專利名稱：具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)電源電路，尤其涉及一種具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路。
背景技術(shù)：
圖1為現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源輸出線纜電壓降產(chǎn)生的原理圖，如圖1所示，在開(kāi)關(guān)電源電路中，其反饋控制電路是從開(kāi)關(guān)電源1的功率輸出端，即輸出電容2兩端采集的輸出反饋信號(hào)，所以能夠很好的保證輸出電容2兩端的電壓值Vo不隨負(fù)載電流而變化。圖2為現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源存在輸出線纜電阻3時(shí)的輸出I/V曲線圖，如圖1以及圖2所示，在實(shí)際應(yīng)用中， 實(shí)際負(fù)載4和輸出電容2之間會(huì)有較長(zhǎng)的線纜存在，線纜電阻3會(huì)有幾百毫歐。因?yàn)榫€纜電阻3的存在，不同的負(fù)載電流Io情況下，負(fù)載電阻4上實(shí)際得到的電壓Vload是輸出電壓Vo減去線纜電阻3上的壓降。負(fù)載電流越大，線纜電阻3上的電壓降就越大，最終得到的輸出電壓Vload就越小。由于電纜電阻3的分壓作用，會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源電路的實(shí)際負(fù)載 4的電壓Vload不穩(wěn)定，以及實(shí)際負(fù)載4的電壓Vload不足的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路， 用以解決現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實(shí)際負(fù)載端的電壓不穩(wěn)定，以及負(fù)載電壓不足的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路，包括，一能量傳輸電路的輸出端連接一輸出電壓檢測(cè)電路，該輸出電壓檢測(cè)電路連接一電壓比較器，該電壓比較器的輸出端連接一跳頻時(shí)鐘，該跳頻時(shí)鐘的輸出端與一觸發(fā)器連接，一功率開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路連接一用于將檢測(cè)電流和參考電流進(jìn)行比較的電流比較器，該電流比較器的輸出端與所述觸發(fā)器連接，該觸發(fā)器用于向一用于控制所述能量傳輸電路的開(kāi)關(guān)提供閉合信號(hào)，其中，一最大參考補(bǔ)償信號(hào)與一參考信號(hào)通過(guò)一求和電路相加，所產(chǎn)生的求和信號(hào)為所述電壓比較器的與檢測(cè)信號(hào)比較的第一參考電壓；所述跳頻時(shí)鐘能夠產(chǎn)生一工作使能信號(hào)，用于控制所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)；所述參考信號(hào)為未考慮線纜電阻時(shí)的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補(bǔ)償信號(hào)為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，在輸出電流為最大條件下，所述線纜電阻上的電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)為
^胞:為線纜上需要補(bǔ)償?shù)碾妷海? 為負(fù)載電壓，為所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)，^0為所述原始參考電壓。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，所述工作使能信號(hào)通過(guò)一乘積電路控制所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，如果所述開(kāi)關(guān)獲得所述閉合信號(hào)，則所述工作使能信號(hào)在該時(shí)鐘周期內(nèi)為高電平，否則，所述工作使能信號(hào)在該時(shí)鐘周期內(nèi)為低電平。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，還包括一用于產(chǎn)生所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)的線纜設(shè)定電路，包括一運(yùn)算放大器，其一輸入端連接一第二參考電壓；一線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻，其一端接地，另一端連接所述運(yùn)算放大器的另一輸入端；一 NMOS管，其柵極與所述運(yùn)算放大器的輸出端相連，源極與所述線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻相連；一輸出電阻，其能夠獲得NMOS管的輸出電流，其兩端電壓即為所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，所述線纜設(shè)定電路還包括一電流鏡像電路，其輸入端與所述NMOS管的漏極相連，用于將輸入電流按比例N進(jìn)行放大或縮小，并輸出給所述輸出電阻。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，所述乘法電路包括一接地的濾波電容；一濾波電阻，其一端連接所述濾波電容，該端作為所述第一參考電壓的輸出端；一個(gè)邏輯非門，用于將工作使能信號(hào)進(jìn)行反向；一受工作使能信號(hào)控制的第一傳輸開(kāi)關(guān)，其一端連接電流鏡像電路的輸出端，另一端連接所述濾波電阻；一受工作使能邏輯非信號(hào)控制的第二傳輸開(kāi)關(guān)，其一端連接所述輸出電阻的低電位端，另一端連接所述濾波電阻。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，還包括一放大器，其一輸入端連接所述原始參考電壓，另一輸入端與輸出端均與所述輸出電阻的低點(diǎn)位端連接。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中，所述最大
NxFref5KR1
參考補(bǔ)償信號(hào)為/1 jr, ^W^^'/'V為所述最大參考補(bǔ)償電壓信號(hào)，ρ為所述
第二參考電壓，Srer為線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻，其與線纜電阻成比例，N為電流鏡電流放大比例。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓補(bǔ)償電路，其中， 4 = ^fs ‘ f.Rl, 馳=· 100% , 為所述原始參考電壓， 為最大線纜補(bǔ)
^r^O · VQz^^l&MV Coble
償電壓百分比，為線纜上需要補(bǔ)償?shù)碾妷海?amp;μ為負(fù)載電壓，Rl為芯片內(nèi)部電流鏡輸出電阻。綜上所述，本發(fā)明具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路，通過(guò)對(duì)比較器參考電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并由跳頻時(shí)鐘對(duì)該補(bǔ)償?shù)碾妷哼M(jìn)行控制，解決了現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實(shí)際負(fù)載端的電壓不穩(wěn)定， 以及負(fù)載電壓不足的問(wèn)題。
圖1為現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源輸出線纜電壓降產(chǎn)生的原理5圖2為現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源存在輸出線纜電阻時(shí)的輸出I/V曲線圖3為無(wú)輸出線纜補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電路框圖； 圖4為本發(fā)明具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路框圖； 圖5為跳頻信號(hào)、工作使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)之間的關(guān)系圖6為本發(fā)明具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路的輸出I/V曲線
圖7為本發(fā)明具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路的一實(shí)施例的電路框圖。
具體實(shí)施例方式圖3為無(wú)輸出線纜補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電路框圖，如圖3 所示，該脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電路，包括一能量傳輸電路101，其輸出端 103連接一濾波電容102，一輸出電壓檢測(cè)電路110，其檢測(cè)濾波電容102兩端的電壓，該電壓未經(jīng)輸出線纜上的線纜電阻104分壓，輸出電壓檢測(cè)電路110連接一電壓比較器108，該電壓比較器108的輸出端連接一跳頻時(shí)鐘113，該跳頻時(shí)鐘113的輸出端與一 D觸發(fā)器109 的跳頻信號(hào)輸入端口連接，一開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路127，其連接能量傳輸電路101，以檢測(cè)能量傳輸電路101的電流，開(kāi)關(guān)檢測(cè)電路127連接一用于將檢測(cè)電流和參考電流進(jìn)行比較的電流比較器118，該電流比較器118的輸出端與D觸發(fā)器109連接，D觸發(fā)器109的信號(hào)輸出端連接一功率管驅(qū)動(dòng)模塊107，功率管驅(qū)動(dòng)模塊107控制功率開(kāi)關(guān)106閉合。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)該電路的輸出電阻上的壓降進(jìn)行補(bǔ)償，需要在該電路上進(jìn)一步增加一補(bǔ)償電路，其原理如下所述
固定峰值的脈沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源輸出的電路工作在離散電流模式，所以最大輸出功率為
__ 1 2
Pq Ma = 77 ‘ FetA- ‘ L . JrjSC ‘ V(1)
_ 2
其中Ipeak是固定峰值電流，L是用于能量傳遞的電感量，是電路的功率開(kāi)關(guān)106
的平均開(kāi)關(guān)頻率，Π表示電路的能量傳輸效率。假如電路以最大開(kāi)關(guān)頻率工作，則根據(jù)公式(1)可以計(jì)算得到最大輸出功率。從公式(1)中我們看到輸出功率和功率開(kāi)關(guān)106的開(kāi)關(guān)頻率成正比，假如電路的輸出電壓確定，則電源的輸出電流和功率開(kāi)關(guān)106的開(kāi)關(guān)頻率成正比。所以可以利用輸出電流和開(kāi)關(guān)頻率成正比的關(guān)系來(lái)補(bǔ)償輸出線纜上的電壓降。Δ Vref為最大輸出電流情況下，參考電壓需要補(bǔ)償?shù)牧俊Ｗ畲筝敵鲭娏鳚M足表達(dá)式
Pqj- = ；, ^feak . L -Josc' V = 1q_M2x ‘ ^O = 10 J— ‘ ψ lead + Io JthX . ^-(Mkl ( 2 )
在最大輸出電流的情況下，線纜上需要補(bǔ)償?shù)碾妷毫繛?br>
= IQ-Ms; ‘ "^QzMf( 3 )
則Δ Vref滿足表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路，包括，一能量傳輸電路的輸出端連接一輸出電壓檢測(cè)電路，該輸出電壓檢測(cè)電路連接一電壓比較器，該電壓比較器的輸出端連接一跳頻時(shí)鐘，該跳頻時(shí)鐘的輸出端與一觸發(fā)器連接，一開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路連接一用于將檢測(cè)電流和參考電流進(jìn)行比較的電流比較器，該電流比較器的輸出端與所述觸發(fā)器連接，該觸發(fā)器用于向一用于控制所述能量傳輸電路的開(kāi)關(guān)提供閉合信號(hào)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)每閉合一次，一最大參考補(bǔ)償信號(hào)與一參考信號(hào)通過(guò)一求和電路進(jìn)行一次相加，且所產(chǎn)生的求和信號(hào)為所述電壓比較器的與檢測(cè)信號(hào)比較的第一參考電壓；所述參考信號(hào)為未考慮線纜電阻時(shí)的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補(bǔ)償信號(hào)為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)或電流信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓補(bǔ)償電路，其特征在于，在輸出電流為最大條件下，所述線纜電阻上的電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述跳頻時(shí)鐘能夠產(chǎn)生一工作使能信號(hào)，所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)先通過(guò)一乘積電路與工作使能信號(hào)進(jìn)行乘積運(yùn)算后，與所述參考信號(hào)相加。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，如果所述開(kāi)關(guān)獲得所述閉合信號(hào)，則所述工作使能信號(hào)在該時(shí)鐘周期內(nèi)為高電平，否則，所述工作使能信號(hào)在該時(shí)鐘周期內(nèi)為低電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，還包括一用于產(chǎn)生所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)的線纜設(shè)定電路，包括一運(yùn)算放大器，其一輸入端連接一第二參考電壓；一線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻，其一端接地，另一端連接所述運(yùn)算放大器的另一輸入端； 一 NMOS管，其柵極與所述運(yùn)算放大器的輸出端相連，源極與所述線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻相連；一輸出電阻，其能夠獲得NMOS管的輸出電流，其兩端電壓即為所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述線纜設(shè)定電路還包括一電流鏡像電路，其輸入端與所述NMOS管的漏極相連，用于將輸入電流按比例N進(jìn)行放大或縮小，并輸出給所述輸出電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述乘法電路包括 一接地的濾波電容；一濾波電阻，其一端連接所述濾波電容，該端作為所述第一參考電壓的輸出端； 一個(gè)邏輯非門，用于將工作使能信號(hào)進(jìn)行反向；一受工作使能信號(hào)控制的第一傳輸開(kāi)關(guān)，其一端連接電流鏡像電路的輸出端，另一端連接所述濾波電阻；一受工作使能邏輯非信號(hào)控制的第二傳輸開(kāi)關(guān)，其一端連接所述輸出電阻的低電位端，另一端連接所述濾波電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，還包括一放大器，其一輸入端連接所述原始參考電壓，另一輸入端與輸出端均與所述輸出電阻的低點(diǎn)位端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述最大參考補(bǔ)償信號(hào)為
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，線纜補(bǔ)償設(shè)定電阻為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有輸出電壓補(bǔ)償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開(kāi)關(guān)電源電路，包括，一能量傳輸電路、一輸出電壓檢測(cè)電路、一電壓比較器、一跳頻時(shí)鐘、一觸發(fā)器連接、一開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)電路、一電流比較器以及一用于控制所述能量傳輸電路的開(kāi)關(guān)，其中，該開(kāi)關(guān)每閉合一次，一最大參考補(bǔ)償信號(hào)與一參考信號(hào)通過(guò)一求和電路進(jìn)行一次相加，且所產(chǎn)生的求和信號(hào)為電壓比較器的與檢測(cè)信號(hào)比較的第一參考電壓；參考信號(hào)為未考慮線纜電阻時(shí)的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補(bǔ)償信號(hào)為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)；解決了現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實(shí)際負(fù)載端的電壓不穩(wěn)定，以及負(fù)載電壓不足的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102468752SQ201010543779
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者關(guān)彥青, 杭中健, 王磊, 胡如波 申請(qǐng)人:華潤(rùn)矽威科技(上海)有限公司