一种用于开关电源反馈电压检测和采样保持的电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于开关电源反馈电压检测和采样保持的电路。该电路包括：时钟控制电路，控制采样时钟；采样保持电路，对输入电压分两路分时采样，并选择较大值输出；等待状态控制电路，控制采样并等待波形稳定；学习状态控制电路，控制学习状态的时序；增量控制电路，控制实现两次相邻采样的增量电路；系统控制电路，协同其他电路一起控制有限状态机；以及延时电路，实现需要的延时。本实用新型专利技术的各控制电路协同工作，实现对输入信号斜率的自适应学习，对去磁结束点的检测，以及采样保持系统反馈电压的值。采样的精度高，对变压器的参数要求较低，可减少电源材料成本及后期测试成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路。更具体的说，本技术涉及一种开关电源芯片的控 制电路。
技术介绍
开关电源已广泛用于各种电子设备中。为了安全，开关电源采用变压器隔离， 也就是在初级和次级之间提供隔离。为了系统输出稳定，系统要工作在负反馈闭环状态 下。经典的做法是用光电耦合器件和TL431等来实现隔离反馈。但这样系统成本会增 加很多。为了减少成本，现在已有利用变压器的辅助绕组来实现电源输出的反馈，当然， 这种方式也是隔离的，安全的。但是很多技术都不能精确测量变压器的反馈电压，例如 Randolph D. W. Shelly 的美国专禾Ij (US4302803) "Rectifier-converter power supply with multi-channel flybackinverter”。因此，近来开发出许多初级侧控制技术来用 于对变压器电压的精确测量，例如Yang等人的美国专利(US6853563B1) "Primary-side controlled flyback power converter，，;Yang等人的美国专利(US7016204B2)"Close-loop PWM controller for primary-si decontrol led power converters，，；杨大勇的中国专利 (CN100508346C) “电源转换器的取样电路以及检测电路”。然而，这些现有技术的精确度都 不高，所采样的反馈电压误差大，不能精确控制系统的输出电压。并且对变压器参数的一致 性要求高，增加了产品成本。因此，非常需要新的技术来提高此类电源的性能。
技术实现思路
本技术的目的是为开关电源控制芯片提供对反馈电压的精确检测和采样保 持电路，能自适应变压器的去磁曲线，以获得准确的电压反馈值。本技术的技术方案如下一种用于开关电源反馈电压检测和采样保持的电路，其特征在于，实现由PWM开 状态、等待状态、学习状态、检测状态以及去磁结束状态构成的有限状态机，控制有限状态 机的状态转换和输出，所述电路具体包括时钟控制电路，其产生三路时钟信号，其中第一路时钟信号和第二路时钟信号用 于对开关电源反馈电压的采样，第一路时钟信号和第二路时钟信号同时受控于去磁结束信 号，当去磁结束时禁止第一路时钟信号和第二路时钟信号；第三路时钟信号用于有限状态 机的控制；以及采样保持电路，其对反馈电压首先用电压跟随器缓冲隔离，然后分两路采样，两路 采样值经过取较大值电路，选择较大值输出；以及等待状态控制电路，开关电源反馈电压的检测和采样保持电路复位后进入等待状 态，利用第三路时钟计时，这期间控制采样并等待波形稳定，并产生学习状态时钟；以及学习状态控制电路，等待状态结束后进入学习状态，利用学习状态时钟计时，这期 间用于控制学习状态的时序，结合增量控制电路和系统控制电路来实现对变压器去磁曲线的学习功能；以及增量控制电路，其在学习状态，结合学习状态控制电路、系统控制电路等一起用于 控制两次相邻采样的增量电路，当采样保持输出的值大于实时电压和增量之和时，增加增 量，否则保持不变；以及系统控制电路，其在等待状态、学习状态、检测状态及去磁结束状态，协同其他电 路一起控制有限状态机的状态转换和输出；以及延时电路，用于对输入数字信号的上升沿和下降沿进行处理，实现需要的延时。上述时钟控制电路包括时钟产生电路，其振荡产生周期的脉冲信号；第一触发器，其用于对时钟产生电路输出的周期的脉冲信号进行分频；第二触发器，其用于控制第一路时钟信号和第二路时钟信号，当PWM信号关闭时 打开这两路时钟信号，当进入去磁结束状态时关闭这两路时钟信号；时钟输出电路，其用于控制第一路、第二路和第三路时钟的输出。上述采样保持电路包括输入电压跟随器，其用于对变压器反馈信号的缓冲隔离，输出到两路采样电路的 开关，并给增量控制电路提供输入；第一电容器，其用于保持第一路采样的值；第二电容器，其用于保持第二路采样的值；第一开关，其用于响应第一路采样时钟，控制第一路的采样，控制第一电容器充电 或放电；第二开关，其用于响应第二路采样时钟，控制第二路的采样，控制第二电容器充电 或放电；取较大值电路，其用于从第一路采样值和第二路采样值中，选择较大值，产生第一 参考信号。上述取较大值电路包括第一路电压跟随器，其用于对第一路采样信号的缓冲隔离；第二路电压跟随器，其用于对第二路采样信号的缓冲隔离；第一路保持信号开关，其用于响应是否选择第一路保持电压值；第二路保持信号开关，其用于响应是否选择第二路保持电压值；两路保持电压比较器，其用于比较第一路保持电压和第二路保持电压的值，当第 一路保持值大于第二路保持值时，此比较器输出零，选择导通第一路保持信号开关；否则， 此比较器输出为一，选择导通第二路保持信号开关。 上述等待状态控制电路包括等待状态计数器，其用于对第三路时钟计数，以构成等待状态要求的时间；学习和监测状态时钟产生电路，用于控制产生学习状态和监测状态的时钟。上述学习状态控制电路包括学习状态计数器，其用于对学习状态时钟计数，以构成学习状态要求的时间；检测状态标识信号产生电路，用于控制产生检测状态的标识信号。上述增量控制电路包括参考电流源，其用于提供参考电流；电流镜，其用于对电流源进行比例复制，产生基于不同权重比例的分支电流；增量控制计数器，其响应学习状态时钟，产生各分支电流的开关信号；分支电流开关，其用于响应各路分支电流的控制；检测状态开关，其用于在检测状态下，增加电流，提高检测状态的抗干扰性能；增量电阻器，其用于产生电压增量，即各支路电流和在增量电阻上的压降，此电压 增量加上输入电压跟随器的输出，产生第二参考信号。上述系统控制电路包括第一比较器，其用于比较第一参考信号和第二参考信号，当第一参考信号大于第 二参考信号时，其输出为一，否则输出为零；第三触发器，其用于锁存第一比较器的输出；增量控制计数器时钟产生电路，其控制产生在学习状态下，当第三触发器为变为 一时，产生一个脉冲信号给增量控制计数器；去磁信号产生电路，其控制在检测状态下，当第三触发器变为一时，检测状态结 束，进入去磁结束状态。上述延时电路包括用于充电的PMOS ；用于放电的NMOS ；延时电容器，其分别和用于充电的PMOS及用于放电的NMOS —起产生缓慢的下降 沿和缓慢的上升沿；施密特触发器，其用于将延时电容器的电压变成上升沿和下降沿更陡的普通数字 信号；输出调整电路，其用于调整延时电路输出的相位和驱动能力。本技术所述的检测和采样保持，其信号是来自变压器辅助线圈输出的信号并 经过电阻分压。所述的变压器辅助线圈输出的信号和开关电源输出电压相关。本技术各种控制电路，是协同工作的，实现对输入信号斜率的自适应学习，对 去磁结束点的检测，以及采样保持系统反馈电压的值。本技术具有自动学习去磁曲线斜率功能，采样的精度高，对于在一定范围内， 变压器参数的变化不会影响其采样的精度。对变压器的参数要求较低，减少电源材料成本 及后期测试成本。附图说明图1是应用本技术的开关电源控制器的应用电路示意图；图2是应用本技术的开关电源控制器的内部结构示意图；图3是本技术的有限状态机的处理流程示意图；图4是本技术用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关电源反馈电压检测和采样保持的电路，其特征在于，所述电路具体包括：　　时钟控制电路，其产生三路时钟信号，其中第一路时钟信号和第二路时钟信号用于对开关电源反馈电压的采样，第一路时钟信号和第二路时钟信号同时受控于去磁结束信号，第三路时钟信号用于有限状态机的控制；以及　　采样保持电路，其对反馈电压首先用电压跟随器缓冲隔离，然后分两路采样，两路采样值经过取较大值电路，选择较大值输出；以及　　等待状态控制电路，用于开关电源反馈电压检测和采样保持的电路复位后进入等待状态，利用第三路时钟计时，这期间控制采样并等待波形稳定，并产生学习状态时钟；以及　　学习状态控制电路，等待状态结束后进入学习状态，利用学习状态时钟计时，这期间用于控制学习状态的时序，结合增量控制电路和系统控制电路来实现对变压器去磁曲线的学习功能；以及增量控制电路，其在学习状态，结合学习状态控制电路、系统控制电路等一起用于控制两次相邻采样的增量电路，以及　　系统控制电路，其在等待状态、学习状态、检测状态及去磁结束状态，协同其他电路一起控制有限状态机的状态转换和输出；以及　　延时电路，用于对输入数字信号的上升沿和下降沿进行处理，实现需要的延时。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周光友，
申请(专利权)人：周光友，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]