一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源技术方案

本实用新型专利技术涉及一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源。该提升电源系统动态响应的电路能够检测电源系统负载变化，通过设定系统最大快速动态响应时间，切换系统最小工作频率实现一定时间范围内的负载切换时的快速动态响应。该开关电源包括变压器和控制电路。所述控制电路通过对变压器辅助绕组单元产生的电压信号进行平台采样判断系统的负载状态，并根据负载的状态切换系统的最小工作频率，提高电源系统的动态响应速度。所述控制电路包含上述提升电源系统动态响应的电路，该开关电源能够实现快速动态响应的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源
本技术涉及电子
，特别是一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源。
技术介绍
电源转换器由于可以将电源从一种形式转换为另一种形式而被广泛应用于消费类电子设备中。常见的转换形式有：交流(AC)转直流(DC)、直流转交流和直流转直流。电源转换器包括线性电源和开关电源。在转换方式上又可分为隔离式和非隔离式两种类型。近年来，原边反馈隔离式开关电源由于无需次级光耦，Tl431和次级恒流等次级控制电路，导致系统成本大为下降，从而广泛应用于小功率场合。开关电源需要满足在负载发生瞬变时，输出电压也能维持在特定容差范围，确保系统的正常工作。如附图4中所示，原边反馈开关电源假设其最小工作频率为Fmin，输出电容为Cout，假设负载从0A到1A变化时，则输出电压最大变化量ΔVout为：根据上述方程，系统在恒压模式中当负载发生瞬变时，输出电压的最大变化量与Fmin成反比。工作于不连续(DCM)模式的原边反馈开关电源，其输入功率传输方程为：其中Lp为变压器原边电感量，Ip为流过原边电感的峰值电流，Fsw为开关电源工作频率。根据式(2)可以得到系统输入功率与Fsw呈正比的关系。当系统进入空载状态时，Fsw降低到Fmin确保系统的功耗降到最低。但是当系统在空载时瞬间切换到满载状态，由于工作频率的降低此时输出电压降低较大，造成动态响应较差，所以很难做到快速动态响应与轻载条件下系统低待机功耗兼顾。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种提升电源系统动态响应的电路及应用该电路的开关电源,提升电源系统动态响应的电路，可应用于原边反馈开关电源，能够实现电源系统的快速动态响应性能。本技术采用以下方案实现：一种提升电源系统动态响应的电路，包括采样保持电路、误差放大电路、负载检测电路、时钟分频电路和动态响应提升电路；所述采样保持电路分别与电源系统中变压器反馈绕组单元和所述误差放大电路电性相连，用以将对反馈电压FB进行平台采样后输出的电压VSH与输入所述误差放大电路的参考电压Vref1经所述误差放大电路进行误差比较及放大后输出误差电压信号Vea；所述误差放大电路与所述负载检测电路电性相连，用以将所述Vea电压信号与输入所述负载检测电路的参考电压Vref2经负载检测电路比较后输出负载判断信号load；所述负载检测电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将所述load信号输入到动态响应提升电路；所述的时钟分频电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将产生时钟信号clk2、clk3输入到所述动态响应提升电路，所述动态响应提升电路通过对clk2、clk3信号的切换改变最小工作频率，用以提升电源系统动态响应。进一步地，所述的采样保持电路包括受控开关K1和与其电性相连的第一电容器C1；所述受控开关K1的一端接反馈电压FB，另一端与所述第一电容器C1的上极板连接，受控开关K1控制端输入采样控制信号Tsp；所述第一电容器的下极板接地，第一电容器的上极板输出电压信号VSH。进一步地，所述误差放大电路采用的是固定增益放大器，所述固定增益放大器的同相输入端接参考电压Vref1，反相输入端与所述采样保持电路的输出端连接，并输入电压VSH，所述固定增益放大器的输出端作为所述误差放大电路的输出端与所述负载检测电路的输入端连接，并输出电压Vea。进一步地，所述负载检测电路采用的是比较器，所述比较器的同相输入端作为所述负载检测电路的输入端并与所述误差放大电路的输出端连接，并输入电压Vea；所述比较器的反相输入端接参考电压Vref2，所述比较器输出端作为所述负载检测电路的输出端，与所述动态响应提升电路连接，并输出信号load。进一步地，所述的时钟分频电路包括第一反相器、第二反相器、第一延时单元、第一与非门、第一或门、第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第七D触发器、第八D触发器、第九D触发器、第十D触发器、第十一D触发器；所述第一反相器的输入端输入电源系统工作周期Tsw信号，第一反相器的输出分别与所述第一与非门的第一输入端和所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第一延时单元的输入端连接，所述第一延时单元的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第一与非门的输出端分别与所述第一D触发器的复位端以及第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第七D触发器、第八D触发器、第九D触发器、第十D触发器、第十一D触发器的复位端连接；所述第一或门的第一输入端输入电源系统工作周期Tsw信号，所述第一或门的第二输入端输入固定高频时钟信号clk1，所述第一或门的输出端与所述第一D触发器的clk端连接；所述第一D触发器的D端与其QN端连接，所述第一D触发器的Q端与所述第二D触发器的clk端连接；第二D触发器的D端与其QN端连接，第二D触发器的Q端与所述第三D触发器的clk端连接；所述第三D触发器的D端与其QN端连接，所述第三D触发器的Q端与所述第四D触发器的clk端连接；所述第四D触发器的D端与其QN端连接，所述第四D触发器的Q端与所述第五D触发器的clk端连接；所述第五D触发器的D端与其QN端连接，所述第五D触发器的Q端与所述第六D触发器的clk端连接；所述第六D触发器的D端与其QN端连接，所述第六D触发器的Q端与所述第七D触发器的clk端连接；所述第七D触发器的D端与其QN端连接，所述第七D触发器的Q端与所述第八D触发器的clk端连接；所述第八D触发器的D端与其QN端，所述第八D触发器的Q端与所述第九D触发器的clk端连接；所述第九D触发器的D端与其QN端连接，所述第九D触发器的Q端与所述第十D触发器的clk端连接；所述第十D触发器的D端与其QN端连接，所述第十D触发器的Q端与所述第十一D触发器的clk端连接；所述第十以D触发器的D端与其QN端连接；所述第九D触发器的Q端输出分频信号clk2，所述第十一D触发器的Q端输出分频信号clk3。进一步地，所述第一延时电路包括第一偏置电流源、延时电容器C2、施密特触发器、第二开关K2和第三开关K3；所述第二开关K2和第三开关K3作为所述第一延时单元的输入端，并由所述第一延时单元的输入进行控制；供电电源Vdd经第二开关K2分别与所述延时电容器C2的一端、所述第三开关K3的一端和所述施密特触发器的输入端连接；所述第三开关K3的另一端与所述第一偏置电流源的一端连接，所述第一偏置电流源的另一端与所述延时电容器C2的另一端均接地；所述施密特触发器的输出端作为所述第一延时单元的输出端。进一步地，所述动态响应提升电路包括第十二D触发器、第十三D触发器、第十四D触发器、第十五D触发器、第十六D触发器、第十七D触发器、第十八D触发器、第三反相器、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第一与门和第二或门；所述第十二D触发器的复位端以及第十三D触发器、第十四D触发器、第十五D触发器、第十六D触发器、第十七D触发器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：包括采样保持电路、误差放大电路、负载检测电路、时钟分频电路和动态响应提升电路；所述采样保持电路分别与电源系统中变压器反馈绕组单元和所述误差放大电路电性相连，用以将对反馈电压FB进行平台采样后输出的电压VSH与输入所述误差放大电路的参考电压Vref1经所述误差放大电路进行误差比较及放大后输出误差电压信号Vea；所述误差放大电路与所述负载检测电路电性相连，用以将所述误差电压信号Vea与输入所述负载检测电路的参考电压Vref2经负载检测电路比较后输出负载判断信号load；所述负载检测电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将所述负载判断信号load输入到动态响应提升电路；所述的时钟分频电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将产生时钟信号clk2、clk3输入到所述动态响应提升电路，所述动态响应提升电路通过对clk2、clk3信号的切换改变最小工作频率，用以提升电源系统动态响应。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：包括采样保持电路、误差放大电路、负载检测电路、时钟分频电路和动态响应提升电路；所述采样保持电路分别与电源系统中变压器反馈绕组单元和所述误差放大电路电性相连，用以将对反馈电压FB进行平台采样后输出的电压VSH与输入所述误差放大电路的参考电压Vref1经所述误差放大电路进行误差比较及放大后输出误差电压信号Vea；所述误差放大电路与所述负载检测电路电性相连，用以将所述误差电压信号Vea与输入所述负载检测电路的参考电压Vref2经负载检测电路比较后输出负载判断信号load；所述负载检测电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将所述负载判断信号load输入到动态响应提升电路；所述的时钟分频电路与所述动态响应提升电路电性相连，用以将产生时钟信号clk2、clk3输入到所述动态响应提升电路，所述动态响应提升电路通过对clk2、clk3信号的切换改变最小工作频率，用以提升电源系统动态响应。


2.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：所述的采样保持电路包括受控开关K1和与其电性相连的第一电容器C1；所述受控开关K1的一端接反馈电压FB，另一端与所述第一电容器C1的上极板连接，受控开关K1控制端输入采样控制信号Tsp；所述第一电容器的下极板接地，第一电容器的上极板输出电压信号VSH。


3.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：所述误差放大电路采用的是固定增益放大器，所述固定增益放大器的同相输入端接参考电压Vref1，反相输入端与所述采样保持电路的输出端连接，并输入电压VSH，所述固定增益放大器的输出端作为所述误差放大电路的输出端与所述负载检测电路的输入端连接，并输出电压Vea。


4.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：
所述负载检测电路采用的是比较器，所述比较器的同相输入端作为所述负载检测电路的输入端并与所述误差放大电路的输出端连接，并输入电压Vea；所述比较器的反相输入端接参考电压Vref2，所述比较器输出端作为所述负载检测电路的输出端，与所述动态响应提升电路连接，并输出负载判断信号load。


5.根据权利要求1所述的一种提升电源系统动态响应的电路，其特征在于：
所述的时钟分频电路包括第一反相器、第二反相器、第一延时单元、第一与非门、第一或门、第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第七D触发器、第八D触发器、第九D触发器、第十D触发器、第十一D触发器；所述第一反相器的输入端输入电源系统工作周期Tsw信号，第一反相器的输出分别与所述第一与非门的第一输入端和所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第一延时单元的输入端连接，所述第一延时单元的输出端与所述第一与非门的第二输入端连接，所述第一与非门的输出端分别与所述第一D触发器的复位端以及第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、第五D触发器、第六D触发器、第七D触发器、第八D触发器、第九D触发器、第十D触发器、第十一D触发器的复位端连接；所述第一或门的第一输入端输入电源系统工作周期Tsw信号，所述第一或门的第二输入端输入固定高频时钟信号clk1，所述第一或门的输出端与所述第一D触发器的clk端连接；所述第一D触发器的D端与其QN端连接，所述第一D触发器的Q端与所述第二D触发器的clk端连接；第二D触发器的D端与其QN端连接，第二D触发器的Q端与所述第三D触发器的clk端连接；所述第三D触发器的D端与其QN端连接，所述第三D触发器的Q端与所述第四D触发器的clk端连接；所述第四D触发器的D端与其QN端连接，所述第四D触发器的Q端与所述第五D触发器的clk端连接；所述第五D触发器的D端与其QN端连接，所述第五D触发器的Q端与所述第六D触发器的clk端连接；所述第六D触发器的D端与其QN端连接，所述第六D触发器的Q端与所述第七D触发器的clk端连接；所述第七D触发器的D端与其QN端连接，所述第七D触发器的Q端与所述第八D触发器的clk端连接；所述第八D触发器的D端与其QN端，所述第八D触发器的Q端与所述第九D触发器的clk端连接；所述第九D触发器的D端与其QN端连接，所述第九D触发器的Q端与所述第十D触发器的clk端连接；所述第十D触发器的D端与其QN端连接，所述第十D触发器的Q端与所述第十一D触发器的clk端连接；所述第十一D触发器的D端与其QN端连接；所述第九D触发器的Q端输出分频信号clk2，所述第十一D触发器的Q端输出分频信号clk3。


6.根据权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：高耿辉，杨国坤，马田华，
申请(专利权)人：厦门元顺微电子技术有限公司，大连连顺电子有限公司，友顺科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35