一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路制造技术

本发明专利技术属于电源管理技术领域，具体涉及一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路。本发明专利技术主要设计实现了一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路，为了防止采样电容在较小关断时间内充电时间不够的问题，该电路增加瞬态增强电路对采样电容进行预充电，经过缓冲器和C

【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路


[0001]本专利技术属于电源管理
，具体涉及一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子设备的发展，传统的线性稳压电源逐渐不能满足电子产品对电源管理芯片的需求，而开关电源逐渐成为市场主流。其中反激变换器由于体积小、功耗低且良好的输入输出隔离特性等优点在小功率设备中得到了普遍的使用。反激变换器按照反馈调节的方式可以分成原边反馈型与副边反馈型。副边反馈反激变换器的输出采样比较精确，但由于光耦等元件而有着抗干扰能力比较差的缺点，因此结构更为简单的原边反馈反激变换器成为了当前的热点。
[0003]原边反馈方式下，通过反激变换器的原边来获取输出电压信息，而由于采样的精确度决定了输出电压的精确度，原边反馈反激式变换器设计的关键点之一就是采样保持和膝点检测电路的设计。在副边电感电流为零时即膝点处，副边的寄生阻抗产生的压降不对V
SW
产生影响，因此此时的V
SW
能更加精确地描述输出电压信息。如图1所示，这是一种传统的采样保持和膝点检测电路的原理图，该方案利用反馈电压到达膝点时，电压波形会急剧下降的特点，利用缓冲器延时与原信号之间对比，得到膝点。但传统的方案下，在副边导通时间较小时，采样电路无法建立至稳态工作点，导致采样电压小于真实膝点电压，从而影响输出电压的精确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要设计实现了一种可用于优化采样保持与膝点检测电路的自适应预充电电路，为了防止采样电容在较小关断时间内充电时间不够的问题，该电路增加瞬态增强电路对采样电容进行预充电，经过缓冲器和C
delay
和R
delay
延迟的电压信号，与原信号之间形成的压差使第二比较器翻转，从而在前沿消隐阶段对采样电容C
delay
进行预充电，从而减小采样电容C
delay
对充电时间的需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种带有自适应预充电方案采样保持与膝点检测电路，用于检测原边反馈反激式变换器在副边电感电流为零时的膝点电压，包括缓冲器、第一比较器、第二比较器、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管、第一电阻、第一电容、第二电容、第一电压源、第二电压源和电流源；
[0007]所述缓冲器A1的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接其输出端，缓冲器的输出端依次通过第一电阻和第一电容后接地，将缓冲器的使能信号定义为第一使能信号，缓冲器输出电压V
buf
定义为缓冲电压，第一电阻的另一端电压V
delay
定义为延迟电压；
[0008]所述第一比较器A2的同相输入端接缓冲电压，其反相输入端接第一电压源V
OS1
的正端，电压源的负端接反馈电压，将第一比较器的使能信号定义为第二使能信号，输出电压
COMP_knee定义为判断电压，所述第一电压源产生固定失调电压；
[0009]所述第二比较器A3的同相输入端接延迟电压，其反相输入端接第二电压源V
OS2
的正端，电压源的负端接反馈电压，第二比较器的使能信号为第二使能信号，输出电压precharge定义为预充电电压，所述第二电压源产生固定失调电压；
[0010]所述第一NMOS管的漏极接延迟电压，其栅极接第三使能信号；
[0011]所述第二NMOS管的源极和漏极接第一NMOS管的源极，第二NMOS管的栅极接第三使能信号的反向信号，第一NMOS管源极与第二NMOS管源漏极的连接点通过第二电容后接地，将第一NMOS管源极、第二NMOS管源漏极、第二电容的连接点的输出电压定义为膝点电压保持电压；
[0012]所述第三NMOS管的漏极接第一电阻、第一电容和第一NMOS管漏极的连接点，第三NMOS管的栅极接PWM脉冲信号，第三NMOS管的源极接地；当原边导通时，脉冲信号为高电平，第三NMOS管打开，当副边导通时，脉冲信号为低电平，第三NMOS管关断；
[0013]所述第一PMOS管的漏极接第一电阻、第一电容和第一NMOS管漏极的连接点，第一PMOS管的栅极接预充电电压，第一PMOS管的源极接电流源的正端，电流源的负端接电源轨。
[0014]当副边导通且反馈电压上升的时期，第一使能信号控制缓冲器开启，第二使能信号控制第一、第二比较器关断，使缓冲电压一直跟随反馈电压，从而更新第一电容的电压值；当反馈电压进入平台期后，第二使能信号控制第一、第二比较器开启，当在前沿消隐时间内，若延迟电压小于反馈电压，则第二比较器翻转，第一PMOS管打开对第一电容进行充电，若延迟电压被充到反馈电压，则第二比较器再次翻转，控制第一PMOS关断，电流源不再对第一电容充电。在膝点到达时，第一比较器翻转，判断电压由低电位翻转为高电位，第三使能信号对应翻高，第一NMOS管打开进行采样，第一电容的电荷分享到第二电容，第一使能信号控制缓冲器关断使得延迟电压保持膝点电压；经过一个窄脉冲时间之后，第三使能信号翻低，第一NMOS管关断而第二NMOS管开启，并且第二使能信号控制第一比较器关断，第一使能信号控制缓冲器开启。
[0015]进一步的，所述缓冲器包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十二NMOS管、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第一比较器包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十一NMOS管、第二电阻、第三电阻、第四电阻；
[0016]其中，第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管的源极均接电源；第二PMOS管的栅漏互连，其漏极接电流源；第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管的栅极均接第二PMOS管的漏极；
[0017]第八PMOS管的源极接第三PMOS管的漏极，第八PMOS管的栅极通过第四电阻后接反馈电压，第八PMOS管的漏极通过第二电阻后接地；
[0018]第九PMOS管的源极接第三PMOS管的漏极，第九PMOS管的栅极接第四NMOS管的漏极，第九PMOS管的漏极通过第三电阻后接地；
[0019]第九NMOS管的漏极通过第四电阻后接反馈电压，第九NMOS管的栅极和源极互连，第九NMOS管的源极接地；
[0020]第八NMOS管的栅极和漏极接第四PMOS管的漏极，第八NMOS管的源极通过第二电阻后接地；第七NMOS管的漏极接第五PMOS管的漏极，第七NMOS管的栅极接第八NMOS管的漏极，第七NMOS管的源极通过第三电阻后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应预充电能力的采样保持与膝点检测电路，用于检测原边反馈反激式变换器在副边电感电流为零时的膝点电压，其特征在于，包括缓冲器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管、第一电阻、第一电容、第二电容、第一电压源、第二电压源和电流源；所述缓冲器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接其输出端，缓冲器的输出端依次通过第一电阻和第一电容后接地，将缓冲器的使能信号定义为第一使能信号，缓冲器输出电压V
buf
定义为缓冲电压，第一电阻和第一电容连接点的电压V
delay
定义为延迟电压；所述第一比较器的同相输入端接缓冲电压，其反相输入端接第一电压源的正端，电压源的负端接反馈电压，将第一比较器的使能信号定义为第二使能信号，输出电压COMP_knee定义为判断电压，所述第一电压源产生固定失调电压；所述第二比较器的同相输入端接延迟电压，其反相输入端接第二电压源的正端，电压源的负端接反馈电压，第二比较器的使能信号为第二使能信号，输出电压precharge定义为预充电电压，所述第二电压源产生固定失调电压；所述第一NMOS管的漏极接延迟电压，其栅极接第三使能信号；所述第二NMOS管的源极和漏极接第一NMOS管的源极，第二NMOS管的栅极接第三使能信号的反向信号，第一NMOS管源极与第二NMOS管源漏极的连接点通过第二电容后接地，将第一NMOS管源极、第二NMOS管源漏极、第二电容的连接点的输出电压定义为膝点电压保持电压；所述第三NMOS管的漏极接第一电阻、第一电容和第一NMOS管漏极的连接点，第三NMOS管的栅极接PWM脉冲信号，第三NMOS管的源极接地；当原边导通时，脉冲信号为高电平，第三NMOS管打开，当副边导通时，脉冲信号为低电平，第三NMOS管关断；所述第一PMOS管的漏极接第一电阻、第一电容和第一NMOS管漏极的连接点，第一PMOS管的栅极接预充电电压，第一PMOS管的源极接电流源的正端，电流源的负端接电源轨；当副边导通且反馈电压上升的时期，第一使能信号控制缓冲器开启，第二使能信号控制第一、第二比较器关断，使缓冲电压一直跟随反馈电压，从而更新第一电容的电压值；当反馈电压进入平台期后，第二使能信号控制第一、第二比较器开启，当在前沿消隐时间内，若延迟电压小于反馈电压，则第二比较器翻转，第一PMOS管打开对第一电容进行充电，若延迟电压被充到反馈电压，则第二比较器再次翻转，控制第一PMOS管关断，电流源不再对第一电容充电；在膝点到达时，第一比较器翻转，判断电压由低电位翻转为高电位，第三使能信号对应翻高，第一NMOS管打开进行采样，第一电容的电荷分享到第二电容，第一使能信号控制缓冲器关断使得延迟电压保持膝点电压；经过一个窄脉冲时间之后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，何金阳，林镇熙，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：