一种原边反馈的反激变换器的采样电路制造技术

本发明专利技术涉及开关电源技术领域，公开了一种原边反馈的反激变换器的采样电路，包括去磁时间检测模块、采样信号产生模块和采样信号宽度设置模块，其中去磁时间检测模块基于输入的PWM信号和反馈信号FB生成检测信号，采样信号产生模块基于检测信号生成第一反馈信号和第二反馈信号，第一反馈信号和第二反馈信号经过或非门处理后输出采样信号，采样信号宽度设置模块可以设置采样信号的脉宽；在使用时，本发明专利技术通过在检测信号的相邻两个周期中形成第一反馈信号和第二反馈信号，其中通过调整第一反馈信号的宽度和第二反馈信号的宽度以及对第一反馈信号和第二反馈信号进行异或处理可以改变本发明专利技术的反馈信号的采样点位置，从而能让采样点位置跟随去磁时间。采样点位置跟随去磁时间。采样点位置跟随去磁时间。

【技术实现步骤摘要】
一种原边反馈的反激变换器的采样电路


[0001]本专利技术涉及开关电源
，具体涉及一种原边反馈的反激变换器的采样电路。

技术介绍

[0002]中小功率应用场合，反激变换器由于其体积小、结构简单和成本低等优势而得到广泛应用。反激变换器按照反馈调节的方式可分为原边反馈型和副边反馈型，原边反馈型的反激变换器由于能通过移除光耦来直接对辅助绕组电压进行反馈调节，并且能间接采样开关管的源漏波形，从而实现了谷值开通，具有低开通损耗和高效率等优势，成为了小功率应用的主流反激变换器。
[0003]典型原边反馈型的反激变换器的电路图如图1所示，其包括变压器T1、功率管N1（下面简称N1）、PWM控制器芯片U1（下面简称芯片U1）、启动电阻R
VCC
、启动电容C
VCC
、输出整流用的二极管D1、输出电容C
OUT
、辅源整流二极管D2、过流采样电阻R
CS
、分压电阻R1和R2组成。
[0004]图1所示电路的工作过程如下：输入端开始供电即有电压VIN输入后，由启动电阻R
VCC
和启动电容C
VCC
开始给芯片U1的电源脚VCC供电，芯片U1产生PWM信号来驱动N1的翻转，N1导通时，N1的漏端电压VDS降低，变压器T1的原边绕组LP开始以电流IP充电储能；N1关断时，N1的漏端电压VDS冲高，变压器T1开始将能量传递到副边绕组LS和辅助绕组LS
AUX
上，副边绕组LS流过的电流IS经由二极管D1整流后给输出电容C
OUT
充电并为负载供电；同时辅助绕组LS
AUX
也通过二极管D2整流后给芯片U1进行供电。与此同时，芯片U1通过CS脚上的过流采样电阻R
CS
监控原边电流IP，又通过分压电阻R1和R2产生的反馈信号FB来间接的控制输出电压VOUT。
[0005]图1所示电路的相关节点的电压波形和电流波形如图2所示，每个周期开始PWM信号跳变为高电平时，电路进入励磁阶段TS1，漏端电压VDS为低电平，原边电流IP以一定的斜率上升，此时由于整流二极管D1的存在副边电流IS为零，副边绕组和辅助绕组的异名端处电压为零，反馈信号FB也为零；PWM信号跳变为低电平时，电路进入去磁阶段TS2，励磁电流使各绕组电压反向，漏端电压VDS在折射电压和脉动电压的叠加下冲高，原边电流IP降为零，变压器存储的能量通过副边绕组和辅助绕组释放，副边电流IS跳变至峰值后缓慢减小，反馈信号FB的波形能跟随副边绕组异名端处电压的变化，达到对输出电压的反馈控制；在断续工作模式中，直到IS降为零，此时反馈信号FB的电压为膝点电压VFB=[R2/(R1+R2)]*(VOUT
‑
VD) *(N
AUX
/N
S
)，R1和R2为分压电阻的阻值，VD为二极管D1的正向导通压降，N
AUX
和N
S
分别是辅助绕组和副边绕组的匝数，此后 反馈信号FB电压波形进入谐振状态并快速抵达第一个谷底，电路进入非连续导通阶段TS3，变压器T1的能量由原边完全转移到副边，各绕组都不导通电流，等待着下个周期的到来。电路的各工作状态被芯片内部通过FB脚检测到，并产生了对应于去磁阶段的去磁时间信号PWM_N。
[0006]从上图可以得到，断续模式中FB的波形随着去磁时间t的不同会产生较大的变化，
常规的固定点检测手段并不适用，需要专门的电路来产生采样控制信号，以此实现不固定点检测，比如对于采用膝点电压作为反馈控制信号的应用，采样点通常设置在PWM_N信号的（t
‑
t/4）或者（t
‑
t/8）处；此外，对于工作在连续模式或者是兼容连续模式和断续模式的应用，采样点通常设置在去磁时间的中间位置（t
‑
t/2）处。
[0007]虽然现有采样控制电路利用反馈信号FB到达膝点电压时其波形会快速下降的特点，以及利用原信号和缓冲延时后的压差来产生采样控制信号。但是传统方案在N1导通时间较小时并不能保证采样电路能建立稳态工作点，导致采样电压小于真实膝点电压，降低了采样的精度；另外，在连续模式中，去磁阶段结束时，副边电流IS并不为零，而是由于PWM信号的驱动直接转换到励磁阶段，使得反馈信号FB更易受到N1翻转时所产生的噪声干扰，影响输出电压的精度。

技术实现思路

[0008]在鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术提供了一种原边反馈的反激变换器的采样电路，所要解决的技术问题是现有采样电路在功率管N1导通时间小和去磁阶段结束副边电流IS并不为零时精度较低，采样点不能跟随去磁时间变化。
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种原边反馈的反激变换器的采样电路，包括去磁时间检测模块，用于输入PWM信号和反馈信号FB，并在所述PWM信号为下降沿状态时输出高电平状态的检测信号，在反馈信号FB低于低压阈值电压时输出低电平状态的检测信号；采样信号产生模块，接收所述检测信号，在检测信号的第M个周期的上升沿时产生宽度为Td1且为高电平的第一反馈信号，在检测信号的第M+1个周期的上升沿时产生宽度为Td2且为高电平的第二反馈信号，M为正整数，所述第一反馈信号和第二反馈信号输入到或非门NOR1的两个输入端，所述或非门NOR1的输出端输出采样信号；采样信号宽度设置模块，接收所述采样信号并设置采样信号的输出宽度。
[0010]在某种实施方式中，所述去磁时间检测模块包括比较器CMP1、与门AND3、RS触发器、反相器INV3、反相器INV5、反相器INV6、MOS管P5、MOS管N5、电容C5和与非门NAND9；所述比较器CMP1的负输入端用于输入所述反馈信号FB，所述比较器CMP1的正输入端用于输入第一基准电压Vref1，所述比较器CMP1的输出端和与门AND3的第一输入端电连接，所述与门AND3的输出端与RS触发器的R输入端电连接；所述反相器INV5的输入端用于输入所述PWM信号，所述反相器INV5的输出端分别与反相器INV6的输入端和与非门NAND9的第一输入端电连接，所述反相器INV6的输出端分别与MOS管P5的栅极和MOS管N5的栅极电连接，MOS管P5的源极与电流源I5电连接，MOS管P5的漏极分别与MOS管N5的漏极、电容C5一端和反相器INV7的输入端电连接，MOS管N5的源极和电容C5另一端均接地，反相器INV7的输出端和与非门NAND9的第二输入端电连接，与非门NAND9的输出端分别和与门AND3的第二输入端和反相器INV8的输入端电连接，反相器INV8的输出端与RS触发器的S输入端电连接，所述RS触发器的Q输出端输出所述检测信号。
[0011]在某种实施方式中，所述采样信号产生模块包括反相器INV1、MOS管P1、MOS管N1、电容C1、反相器INV2、与门AND1、D触发器、与非门NAND1、与非门NAND2、与非门NAND3和与非
门NAND4；所述检测信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原边反馈的反激变换器的采样电路，其特征在于，包括去磁时间检测模块，用于输入PWM信号和反馈信号FB，并在所述PWM信号为下降沿状态时输出高电平状态的检测信号，在反馈信号FB低于低压阈值电压时输出低电平状态的检测信号；采样信号产生模块，接收所述检测信号，在检测信号的第M个周期的上升沿时产生宽度为Td1且为高电平的第一反馈信号，在检测信号的第M+1个周期的上升沿时产生宽度为Td2且为高电平的第二反馈信号，M为正整数，所述第一反馈信号和第二反馈信号输入到或非门NOR1的两个输入端，所述或非门NOR1的输出端输出采样信号；采样信号宽度设置模块，接收所述采样信号并设置采样信号的输出宽度。2.根据权利要求1所述的一种原边反馈的反激变换器的采样电路，其特征在于，所述去磁时间检测模块包括比较器CMP1、与门AND3、RS触发器、反相器INV3、反相器INV5、反相器INV6、MOS管P5、MOS管N5、电容C5和与非门NAND9；所述比较器CMP1的负输入端用于输入所述反馈信号FB，所述比较器CMP1的正输入端用于输入第一基准电压Vref1，所述比较器CMP1的输出端和与门AND3的第一输入端电连接，所述与门AND3的输出端与RS触发器的R输入端电连接；所述反相器INV5的输入端用于输入所述PWM信号，所述反相器INV5的输出端分别与反相器INV6的输入端和与非门NAND9的第一输入端电连接，所述反相器INV6的输出端分别与MOS管P5的栅极和MOS管N5的栅极电连接，MOS管P5的源极与电流源I5电连接，MOS管P5的漏极分别与MOS管N5的漏极、电容C5一端和反相器INV7的输入端电连接，MOS管N5的源极和电容C5另一端均接地，反相器INV7的输出端和与非门NAND9的第二输入端电连接，与非门NAND9的输出端分别和与门AND3的第二输入端和反相器INV8的输入端电连接，反相器INV8的输出端与RS触发器的S输入端电连接，所述RS触发器的Q输出端输出所述检测信号。3.根据权利要求1所述的一种原边反馈的反激变换器的采样电路，其特征在于，所述采样信号产生模块包括反相器INV1、MOS管P1、MOS管N1、电容C1、反相器INV2、与门AND1、D触发器、与非门NAND1、与非门NAND2、与非门NAND3和与非门NAND4；所述检测信号分别输入到所述D触发器的时钟端、与门AND1的第一输入端、反相器INV1的输入端、与非门NAND3的第一输入端和与非门NAND4的第一输入端，所述反相器INV1的输出端分别与MOS管P1的栅极和MOS管N1的栅极电连接，MOS管P1的源极与电流源I1电连接，MOS管P1的漏极分别与MOS管N1的漏极、电容C1一端和反相器INV2的输入端电连接，MOS管N1的原极和电容C1另一端均接地，反相器INV2的输出端和与门AND1的第二输入端电连接，与门AND1的输出端分别和与非门NAND1的第一输入端和与非门NAND2的第一输入端电连接，D触发器的Q输出端分别与D触发器D输入端、与非门NAND2的第二输入端和与非门NAND3的第二输入端电连接，所述D触发器的Q非输出端分别和与非门NAND1的第二输入端和与非门NAND4的第二输入端电连接；还包括第一开关支路、第二开关支路、第一储能单元、第二储能单元、第一信号处理单元、第二信号处理单元、与非门NAND5、与非门NAND6、缓存器BUF1和缓存器BUF2，所述第一开关支路包括串联的第一上开关单元和第一下开关单元，所述第二开关支路包括串联的第二上开关单元和第二下开关单元，所述第一上开关单元的输入端和第二上开关单元的输入端分别与电流源I2电连接，所述第一下开关单元的输出端和第二下开关单元的输出端分别与
电流源I3电连接，所述第一上开关单元的输出端分别与第一储能单元和第一信号处理单元电连接，所述第二上开关单元的输出端分别与第二储能单元和第二信...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗寅，肖会明，谭在超，丁国华，
申请(专利权)人：四川甘华电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：