專利名稱：具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源電路，尤其涉及一種具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路。
背景技術(shù)：
圖1為現(xiàn)有的開關(guān)電源輸出線纜電壓降產(chǎn)生的原理圖，如圖1所示，在開關(guān)電源電路中，其反饋控制電路是從開關(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，所以能夠很好的保證輸出電容2兩端的電壓值Vo不隨負載電流而變化。圖2為現(xiàn)有的開關(guān)電源存在輸出線纜電阻3時的輸出I/V曲線圖，如圖1以及圖2所示，在實際應(yīng)用中， 實際負載4和輸出電容2之間會有較長的線纜存在，線纜電阻3會有幾百毫歐。因為線纜電阻3的存在，不同的負載電流Io情況下，負載電阻4上實際得到的電壓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，會造成開關(guān)電源電路的實際負載 4的電壓Vload不穩(wěn)定，以及實際負載4的電壓Vload不足的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路， 用以解決現(xiàn)有的開關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實際負載端的電壓不穩(wěn)定，以及負載電壓不足的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(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電路，該輸出電壓檢測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鐘，該跳頻時鐘的輸出端與一觸發(fā)器連接，一功率開關(guān)電流檢測電路連接一用于將檢測電流和參考電流進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關(guān)提供閉合信號，其中，一最大參考補償信號與一參考信號通過一求和電路相加，所產(chǎn)生的求和信號為所述電壓比較器的與檢測信號比較的第一參考電壓；所述跳頻時鐘能夠產(chǎn)生一工作使能信號，用于控制所述最大參考補償信號；所述參考信號為未考慮線纜電阻時的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補償信號為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進行補償?shù)碾妷盒盘?。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中，在輸出電流為最大條件下，所述線纜電阻上的電壓進行補償?shù)碾妷盒盘枮?br>
^胞:為線纜上需要補償?shù)碾妷海? 為負載電壓，為所述最大參考補償信號，^0為所述原始參考電壓。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中，所述工作使能信號通過一乘積電路控制所述最大參考補償信號。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中，在一個時鐘周期內(nèi)，如果所述開關(guān)獲得所述閉合信號，則所述工作使能信號在該時鐘周期內(nèi)為高電平，否則，所述工作使能信號在該時鐘周期內(nèi)為低電平。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中，還包括一用于產(chǎn)生所述最大參考補償信號的線纜設(shè)定電路，包括一運算放大器，其一輸入端連接一第二參考電壓；一線纜補償設(shè)定電阻，其一端接地，另一端連接所述運算放大器的另一輸入端；一 NMOS管，其柵極與所述運算放大器的輸出端相連，源極與所述線纜補償設(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償信號。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，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)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，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；一個邏輯非門，用于將工作使能信號進行反向；一受工作使能信號控制的第一傳輸開關(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控制的第二傳輸開關(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)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，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位端連接。如上所述的脈沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中，所述最大
NxFref5KR1
參考補償信號為/1 jr, ^W^^'/'V為所述最大參考補償電壓信號，ρ為所述
第二參考電壓，Srer為線纜補償設(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)制控制的開關(guān)電源輸出的電壓補償電路，其中， 4 = ^fs ‘ f.Rl, 馳=· 100% , 為所述原始參考電壓， 為最大線纜補
^r^O · VQz^^l&MV Coble
償電壓百分比，為線纜上需要補償?shù)碾妷海?amp;μ為負載電壓，Rl為芯片內(nèi)部電流鏡輸出電阻。綜上所述，本發(fā)明具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路，通過對比較器參考電壓進行電壓補償，并由跳頻時鐘對該補償?shù)碾妷哼M行控制，解決了現(xiàn)有的開關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實際負載端的電壓不穩(wěn)定， 以及負載電壓不足的問題。
圖1為現(xiàn)有的開關(guān)電源輸出線纜電壓降產(chǎn)生的原理5圖2為現(xiàn)有的開關(guān)電源存在輸出線纜電阻時的輸出I/V曲線圖3為無輸出線纜補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源輸出的電路框圖； 圖4為本發(fā)明具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路框圖； 圖5為跳頻信號、工作使能信號和時鐘信號之間的關(guān)系圖6為本發(fā)明具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路的輸出I/V曲線
圖7為本發(fā)明具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路的一實施例的電路框圖。
具體實施例方式圖3為無輸出線纜補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(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102，一輸出電壓檢測電路110，其檢測濾波電容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鐘113，該跳頻時鐘113的輸出端與一 D觸發(fā)器109 的跳頻信號輸入端口連接，一開關(guān)電流檢測電路127，其連接能量傳輸電路101，以檢測能量傳輸電路101的電流，開關(guān)檢測電路127連接一用于將檢測電流和參考電流進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的信號輸出端連接一功率管驅(qū)動模塊107，功率管驅(qū)動模塊107控制功率開關(guān)106閉合。為了實現(xiàn)對該電路的輸出電阻上的壓降進行補償，需要在該電路上進一步增加一補償電路，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，是電路的功率開關(guān)106
的平均開關(guān)頻率，Π表示電路的能量傳輸效率。假如電路以最大開關(guān)頻率工作，則根據(jù)公式(1)可以計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關(guān)106的開關(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關(guān)106的開關(guān)頻率成正比。所以可以利用輸出電流和開關(guān)頻率成正比的關(guān)系來補償輸出線纜上的電壓降。Δ Vref為最大輸出電流情況下，參考電壓需要補償?shù)牧?。最大輸出電流滿足表達式
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，線纜上需要補償?shù)碾妷毫繛?br>
= IQ-Ms; ‘ "^QzMf( 3 )
則Δ Vref滿足表達式
權(quán)利要求
1.一種具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(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電路，該輸出電壓檢測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鐘，該跳頻時鐘的輸出端與一觸發(fā)器連接，一開關(guān)電流檢測電路連接一用于將檢測電流和參考電流進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關(guān)提供閉合信號，其特征在于，所述開關(guān)每閉合一次，一最大參考補償信號與一參考信號通過一求和電路進行一次相加，且所產(chǎn)生的求和信號為所述電壓比較器的與檢測信號比較的第一參考電壓；所述參考信號為未考慮線纜電阻時的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補償信號為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進行補償?shù)碾妷盒盘柣螂娏餍盘枴?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓補償電路，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行補償?shù)碾妷盒盘枮?br>
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源電路，其特征在于，所述跳頻時鐘能夠產(chǎn)生一工作使能信號，所述最大參考補償信號先通過一乘積電路與工作使能信號進行乘積運算后，與所述參考信號相加。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源電路，其特征在于，在一個時鐘周期內(nèi)，如果所述開關(guān)獲得所述閉合信號，則所述工作使能信號在該時鐘周期內(nèi)為高電平，否則，所述工作使能信號在該時鐘周期內(nèi)為低電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源電路，其特征在于，還包括一用于產(chǎn)生所述最大參考補償信號的線纜設(shè)定電路，包括一運算放大器，其一輸入端連接一第二參考電壓；一線纜補償設(shè)定電阻，其一端接地，另一端連接所述運算放大器的另一輸入端； 一 NMOS管，其柵極與所述運算放大器的輸出端相連，源極與所述線纜補償設(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償信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(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； 一個邏輯非門，用于將工作使能信號進行反向；一受工作使能信號控制的第一傳輸開關(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控制的第二傳輸開關(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位端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源電路，其特征在于，所述最大參考補償信號為
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)電源電路，其特征在于，線纜補償設(shè)定電阻為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有輸出電壓補償?shù)拿}沖頻率調(diào)制控制的開關(guān)電源電路，包括，一能量傳輸電路、一輸出電壓檢測電路、一電壓比較器、一跳頻時鐘、一觸發(fā)器連接、一開關(guān)電流檢測電路、一電流比較器以及一用于控制所述能量傳輸電路的開關(guān)，其中，該開關(guān)每閉合一次，一最大參考補償信號與一參考信號通過一求和電路進行一次相加，且所產(chǎn)生的求和信號為電壓比較器的與檢測信號比較的第一參考電壓；參考信號為未考慮線纜電阻時的電壓比較器的原始參考電壓，最大參考補償信號為一根據(jù)線纜電阻上的電壓進行補償?shù)碾妷盒盘?；解決了現(xiàn)有的開關(guān)電源電路由于輸出的線纜電阻的分壓作用，造成的電路的實際負載端的電壓不穩(wěn)定，以及負載電壓不足的問題。
文檔編號H02M3/155GK102468752SQ201010543779
公開日2012年5月23日 申請日期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 申請人:華潤矽威科技(上海)有限公司