一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路制造技术

一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，属于集成电路领域与开关电源领域。包括自适应前沿消隐电路和原边电流采样转换电路，自适应前沿消隐电路产生自适应前沿消隐信号作为原边电流采样转换电路的使能信号，自适应前沿消隐信号的使能宽度与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息成正比；原边电流采样转换电路在自适应前沿消隐信号不使能时对采样电压进行采样，在自适应前沿消隐信号使能时停止对采样电压进行采样，原边电流采样转换电路的输出信号经过脉冲调制和增强驱动后用于控制应用系统中开关管的开启和关断。本发明专利技术能够减小误采样概率，提高稳定性；同时能够实现低功耗和高效率。

An Adaptive Frontier Hidden Elimination Control Circuit Based on Current Sampling

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路
本专利技术属于集成电路领域与开关电源领域，涉及一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路。
技术介绍
在反激变换器中，副边反馈调节方式增加系统成本，且架构复杂，而原边反馈调节方式具有更广阔的应用范围。当原边反馈反激变换器的控制芯片获取系统电流信息时，必须在系统输入侧实现对与之电气隔离输出侧的电流采样。图1为传统原边反馈反激变换器系统的架构图，其中，开关管S的源极与原边地之间串联采样电阻RCS，在开关管S导通阶段，对采样电阻RCS上端电压信号VCS采样，经一系列电路运算变换，可反馈系统的负载电流信息，进而控制系统恒流输出，或实现恒压应用下输出过流保护等功能。此外，对采用脉冲频率调制的系统中，也常根据系统负载电流信息控制开关管的导通时间，综上所述，原边反馈反激变换器电流采样的高精度至关重要。原边反馈反激变换器中变压器存在漏感，开关管S导通时，漏感能量随原边电流上升而增大，开关管S关断瞬间，绝大部分漏感能量将被图1中D1、CCLAMP、RCLAMP三者组成的电阻-电容-二极管钳位电路(RCD电路)吸收消耗，但由于二极管D1自身正向导通压降、反向恢复效应等因素，漏感能量无法完全被RCD电路消耗，总有一部分漏感能量遗留，储存在系统的寄生电感、电容中。当开关管S再次导通时，储存在寄生电感、电容的漏感遗留能量将通过开关管S释放，造成开关管S导通初期原边电流产生尖峰振荡，可能导致开关管电流信息误采样，最终致使系统输出电流采样精度下降。由于漏感储存能量与原边峰值电流正相关，因此，每个开关周期内漏感遗留能量也将随之变化，造成下一开关周期内，原边电流在导通初期的衰减振荡时间也不固定。结合上述分析，为避免原边电流在开关管S导通初期所存在时间不固定的尖峰振荡对系统电流采样精度的影响，传统解决办法是在采样电路中设置一段固定的前沿消隐时间，屏蔽开关管导通初期电流振荡，然而，当系统输入电压上升或负载加大时，过短的前沿消隐时间可能不足以屏蔽电流尖峰振荡，而设置过长的前沿消隐时间不仅将导致系统功耗随之上升，更可能致使在系统输入电压较低，或者负载较小时，将原边电流采样电阻的电压波形完全屏蔽掉，影响系统反馈调节。传统自适应前沿消隐电路通过获得当前开关周期负载信息，控制同一开关周期内采样电路前沿消隐时间，但是这样忽略了前一个开关周期漏感遗留能量的影响，原边电流采样转换的前沿消隐自适应性能较差，降低了电流采样的准确性。
技术实现思路
针对传统固定的前沿消隐时间存在的难以在屏蔽电流尖峰振荡效果、控制功耗和影响系统反馈调节之间平衡，以及传统自适应前沿消隐电路忽略前一个开关周期漏感遗留能量影响的问题，本专利技术提出一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，利用应用系统在前一个开关周期的负载电流信息产生自适应应用系统负载的自适应前沿消隐信号，从而控制当前开关周期对包含应用系统负载电流信息的采样电压的采样消隐时间，可以很好地解决传统前沿消隐控制电路的负面效应，提高系统电流信息采样的准确度，同时降低电路功耗，尤其适用于原边反馈反激变换器中用于前沿消隐控制。本专利技术的技术方案为：一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，包括自适应前沿消隐电路和原边电流采样转换电路，所述自适应前沿消隐电路用于产生自适应前沿消隐信号作为所述原边电流采样转换电路的使能信号，所述自适应前沿消隐信号的使能宽度与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息成正比；所述原边电流采样转换电路在所述自适应前沿消隐信号的控制下采样应用系统中开关管的电流经过电阻后得到的采样电压，当自适应前沿消隐信号不使能时对所述采样电压进行采样，当自适应前沿消隐信号使能时停止对所述采样电压进行采样；所述原边电流采样转换电路的输出信号经过脉冲调制和增强驱动后用于控制应用系统中开关管的开启和关断。具体的，所述自适应前沿消隐电路包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一开关、第一电容和第一电流源，第一反相器的输入端连接应用系统中开关管的栅极信号，其输出端连接所述第一开关的控制端；第一开关的一端连接第二反相器的输入端和第一电流源并通过第一电容后接地，其另一端接地；第一电流源的电流值与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息的电流值成反比例关系；第三反相器的输入端连接第二反相器的输出端，其输出端输出所述自适应前沿消隐信号。具体的，所述第一电流源由一个固定的基准电流减去将所述原边电流采样转换电路的输出电压转换为的电流信号得到。具体的，所述应用系统为原边反馈反激变换器，所述开关管漏极连接原边反馈反激变换器中原边绕组同名端，其源极输出所述采样电压并通过采样电阻后接地；所述原边电流采样转换电路包括原边峰值电流采样电压保持模块、电压-电流转换模块、采样积分模块、清零模块和采样电压保持模块，所述原边峰值电流采样电压保持模块包括第二开关和第二电容，第二开关的一端连接所述采样电压，其另一端输出所述原边峰值电流采样电压保持模块的输出电压并通过第二电容后接地，其控制端连接所述自适应前沿消隐信号；所述电压-电流转换模块用于将所述原边峰值电流采样电压保持模块的输出电压转换为电流信号并连接所述采样积分模块的输入端；所述采样积分模块包括第三开关和第三电容，第三开关的一端连接所述采样积分模块的输入端，其另一端作为所述采样积分模块的输出端并通过第三电容后接地，其控制端连接副边绕组消磁时间信号，所述副边绕组消磁时间信号为所述原边反馈反激变换器的副边电流从最大值降为零这段时间长度的脉宽信号；所述清零模块包括第四开关，第四开关的一端连接所述采样积分模块的输出端和所述采样电压保持模块的输入端，其另一端接地，其控制端连接窄脉冲信号；所述采样电压保持模块包括运算放大器、第五开关和第四电容，运算放大器的正向输入端连接所述采样电压保持模块的输入端，其负向输入端连接其输出端和第五开关的一端；第五开关的另一端输出所述原边电流采样转换电路的输出信号并通过第四电容后接地，其控制端连接所述开关管的栅极信号。具体的，所述开关管的栅极信号分别通过奇数个反相器和偶数个反相器后产生的两个信号再相与得到所述窄脉冲信号。本专利技术的有益效果为：本专利技术考虑到前一个开关周期漏感遗留能量的影响，能够根据包含应用系统在前一个开关周期的负载电流信息的采样电压自适应地改变对采样电压的采样消隐时间，能够减小误采样概率，使得系统电流信息采样更加准确，避免开关管导通前期存在的高频噪声造成误采样，提高应用系统的工作稳定性；同时自适应控制电流采样过程中的前沿消隐时间，可以降低电流采样电路轻载功耗，提升了采样的效率。附图说明图1为传统原边反馈反激变换器的电路框图。图2为应用本专利技术提出的一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路的原边反馈反激变换器电路框图。图3为本专利技术提出的一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路中自适应前沿消隐电路的一种实现电路图。图4为本专利技术提出的一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路中原边电流采样转换电路的一种实现电路图。图5为应用本专利技术提出的一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路的原边反馈反激变换器轻载工作实例波形图。图6为应用本专利技术提出的一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路的原边反馈反激变换器重载工作实例波形图。具体实施方式为了使公众对本专利技术有更深入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，其特征在于，包括自适应前沿消隐电路和原边电流采样转换电路，所述自适应前沿消隐电路用于产生自适应前沿消隐信号作为所述原边电流采样转换电路的使能信号，所述自适应前沿消隐信号的使能宽度与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息成正比；所述原边电流采样转换电路在所述自适应前沿消隐信号的控制下采样应用系统中开关管的电流经过电阻后得到的采样电压，当自适应前沿消隐信号不使能时对所述采样电压进行采样，当自适应前沿消隐信号使能时停止对所述采样电压进行采样；所述原边电流采样转换电路的输出信号经过脉冲调制和增强驱动后用于控制应用系统中开关管的开启和关断。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，其特征在于，包括自适应前沿消隐电路和原边电流采样转换电路，所述自适应前沿消隐电路用于产生自适应前沿消隐信号作为所述原边电流采样转换电路的使能信号，所述自适应前沿消隐信号的使能宽度与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息成正比；所述原边电流采样转换电路在所述自适应前沿消隐信号的控制下采样应用系统中开关管的电流经过电阻后得到的采样电压，当自适应前沿消隐信号不使能时对所述采样电压进行采样，当自适应前沿消隐信号使能时停止对所述采样电压进行采样；所述原边电流采样转换电路的输出信号经过脉冲调制和增强驱动后用于控制应用系统中开关管的开启和关断。2.根据权利要求1所述的基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，其特征在于，所述自适应前沿消隐电路包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一开关、第一电容和第一电流源，第一反相器的输入端连接应用系统中开关管的栅极信号，其输出端连接所述第一开关的控制端；第一开关的一端连接第二反相器的输入端和第一电流源并通过第一电容后接地，其另一端接地；第一电流源的电流值与应用系统在前一个开关周期的负载电流信息的电流值成反比例关系；第三反相器的输入端连接第二反相器的输出端，其输出端输出所述自适应前沿消隐信号。3.根据权利要求2所述的基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，其特征在于，所述第一电流源由一个固定的基准电流减去将所述原边电流采样转换电路的输出电压转换为的电流信号得到。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于电流采样的自适应前沿消隐控制电路，其特征在于，所述应用系统为原边反馈反激变换器，所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萍，邓成达，张辽，王强，唐天缘，凌荣勋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51