一種用于離線開關電源差分法電流檢測與控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型公開了一種用于離線開關電源差分法電流檢測與控制電路，設及電力 電子技術領域。
【背景技術】
[0002] 離線式開關電源把工頻交流電的輸入轉換成穩定的直流輸出，實現在不同負載條 件下的恒壓或恒流。為了運個目標，傳感獲取輸出電流或電壓或者用間接的方法測量成為 重要的任務。離線式開關電源，無論是隔離或非隔離型的，主電路都含有至少一個磁元件 (電感或變壓器），為了控制負載側的電壓和電流值，常規的做法是在磁元件上增加一個繞 組，利用二次側在輔助繞組上感應的電壓或電流信號完成傳感檢測功能。
[0003] 圖1是一個典型的反激式開關變換器的電路原理圖，輸入是直流電壓源Vin,經過變 壓器的原邊和一個主開關管(通常為M0SFET)形成原邊側電路，與開關管串聯的電阻Ri是電 流采樣電阻，兩端電壓代表原邊電流值。變壓器的副邊輸出經過二極管D的整流與負載側電 容相連。為了有效地控制輸出電流I。，必須要對它實時檢測。
[0004] 圖2顯示了交流輸入電壓全波整流之后的半周期波形圖，Thaif代表工頻半周期時 長。作為示意，變壓器原邊電流和副邊電流在一個開關周期內的形狀也已給出。Ipp和Isp分 別代表原邊電流和副邊電流的峰值點，原邊電流在主開關接通時開始從0線性上升，到達頂 點時，主開關管關斷，副邊電流從頂點開始線性下降。
[0005] 圖3描述了變壓器原邊、副邊電流和主開關管的漏極電壓波形和對應時序。主開關 管漏極電壓包括幾個部分：當原邊導通且電流上升時，由于主開關管導通，所WVds = O;當開 關管關斷時，Vds等于輸入Vin與輸出反射電壓Vro的和，直至副邊電流下降到零，Vds開始發生 準諧振，WVin為中軸來回震蕩，其振幅輸出反射電壓。根據變壓器原理，Isp = N. Ipp, N是副 邊對原邊的應比。
[0006] 圖4在圖2和圖3的基礎上重現了原邊和副邊電流在一個工頻交流輸入半周期中每 一次開關周期內的數量關系，包括電流的平均值和峰值。其中，Ipavg:原邊電流在一個開關 周期內平均值;Iavg:負載電流在交流半周期上的平均值;Isavg:副邊電流在一個開關周期內 平均值；Ipp:原邊峰值電流；Isp:副邊峰值電流;R:負載電阻;Vref:原邊電流參考值;Toff:副 邊電流從峰值至IjO的時間；Ipavg_half:原邊電流在整個工頻半周期內的平均值。根據圖形反 應，負載R上流過的平均電流表達式如下：
[0008] 相應的，平均值電流計算可W用一個采樣電阻參與表達，運個采樣電阻是原邊電 流采樣電阻的物理阻值乘W應比N。
[0009] 目前市場上流行的電流檢測電路是根據上述理論分析，在變壓器或電感上增加一 個輔助繞組來實現Iavg的檢測計算。如圖5所示，是一個典型的反激電源和傳統電流檢測電 路:除了圖1的主電路部分，此處含交流整流輸入，L邸負載，驅動忍片和輔助繞組電路。輔助 繞組是變壓器原邊和副邊之外的一個獨立繞組，其輸出經電阻分壓得到PSVR信號，它在計 算輸出平均電流時起到關鍵作用。
[0010] 圖6把主開關管的漏源電壓與PSVR上采樣電壓做了一個對比，發現在開關管關斷 W后，PSVR可W等比例的把原邊側開關管的漏源電壓中剔除輸入直流成份W外的交流電壓 復現出來，而且在時序上也能完全對應。從上述公式可知，通過電流采樣電阻可W獲得 Ipavg,另外從PSVR的波形得到每個開關周期的Toff值，即可算出負載電流。運種電路，雖然通 用，但是有嚴重缺點;變壓器每增加一個繞組會加大生產成本，而且增加元器件體積和減小 可靠性。特別是有的開關電源只含電感，不需要變壓器的情況下，更為突出。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種用于離線開 關電源差分法電流檢測與控制電路，采用一個電阻分壓電路后加一個高通濾波器把主開關 管漏源電壓上的諧振頻率分量提取出來，從而獲得實際關斷時間的信息，對輸出電流實時 地進行測算;利用系統中經整流輸入的電壓信號與主開關管的漏源電壓信號進入差分放大 器和比較器得到輸出電壓幅值和電流的時序信息。從而實現無需變壓器額外繞組及直接傳 感元器件條件下，對輸出電流的精確控制。
[0012] 本實用新型為解決上述技術問題采用W下技術方案：
[0013] -種用于離線開關電源差分法電流檢測與控制電路，在離線式開關電源電路中設 置有負載控制和過壓保護系統，所述系統包括兩個分壓電阻器，比較器，時序檢測電路，電 流檢測電路，控制器，電壓檢測電路，增益模塊和差分放大器，第一和第二電阻組成第一分 壓電阻器，第一分壓電阻器設置于負載控制和過壓保護系統的輸入處，第=電阻和第四電 阻組成第二分壓電阻器，第二分壓電阻器設置于主開關管的漏極，生成PSVR信號；
[0014] 所述差分放大器輸出輸入電壓與高頻交流電壓的差值;比較器輸出漏極電壓和輸 入電壓的差值，計算得出輸出電流值，負載控制和過壓保護系統在獲得輸出電流值的基礎 上即W調節PWM占空比的方式控制電流。
[0015] 作為本實用新型的進一步優選方案，兩個電阻分壓器采用相同的分壓比例。
[0016] 本實用新型采用W上技術方案與現有技術相比，具有W下技術效果：
[0017] 1、避免在電源磁元件增加輔助繞組；
[0018] 2、革除使用變壓器；
[0019] 3、所有電路可W歸并放入電源控制忍片內，接近成本；
[0020] 4、可W實現負載電流控制；
[0021] 5、可W實現輸出電壓的過壓和欠壓保護功能；
[0022] 6、適用于開關電源各種拓撲結構。
【附圖說明】
[0023] 圖1是現有技術中，常見的反激電路拓撲圖。
[0024] 圖2是現有技術中，變壓器原邊副邊電流和輸入電壓形狀示意圖。<