一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓采樣電路與方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路設計領域，具體涉及一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓 采樣電路與方法。
【背景技術】
[0002] 在交流-直流轉換器電路中，對輸出電壓的檢測可以通過采樣變壓器電感的電壓 來實現，而主級電感電壓可以通過變壓器輔助繞組傳輸給脈沖調制控制器。圖1為現有技術 中的一種交流-直流轉換器中的輸出電壓采樣電路的結構示意圖。如圖1所示，電阻R1表示 次級繞組的串聯寄生電阻與輸出引線的串聯寄生電阻的和。在輸入相同的市電電壓下，不 同輸出負載的負載電流不同，此時次級繞組的輸出電壓是有區別的。
[0003] 在輸出負載較重時，各個節點的電壓或電流波形如圖2所示。輸出電壓通過輔助繞 組和分壓電阻網絡R2、R3后的反饋信號FB的波形采樣得到。在電感去磁時間（Tdmg)內，FB電 壓與輸出電壓成正比，即FB = k*Vout，比例參數k為4=二.~其中，Ns為變壓器次 Na R3 級繞組匝數，Na為變壓器輔助繞組匝數。由于變壓器漏感的存在，在去磁時間開始的瞬間， FB的電壓波形會產生一個衰減震蕩，在此期間對FB波形進行檢測會出現檢測誤差。因此有 效的檢測時間需要在去磁時間開始一段時間以后(前端消隱時間LEB)才能開始。當輸出負 載較輕時，如圖3所示相對于負載阻值較大時的門信號Gate，此時的Gate的開啟時間減小， 主級電感的峰值電流相應減小，這就會使去磁時間也減小。當負載變到足夠小時，去磁時間 會減小到FB波形沒有有效的采樣時間，此時無法檢測輸出電壓。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述問題，一方面，本發明提供了一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓 采樣電路，該電路包括:輸出電壓檢測電路、誤差放大器、脈寬調制控制器、去磁時間檢測電 路和計時器，輸出電壓檢測電路用于采樣和保持FB信號，輸出反饋電壓;誤差放大器用于將 反饋電壓與參考電壓進行比較，輸出第一電壓;去磁時間檢測電路用于對FB信號的去磁時 間進行檢測，輸出第一檢測結果;計時器用于根據第一檢測結果對脈寬調制控制器進行控 制，輸出控制值;脈寬調制控制器用于根據控制值與第一電壓，調節脈寬調制信號的脈寬， 輸出門信號。
[0005] 進一步的，去磁時間檢測電路對FB信號進行檢測，具體為；當去磁時間大于前端消 隱時間時，去磁時間檢測電路輸出的第一檢測結果為第一電平，則計時器輸出的控制值為 第一電平；當去磁時間小于前端消隱時間時，去磁時間檢測電路輸出的第一檢測結果為第 二電平，則計時器輸出的控制值為第二電平。
[0006] 進一步的，脈寬調制控制器包括模擬累加器電路;模擬累加器電路的一輸入端接 收誤差放大器電路輸出的第一電壓，另一輸入端接收計數器輸出的控制值，輸出端輸出第 二電壓;脈寬調制控制器用于根據控制值與第一電壓，調節脈寬調制信號的脈寬，輸出門信 號;根據第二電壓對脈寬調制控制器的調制信號進行調制，輸出門信號。
[0007] 進一步的，模擬累加器電路包括:運算放大器、電阻、可變電流源電路和異步計時 器電路;其中，可變電流源電路中每條支路均由一個開關與一個電流源串聯組成;異步計時 器電路的一輸入端接收計數器輸出的控制值，另一輸入端接收調制信號，輸出端輸出控制 可變電流源電路的控制信號;可變電流源電路的每個支路上的開關受控于異步計時器電路 輸出的控制信號，可變電流源電路的一端通過電流源接地，可變電流源電路的另一端通過 開關與電阻的一端相連；電阻的另一端與運算放大器的輸出端相連;運算放大器一輸入端 接收第一電壓，另一輸入端接收電阻與可變電流源電路的節點電壓，輸出端輸出第二電壓。
[0008] 進一步的，異步計時器電路包括:與可變電流源電路中各支路相對應的觸發器、或 非門和與門。
[0009] 進一步的，可變電流源電路中各支路的電流源按一定編碼方式進行排列。
[0010] 進一步的，脈寬調制控制器包括延時電路;延時電路包括反相器電路和異步計時 器電路;反相器電路包括:模擬反相器、反相器以及由電容與開關組成的并聯電路;其中，模 擬反相器用于控制延時時間；并聯電路中每條支路包括一個開關與一個電容，并聯電路的 一端通過開關連接至反相器的輸入端，并聯電路的另一端通過電容接地;反相器的輸出端 作為延時電路的輸出端;模擬反相器的輸入端作為延時電路的輸入端，模擬反相器的輸出 端連接至反相器的輸入端；
[0011] 異步計時器電路一輸入端接收計時器輸出的控制值，輸出控制信號，用于控制并 聯電路中支路的通斷;反相器電路通過并聯電路中電容的充電時間控制延時電路的延時時 間;通過控制延時電路的延時時間，對脈寬調制控制器的調制信號進行調制，輸出門信號。
[0012] 進一步的，模擬反相器包括電流源和開關管，開關管的柵極作為延時電路的輸入 端，源極接地，漏極與電流源的輸出端的交點連接至反相器的輸入端，電流源的輸入端接電 源；當開關管導通時，開關管與電流源的交點輸出低電平；當開關管截止時，電流源通過開 關管的漏極向并聯電路中相應的電容充電，開關管與電流源的的交點輸出高電平。
[0013] 進一步的，異步計時器電路包括:與反相器電路中并聯電路的各支路相對應的觸 發器、或非門和與門。
[0014] 另一方面，本發明提供了一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓采樣方法，該方法 包括：
[0015] 采樣和保持FB信號，輸出反饋電壓;將反饋電壓與參考電壓進行比較，輸出第一電 壓;對FB信號的去磁時間進行檢測，輸出第一檢測結果;根據第一檢測結果對脈寬調制控制 器進行控制，輸出控制值;根據控制值與第一電壓，調節脈寬調制信號的脈寬，輸出門信號。
[0016] 進一步的，對FB信號進行檢測，具體為；當去磁時間大于前端消隱時間時，第一檢 測結果為第一電平，則控制值為第一電平；當去磁時間小于前端消隱時間時，第一檢測結果 為第二電平，則控制值為第二電平。
[0017] 本發明實施例使該電路在輸出恒定電壓的情況下，通過脈寬調制PWM控制器、去磁 時間檢測電路和計時器的共同作用，對Gate信號開啟時間進行調制，實現了該電路在任何 情況下都能準確的對FB波性進行采集工作。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的 附圖。
[0019] 圖1為現有技術中的一種交流-直流轉換器中的輸出電壓采樣電路的結構示意圖；
[0020] 圖2為圖1在輸出負載阻值較大時各個節點的電壓或電流波形示意圖；
[0021] 圖3為圖1在輸出負載阻值較小時各個節點的電壓或電流波形示意圖；
[0022] 圖4為本發明實施例提供的一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓采樣電路結構 示意圖；
[0023]圖5為圖4中米集電路的結構不意圖；
[0024] 圖6為本發明實施例提供的去磁時間檢測電路輸出信號與計時器輸出信號的波形 示意圖；
[0025] 圖7為本發明實施例提供的FB信號、去磁時間檢測電路輸出信號與計時器輸出信 號的波形示意圖；
[0026] 圖8a為圖5所不電路中一種PWM控制器電路的具體實現結構不意圖；
[0027]圖8b為圖8a中一種模擬加法器電路的具體實現結構示意圖；
[0028]圖9為圖8b所示電路中P麗信號與運算放大器輸出信號的波形示意圖；
[0029]圖10為圖5所不電路中另一種PWM控制器電路的具體實現結構不意圖；
[0030] 圖11為本發明實施例提供的一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓采樣的方法流 程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0032] 圖4為本發明實施例提供的一種基于交流-直流轉換器的輸出電壓采樣電路結構 示意圖。如圖4所示，該電路包括:恒流控制電路和輔助繞組電路;其中，恒流控制電路包括 橋式整流器、電容C1、變壓器T1、功率開關管Ml、整流二極管D1、電阻R1、電容C2和負載RL;輔 助繞組電路包括電阻R2、電阻R3和采樣電路401。
[0033] 主級繞組中市電電壓經橋式整流器、電容C1輸送到變壓器T1的主級電感上，主級 電感與功率開關管Ml串聯接地。