一種用于離線開關(guān)電源基于高通濾波的電流檢測控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型公開了一種用于離線開關(guān)電源基于高通濾波的電流檢測控制電路，設(shè) 及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 離線式開關(guān)電源把工頻交流電的輸入轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出，實現(xiàn)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(wù)。離線式開關(guān)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(cè)的電壓和電流值，常規(guī)的做法是在磁元件上增加一個繞 組，利用二次側(cè)在輔助繞組上感應(yīng)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(guān)變換器的電路原理圖，輸入是直流電壓源Vin,經(jīng)過變 壓器的原邊和一個主開關(guān)管(通常為M0SFET)形成原邊側(cè)電路，與開關(guān)管串聯(lián)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(jīng)過二極管D的整流與負載側(cè)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(guān)周期內(nèi)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(guān)接通時開始從0線性上升，到達頂 點時，主開關(guān)管關(guān)斷，副邊電流從頂點開始線性下降。
[000引圖3描述了變壓器原邊、副邊電流和主開關(guān)管的漏極電壓波形和對應(yīng)時序。主開關(guān) 管漏極電壓包括幾個部分：當原邊導(dǎo)通且電流上升時，由于主開關(guān)管導(dǎo)通，所WVds = 0;當開 關(guān)管關(guān)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，Vd巧始發(fā)生 準諧振，WVin為中軸來回震蕩，其振幅輸出反射電壓。根據(jù)變壓器原理，Isp = N. Ipp, N是副 邊對原邊的應(yīng)比。
[0006]圖4在圖2和圖3的基礎(chǔ)上重現(xiàn)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(guān)周期內(nèi)的數(shù)量關(guān)系，包括電流的平均值和峰值。其中，Ipavg:原邊電流在一個開關(guān) 周期內(nèi)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(guān)周期內(nèi) 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(nèi)的平均值。根據(jù)圖形反 應(yīng)，負載R上流過的平均電流表達式如下：

[0010] 相應(yīng)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(yīng)比N。
[0011] 目前市場上流行的電流檢測電路是根據(jù)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(xiàn)Iavg的檢測計算。如圖5所示，是一個典型的反激電源和傳統(tǒng)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(qū)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(jīng)電阻分壓得到PSVR信號，它在計 算輸出平均電流時起到關(guān)鍵作用。
[0012] 圖6把主開關(guān)管的漏源電壓與PSVR上采樣電壓做了一個對比，發(fā)現(xiàn)在開關(guān)管關(guān)斷 W后，PSVR可W等比例的把原邊側(cè)開關(guān)管的漏源電壓中剔除輸入直流成份W外的交流電壓 復(fù)現(xiàn)出來，而且在時序上也能完全對應(yīng)。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(guān)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(chǎn)成本，而且增加元器件體積和減小 可靠性。特別是有的開關(guān)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(nèi)容】
[0013] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于離線開 關(guān)電源基于高通濾波的電流檢測控制電路，采用一個電阻分壓電路后加一個高通濾波器把 主開關(guān)管漏源電壓上的諧振頻率分量提取出來，從而獲得實際關(guān)斷時間的信息，對輸出電 流實時地進行測算;利用系統(tǒng)中經(jīng)整流輸入的電壓信號與主開關(guān)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(xiàn)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。
[0014] 本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用W下技術(shù)方案：
[0015] -種用于離線開關(guān)電源基于高通濾波的電流檢測控制電路，在離線式開關(guān)電源的 主開關(guān)漏極設(shè)置高通濾波電路，所述高通濾波電路對電壓信號處理得到漏極電壓的高頻交 流分量，進一步得出副邊電流從峰值到0的時間和輸出電流值。所述高通濾波電路包括第一 至第四電阻，第一電容和第一二極管，離線式開關(guān)電源的主開關(guān)漏極與第一電阻的一端相 連接，第一電阻的另一端分別與第二電阻的一端、第一電容的一端相連接，第二電阻的另一 端接地，第一電容的另一端與第=電阻的一端相連接，第=電阻的另一端分別與第四電阻 的一端、第一二極管的負極相連接，第四電阻的另一端接地，第一二極管的正極接地。
[0016] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述高通濾波電路對波形分檢出高頻分量； 所述高通濾波器的輸出檢測負載電流值。
[0017] 作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，高通濾波器的截止頻率大于設(shè)定的闊值。
[0018] 本實用新型采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果：
[0019] 1、避免在電源磁元件增加輔助繞組；
[0020] 2、革除使用變壓器；
[0021] 3、所有電路可W歸并放入電源控制忍片內(nèi)，接近成本；
[0022] 4、可W實現(xiàn)負載電流控制；
[0023] 5、可W實現(xiàn)輸出電壓的過壓和欠壓保護功能；
[0024] 6、適用于開關(guān)電源各種拓撲結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
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