一种输入电压采样的补偿电路制造技术

本发明专利技术提供一种输入电压采样的补偿电路，包括预设电压V1、引脚UVP、引脚GT、电流镜、钳位模块，本发明专利技术能够实现只在功率管开启阶段提供前馈补偿电流，实现输入电压采样的补偿功能，避免出现在功率管关断期间，特别是在高压输入下，引入前馈补偿过大导致功率管不开启，造成的系统输出纹波大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种输入电压采样的补偿电路
本专利技术涉及开关电源
，特别涉及一种输入电压采样的补偿电路。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，一个功能完整的开关电源控制处理必要的主功率控制电路之外，往往还需要包括其他的功能，如输入欠压保护和前馈补偿。在专利号为ZL201710678498.0，公开号为CN107302214A的专利文献中提出了一种输入欠压保护电路，它的整体应用电路简化框图如图1所示，主功率拓扑为公知技术，包括输入电压Vin、输出电压Vout、电容CVIN、分压器电阻Rs1和Rs2、控制器、主功率变压器、主功率管M1、二极管Dout、电容C2、电感L1和电容C3等器件组成。其钳位模块和电流镜模块的框图如图2所示，包括引脚UVP、引脚CS、电流镜、钳位模块，其利用UVP引脚内部的钳位模块和电流镜模块的功能实现输入电压前馈补偿功能。其实现前馈补偿功能的基本原理如下：若满足Vin≥V1(1+Rs1/Rs2)，则钳位模块将引脚UVP的电压钳位为V1，泄放分压器上多余的电流ILC，有下列关系式：电流镜模块将电流ILC按镜像比例K生成I1，即I1经引脚CS流过电阻RLC以产生补偿电压VRLC＝I1·RLC，实现前馈补偿功能。在图1和图2所示的现有技术中，其前馈补偿功能是全时有效的，即在功率管M1开启和关断阶段，都引入了前馈补偿，在功率管M1关断期间，引脚CS上的电压由于采样电阻Rcs上的电压为零，所以就等于前馈补偿电压VRLC，而不是零；在功率管M1开启阶段，引脚CS上的电压为采样电阻Rcs上的电压叠加前馈补偿电压VRLC。如图3所示，为公知的PWM模式控制的基本原理框图：PWM比较器CMP_PWM的正相输入端为控制器的输出电压采样光耦反馈引脚FB经过PWM输入增益模块产生的电压信号VFB_CS，PWM比较器CMP_PWM的反相输入端为控制器引脚CS上的电压信号VCS。在宽范围直流输入电压下，为满足高低压过功率点的一致性，高压输入时，加的前馈补偿电压VRLC比较大，在功率管关断期间，如果引脚CS上的电压VRLC大于VFB_CS，则PWM比较器CMP_PWM输出Toff_L信号一直为低电平，送到D触发器DFF的清零端Clr_L，则D触发器的输出端Q输出信号为低电平，则GT引脚为低电平，功率管一直不开启，造成功率管驱动信号缺失，驱动信号缺失带来的问题是：原边没有能量传递到副边，造成系统输出掉电，输出纹波大，输出环路不稳定，不满足系统输出指标要求。仿真现有技术反激系统的波形，如图4所示，从上到下依次为CS、VFB_CS、Toff_L、CLK、GT和输出VOUT波形，在GT关断期间，由于引入了前馈补偿，使CS引脚电压为164.8mV，其值大于VFB_CS的值，从中间的两条竖线可以看出，GT本应该在CLK的上升沿翻转成高电平，可是由于引脚CS电压大于VFB_CS，造成Toff_L一直为零，所以导致GT一直为低电平，造成驱动信号GT的缺失，原边没有能量传递到副边，进而导致系统输出VOUT掉电，直到CS引脚的电压小于VFB_CS，GT变成高电平，功率管M1开启，CS引脚电压上升，当CS引脚的电压上升到比VFB_CS高时，功率管M1关断，原边存储的能量传递到副边，使系统输出VOUT电压上升，这样一来，造成输出VOUT的纹波大，仿真值大于300mV，不满足系统输出纹波指标要求。
技术实现思路
有鉴如此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种输入电压采样的补偿电路，实现只在功率管开启阶段提供前馈补偿电流，实现输入电压采样的补偿功能，避免出现在功率管关断期间，特别是在高压输入下，引入前馈补偿过大导致功率管不开启，造成的系统输出纹波大，不满足系统输出指标的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种输入电压采样的补偿电路100，包括预设电压V1、引脚UVP、引脚GT、电流镜101、钳位模块；电流镜101一端与钳位模块连接，形成节点ILC，用于接收输入电压采样信号；电流镜101的另一端输出前馈补偿电流，进而在外接前馈补偿电阻上产生前馈补偿电压，实现前馈补偿功能；钳位模块与预设电压V1连接，预设电压V1为钳位模块的钳位基准；钳位模块还与引脚GT、引脚UVP连接，在引脚UVP的外接分压器的分压大于或等于V1时，将UVP引脚的电压钳位为预设电压V1，即此时VUVP＝V1。优选地，作为钳位模块的一种实施方案，所述钳位模块102包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3和NMOS管NM4，PMOS管PM1的源极与预设电压V1连接，PMOS管PM1的栅极和PMOS管PM1的漏极与PMOS管PM2的栅极、NMOS管NM1的漏极连接；PMOS管PM2的源极与引脚UVP连接，PMOS管PM2的漏极与NMOS管NM1的栅极、NMOS管NM2的栅极和漏极、NMOS管NM3的栅极连接，NMOS管NM3的漏极与NMOS管NM4的源极连接，NMOS管NM4的栅极与引脚GT连接，NMOS管NM4的漏极作为钳位模块102的输出，形成节点ILC；PMOS管NM1、PMOS管NM2、NMOS管NM3的源极与参考地连接。优选地，作为钳位模块的另一种实施方案，所述钳位模块202包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3和NMOS管NM4，PMOS管PM1的源极与预设电压V1连接，PMOS管PM1的栅极和PMOS管PM1的漏极与PMOS管PM2的栅极、NMOS管NM1的漏极连接；PMOS管PM2的源极与引脚UVP连接，PMOS管PM2的漏极与NMOS管NM4的漏极连接，NMOS管NM4的栅极与引脚GT连接，NMOS管NM4的源极与NMOS管NM1的栅极、NMOS管的栅极和漏极、NMOS管NM3的栅极连接，NMOS管NM3的漏极作为钳位模块202的输出，形成节点ILC；NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3的源极与参考地连接。电路进行钳位和生成ILC的原理在专利号为ZL201710678498.0，公开号为CN107302214A，专利名称为一种输入欠压保护电路的专利文献中中已经详细阐述，本专利技术不再赘述。本专利技术在钳位模块102中，通过NMOS管NM4其栅极与引脚GT连接，只有当引脚GT为高电平时，NMOS管NM4才开通，前馈电流ILC才产生。因此前馈补偿电流I1只有在功率管导通阶段，即引脚GT为高电平期间才有，且电路结构简单。设定前馈补偿电流大小为I1，电路外接前馈补偿电阻阻值为RLC，则产生的前馈补偿电压值为VRLC＝I1·RLC。前馈补偿电流I1的计算公式如下：其中，K为电流镜101的电流镜像比例，Vin为输入电压，Rs1、Rs2为外部分压器的分压电阻。图7为本专利技术输入电压采样的补偿电路在光耦反馈反激式开关电源应用场景中的仿真波形，对比图4可以看出，只在GT为高电平期间才有前馈补偿，驱动GT正常开启和关断，无缺失现象，环路稳定，输出电压VOUT纹波小，只有70mV，符合系统输出纹波指标要求。优选地，作为钳位模块的另一种实施方案，钳位模块202的NMOS管NM4与PMOS管PM2的漏极连接，NMOS管NM4的栅极与引脚GT连接，NMOS管NM4的源极与NMOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入电压采样的补偿电路，其特征在于：包括预设电压V1、引脚UVP、引脚GT、电流镜、钳位模块；电流镜一端与钳位模块连接，形成节点ILC，用于接收输入电压采样信号；电流镜的另一端输出前馈补偿电流，进而在外接前馈补偿电阻上产生前馈补偿电压，实现前馈补偿功能；钳位模块与预设电压V1连接，预设电压V1为钳位模块的钳位基准；钳位模块还与引脚GT、引脚UVP连接，在引脚UVP外接分压器的分压电压大于或等于预设电压V1时，将UVP引脚的电压钳位为预设电压V1。

【技术特征摘要】
1.一种输入电压采样的补偿电路，其特征在于：包括预设电压V1、引脚UVP、引脚GT、电流镜、钳位模块；电流镜一端与钳位模块连接，形成节点ILC，用于接收输入电压采样信号；电流镜的另一端输出前馈补偿电流，进而在外接前馈补偿电阻上产生前馈补偿电压，实现前馈补偿功能；钳位模块与预设电压V1连接，预设电压V1为钳位模块的钳位基准；钳位模块还与引脚GT、引脚UVP连接，在引脚UVP外接分压器的分压电压大于或等于预设电压V1时，将UVP引脚的电压钳位为预设电压V1。2.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于：所述钳位模块包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1、NMOS管NM2、NMOS管NM3和NMOS管NM4，PMOS管PM1的源极与预设电压V1连接，PMOS管PM1的栅极和PMOS管PM1的漏极与PMOS管PM2的栅极、NMOS管NM1的漏极连接；PMOS管PM2的源极与引脚UVP连接，PMOS管PM2的漏极与NMOS管NM1的栅极、NMOS管NM2的栅极和漏极、NMOS管NM3的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志伟，肖华，
申请(专利权)人：深圳南云微电子有限公司，广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44