启动后正常工作阶段，补偿电流ICABLE由可控电流源(S2)提供，经过第一电阻(R1)从管脚FB流入。4.根据权利要求1所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：所述输入电压检测模块(102)包括电阻RHV、电流采样模块(1021)、镜像比例模块(1022)和电流比较器(1023)，所述电阻RHV的第一端连接至管脚SW，电阻RHV的第二端连接至电流采样模块(1021)的输入端，电流采样模块(1021)的输出端连接至镜像比例模块(1022)的输入端，镜像比例模块(1022)的输出端与电流比较器(1023)的第一输入端相连，电流比较器(1023)的第二输入端和第三输入端分别与电流基准IREF1和电流基准IREF2相连。5.根据权利要求1或4所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：所述输入电压检测模块(102)检测电源变换器的输入电压并判断其处于的输入电压区域，产生控制信号来调节电源变换器正常工作时的补偿电流ICABLE的大小。6.根据权利要求1或4所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：所述输入电压检测模块(102)通过对从管脚SW流入的电流进行采集处理获得电源变换器输入电压的信息，输入电压来自电源变换器的AC输入端或者DC输入端。7.根据权利要求1所述的输出恒压补偿电路，其特征在于：所述CV环路控制模块(101)包含采样检测模块(1011)、误差放大模块(1012)、峰值计算模块(1013)、比较器(CMP)、前沿消隐模块(1014)、频率发生模块(1015)、RS锁存器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海松，赵倡申，刘文亮，易扬波，
申请(专利权)人：苏州博创集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32