DCDC原边反馈电压检测设定电路及其方法技术

本发明专利技术提供一种DCDC原边反馈电压的检测设定电路，包括：稳压基准电流产生电路、采样电流产生电路、匹配电阻对、占空比调制电路及功率开关NMO。还提供一种DCDC原边反馈电压的检测设定方法。不仅避免了寄生电容引起的空载飘高、抗干扰能力差的问题，也不存在影响开关电源输出电压精度的问题。

DCDC Primary Feedback Voltage Detection Setting Circuit and Its Method

【技术实现步骤摘要】
DCDC原边反馈电压检测设定电路及其方法
本专利技术属于DCDC原边反馈的反激开关电源
，尤其涉及一种DCDC原边反馈电压的检测设定电路及其方法。
技术介绍
原边反馈技术的基本原理是利用在消磁阶段反激变压器的各个绕组之间的电压成比例的特性，从而可以通过检测一个绕组的电压就可以检测到另一个绕组的电压值。所以，对于隔离型的反激开关电源来说，只要检测原边绕组的消磁电压就能感知隔离副边电压的大小，再经过PMW调制方式来控制功率开关管的占空比以达到稳定输出电压的目的。如图1所示，在消磁阶段，变压器主绕组两端的电压差和辅助绕组NA的电压都是与副边绕组上的电压成比例的，由于主绕组的绝对电压，即共模电压很高，难以检测绕组两端的压差。所以通过检测辅助绕组NA上的电压来感知副边绕组上的电压，为了控制芯片也能从辅助绕组取电，一般绕组上电压设计得比较高，超过控制芯片检测引脚的工作范围，所以需要电阻分压来采样。然而，随着半导体行业的进一步深度发展，已经有越来越多的集成LDMOS功率器件和其它高压器件的BCD半导体工艺，用于设计在高输入共模电压下进行差分采样的器件耐压已到达100V甚至更高的，可以实现采样变压器主绕组的电压差来感知输出电压的大小，也可以设计高压LDO实现芯片自供电，那么可以去除辅助绕组，简化变压器的设计，减小体积和节约成本。如图2所示，检测变压器主绕组来采样输出电压的原边反馈反激开关电源，N：1是变压器主绕组与副边绕组的匝数比，VOS是副边绕组两端的电压，电阻RREF上的电压VREF的理想波形如图3所示，在消磁阶段的波形有一个下降的小斜坡，是由输出电流在输出二极管电阻以及其它寄生电阻上产生的电压导致，随着消磁电流的减小，在此类电阻上产生的电压逐渐减小。所以一般选择采样快要消磁结束时，常称为消磁结束的拐点处的电压来感知输出电压，因为此时电流接近零而可以忽略掉二极管电阻和寄生电阻的影响，此时副边绕组两端电压VOS与VRFE之间的关系是：在电源的正常工作条件下，采样到的电压VREF与基准电压1V进行差分放大，产生PWM调制的脉宽信号控制功率管开关的占空比，最终会把VREF的稳定在1V，从而最终使得VOS稳定在：输出电压VOUT与VOS之间仅相差一个二极管压降，是较精确的固定值，所以把VOS稳定了，VOUT也稳定了。可以看出，通过设定电阻RFB和RREF的大小可以设定开关电源输出电压的大小，但是这种在电阻RREF上产生绕组的消磁波形来进行采样在极轻负载时存在较大的缺陷：第一，因为在引脚RREF处总会有寄生电容存在，特别有时为了增加抗干扰能力或环路的稳定性，在此处并联电容，就存在RC延时，在高频时容易引起波形发生畸变，特别是在极轻负载下消磁时间很短的情况下，导致最终检测到的波形不是真正反映输出电压的理想波形，实际采样到的电压比理想的要低，那么导致开关电源的输出电压飘高；第二，采样所需要的功耗与信号的抗干扰性不容易折中，若把RREF设计得小一些，具有RC延时小、抗干扰能力强的优良特性，但是这明显会增加采样功耗，以及差分采样电路的设计难度，若把RREF设计得大一些，功耗小了，但是RC延时大，抗干扰能力变差。为解决上述技术问题，凌特公司设计的一款芯片LT8303，如图4所示，它把电阻RREF设计在芯片内部，因为在芯片内部寄生电容非常小，干扰也很小，即使有干扰也被视为共模信号而被大幅抑制掉，较好地解决了上面的问题。但是，这种方式又引起了输出电压精度变差的问题，因为在集成电路中很难控制离子的注入浓度而难以把电阻的精度做精确，精度一般在±15％以外，这直接导致输出电压的精度变差。当然，也可以通过电修调或激光修调的方式把电阻进行修正，但是要把精度在±15％以外的电阻修正到所需要的±1％以内，存在的技术问题是修调成本过高。
技术实现思路
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种DCDC原边反馈电压检测设定电路，包括：稳压基准电流产生电路，用于基于芯片内部的基准电压，在芯片外置的基准电流产生电阻RIB上产生基准电流源，再通过电流镜镜像出成比例的基准电流；采样电流产生电路，用于在芯片外置的输出电压采样电阻RFB上产生反映开关电源输出电压大小的采样电流；匹配电阻对，所述匹配电阻对包括：电阻RB及电阻RS，所述电阻RB与所述稳压基准电流产生电路的输出端连接，所述电阻RS与所述采样电流产生电路的输出端连接；占空比调制电路，用于获取电阻RB及电阻RS上的电压，进行误差放大，并根据开关电源输出电压调制占空比。在一些可选的实施例中，所述稳压基准电流产生电路包括：放大器AMP、N沟道MOS管NM1及第一电流镜；所述放大器AMP的输出端与所述N沟道MOS管NM1的栅极连接，所述放大器AMP的反向输入端与所述N沟道MOS管NM1的源极连接且与芯片的RIB引脚连接，芯片内部基准电压作为所述放大器AMP的正向输入电压，所述N沟道MOS管NM1的漏极与所述第一电流镜的输入节点连接，所述第一电流镜的的输出节点输出所述基准电流；芯片的RIB引脚连接所述基准电流产生电阻RIB到地。在一些可选的实施例中，所述采样电流产生电路包括：组成第二电流镜的P沟道MOS管PM1及P沟道MOS管PM2；所述P沟道MOS管PM1的源极与芯片VIN引脚相连，P沟道MOS管PM2的源极与芯片RFB引脚连接，所述P沟道MOS管PM1的栅极与所述P沟道MOS管PM2的栅极连接，所述P沟道MOS管PM2的漏极输出所述采样电流；芯片VIN引脚接开关电源的输入电压VIN，芯片RFB引脚通过所述输出电压采样电阻RFB后与芯片功率管漏极引脚DRN以及变压器主绕组的输出端口连接。在一些可选的实施例中，所述电阻RB一端与所述稳压基准电流产生电路的第一电流镜的的输出节点连接，另一端接地；所述电阻RS一端与所述采样电流产生电路的P沟道MOS管PM2的漏极连接，另一端接地。在一些可选的实施例中，所述的DCDC原边反馈电压检测设定电路，还包括:功率开关NMO；所述占空比调制电路包括：误差放大器及占空比控制模块；所述占空比控制模块的输入端与所述误差放大器的输出端连接，所述占空比控制模块的输出端与功率开关NMO的栅极连接；所述稳压基准电流产生电路的输出端口与所述误差放大器的同向输入端连接；所述采样电流产生电路的输出端口与所述误差放大器的反向输入端连接；所述功率开关NMO的漏极与芯片DRN引脚连接。在一些可选的实施例中，变压器主绕组的输入端口接开关电源的输入电压VIN以及输入电容CIN的正端，变压器副边绕组与输出整流二极管DOUT和输出电容COUT构成副边输出整流电路，形成反激开关电源拓扑结构。在一些可选的实施例中，提供一种DCDC原边反馈电压检测设定方法，包括：稳压基准电流产生电路基于芯片内部的基准电压，在芯片外置的基准电流产生电阻RIB上产生基准电流源，再通过电流镜镜像出成比例的基准电流，所述基准电流在芯片内部的匹配电阻对中的电阻RB上产生稳压基准电压；；采样电流产生电路在芯片外置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.DCDC原边反馈电压检测设定电路，其特征在于，包括：稳压基准电流产生电路，用于基于芯片内部的基准电压，在芯片外置的基准电流产生电阻RIB上产生基准电流源，再通过电流镜镜像出成比例的基准电流；采样电流产生电路，用于在芯片外置的输出电压采样电阻RFB上产生反映开关电源输出电压大小的采样电流；匹配电阻对，所述匹配电阻对包括：电阻RB及电阻RS，所述电阻RB与所述稳压基准电流产生电路的输出端连接，所述电阻RS与所述采样电流产生电路的输出端连接；占空比调制电路，用于获取电阻RB及电阻RS上的电压，进行误差放大，并根据开关电源输出电压调制占空比。

【技术特征摘要】
1.DCDC原边反馈电压检测设定电路，其特征在于，包括：稳压基准电流产生电路，用于基于芯片内部的基准电压，在芯片外置的基准电流产生电阻RIB上产生基准电流源，再通过电流镜镜像出成比例的基准电流；采样电流产生电路，用于在芯片外置的输出电压采样电阻RFB上产生反映开关电源输出电压大小的采样电流；匹配电阻对，所述匹配电阻对包括：电阻RB及电阻RS，所述电阻RB与所述稳压基准电流产生电路的输出端连接，所述电阻RS与所述采样电流产生电路的输出端连接；占空比调制电路，用于获取电阻RB及电阻RS上的电压，进行误差放大，并根据开关电源输出电压调制占空比。2.根据权利要求1所述的DCDC原边反馈电压检测设定电路，其特征在于，所述稳压基准电流产生电路包括：放大器AMP、N沟道MOS管NM1及第一电流镜；所述放大器AMP的输出端与所述N沟道MOS管NM1的栅极连接，所述放大器AMP的反向输入端与所述N沟道MOS管NM1的源极连接且与芯片的RIB引脚连接，芯片内部基准电压作为所述放大器AMP的正向输入电压，所述N沟道MOS管NM1的漏极与所述第一电流镜的输入节点连接，所述第一电流镜的的输出节点输出所述基准电流；芯片的RIB引脚连接所述基准电流产生电阻RIB到地。3.根据权利要求2所述的DCDC原边反馈电压检测设定电路，其特征在于，所述采样电流产生电路包括：组成第二电流镜的P沟道MOS管PM1及P沟道MOS管PM2；所述P沟道MOS管PM1的源极与芯片VIN引脚相连，P沟道MOS管PM2的源极与芯片RFB引脚连接，所述P沟道MOS管PM1的栅极与所述P沟道MOS管PM2的栅极连接，所述P沟道MOS管PM2的漏极输出所述采样电流；芯片VIN引脚接开关电源的输入电压VIN，芯片RFB引脚通过所述输出电压采样电阻RFB后与芯片功率管漏极引脚D...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，
申请(专利权)人：苏州源特半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32