一种开关电压输出电流的检测电路及开关电源系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了开关电源输出电流的检测电路及开关电源系统，开关电源包括变压器、原边控制芯片、第一可控开关和电流检测电阻；检测电路包括开关控制模块、电流产生模块、第二可控开关、导通时间产生模块、电容、放电模块和放电控制模块。本发明专利技术中的输出电流的回路带宽由时间T来决定，与电阻和电容大小无关，所以本发明专利技术中不需要电容具有很大的容值，故可以将电容集成在原边控制芯片的内部，与现有技术相比节省一个Pin这样就节约了封装成本，并且还降低了电容成本及整个系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电压输出电流的检测电路及开关电源系统
本专利技术实施例涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源输出电流的检测电路及开关电源系统。
技术介绍
如图1所示，图1为开关电源系统的结构示意图，该开关电源系统包括原边、副边和辅助边，其中，原边包括原边控制芯片，原边和辅助边在同侧且两者共地，副边与原边通过变压器隔离；变压器包括原边线圈、副边线圈和辅助边线圈，变压器的原边线圈的匝数为Np，变压器的副边线圈的匝数为Ns，变压器的辅助边线圈的匝数为Na。当原边控制芯片的DRV为高电平时，第一可控开关S1闭合，原边导通，由于变压器的原边线圈和副边线圈的极性相反，故Vs＝-Vin*Ns/Np，且Vs<0V≤Vout，所以二极管D5反向截止，此时的变压器等效于一个电感，原边电流Ipri增加，能量存储在变压器中，其中，Ipri＝Vin/Lm*tonp(tonp为S1闭合的时间)，此时副边电流Isec＝0，当Ipri＝Ipkp(Ipkp为原边电流的最大值)时，DRV为低电平，此时S1断开。如图2所示，图2为开关电源系统原边电流与副边电流的关系示意图，当S1断开以后，磁芯中的磁通量会减小，因此变压器各个绕阻电压反向，故此时Vs＝Vout+VD5(VD5为二极管D5的正相输入端导通压降)。原边电流Ipri＝0，此时副边电流的初始值为Ipks＝Ipkp*Np/Ns，并且副边电流以Vs*(Np/Ns)2/Lm的速率减小，也即Isec＝Ipks-Vs*(Np/Ns)2/Lm*t，当t＝Tons时，Isec＝0。设Tons是副边电流从初始值降为0所用的时间，请参照图3，图3为Tons产生方法示意图，其中，反馈引脚FB反应了副边有电流的时间，也即通过FB间接计算出副边的电流，即导通时间产生模块通过检测反馈引脚FB的波形产生Tons信号，也就是当副边电流大于零时(只要副边有电流)，反馈引脚FB的电压就存在以下关系VFB＝Na/Ns*(Vout+Vd)>0，当副边电流降低为零后FB的电压会做减幅震荡，最终趋于零，然后开始下一个周期(下一个周期开始前副边电流一定要降到0)，此处Tons为VFB＝Na/Ns*(Vout+Vd)的时间段。稳态时开关电源系统的输出电流Iout＝(Q1+Q2+…+Qn)/T，T为n个周期所需时间。在检测开关电压输出电流时，在开关电源系统中设置电流电测电阻R1，该电流电测电阻R1的一端与第一可控开关的一端连接，电流电测电阻R1的另一端接地，具体请参照图4，图4为现有技术中的一种开关电源输出电流的检测电路的结构示意图，现有技术中，通过检测VCfilter，并代入公式Iout＝K1K2*VCfilter来得到输出电流，其中K1＝1/2*(Np/Ns)，K2＝R1。为了保证系统的稳定性，需要Iout回路的带宽足够低，达到50HZ左右的带宽，所以需要R2*C1＝20ms，也即要求R2*C1足够大，因为芯片内部无法做出很大的R2，更无法做出很大的C1。通常做法是芯片内部做一个200KΩ的R2，然后通过一个CfilterPin连接到芯片外部的C1上。一方面，增加了封装的成本；另一方面，由于的电容较大，其成本较高，所以就增加了整个系统的成本。因此，如何提供一种解决上述技术问题的开关电源输出电流的检测电路及开关电源系统成为本
的技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种开关电源输出电流的检测电路及开关电源系统，在使用的过程中节约了封装成本，同时也降低了整个系统的成本。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种开关电源输出电流的检测电路，应用于开关电源系统，所述开关电源包括变压器、原边控制芯片、第一可控开关和电流检测电阻；所述检测电路包括：输出端与所述第一可控开关的控制端连接、输入端与所述电流检测电阻的第一端连接的开关控制模块，用于在所述电流检测电阻两端的电压等于原边关断阈值电压时控制所述第一可控开关断开；位于所述原边控制芯片内部的电流产生模块，用于依据所述原边关断阈值电压产生数值与原边电流最大值成比例的电流；第一端与所述电流产生模块的输出端连接、第二端与电容的第一端连接的第二可控开关，所述电容的第二端接地；输入端与反馈引脚连接、输出端与所述第二可控开关的控制端连接的导通时间产生模块，用于在Tons时间内控制所述第二可控开关闭合；第一端与所述电容的第一端连接、第二端接地的放电模块；输入端与所述电容的第一端连接、输出端与所述放电模块的控制端连接的放电控制模块，用于在所述电容的电压大于基准电压时控制所述放电模块对电容释放预设电荷量的电，并在当前放电次数的基础上加1，直至所述电容的电压小于所述基准电压，以便根据放电次数和所述预设电荷量得到输出电流。可选的，所述开关控制模块包括第一比较器；所述第一比较器的反相输入端作为所述开关控制模块的输入端，所述第一比较器的正相输入端接所述原边关断阈值电压，所述第一比较器的输出端作为所述开关控制模块的输出端。可选的，所述放电控制模块包括第二比较器、触发器和计数器，其中：所述第二比较器的第一输入端作为所述放电控制模块的输入端，所述第二比较器的第二输入端接所述基准电压，所述第二比较器的输出端与所述触发器的输入端连接；所述触发器的输出端与所述计数器的输入端连接，其公共端作为所述放电控制模块的输出端；所述触发器的触发端接脉冲触发信号，用于在所述第二比较器的第一输入端大于所述基准电压且所述触发端脉冲信号有效时控制所述放电模块对所述电容释放预设电荷量的电，并触发所述计数器在所述当前放电次数的基础上加1。可选的，所述放电模块包括第三可控开关和恒流源，其中：所述第三可控开关的第一端作为所述放电模块的第一端，所述第三可控开关的第二端与所述恒流源的输入端连接，所述恒流源的输出端作为所述放电模块的第二端，所述第三可控开关的控制端作为所述放电模块的控制端。可选的，所述触发器为D触发器，则：所述D触发器的输入端D作为所述触发器的输入端，所述D触发器的输出端Q作为所述触发器的输出端；所述第二比较器的正相输入端作为其第一输入端，所述第二比较器的反相输入端作为第二输入端。可选的，所述触发器为基本RS触发器，其中：所述基本RS触发器的输入端S作为所述触发器的输入端，所述基本RS触发器的输出端作为所述触发器的输出端，所述基本RS触发器的输出端通过延时模块与输入端R连接；所述第二比较器的正相输入端作为其第一输入端，所述第二比较器的反相输入端作为其第二输入端。可选的，所述电流产生模块包括放大器、可变电阻、第一电阻以及电流镜，所述电流检测电阻的阻值等于所述第一电阻的阻值，其中：所述放大器的正相输入端作为所述电流产生模块的输入端，与所述第一比较器的正相输入端连接，其公共端与所述原边关断阈值电压连接，所述放大器的反相输入端分别与所述第一电阻的第一端以及所述可变电阻的第一端连接，所述放大器的输出端与所述可变电阻的控制端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述可变电阻的第二端与所述电流镜的输入端连接，所述电流镜的输出端作为所述电流产生模块的输出端。可选的，所述可变电阻为NMOS，其中：所述NMOS的漏极作为所述可变电阻的第一端，所述NMOS的源极作为所述可变电阻的第二端，所述NMOS的栅极作为所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源输出电流的检测电路，应用于开关电源系统，所述开关电源包括变压器、原边控制芯片、第一可控开关和电流检测电阻；其特征在于，所述检测电路包括：输出端与所述第一可控开关的控制端连接、输入端与所述电流检测电阻的第一端连接的开关控制模块，用于在所述电流检测电阻两端的电压等于原边关断阈值电压时控制所述第一可控开关断开；位于所述原边控制芯片内部的电流产生模块，用于依据所述原边关断阈值电压产生数值与原边电流最大值成比例的电流；第一端与所述电流产生模块的输出端连接、第二端与电容的第一端连接的第二可控开关，所述电容的第二端接地；输入端与反馈引脚连接、输出端与所述第二可控开关的控制端连接的导通时间产生模块，用于在Tons时间内控制所述第二可控开关闭合；第一端与所述电容的第一端连接、第二端接地的放电模块；输入端与所述电容的第一端连接、输出端与所述放电模块的控制端连接的放电控制模块，用于在所述电容的电压大于基准电压时控制所述放电模块对电容释放预设电荷量的电，并在当前放电次数的基础上加1，直至所述电容的电压小于所述基准电压，以便根据放电次数和所述预设电荷量得到输出电流。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源输出电流的检测电路，应用于开关电源系统，所述开关电源包括变压器、原边控制芯片、第一可控开关和电流检测电阻；其特征在于，所述检测电路包括：输出端与所述第一可控开关的控制端连接、输入端与所述电流检测电阻的第一端连接的开关控制模块，用于在所述电流检测电阻两端的电压等于原边关断阈值电压时控制所述第一可控开关断开；位于所述原边控制芯片内部的电流产生模块，用于依据所述原边关断阈值电压产生数值与原边电流最大值成比例的电流；第一端与所述电流产生模块的输出端连接、第二端与电容的第一端连接的第二可控开关，所述电容的第二端接地；输入端与反馈引脚连接、输出端与所述第二可控开关的控制端连接的导通时间产生模块，用于在Tons时间内控制所述第二可控开关闭合；第一端与所述电容的第一端连接、第二端接地的放电模块；输入端与所述电容的第一端连接、输出端与所述放电模块的控制端连接的放电控制模块，用于在所述电容的电压大于基准电压时控制所述放电模块对电容释放预设电荷量的电，并在当前放电次数的基础上加1，直至所述电容的电压小于所述基准电压，以便根据放电次数和所述预设电荷量得到输出电流。2.根据权利要求1所述的开关电源输出电流的检测电路，其特征在于，所述开关控制模块包括第一比较器；所述第一比较器的反相输入端作为所述开关控制模块的输入端，所述第一比较器的正相输入端接所述原边关断阈值电压，所述第一比较器的输出端作为所述开关控制模块的输出端。3.根据权利要求2所述的开关电源输出电流的检测电路，其特征在于，所述放电控制模块包括第二比较器、触发器和计数器，其中：所述第二比较器的第一输入端作为所述放电控制模块的输入端，所述第二比较器的第二输入端接所述基准电压，所述第二比较器的输出端与所述触发器的输入端连接；所述触发器的输出端与所述计数器的输入端连接，其公共端作为所述放电控制模块的输出端；所述触发器的触发端接脉冲触发信号，用于在所述第二比较器的第一输入端大于所述基准电压且所述触发端脉冲信号有效时控制所述放电模块对所述电容释放预设电荷量的电，并触发所述计数器在所述当前放电次数的基础上加1。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，罗东旭，
申请(专利权)人：上海新进半导体制造有限公司，上海新进芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31