專(zhuān)利名稱(chēng)：帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換中輸出電壓的線損補(bǔ)償技術(shù)，尤其涉及車(chē)載充電器輸出電壓
的線損補(bǔ)償技術(shù)。
背景技術(shù)：
如圖l所示的電壓轉(zhuǎn)換器(l)需輸出恒定電壓，輸出電壓經(jīng)過(guò)第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2分壓后，電壓轉(zhuǎn)換器(1)控制FB端口電壓值等于電壓轉(zhuǎn)換器(1)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而電壓轉(zhuǎn)換器(1)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電時(shí)，往往由于連接電壓轉(zhuǎn)換器(1)與負(fù)載的導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)線的寄生電阻為Rline，負(fù)載電流流過(guò)導(dǎo)線的寄生電阻Rline產(chǎn)生壓降，最終導(dǎo)致電壓轉(zhuǎn)換器(1)向負(fù)載提供的電壓低于設(shè)定的輸出電壓，影響負(fù)載的正常工作。 電壓轉(zhuǎn)換器輸出恒壓的需求在車(chē)載充電器中尤為明顯，車(chē)載充電器往往要求恒流/恒壓(CC/CV)控制，即當(dāng)輸出電流小于限流值時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；當(dāng)輸出電流達(dá)到限流值時(shí)，輸出電流穩(wěn)定在限流值，而輸出電壓開(kāi)始下降。車(chē)載充電器的CC/CV特性曲線如圖2所示。 目前車(chē)載充電器一般由帶恒流控制的電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。圖3為電壓轉(zhuǎn)換器框圖，包括電流采樣模塊(10)、電流誤差放大模塊(11)、電壓誤差放大模塊(12)、P麗控制模塊(13)、驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊(14)，其中 所述電流采樣模塊(10)包括電壓運(yùn)算放大器A1， Al的正輸入端作為電壓轉(zhuǎn)換器的CS+端口 ， Al的負(fù)輸入端作為電壓轉(zhuǎn)換器的CS-端口 ； 所述電流誤差放大模塊(11)包括電流誤差放大器A2，電流誤差放大器A2的正輸入端接第二基準(zhǔn)電壓VREF2，電流誤差放大器A2的負(fù)輸入端接電壓運(yùn)算放大器A1的輸出；
所述電壓誤差放大模塊(12)包括電壓誤差放大器A3，電壓誤差放大器A3的正輸入端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓VREF，電壓誤差放大器A3的負(fù)輸入作為電壓轉(zhuǎn)換器的FB端口 ；
所述P麗控制模塊(13)的輸入端連接電流誤差放大器A2的輸出端以及電壓誤差放大器A3的輸出端； 所述驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊(14)包括功率開(kāi)關(guān)管PMOS Ml以及驅(qū)動(dòng)電路A4，驅(qū)動(dòng)電路A4的輸入端連接到P麗控制模塊的輸出端，驅(qū)動(dòng)電路A4的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)管PMOS Ml的柵極，功率開(kāi)關(guān)管PMOS Ml的源極作為電壓轉(zhuǎn)換器的Vin端口，功率開(kāi)關(guān)管PMOS Ml的漏極作為電壓轉(zhuǎn)換器的SW端口。 如附圖3所示車(chē)載充電器在工作時(shí)，與濾波電路和外部電路連接構(gòu)成車(chē)載充電器系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示 所述濾波電路和外部電路包括電感LI、采樣電阻Rsense、續(xù)流二極管Dl、輸出電容C1、反饋分壓電阻R1和R2、寄生電阻Rline以及負(fù)載；所述電感Ll跨接在電壓轉(zhuǎn)換器的SW端口和CS+端口 ；所述采樣電阻Rsense跨接在電壓轉(zhuǎn)換器的CS+端口和CS-端口 ；所述續(xù)流二極管D1正極連接到地，負(fù)極連接到電壓轉(zhuǎn)換器的SW端口 所述輸出電容C1 一端連接到地，另一端連接到電壓轉(zhuǎn)換器的CS+端口 ；所述寄生電阻Rline—端連接到電壓轉(zhuǎn)換器的CS-端口，另一端連接到負(fù)載，流經(jīng)采樣電阻Rsense但尚未流經(jīng)寄生電阻Rline的電壓稱(chēng)為線前輸出電壓，記為V'。，流經(jīng)寄生電阻Rline之后的的電壓稱(chēng)為線后輸出電壓，記為Vo。 圖4所示的車(chē)載充電器系統(tǒng)的工作原理為 系統(tǒng)初始上電后，建立內(nèi)部基準(zhǔn)電壓VREF和VREF2 ;當(dāng)負(fù)載電流小于設(shè)定的輸出電流限流值時(shí)，外部輸出電壓Vo經(jīng)過(guò)分壓電阻Rl、 R2分壓后，輸入電壓轉(zhuǎn)換器的FB端口，電壓誤差放大模塊(12)放大FB端口電壓與基準(zhǔn)電壓VREF之間的壓差，P麗控制模塊(13)根據(jù)電壓誤差放大模塊(12)的輸出，控制開(kāi)關(guān)M1的開(kāi)通和截止，通過(guò)電感Ll的儲(chǔ)存和釋放能量，對(duì)電容C1充電；最終電壓誤差放大模塊(12)的正輸入端VREF電
壓與負(fù)輸入端FB端口電壓相等，此時(shí)，線前電壓V'。為PT EF !1^^2 ，線后電壓Vo為. !丄土丄2 一 /。 ■做"e 。 由線后電壓公式可見(jiàn)，當(dāng)前車(chē)載充電器系統(tǒng)的線后電壓隨負(fù)載電流值變化，由于電壓轉(zhuǎn)換器的CS+端口和CS-端口的輸出連接一條充電電源線，該充電電源線存在一定的電阻，輸出電流流經(jīng)該充電電源線，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的壓降，導(dǎo)致車(chē)載充電器的線后輸出電壓低于設(shè)定值，存在誤差，而且輸出電流越大，充電線電阻越大，輸出電壓的誤差越大，影響后級(jí)負(fù)載的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器。
同時(shí)本發(fā)明還將帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器。
帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，包括控制電路和線損補(bǔ)償模塊輸入電壓Vin輸入所述控制電路，控制電路對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，控制電路的輸出經(jīng)濾波電路后輸出轉(zhuǎn)換電壓VOUT，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線后的電壓為線后輸出電壓Vo，線后輸出電壓Vo提供給負(fù)載，由于導(dǎo)線本身的寄生電阻Rline，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生壓降；所述線損補(bǔ)償模塊采樣轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生的壓降并反饋給控制電路，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。 進(jìn)一步帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器同外圍電路連接，所述外圍電路包括導(dǎo)線、第一分壓電阻Rl、第二分壓電阻R2、采樣電阻Rsense，所述控制電路經(jīng)濾波電路連接導(dǎo)線和第一分壓電阻R1，導(dǎo)線的另一端連接到負(fù)載，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向負(fù)載供電并形成輸出電流通路，第一分壓電阻R1的另一端串聯(lián)第二分壓電阻R2，并由第二分壓電阻R2接地，在輸出電流Io流經(jīng)的輸出電流通路中串聯(lián)一采樣電阻Rsense，所述線損補(bǔ)償模塊的兩個(gè)輸入端連接在采樣電陽(yáng)Rsnse的兩端以采樣輸出電流通路的電流，線損補(bǔ)償模塊的輸出端輸出負(fù)電流，線損補(bǔ)償模塊的輸出端經(jīng)帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器的FB端口連接到第二分壓電阻R2同第一分壓電阻R1的連接點(diǎn)，所述負(fù)電流流經(jīng)第一分壓電阻R1，使FB端口電壓降低，通過(guò)控制電路的調(diào)節(jié)，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。 所述線損補(bǔ)償模塊為跨導(dǎo)器A5，第一分壓電阻Rl與采樣電阻Rsense、導(dǎo)線的寄生電陽(yáng)Rline以及線損補(bǔ)償模塊的跨導(dǎo)器A5之間的關(guān)系為i l = ^-^ ，其中Gm是跨導(dǎo)
器A5的跨導(dǎo)值。 所述補(bǔ)償模塊與控制電路集成在同一芯片。 將上述帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器，其中，所述控制電路包括電壓誤差放大模塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊 所述電壓誤差放大模塊的正端輸入第一基準(zhǔn)電壓VREF，負(fù)端連接所述FB端口 ，電壓誤差放大模塊放大FB端口電壓和第一基準(zhǔn)電壓VREF之間的誤差； 所述電壓誤差放大模塊的輸出端連接P麗控制模塊的輸入端，P麗控制模塊輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊包括驅(qū)動(dòng)電路A4以及功率開(kāi)關(guān)管Ml，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸
入驅(qū)動(dòng)電路A4，驅(qū)動(dòng)電路A4的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)管M1的控制端，功率開(kāi)關(guān)管M1的第一
輸出端和第二輸出端分別作為控制電路的Vin端口和SW端口 ，驅(qū)動(dòng)電路A4根據(jù)P麗控制
模塊輸出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開(kāi)關(guān)管M1的開(kāi)通和截止； 所述線損補(bǔ)償模塊的負(fù)輸入端作為CS+端口 ，正輸入端作為CS-端口 。 所述濾波電路包括電感Ll、續(xù)流二極管Dl、輸出電容Cl，所述電感LI 一端連接SW
端口 ，另一端連接電容，電容的另一端接地，續(xù)流二極管Dl正極接地，負(fù)極連接SW端口 。 所述電壓誤差放大模塊包括第一誤差放大器A3，第一誤差放大器A3的正輸入端
接第一基準(zhǔn)電壓VREF，第一 電壓誤差放大器A3的負(fù)輸入連接FB端口 。 所述P麗控制模塊包括比較器A7和振蕩器A8，所述振蕩器A8輸出固定頻率的三
角波信號(hào)，所述比較器A7的正輸入端作為P麗控制模塊的輸入端，比較器A7的負(fù)輸入端輸
入振蕩器模塊A8的三角波輸出信號(hào)，比較器A7的輸出端為P麗控制模塊的輸出。當(dāng)P麗
控制模塊的輸入大于A8輸出的三角波信號(hào)時(shí)，P麗模塊輸出為高電平，通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊
控制功率開(kāi)關(guān)Ml導(dǎo)通；當(dāng)P麗控制模塊的輸入小于振蕩器A8輸出的三角波信號(hào)時(shí)，P麗模
塊輸出為低電平，通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊控制功率開(kāi)關(guān)M1截止。 所述帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器用于車(chē)載充電器時(shí)，所述的控制電路還包括電流采樣模塊和電流誤差放大模塊 所述電流采樣模塊的正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端口 ，電流采樣模塊采樣CS+端口和CS-端口之間的壓差，通過(guò)該電壓差反映流經(jīng)跨接在CS+端口和CS-端口之間的采樣電阻Rsense的輸出電流； 所述電流誤差放大模塊的正輸入端輸入第二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)端連接電流采樣模塊的輸出端，電流誤差放大模塊放大電流采樣模塊輸出電壓與第二基準(zhǔn)電壓VREF2之間的誤差，電流誤差放大模塊的輸出端連接P麗控制模塊的輸入端。 進(jìn)一步，所述電流采樣模塊包括第二運(yùn)算放大器Al，第二運(yùn)算放大器Al的正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端口 ； 所述電流誤差放大模塊包括第三誤差放大器A2，第三誤差放大器A2的正輸入端輸入第二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)輸入端連接第二運(yùn)算放大器Al的輸出。 電流誤差放大模塊和電壓誤差放大模塊可以合并為一個(gè)電壓誤差放大模塊，所述的電壓誤差放大模塊有兩個(gè)負(fù)輸入端，分別連接電流采樣模塊和線損補(bǔ)償模塊的輸出端。
所述電壓誤差放大模塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路A4以及線損補(bǔ)償模塊集成在一個(gè)芯片，在該芯片中還可以進(jìn)一步集成功率開(kāi)關(guān)管Ml、電流采樣模塊以及電流誤差放大模塊。 線損補(bǔ)償模塊為跨導(dǎo)器，所述跨導(dǎo)器的輸出電流與跨導(dǎo)器輸入電壓的關(guān)系為
I丄=(Vp-Vh)Gm， 其中，L是跨導(dǎo)器的輸出電流，是負(fù)輸入端電壓，K+是正輸入端電壓。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器通過(guò)引入線損補(bǔ)償模塊克服了由于導(dǎo)線本身的寄生電阻Rline，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生壓降，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值，極大地減小了不同負(fù)載電流下輸出電壓的變化，同時(shí)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需根據(jù)線損補(bǔ)償模塊的跨導(dǎo)以及車(chē)載充電器的導(dǎo)線寄生電阻阻值，即可以實(shí)現(xiàn)線損補(bǔ)償；本發(fā)明應(yīng)用于車(chē)載充電器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到恒壓/恒流控制，同時(shí)同傳統(tǒng)的車(chē)載充電器相比，可以將線損補(bǔ)償模塊與電流采樣模塊共用同一端口 ，不需要增加電路的輸入輸出端口和外部元器件。


圖1為傳統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換器及其與負(fù)載的連接示意2為傳統(tǒng)車(chē)載充電器電路輸出的CC/CV特性曲線3為傳統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)4為傳統(tǒng)帶恒流控制的電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的車(chē)載充電器系統(tǒng)框5為本發(fā)明帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)6為本發(fā)明帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器的結(jié)構(gòu)7為本發(fā)明帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器的結(jié)構(gòu)8為本發(fā)明帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器的結(jié)構(gòu)9為本發(fā)明車(chē)載充電器中的P麗控制模塊結(jié)構(gòu)10為本發(fā)明線損補(bǔ)償模塊電路11為本發(fā)明線損補(bǔ)償模塊電路12為增加線損補(bǔ)償模塊前后的車(chē)載充電器的輸出電壓對(duì)輸出電流的變化曲線
圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說(shuō)明。 帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，包括控制電路(31)和線損補(bǔ)償模塊(32):輸入電壓Vin輸入所述控制電路(31)，控制電路(31)對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，控制電路(31)的輸出經(jīng)濾波電路(33)后輸出轉(zhuǎn)換電壓VOUT，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線后的電壓為線后輸出電壓Vo，線后輸出電壓Vo提供給負(fù)載，由于導(dǎo)線本身的寄生電阻Rline，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電壓V0UT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生壓降；所述線損補(bǔ)償模塊(32)采樣轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生的壓降并反饋給控制電路(31)，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。 進(jìn)一步帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器同外圍電路的連接，所述外圍電路包括導(dǎo)線、第一分壓電阻Rl、第二分壓電阻R2、采樣電阻Rsense，所述控制電路(31)經(jīng)濾波電路(33)連 接導(dǎo)線和第一分壓電阻R1，導(dǎo)線的另一端連接到負(fù)載，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向負(fù)載供電 并形成輸出電流通路，第一分壓電阻Rl的另一端串聯(lián)第二分壓電阻R2，并由第二分壓電阻 R2接地，在輸出電流Io流經(jīng)的輸出電流通路中串聯(lián)一采樣電阻Rsense，線損補(bǔ)償模塊(32) 的兩個(gè)輸入端連接在采樣電阻Rsense的兩端以采樣輸出電流通路的電流，線損補(bǔ)償模塊 (32)的輸出端輸出負(fù)電流，線損補(bǔ)償模塊(32)的輸出端經(jīng)帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器的FB 端口連接到第二分壓電阻R2同第一分壓電阻R1的連接點(diǎn)，所述負(fù)電流流經(jīng)第一分壓電阻 R1，使FB端口電壓降低，通過(guò)控制電路(31)的調(diào)節(jié)，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。
所述線損補(bǔ)償模塊(32)為跨導(dǎo)器A5，第一分壓電阻R1與采樣電阻Rsense、導(dǎo)線
的寄生電陽(yáng)Rline以及線損補(bǔ)償模塊(32)的跨導(dǎo)器A5之間的關(guān)系為們=^——^ ，其
中Gm是跨導(dǎo)器A5的跨導(dǎo)值。 所述補(bǔ)償模塊(32)與控制電路(31)集成在同一芯片。 下面以圖5為例說(shuō)明如上所述帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)原理為 如圖5所示，采樣電阻Rsense和導(dǎo)線之間的電壓為線前輸出電壓，記為V'。，其
設(shè)定值為
T, ^1 + 7 27, 葉 ，、
K服=~^—K鮮； (1) VREF為控制電路(31)內(nèi)部設(shè)定的第一參考電壓，控制電路(31)經(jīng)濾波電路、采樣
電阻Rsense、導(dǎo)線向負(fù)載供電，電流Io流經(jīng)采樣電阻Rsense，在采樣電阻Rsense兩端產(chǎn)生
的壓降，線損補(bǔ)償模塊(32)輸出負(fù)電流并通過(guò)FB端口流經(jīng)第一分壓電阻R1，使得FB端口
的電壓下降，通過(guò)控制電路(31)的調(diào)節(jié)，線前輸出電壓V'。上升，上升的部分電壓補(bǔ)償因
輸出電流流經(jīng)導(dǎo)線而產(chǎn)生的輸出電壓的線損，具體計(jì)算如下 采樣電阻Rsense兩端的壓降為Io Rsense，其中Io為負(fù)載電流； 線損補(bǔ)償模塊(32)輸出的負(fù)電流為Io Rsense Gm ; 該電流流經(jīng)第一分壓電阻Rl ，則FB端口的電壓變?yōu)?br> J7,," = --^--. 7 化rae ' .們" (2 ) 設(shè)定FB端口的電壓等于第一參考電壓VREF，則
,F《--^——fo-T 纖e-GOT. (3) 貝U ， =-(K/ j5F + To 7 "m^ . --) (4 )= " "2 ,尸+ /0 . w應(yīng)g.. i l (5)
經(jīng)過(guò)導(dǎo)線的線后輸出電壓Vo = V' 。-Io*Rline (6)
8
將(4)式代入(6)式中，得到
<formula>formula see original document page 9</formula>
<formula>formula see original document page 9</formula>
與額定輸出電壓R脂=^4^^^的差為
7 2 V0-V0SET = Io (Rsense Gm Rl-Rline) (9)
要使兩者的差最小且與輸出電流無(wú)關(guān)，則 Rsense Gm Rl-Rline = 0 (10)
即
廳€_ (11)
T^mw' G柳 其中，跨導(dǎo)器的跨導(dǎo)值Gm是確定的，Rsense值根據(jù)輸出限流值確定，寄生電阻 Rline與充電電源線的長(zhǎng)度、型號(hào)(電阻率)有關(guān)。因此，只要第一分壓電阻Rl滿足(11) 式，即可以達(dá)到線損補(bǔ)償?shù)男Ч?將上述帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器，如圖6所示，其中，所述控制 電路(31)包括電壓誤差放大模塊(312)、P麗控制模塊(313)、驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊(314):
所述電壓誤差放大模塊(312)的正端輸入第一基準(zhǔn)電壓VREF，負(fù)端連接所述FB端 口 ，電壓誤差放大模塊(312)放大FB端口電壓和第一基準(zhǔn)電壓VREF之間的誤差；
所述電壓誤差放大模塊(312)的輸出端連接P麗控制模塊(313)的輸入端，P麗控 制模塊(313)輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊(314)包括驅(qū)動(dòng)電路A4以及功率開(kāi)關(guān)管M1，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路A4，驅(qū)動(dòng)電路A4的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)管M1的控制端，功率開(kāi)關(guān)管M1的 第一輸出端和第二輸出端分別作為控制電路(31)的Vin端口和SW端口，驅(qū)動(dòng)電路A4根據(jù) P麗控制模塊(313)輸出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開(kāi)關(guān)管M1的開(kāi)通和截止；
所述線損補(bǔ)償模塊(32)的負(fù)輸入端作為CS+端口 ，正輸入端作為CS-端口 。
所述濾波電路包括電感Ll、續(xù)流二極管Dl、輸出電容Cl，所述電感Ll-端連接SW 端口 ，另一端連接電容，電容的另一端接地，續(xù)流二極管Dl正極接地，負(fù)極連接SW端口 。
所述電壓誤差放大模塊(312)包括第一誤差放大器A3，第一誤差放大器A3的正輸 入端接第一基準(zhǔn)電壓VREF，第一 電壓誤差放大器A3的負(fù)輸入連接FB端口 。
所述P麗控制模塊(313)包括比較器A7和振蕩器A8，所述振蕩器A8輸出固定頻 率的三角波信號(hào)，所述比較器A7的正輸入端作為P麗控制模塊的輸入端，比較器A7的負(fù)輸 入端輸入振蕩器模塊A8的三角波輸出信號(hào)，比較器A7的輸出端為P麗控制模塊的輸出。當(dāng) P麗控制模塊的輸入大于A8輸出的三角波信號(hào)時(shí)，P麗模塊輸出為高電平，通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模 塊控制功率開(kāi)關(guān)M1導(dǎo)通；當(dāng)P麗控制模塊的輸入小于振蕩器A8輸出的三角波信號(hào)時(shí)，P麗 模塊輸出為低電平，通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊控制功率開(kāi)關(guān)M1截止。 所述開(kāi)關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)模塊(314)的功率開(kāi)關(guān)管Ml為PM0S管，功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極作為電壓轉(zhuǎn)換器的Vin端口，功率開(kāi)關(guān)管Ml的漏極作為電壓轉(zhuǎn)換器的SW端口 ；所述功率 開(kāi)關(guān)管Ml也可以為PNP型三極管、N溝道增強(qiáng)型MOS管或NPN型三極管，如果Ml為N溝道 增強(qiáng)型MOS管或NPN型三極管，驅(qū)動(dòng)模塊A4 —般采用自舉方式。 如圖7所示，所述帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器用于車(chē)載充電器時(shí)，所述的控制電路 (31)還包括電流采樣模塊(310)和電流誤差放大模塊(311): 所述電流采樣模塊(310)的正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端口 ，電流 采樣模塊采樣CS+端口和CS-端口之間的壓差，通過(guò)該電壓差反映流經(jīng)跨接在CS+端口和 CS-端口之間的采樣電阻Rsense的輸出電流； 所述電流誤差放大模塊(311)的正輸入端輸入第二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)端連接電 流采樣模塊(310)的輸出端，電流誤差放大模塊(311)放大電流采樣模塊輸出電壓與第二 基準(zhǔn)電壓VREF2之間的誤差，電流誤差放大模塊的輸出端連接P麗控制模塊的輸入端。
進(jìn)一步，所述電流采樣模塊(310)包括第二運(yùn)算放大器A1，第二運(yùn)算放大器A1的 正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端口 ； 所述電流誤差放大模塊(311)包括第三誤差放大器A2，第三誤差放大器A2的正輸
入端輸入第二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)輸入端連接第二運(yùn)算放大器Al的輸出。 如圖8所示，電流誤差放大模塊(311)和電壓誤差放大模塊(312)可以合并為一
個(gè)電壓誤差放大模塊，所述的電壓誤差放大模塊有兩個(gè)負(fù)輸入端，分別連接電流采樣模塊
(310)和線損補(bǔ)償模塊(3)的輸出端。 所述電壓誤差放大模塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路A4以及線損補(bǔ)償模塊集成在一 個(gè)芯片，在該芯片中還可以進(jìn)一步集成功率開(kāi)關(guān)管Ml、電流采樣模塊以及電流誤差放大模 塊。 圖5、6、7、8的線損補(bǔ)償模塊(32)為跨導(dǎo)器，如圖10、11所示，所述跨導(dǎo)器的輸出 電流與跨導(dǎo)器輸入電壓的關(guān)系為Ii = (Vp-V卜)Gm，其中，是跨導(dǎo)器的輸出電流，是負(fù) 輸入端電壓，V1+是正輸入端電壓。 如圖10所示的跨導(dǎo)器包括第五電阻R5、第六電阻R6，第四誤差放大器A8， MOS管 MIO、 MOS管Mll、 MOS管M12 ;第五電阻R5的一端作為跨導(dǎo)器的正輸入端V1+，另一端連到第 四誤差放大器A8的正輸入端，第六電阻R6的一端作為跨導(dǎo)器的負(fù)輸入端，另一端連到 誤差放大器A8的負(fù)輸入端，誤差放大器A8的輸出連到MOS管MIO的柵極，MOS管MIO的源 極連到誤差放大器A8的正輸入端，MIO的漏極連到Mll的漏極；M11、M12的柵極都連到Mll 的漏極，M11、M12的源極都連到地；M12的源極作為跨導(dǎo)器輸出端I" 其中，所述MOS管MIO為P溝道增強(qiáng)型MOS管，所述MOS管M11、M12為N溝道增強(qiáng) 型MOS管； 其中，所述MOS管MIO可以替換為PNP三極管，所述MOS管Mll、 M12可以替換為 NPN三極管，其對(duì)應(yīng)連接方式同理； 類(lèi)似地，所述跨導(dǎo)器模塊也可以如圖11所示，同時(shí)所述MOS管M13為N溝道增強(qiáng) 型MOS管，所述MOS管M14、M15為N溝道增強(qiáng)型MOS管；所述MOS管M13可以替換為NPN三 極管，所述MOS管M14、 M15可以替換為NPN三極管，其對(duì)應(yīng)連接方式同理。
所述線損補(bǔ)償模塊也可以用其它結(jié)構(gòu)的跨導(dǎo)器實(shí)現(xiàn)。 圖12是增加線損補(bǔ)償模塊前后，輸出電壓對(duì)輸出電流的變化的仿真結(jié)果對(duì)比。
本發(fā)明公開(kāi)了帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器及其在車(chē)載充電器中的應(yīng)用，并且參照附 圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的說(shuō) 明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，包括但不限于 對(duì)補(bǔ)償模塊線路的修改、對(duì)電路的局部構(gòu)造的變更(如利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的技 術(shù)方法替換本發(fā)明中的跨導(dǎo)器等)、對(duì)元器件的類(lèi)型或型號(hào)的替換，以及其他非實(shí)質(zhì)性的替 換或修改，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于包括控制電路和線損補(bǔ)償模塊輸入電壓Vin輸入所述控制電路，控制電路對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，控制電路的輸出經(jīng)濾波電路后輸出轉(zhuǎn)換電壓VOUT，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線后的電壓為線后輸出電壓Vo，線后輸出電壓Vo提供給負(fù)載，由于導(dǎo)線本身的寄生電阻Rline，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生壓降；所述線損補(bǔ)償模塊采樣轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生的壓降并反饋給控制電路，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。
2. 如權(quán)利要求1所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換 器同外圍電路連接，所述外圍電路包括導(dǎo)線、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、采樣電阻 Rsense，所述控制電路經(jīng)濾波電路連接導(dǎo)線和第一分壓電阻Rl，導(dǎo)線的另一端連接到負(fù)載， 轉(zhuǎn)換電壓V0UT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向負(fù)載供電并形成輸出電流通路，第一分壓電阻R1的另一端串聯(lián) 第二分壓電阻R2，并由第二分壓電阻R2接地，在輸出電流Io流經(jīng)的輸出電流通路中串聯(lián)一 采樣電阻Rsense，所述線損補(bǔ)償模塊的兩個(gè)輸入端連接在采樣電阻Rsense的兩端以采樣 輸出電流通路的電流，線損補(bǔ)償模塊的輸出端輸出負(fù)電流，線損補(bǔ)償模塊的輸出端經(jīng)帶線 損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器的FB端口連接到第二分壓電阻R2同第一分壓電阻R1的連接點(diǎn)，所述 負(fù)電流流經(jīng)第一分壓電阻Rl，使FB端口電壓降低，通過(guò)控制電路的調(diào)節(jié)，從而使線后輸出 電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。
3. 如權(quán)利要求2所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述線損補(bǔ)償模塊為跨 導(dǎo)器A5，第一分壓電阻R1與采樣電阻Rsense、導(dǎo)線的寄生電阻Rline以及線損補(bǔ)償模塊的跨導(dǎo)器A5之間的關(guān)系為Wl = ^-^ ，其中Gm是跨導(dǎo)器A5的跨導(dǎo)值。y^m^ Cr附
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述補(bǔ)償模塊與 控制電路集成在同一芯片。
5. 如權(quán)利要求1、2或3所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于將所述帶線損補(bǔ) 償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器應(yīng)用于車(chē)載充電器時(shí)，所述控制電路包括電壓誤差放大模塊、P麗控制模 塊、驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊所述電壓誤差放大模塊的正端輸入第一基準(zhǔn)電壓VREF，負(fù)端連接所述FB端口 ，電壓誤 差放大模塊放大FB端口電壓和第一基準(zhǔn)電壓VREF之間的誤差；所述電壓誤差放大模塊的輸出端連接P麗控制模塊的輸入端，P麗控制模塊輸出開(kāi)關(guān) 驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)模塊包括驅(qū)動(dòng)電路A4以及功率開(kāi)關(guān)管Ml ，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入驅(qū) 動(dòng)電路A4，驅(qū)動(dòng)電路A4的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)管M1的控制端，功率開(kāi)關(guān)管M1的第一輸出 端和第二輸出端分別作為控制電路的Vin端口和SW端口 ，驅(qū)動(dòng)電路A4根據(jù)P麗控制模塊 (23)輸出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開(kāi)關(guān)管M1的開(kāi)通和截止；所述線損補(bǔ)償模塊的負(fù)輸入端作為CS+端口 ，正輸入端作為CS-端口 。
6. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述電壓誤差放大模塊 包括第一誤差放大器A3，第一誤差放大器A3的正輸入端接第一基準(zhǔn)電壓VREF，第一電壓誤 差放大器A3的負(fù)輸入連接FB端口 。
7. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述P麗控制模塊包括 比較器A7和振蕩器A8，所述振蕩器A8輸出固定頻率的三角波信號(hào)，所述比較器A7的正輸入端作為P麗控制模塊的輸入端，比較器A7的負(fù)輸入端輸入振蕩器模塊A8的三角波輸出 信號(hào)，比較器A7的輸出端為P麗控制模塊的輸出。
8. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述開(kāi)關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)模 塊的功率開(kāi)關(guān)管Ml為PM0S管，功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的Vin端口 ，功率 開(kāi)關(guān)管M1的漏極作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的SW端口 ；所述功率開(kāi)關(guān)管M1也可以為PNP型三極 管、N溝道增強(qiáng)型MOS管或NPN型三極管，如果Ml為N溝道增強(qiáng)型MOS管或NPN型三極管， 驅(qū)動(dòng)模塊A4 —般采用自舉方式。
9. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述的控制電路還包括 電流采樣模塊和電流誤差放大模塊所述電流采樣模塊的正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端口 ，電流采樣模塊采 樣CS+端口和CS-端口之間的壓差，通過(guò)該電壓差反映流經(jīng)跨接在CS+端口和CS-端口之 間的采樣電阻Rsense的輸出電流；所述電流誤差放大模塊的正輸入端輸入第二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)端連接電流采樣模塊 的輸出端，電流誤差放大模塊放大電流采樣模塊輸出電壓與第二基準(zhǔn)電壓VREF2之間的誤 差，電流誤差放大模塊的輸出端連接P麗控制模塊的輸入端。
10. 如權(quán)利要求9所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流采樣模塊包 括第二運(yùn)算放大器Al ，第二運(yùn)算放大器Al的正輸入端連接CS+端口 ，負(fù)輸入端連接CS-端 口 ；所述電流誤差放大模塊包括第三誤差放大器A2，第三誤差放大器A2的正輸入端輸入第 二基準(zhǔn)電壓VREF2，負(fù)輸入端連接第二運(yùn)算放大器Al的輸出。
11. 如權(quán)利要求9所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于電流誤差放大模塊和 電壓誤差放大模塊可以合并為一個(gè)電壓誤差放大模塊，所述的電壓誤差放大模塊有兩個(gè)負(fù) 輸入端，分別連接電流采樣模塊和線損補(bǔ)償模塊的輸出端。
12. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于線損補(bǔ)償模塊為跨導(dǎo) 器，所述跨導(dǎo)器的輸出電流與跨導(dǎo)器輸入電壓的關(guān)系為Ii = (V^-Vh)Gm，其中，^是跨導(dǎo) 器的輸出電流，V卜是負(fù)輸入端電壓，V1+是正輸入端電壓。
13. 如權(quán)利要求5所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述電壓誤差放大模 塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路A4以及線損補(bǔ)償模塊集成在一個(gè)芯片中。
14. 如權(quán)利要求13所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述電壓誤差放大模 塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路A4、功率開(kāi)關(guān)管Ml以及線損補(bǔ)償模塊集成在一個(gè)芯片中。
15. 如權(quán)利要求9所述的帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，其特征在于所述電壓誤差放大模 塊、P麗控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路A4、功率開(kāi)關(guān)管Ml、線損補(bǔ)償模塊、電流采樣模塊以及電流誤差 放大模塊集成在一個(gè)芯片中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)帶線損補(bǔ)償?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換器，包括控制電路和線損補(bǔ)償模塊輸入電壓Vin輸入所述控制電路，控制電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，控制電路的輸出經(jīng)濾波電路后輸出轉(zhuǎn)換電壓VOUT，轉(zhuǎn)換電壓VOUT經(jīng)過(guò)導(dǎo)線后的電壓為線后輸出電壓Vo，線后輸出電壓Vo提供給負(fù)載，由于導(dǎo)線本身的寄生電阻Rline，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生壓降，所述線損補(bǔ)償模塊采樣轉(zhuǎn)換電壓VOUT與線后輸出電壓Vo之間產(chǎn)生的壓降并反饋給控制電路，從而使線后輸出電壓Vo達(dá)到設(shè)定值。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)線路簡(jiǎn)單，當(dāng)應(yīng)用于車(chē)載充電器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到恒壓/恒流控制，且不需要增加電路的輸入輸出端口和外部元器件。
文檔編號(hào)H02M3/10GK101714817SQ20091015527
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者吳劍輝, 詹樺 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司