CN100446395C - 具有电压纹波检测电路的稳压开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子技术领域中的稳压开关电源，通过电压纹波检测电路检测电源输出电压直流量并反馈至控制电路以控制功率开关管的导通与关断，进而实现稳压输出。本发明所述稳压开关电源的电压纹波检测电路由一个高通滤波模块、一个二阶微分运算模块、一个线性运算模块和一个时钟选通/信号存储模块依次串联而成。首先提取稳压开关电源输出电压中的电压纹波，然后对其进行二阶微分、线性运算和存储扩展后“恢复”稳压开关电源的直流输出电压，最后将该直流输出电压反馈于PWM、PFM或PSM控制电路，通过控制电路调整功率开关管的导通与关断，最终实现稳压输出。与现有的稳压开关电源相比，本发明具有更高的电源效率、更低的电路成本与更小的电源体积。

Description

具有电压纹波检测电路的稳压开关电源

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及稳压开关电源，特别涉及输出电压检测及控制的稳压开关电源。

背景技术

开关稳压电源的基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制系统通过检测被控制的输出电压信号，并将该信号反馈于PWM、PFM或PSM控制模式进行闭环反馈，调节主电路功率开关器件的导通与关断时间，使得开关电源的输出电压稳定。

图1为现有的带变压器隔离的AC/DC稳压开关电源。主电路输入级中，VAC为交流输入电压，典型值为220V，Vin为经过硅桥整流与输入电容滤波后的线输入电压，变压器进行电压变比调整同时提供输入与输出回路的隔离，输入级与输出级电感用L1、L2表示，功率开关管用于控制从输入级传送的功率大小，输入级地为GND1；主电路输出级中，D1为续流二极管，C1为输出滤波电容，R_L为等效负载阻抗，Vout为直流输出电压，输出级地为GND2；稳压开关电源控制电路通常通过电阻网络检测输出电压Vout，再经过直流隔离后得到输出电压反馈信号Vf，将Vf反馈于PWM、PFM或PSM控制模式进行闭环反馈，调节主电路功率开关管的导通与关断时间，使得稳压开关电源的输出电压稳定。输入级与输出级采用不同地GND1与GND2、进行直流隔离的目的在于保证用户用电安全，直流隔离通常通过光耦合器实现。

常用开关稳压电源系统的不足在于：1、输出电压检测网络需要消耗额外功率，造成电源效率下降；2、在AC/DC转换器中，输入回路与输出回路一般通过光耦合器实现直流隔离，以保证用户用电安全，而光耦合器等其它提供直流隔离的元件增加了系统成本与体积，同时光耦合器的功耗也降低了电源效率。

由于电常用开关稳压电源系统存在以上不足，因此需要提出新的输出电压检测技术予以克服，实现更高的电源效率以及更低的系统成本。

发明内容

本发明提供一种新型稳压开关电源，该电源通过电压纹波检测电路对电源输出电压直流量的检测并反馈至电源控制电路以控制功率开关管的导通与关断时间，进而实现稳压输出。本发明相比较于传统电开关电源系统，具有更高的电源效率、更低系统成本与更小的电源体积。

本发明所述开关稳压电源的核心思想在于：提取稳压开关电源输出电压信号中的交流部分(电压纹波信号)，然后对其进行二阶微分、线性运算和存储扩展后“恢复”稳压开关电源的直流输出电压信号，最后将“恢复”的稳压开关电源的直流输出电压信号反馈于PWM、PFM或PSM控制电路，通过控制电路调整功率开关管的导通与关断时间，最终实现稳压输出。

本发明详细技术方案如下：

具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，如图2所示，包括整流、滤波电路，变压器T，功率开关管G，控制电路，续流二极管D1，输出滤波电容C1，负载RL和电压纹波检测电路。输入电压V_AC通过整流、滤波电路连接到变压器T副边电感L1的一端，变压器T副边电感L1的另一端接功率开关管G的漏极，功率开关管G的漏极源极接输入级地GND1，功率开关管G的栅极接控制电路的输出端；变压器T副边电感L2的一端接续流二极管D1的阳极，续流二极管D1的阴极接输出滤波电容C1和负载RL并联后的一端，变压器T副边电感L2的另一端与输出滤波电容C1和负载RL并联后的另一端共同接输出级地GND2，续流二极管D1的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端。

在图2中，当功率开关管截止时，稳压开关电源输入级回路断开，续流二极管D1导通，变压器通过副边电感L2将功率开关管闭合期间存储的能量传送到负载R_L，此时输出电压Vout上升，对应于输出电压纹波上升沿。忽略二极管D1上的导通压降，输出级可以等效为变压器副边电感L2与输出滤波电容C1、负载RL三条支路并联。对于电感L2所在支路，忽略纹波对直流输出电压的影响，输出电压保持恒定，其电流电压关系式为： $V_{\mathrm{OUT}}=-L_2\frac{{\mathrm{dI}}_{L2}}{\mathrm{dt}}---\left(1\right),$ 其中，I_L2为流过变压器副边L2的电流，L₂为变压器副边电感L2的电感值，V_OUT为输出电压的直流分量。对于输出滤波电容C1所在支路，其电流电压关系式为： $I_{C1}=C_1\frac{{\mathrm{dV}}_{\mathrm{out}}}{\mathrm{dt}}---\left(2\right),$ 其中，I_C1为流过输出滤波电容C1的电流，C₁为输出滤波电容C1的电容值，V_out为稳压开关电源所输出的包含纹波的输出电压。当输出滤波电容等效阻抗远小于负载阻抗时，副边电感L2的电流I_L2的变化量将全被输出滤波电容C1吸收，结合式(2)，可得： $\frac{{\mathrm{dI}}_{L2}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{dI}}_{C1}}{\mathrm{dt}}=C_1\frac{d^2{V}_{\mathrm{out}}}{{\mathrm{dt}}^2}$ (3)。综合式(1)、(3)，可得： $V_{\mathrm{OUT}}=-L_2{C}_1\frac{d^2{V}_{\mathrm{out}}}{{\mathrm{dt}}^2}---\left(4\right).$

基于式(4)的电压纹波检测电路如图3所示，包含高通滤波模块、二阶微分运算模块、线性运算模块与时钟选通/信号存储模块。包含纹波与直流量的输出电压Vout经高通滤波模块后，得到电压纹波信号V1；电压纹波信号V1经二阶微分运算模块后得到微分后电压信号V2；微分后的电压信号V2经线性运算模块后得到线性运算后的电压信号V3；线性运算后的电压信号V3经时钟选通/信号存储模块选通电压纹波信号V1上升沿对应的线性运算后的电压信号V3的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，即得到检测输出电压信号(即控制电路的输入信号)Vf。

检测出的输出电压信号Vf反馈于PWM、PFM或PSM控制电路，当检测到的输出电压低于正常值时，对于PWM控制电路，功率开关管占空比将增大；对于PFM控制电路，功率开关管单周期的导通时间不变，开关频率将增大；对于PSM控制电路，功率开关管跳过的不进行开关动作的周期数将减少，以增大输出电压，最终实现稳压输出。当检测到的输出电压高于正常值时，对于PWM控制电路，功率开关管占空比将减小；对于PFM控制电路，功率开关管单周期的导通时间不变，开关频率将减小；对于PSM控制电路，功率开关管跳过的不进行开关动作的周期数将增多，以减小输出电压，最终实现稳压输出。

如图5所示，为了增强检测到的电压信号的驱动能力，可在上述电压纹波检测电路中加入电压跟随模块，线性运算后的电压信号V3经时钟选通/信号存储模块后得到存储输出的电压信号V4并经电压跟随模块后得到控制电路的输入信号Vf。

上述电压纹波检测电路中，所述高通滤波模块为一阶RC高通滤波器，如图6所示，由一个电容C2和一个电阻R2串联而成，包含纹波与直流量的输出电压Vout通过电容C2后从电容C2和电阻R2的连接点输出电压纹波信号V1。整个稳压电源输出回路与电压纹波检测电路分别采用不同的直流地：输出级地GND2与输入级地GND1，以使输入与输出回路直流隔离，电阻R2与电容C2组成的滤波网络可以滤除Vout的直流量，得到电压纹波信号V1，电阻R2的阻值R₂与电容C2的电容值C₂的乘积R₂*C₂决定高通滤波器的截止频率，该截止频率应选择在低于开关频率1/10以下，以避免衰减输出电压纹波信号；在AC/DC变换器中，电容C2可代替光耦合器提供输入与输出级的直流隔离，保证用户用电安全，因此，需要电容C2能承受较高的击穿电压。

上述电压纹波检测电路中，所述二阶微分运算模块为一个二阶模拟微分器，如图7所示，由两个电容C31、C32，两个电阻R31、R32和两个运算放大器OPAMP组成。第一电容C31的一端接第一运算放大器OPAMP的反向端，第一运算放大器OPAMP的输出端通过第二电容C32接第二运算放大器OPAMP的反向端；第一运算放大器OPAMP的反向端和输出端通过第一电阻R31相连，第二运算放大器OPAMP的反向端和输出端通过第二电阻R32相连；第一、二运算放大器OPAMP的同向端共同接输入级地GND1；电压纹波信号V1通过第一电容C31的另一端输入该二阶模拟微分器，第二运算放大器OPAMP的输出端输出微分后的电压信号V2，且满足： $V_2=R_{31}{R}_{32}{C}_{31}{C}_{32}\frac{d^2{V}_1}{{\mathrm{dt}}^2},$ 其中R₃₁为第一电阻R31的阻值，R₃₂为第二电阻R32的阻值，C₃₁为第一电容C31的电容值，C₃₂为第二电容C32的电容值，V₁为电压纹波信号V1的信号量，V₂为微分后的电压信号V2的信号量。

上述电压纹波检测电路中，所述线性运算模块为一个用运算放大器构成的同相放大器，如图8所示，由一个运算放大器OPAMP和两个电阻R6，R7组成。所述运算放大器OPAMP的反向端通过第一电阻R6接输入级地GND1，并通过第二电阻R7与其输出端相连；微分后的电压信号V2从运算放大器OPAMP的同向端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出线形运算后的输出电压V3，且满足： $V_3=(1+\frac{R_7}{R_6})V_2,$ 其中，R₆为第一电阻R6的阻值，R₇为第二电阻R7的阻值，V₂为微分后的电压信号V2的信号量，V₃为线形运算后的输出电压V3的信号量。

上述电压纹波检测电路中，所述线性运算模块也可以是用运算放大器构成的反相放大器，如图9所示，由一个运算放大器OPAMP和两个电阻R4，R5组成。所述运算放大器OPAMP的反向端与第一电阻R4的一端相连，并通过第二电阻R5与其输出端相连，其正向端接输入级地GND1；微分后的电压信号V2从第一电阻R4的另一端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出线形运算后的输出电压V3，且满足： $V_3=-\frac{R_5}{R_4}{V}_2,$ 其中，R₄为第一电阻R4的阻值，R₅为第二电阻R5的阻值，V₂为为微分后的电压信号V2的信号量，V₃为线形运算后的输出电压V3的信号量。

选择采用运算放大器搭建线性放大模块的目的在于提高放大后信号的驱动能力，同时提高放大精度，在搭建检测系统中可根据系统需要选用同相或反相放大器。

上述电压纹波检测电路中，所述时钟选通/信号存储模块(如图10所示)由一个选通时钟电路、一个开关和一个存储电容C4组成。所述开关的一端连接到存储电容C4的一端，存储电容C4的另一端接输入级地GND1，选通时钟电路所产生的选通时钟信号作用于开关；线形运算后的输出电压V3从开关的另一端输入，存储输出的电压信号V4从电容C4与开关的连接点输出。

由于直流输出电压Vout只能由电压纹波信号V1上升沿的二阶导数表征，仅在纹波上升沿对应的时间段有效(即对应于功率开关管G的关断时间段内)，而开关电源系统要求输出电压控制信号在整个时钟周期均有效，因此需要进行时钟选通与信号存储，即选通V1上升沿对应的线性运算后的电压信号V3的信号量V₃，并将信号量V₃存储，然后在整个时钟周期内输出信号量V₃，直到下一个选通时钟的到来，最终得到检测输出电压信号Vf(控制电路的输入信号)。时钟选通/信号存储模块依靠电容C4进行信号存储，当开关闭合时，电容C4两端电压被充到选通时间内的V₃值，开关断开后，电容C4维持此电压，从而可将该电压信号由选通时间扩展到整个开关周期，以提供后级进行模拟控制。电容C4的取值必须合理选取，如果太大，则难以被线性运算后的电压信号V3充到相应信号电平V₃；如果太小，则当开关断开时难以在整个开关周期内维持信号。

所述选通时钟电路可以是振荡器电路，振荡器电路所产生的选通时钟信号与功率开关管G具有相同的时钟周期，其选通时间段处于电压纹波信号V1上升沿期间；所述开关可由开关晶体管实现，较小的开关管导通电阻将减小对线性运算后的电压信号V3驱动能力的要求。本发明采用时钟频率为功率开关管G工作频率的固定选通时钟的方法检测输出电压，即将输出电压与选通时间段固定，通过设置最大占空比Dmax保证功率开关管G在每一开关周期最后(1-Dmax)时间段必然处于断开状态，对应于输出电压纹波上升沿，通过将输出电压选通时钟固定于此(1-Dmax)时间段内，确保能检测到输出电压信号Vf。

所述电压跟随模块(如图11所示)由一个运算放大器OPAMP组成，所述运算放大器的反向端与输出端相连；存储输出电压V4从运算放大器OPAMP的同向端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出检测输出电压信号Vf；其作用在于增强控制电路输入信号Vf的驱动能力。

本发明所述稳压开关电源系统中电压检测电路部分各信号波形示意图，如图4所示。图4(a)为功率开关管的控制信号Vc，以占空比为50％为例进行说明，Dmin与Dmax为设置的最小与最大占空比。图4(b)为整个稳压电源的输出电压波形Vout，图4(c)为经过高通滤波后的纹波电压信号V1。对比图4(a)与图4(b)、图4c)，当功率开关管处于闭合状态时，对应于电压纹波下降沿，当功率开关管处于断开状态时，对应于电压纹波上升沿。图4(d)为对纹波电压信号V1进行二阶微分运算后的电压信号V2，图4(e)为对微分运算后的电压信号V2进行线性运算后的电压信号V3，与纹波电压信号V1上升沿时间段对应的线性运算后的电压信号V3中携带输出电压信息。图4(f)为输出电压选通时钟波形，本发明采用固定选通时钟的检测方法，因此，需要设置如图4(a)所示的最大占空比Dmax，保证功率开关管具有一固定的关断时间段，以保证电压纹波具有一段固定时间处于上升沿，最终确保固定选通时钟能检测到输出电压信号Vf。图4(g)即为检测到的输出电压Vf，输出电压信号Vf反馈于PWM、PFM或PSM控制电路，调整功率开关管的导通与关断时间，以稳定输出电压。

本发明所述具有纹波检测电路的稳压开关电源与现有的稳压开关电源相比，具有以下优点：

1、利用纹波检测电路代替传统输出电压检测电路，消除了传统输出电压检测电路的直流功耗，从而提高了稳压开关电源的效率。

2、用电容取代光耦合器进行输入与输出回路的直流隔离，减小电源系统体积，降低系统成本。

在AC/DC转换器中，需要输入回路与输出回路实现直流隔离，以保证用户用电安全。本发明通过高通滤波器中的电容C2进行直流隔离，取代光耦合器，可以减小电源系统体积，降低电源成本。

附图说明

图1：带变压器隔离的AC/DC稳压开关电源示意图。

图2：本发明所述具有电压纹波检测电路的稳压开关电源电路示意图。

图3：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路图。

图4：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路部分各信号波形示意图。

图5：本发明所述的稳压开关电源中加入了电压跟随电路的电压纹波检测电路示意图。

图6：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路的高通滤波模块电路图。

图7：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路的2阶微分运算模块电路图。

图8：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路得用反相放大器构成的线性运算模块电路图。

图9：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路得用同相放大器构成的线性运算模块电路图。

图10：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路的时钟选通/信号存储模块电路图。

图11：本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路的电压跟随电路图。

图12：利用部分数字电路实现的本发明所述的稳压开关电源中电压纹波检测电路示意图。

具体实施方式

实施方式一

具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，如图2所示，包括整流、滤波电路，变压器T，功率开关管G，控制电路，续流二极管D1，输出滤波电容C1，负载RL和电压纹波检测电路。输入电压VAC通过整流、滤波电路连接到变压器T副边电感L1的一端，变压器T副边电感L1的另一端接功率开关管G的漏极，功率开关管G的漏极源极接输入级地GND1，功率开关管G的栅极接控制电路的输出端；变压器T副边电感L2的一端接续流二极管D1的阳极，续流二极管D1的阴极接输出滤波电容C1和负载RL并联后的一端，变压器T副边电感L2的另一端与输出滤波电容C1和负载RL并联后的另一端共同接输出级地GND2，续流二极管D1的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端。

所述电压纹波检测电路如图5所示，包含高通滤波模块、二阶微分运算模块、线性运算模块、时钟选通/信号存储模块和电压跟随模块。包含纹波与直流量的输出电压Vout经高通滤波模块后，得到电压纹波信号V1；电压纹波信号V1经二阶微分运算模块后得到微分后电压信号V2；微分后的电压信号V2经线性运算模块后得到线性运算后的电压信号V3；线性运算后的电压信号V3经时钟选通/信号存储模块选通电压纹波信号V1上升沿对应的线性运算后的电压信号V3的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，得到存储输出的电压信号V4并经电压跟随模块后得到检测输出电压信号(即控制电路的输入信号)Vf。

上述电压纹波检测电路中，所述高通滤波模块为一阶RC高通滤波器，如图6所示，由一个电容C2和一个电阻R2串联而成，包含纹波与直流量的输出电压Vout通过电容C2后从电容C2和电阻R2的连接点输出电压纹波信号V1。变换器输出回路与检测系统分别采用不同的直流地：输出级地GND2与输入级地GND1，以使输入与输出回路直流隔离，电阻R2与电容C2组成的滤波网络可以滤除Vout的直流量，得到电压纹波信号V1，电阻R2的阻值R₂与电容C2的电容值C₂的乘积R₂*C₂决定高通滤波器的截止频率，该截止频率应选择在低于开关频率1/10以下，以避免衰减输出电压纹波信号；在AC/DC变换器中，电容C2可代替光耦合器提供输入与输出级的直流隔离，保证用户用电安全，因此，需要电容C2能承受较高的击穿电压。

所述二阶微分运算模块为一个二阶模拟微分器，如图7所示，由两个电容C31、C32，两个电阻R31、R32和两个运算放大器OPAMP组成。第一电容C31的一端接第一运算放大器OPAMP的反向端，第一运算放大器OPAMP的输出端通过第二电容C32接第二运算放大器OPAMP的反向端；第一运算放大器OPAMP的反向端和输出端通过第一电阻R31相连，第二运算放大器OPAMP的反向端和输出端通过第二电阻R32相连；第一、二运算放大器OPAMP的同向端共同接输入级地GND1；电压纹波信号V1通过第一电容C31的另一端输入该二阶模拟微分器，第二运算放大器OPAMP的输出端输出微分后的电压信号V2，且满足： $V_2=R_{31}{R}_{32}{C}_{31}{C}_{32}\frac{d^2{V}_1}{{\mathrm{dt}}^2},$ 其中R₃₁为第一电阻R31的阻值，R₃₂为第二电阻R32的阻值，C₃₁为第一电容C31的电容值，C₃₂为第二电容C32的电容值，V₁为电压纹波信号V1的信号量，V₂为微分后的电压信号V2的信号量。

所述线性运算模块为一用运算放大器构成的同相放大器，如图8所示，由一个运算放大器OPAMP和两个电阻R6，R7组成。所述运算放大器OPAMP的反向端通过电阻R6接输入级地GND1，并通过电阻R7与其输出端相连；微分后的电压信号V2从运算放大器OPAMP的同向端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出线形运算后的输出电压V3，且满足： $V_3=(1+\frac{R_7}{R_6})V_2,$ 其中，R₆为第一电阻R6的阻值，R₇为第二电阻R7的阻值，V₂为微分后的电压信号V2的信号量，V₃为线形运算后的输出电压V3的信号量。

所述线性运算模块也可以是用运算放大器构成的反相放大器，如图9所示，由一个运算放大器OPAMP和两个电阻R4，R5组成。所述运算放大器OPAMP的反向端与电阻R4的一端相连，并通过电阻R5与其输出端相连，其正向端接输入级地GND1；微分后的电压信号V2从电阻R4的另一端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出线形运算后的输出电压V3，且满足： $V_3=-\frac{R_5}{R_4}{V}_2,$ 其中，R₄为第一电阻R4的阻值，R₅为第二电阻R5的阻值，V₂为为微分后的电压信号V2的信号量，V₃为线形运算后的输出电压V3的信号量。

所述时钟选通/信号存储模块(如图10所示)由一个选通时钟电路、一个开关管和一个存储电容C4组成。所述开关管的一端连接到电容C4的一端，电容C4的另一端接输入级地GND1，选通时钟电路所产生的选通时钟信号作用于开关管；线形运算后的输出电压V3从开关管的另一端输入，存储输出的电压信号V4从电容C4与开关管得连接点输出。

所述选通时钟电路可以是振荡器电路，振荡器电路所产生的选通时钟信号与功率开关管G具有相同的时钟周期，其选通时间段处于电压纹波信号V1上升沿期间；所述开关管可由开关晶体管实现，较小的开关管导通电阻将减小对线性运算后的电压信号V3驱动能力的要求。

所述电压跟随模块(如图11所示)由一个运算放大器OPAMP组成，所述运算放大器的反向端与输出端相连；存储输出电压V4从运算放大器OPAMP的同向端输入，运算放大器OPAMP的输出端输出控制电路的输入信号Vf；其作用在于增强控制电路输入信号Vf的驱动能力。

实施方式二

具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，如图2所示，包括整流、滤波电路，变压器T，功率开关管G，控制电路，续流二极管D1，输出滤波电容C1，负载RL和电压纹波检测电路。输入电压V_AC通过整流、滤波电路连接到变压器T副边电感L1的一端，变压器T副边电感L1的另一端接功率开关管G的漏极，功率开关管G的漏极源极接输入级地GND1，功率开关管G的栅极接控制电路的输出端；变压器T副边电感L2的一端接续流二极管D1的阳极，续流二极管D1的阴极接输出滤波电容C1和负载RL并联后的一端，变压器T副边电感L2的另一端与输出滤波电容C1和负载RL并联后的另一端共同接输出级地GND2，续流二极管D1的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端。

所述电压纹波检测电路，如图12所示，包括高通滤波模块、线性放大模块、A/D转换模块、二阶数值微分运算模块、数值线性运算模块和时钟选通/数字锁存模块。包含纹波与直流量的输出电压Vout经高通滤波模块后，得到电压纹波信号V1；电压纹波信号V1经线性放大模块后得到线形放大的电压纹波信号V11；线形放大的电压信号V11经A/D转换模块转换成数字电压纹波信号V12；数字电压纹波信号V12经二阶数值微分运算模块得到微分后电压信号V2；微分后的电压信号V2经数值线性运算模块后得到线性运算后的电压信号V3；线性运算后的电压信号V3经时钟选通/数字锁存模块选通电压纹波信号V1上升沿对应的线性运算后的电压信号V3的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，即得到检测输出电压信号(即控制电路的输入信号)Vf。

Claims (11)

1、具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，包括整流、滤波电路，变压器，功率开关管，控制电路，续流二极管，输出滤波电容，负载和电压纹波检测电路；输入电压通过整流、滤波电路连接到变压器原边电感的一端，变压器原边电感的另一端接功率开关管的漏极，功率开关管的源极接输入级地，功率开关管的栅极接控制电路的输出端；变压器副边电感的一端接续流二极管的阳极，输出滤波电容和负载并联后的一端接续流二极管的阴极，输出滤波电容和负载并联后的另一端接变压器副边电感的另一端并接输出级地，续流二极管的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端；

所述电压纹波检测电路包含高通滤波模块、二阶微分运算模块、线性运算模块与时钟选通/信号存储模块；包含纹波与直流量的输出电压经高通滤波模块后，得到电压纹波信号；电压纹波信号经二阶微分运算模块后得到微分后的电压信号；微分后的电压信号经线性运算模块后得到线性运算后的电压信号；时钟选通/信号存储模块选通电压纹波信号上升沿对应的线性运算后的电压信号的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，即得到检测输出电压信号，即控制电路的输入信号。

2、根据权利要求1所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述时钟选通/信号存储模块由一个选通时钟电路、一个开关和一个存储电容组成；所述开关的一端连接到存储电容的一端，存储电容的另一端接输入级地，选通时钟电路所产生的选通时钟信号作用于开关；线性运算后的电压信号从开关的另一端输入，检测输出电压信号从存储电容与开关的连接点输出。

3、具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，包括整流、滤波电路，变压器，功率开关管，控制电路，续流二极管，输出滤波电容，负载和电压纹波检测电路；输入电压通过整流、滤波电路连接到变压器原边电感的一端，变压器原边电感的另一端接功率开关管的漏极，功率开关管的源极接输入级地，功率开关管的栅极接控制电路的输出端；变压器副边电感的一端接续流二极管的阳极，输出滤波电容和负载并联后的一端接续流二极管的阴极，输出滤波电容和负载并联后的另一端接变压器副边电感的另一端并且接输出级地，续流二极管的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端；

所述电压纹波检测电路包含高通滤波模块、二阶微分运算模块、线性运算模块、时钟选通/信号存储模块与电压跟随模块；包含纹波与直流量的输出电压经高通滤波模块后，得到电压纹波信号；电压纹波信号经二阶微分运算模块后得到微分后的电压信号；微分后的电压信号经线性运算模块后得到线性运算后的电压信号；时钟选通/信号存储模块选通电压纹波信号上升沿对应的线性运算后的电压信号的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，得到存储输出的电压信号，存储输出的电压信号经电压跟随模块后得到检测输出电压信号，即控制电路的输入信号。

4、根据权利要求3所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述时钟选通/信号存储模块由一个选通时钟电路、一个开关和一个存储电容组成；所述开关的一端连接到存储电容的一端，存储电容的另一端接输入级地，选通时钟电路所产生的选通时钟信号作用于开关；线性运算后的电压信号从开关的另一端输入，存储输出的电压信号从存储电容与开关的连接点输出。

5、根据权利要求2或4所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述选通时钟电路是振荡器电路，振荡器电路所产生的选通时钟信号与功率开关管具有相同的时钟周期，其选通时间段处于电压纹波信号上升沿期间；所述开关由开关晶体管实现。

6、根据权利要求1或2所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述高通滤波模块为一阶RC高通滤波器，由一个电容C2和一个电阻R2串联而成，包含纹波与直流量的输出电压通过电容C2后从电容C2和电阻R2的连接点输出电压纹波信号。

7、根据权利要求1或3所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述二阶微分运算模块为一个二阶模拟微分器，由第一电容、第二电容，第一电阻、第二电阻和第一运算放大器、第二运算放大器组成；第一电容的一端接第一运算放大器的反相端，第一运算放大器的输出端通过第二电容接第二运算放大器的反相端；第一运算放大器的反相端和第一运算放大器的输出端通过第一电阻相连，第二运算放大器的反相端和第二运算放大器的输出端通过第二电阻相连；第一、第二运算放大器的同相端共同接输入级地；电压纹波信号通过第一电容的另一端输入该二阶模拟微分器，第二运算放大器的输出端输出微分后的电压信号，且满足： $V_2=R_{31}{R}_{32}{C}_{31}{C}_{32}\frac{d^2{V}_1}{d{t}^2},$ 其中R₃₁为第一电阻的阻值，R₃₂为第二电阻的阻值，C₃₁为第一电容的电容值，C₃₂为第二电容的电容值，V₁为电压纹波信号的信号量，V₂为微分后的电压信号的信号量。

8、根据权利要求1或3所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述线性运算模块为一个同相放大器，由一个运算放大器和第一电阻、第二电阻组成；所述运算放大器的反相端通过第一电阻接输入级地，并通过第二电阻与运算放大器的输出端相连；微分后的电压信号从运算放大器的同相端输入，运算放大器的输出端输出线性运算后的电压信号，且满足： $V_3=(1+\frac{R_7}{R_6})V_2,$ 其中，R₆为第一电阻的阻值，R₇为第二电阻的阻值，V₂为微分后的电压信号的信号量，V₃为线性运算后的电压信号的信号量。

9、根据权利要求1或3所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述线性运算模块是一个反相放大器，由一个运算放大器和第一电阻、第二电阻组成；所述运算放大器的反相端与第一电阻的一端相连，并通过第二电阻与运算放大器的输出端相连，运算放大器的同相端接输入级地；微分后的电压信号从第一电阻的另一端输入，运算放大器的输出端输出线性运算后的电压信号，且满足： $V_3=-\frac{R_5}{R_4}{V}_2,$ 其中，R₄为第一电阻的阻值，R₅为第二电阻的阻值，V₂为微分后的电压信号的信号量，V₃为线性运算后的电压信号的信号量。

10、根据权利要求3所述的具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，其特征在于，所述电压跟随模块由一个运算放大器组成，所述运算放大器的反相端与其输出端相连；存储输出的电压信号从运算放大器的同相端输入，运算放大器的输出端输出检测输出电压信号，即控制电路的输入信号。

11、具有电压纹波检测电路的稳压开关电源，包括整流、滤波电路，变压器，功率开关管，控制电路，续流二极管，输出滤波电容，负载和电压纹波检测电路；输入电压通过整流、滤波电路连接到变压器原边电感的一端，变压器原边电感的另一端接功率开关管的漏极，功率开关管的源极接输入级地，功率开关管的栅极接控制电路的输出端；变压器副边电感的一端接续流二极管的阳极，输出滤波电容和负载并联后的一端接续流二极管的阴极，输出滤波电容和负载并联后的另一端接变压器副边电感的另一端并连接输出级地，续流二极管的阴极同时接电压纹波检测电路的输入端，电压纹波检测电路的输出端接控制电路的输入端；

所述电压纹波检测电路，包括高通滤波模块、线性放大模块、A/D转换模块、二阶数值微分运算模块、数值线性运算模块和时钟选通/数字锁存模块；包含纹波与直流量的输出电压经高通滤波模块后，得到电压纹波信号V1；电压纹波信号V1经线性放大模块后得到线性放大的电压纹波信号；线性放大的电压纹波信号经A/D转换模块转换成数字电压纹波信号；数字电压纹波信号经二阶数值微分运算模块得到微分后的电压信号；微分后的电压信号经数值线性运算模块后得到线性运算后的电压信号；线性运算后的电压信号经时钟选通/数字锁存模块选通电压纹波信号V1上升沿对应的线性运算后的电压信号的信号量V₃，并将信号量V₃存储和在整个时钟周期输出，即得到检测输出电压信号，即控制电路的输入信号。

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