一种电流采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电流采样电路，可应用于反激变换器、正激变换器等拓扑的原边电流采样，通过在控制IC的电流采样引脚预偏置直流电压，可大大减小原边电流采样电阻的采样电压。这种电流采样方法可显著减小采样电阻的阻值与功耗，提升产品效率及产品功率密度，同时拓宽了直接通过功率电阻进行采样原边电流的应用领域，且电路容易实现与实用化。

A current sampling circuit

The invention discloses a current sampling circuit, which can be applied to the primary side current sampling of the topology such as flyback converter and forward converter. By controlling the pre bias DC voltage of the current sampling pin of the IC, the sampling voltage of the primary side current sampling resistance can be greatly reduced. This current sampling method can significantly reduce the resistance and power consumption of sampling resistance, improve product efficiency and product power density, and broaden the application area of primary side current sampling directly through power resistors, and the circuit is easy to achieve and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种电流采样电路
本专利技术涉及一种隔离变换器的原边电流采样电路，特别涉及反激变换器的原边电流采样电路。
技术介绍
在功率较小的隔离变换器上，如输出功率小于10W的DC/DC变换器，由于成本、体积等方面的限制，不宜采用互感器等电路较复杂或占用空间较大的原边电流采样方案。传统的解决方案如图1所示，通过在反激变换器的主功率N-MOS管下串联功率电阻到输入地，直接通过功率电阻对原边电流进行采样，并经过低通滤波后输入至控制IC的原边电流采样引脚，同时为了保证宽输入电压产品过流点的一致性，在原边电流采样引脚增加与输入电压成反比的电压前馈。该方案电路结构简单有效，既可保证原边电流的采样快速且不失真，且成本低、体积小，故在小功率产品上得到了广泛应用。然而，当隔离变换器的原边电流增大时，上述的这种电流采样电路存在电流采样电阻R1功耗较大的问题，当产品功率较大时，需采用更多的电阻进行并联使用，使得产品效率较低、温升高、成本增加、占用的布板空间增大等问题，该电流采样电路在功率较大的隔离变换器或高功率密度的小功率产品中的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术要解决上述的隔离变换器原边电流采样电路的采样电阻功耗较大的问题，提供一种隔离变换器原边电流采样方法，使得采样电阻功耗较小，从而减少采样电阻数量、提升产品效率与产品功率密度，可拓宽该电流采样方式的应用领域，且该方法电路结构简单，容易实现与实用化。本专利技术的目的是这样实现的，一种电流采样电路，包括采样电阻R1、低通滤波电路和控制IC，所述的采样电阻R1采样外部电路的原边电流，转换为电压采样信号；低通滤波电路的输入端连接到所述的电压采样信号，用于滤除电压采样信号中存在的高频电压尖峰，然后输出经过滤波后的电压采样信号给控制IC的电流采样脚；其特征在于：还包括直流偏置电路，直流偏置电路的第一端子连接控制IC的电流采样脚，直流偏置电路的第二端子连接到电源输入正极或控制IC的供电脚VCC，用于降低所述采样电阻R1的功耗。优选的，所述的直流偏置电路包括电阻R4，所述的电阻R4的第一端子连接所述的控制IC的电流采样脚，所述的电阻R4的第二端子连接所述的控制IC的供电脚VCC。进一步的，所述的直流偏置电路还包括线性稳压电路，线性稳压电路的输入端连接输入电压正极，为所述控制IC的电流采样脚提供一个稳定的直流偏置电压；所述电阻R4的第二端子由连接所述的控制IC的供电脚VCC改为连接所述的线性稳压电路输出端。优选的，所述的线性稳压电路包括NPN三极管Q2、稳压管D2和电阻R5，所述电阻R5的第一端子连接电源输入正极，所述电阻R5的第二端子连接所述稳压管D2的阴极和所述NPN三极管Q2的基极，所述稳压管D2的阳极连接电源输入负极，所述NPN三极管Q2的集电极连接电源输入正极，所述NPN三极管Q2的发射极连接电阻R4的第二端子。优选的，所述的直流偏置电路包括恒流源IC2，所述的恒流源IC2阳极接所述的电源输入正极，所述的恒流源IC2阴极接所述的控制IC的电流采样脚。优选的，一种电流采样电路还包括电压前馈电路，连接在电源输入正极与控制IC的电流采样脚之间。优选的，所述的电压前馈电路包括电阻R3，所述电阻R3的一端连接电源输入正极，所述电阻R3的另一端连接所述控制IC的电流采样脚。优选的，低通滤波电路包括电阻R2和电容C2，所述的电阻R2的第一端子连接所述的电容C2的第一端子和所述的控制IC的电流采样脚，所述的电阻R2的第二端子连接外部电路中采样电阻的电压采样信号，所述的第二电容C2的第二端子连接电源输入负极。工作原理为：所述的控制IC电流采样脚CS为电流采样信号输入端，用于检测原边电流信号；反激变换器的原边电流除了原边激磁电流外，还叠加了因变压器寄生电容产生的高频尖峰电流，第一电阻R1采样的电压信号存在高频尖峰电压，低通滤波电路对该高频电压尖峰进行滤波，以避免控制IC误触发；当输出电流增大时，反激变换器的原边峰值电流Ip会相应增大，当达到所述的控制IC电流采样脚电压达到所述的控制IC设定值后，IC会进入过流保护模式；由于反激变换器的原边峰值电流Ip大小与输入电压成反比，若无电压前馈电路，对于宽输入电压范围的反激变换器，产品过流点输入低限小输入高限大，增加前馈电路可在交流电压信号上叠加一个与输入电压成反比的直流信号，使得在所述的控制IC的电流采样脚的峰值电压与输入电压相对接近，从而使得产品过流点在整个输入电压范围段相当，有助于提高产品的可靠性，对于输入电压固定或输入电压范围较小的应用，由于无需对输入电压变化引起的原边电流变化进行补偿，可无需所述的电压前馈电路。有直流偏置电压时的控制IC电流采样脚电压波形如图3所示，增加的直流偏置电路，可使VCS电压的直流分量VDC相对稳定，即使增加较大的偏置电压仍能使产品的输出过流点保持相对平衡，由于VCS峰值电压与传统方案差异不大，VCS交流部分VAC可显著减小，VCS交流部分VAC近似等于第一电阻两端的电压，故第一电阻的阻值可明显减小，从而可降低第一电阻功耗，减小采样电阻数量，达到提高产品效率、提升产品功率密度的有益效果。附图说明图1为传统电流采样原理图；图2为本专利技术第一实施例电路框图；图3为本专利技术增加直流偏置时控制IC电流采样脚电压波形；图4为本专利技术第一实施例电路应用于反激拓扑的电路原理图；图5为本专利技术第二实施例电路应用于反激拓扑的电路原理图；图6为本专利技术第四实施例电路应用于反激拓扑的电路原理图。具体实施方式第一实施例图4示出了第一实施例的原理图，其功率级拓扑为反激拓扑。反激拓扑电路包括一只变压器T1、一只N-MOS管Q1、第一二极管D1、第一电容C1，所述的变压器包括第一原边绕组、第一副边绕组；反激电路的连接关系为：所述的第一原边绕组异名端连接电源输入正极，所述的第一原边绕组同名端接所述的N-MOS管Q1的漏极，所述的N-MOS管Q1的源极输出电流给本专利技术的电流采样电路；所述的第一副边绕组的同名端连接所述第一二极管D1的阳极，所述第一二极管D1的阴极连接输出端正极，所述的第一副边绕组的异名端连接所述的输出端负极，所述的第一电容C1的第一端子接输出端正极，所述的第一电容C1的第二端子接输出端负极。本专利技术的一种电流采样电路，包括采样电阻R1、低通滤波电路和控制IC，还包括直流偏置电路。所述的采样电阻R1采样反激拓扑电路的原边电流信号，转换为电压采样信号；低通滤波电路的输入端连接所述的电压采样信号，用于滤除电压采样信号中存在的高频电压尖峰，然后输出滤波后的电压采样信号给控制IC的电流采样脚；直流偏置电路的第一端子连接控制IC的电流采样脚CS，直流偏置电路的第二端子连接到控制IC的供电脚VCC，用于降低所述采样电阻R1的功耗。低通滤波电路包括第二电阻R2和第二电容C2，所述的第二电阻R2的第一端子连接所述的第二电容C2的第一端子，所述的第二电阻R2的第二端子连接所述的N-MOS管的源极，所述的第二电容C2的第二端子连接电源输入负极，同时所述的第二电容的第一端子连接所述的控制IC的电流采样脚；直流偏置电路包括第四电阻R4，所述的第四电阻R4的第一端子连接所述的控制IC的电流采样脚CS，所述的第四电阻R4的第二端子连接所述的控制IC的供电脚VCC。工作原理为：所述的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流采样电路，包括采样电阻R1、低通滤波电路和控制IC，所述的采样电阻R1采样外部电路的原边电流，转换为电压采样信号；低通滤波电路的输入端连接所述的电压采样信号，用于滤除电压采样信号中存在的高频电压尖峰，然后输出经过滤波后的电压采样信号给控制IC的电流采样脚；其特征在于：还包括直流偏置电路，直流偏置电路的第一端子连接控制IC的电流采样脚，直流偏置电路的第二端子连接到电源输入正极或控制IC的供电脚VCC，用于降低所述采样电阻R1的功耗。

【技术特征摘要】
1.一种电流采样电路，包括采样电阻R1、低通滤波电路和控制IC，所述的采样电阻R1采样外部电路的原边电流，转换为电压采样信号；低通滤波电路的输入端连接所述的电压采样信号，用于滤除电压采样信号中存在的高频电压尖峰，然后输出经过滤波后的电压采样信号给控制IC的电流采样脚；其特征在于：还包括直流偏置电路，直流偏置电路的第一端子连接控制IC的电流采样脚，直流偏置电路的第二端子连接到电源输入正极或控制IC的供电脚VCC，用于降低所述采样电阻R1的功耗。2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述的直流偏置电路包括电阻R4，所述的电阻R4的第一端子连接所述的控制IC的电流采样脚，所述的电阻R4的第二端子连接所述的控制IC的供电脚VCC。3.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述的直流偏置电路包括恒流源IC2，所述的恒流源IC2阳极接所述的电源输入正极，所述的恒流源IC2阴极接所述的控制IC的电流采样脚。4.根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于：所述的直流偏置电路还包括线性稳压电路，线性稳压电路的输入端连接输入电压正极，为所述控制IC的电流采样脚提供一个稳定的直流偏置电压；所述电阻R4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李湘，卢泽伟，阮启钦，刘海霞，
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