CN104503526A - 基于混合信号的反馈补偿电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于混合信号的反馈补偿电路及方法，将误差电流信号整流后形成第一电流信号，并对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；当补偿电压信号达到阈值电压时，进行计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；通过数模转换器接收所述的计数信号，通过计数方向信号决定所述计数的方向，将计数信号转换为模拟补偿信号。本发明通过对较小的补偿电容多次充放电，充放电的次数通过计数信号来表征，再根据阈值电压及补偿电容的容值可知计数信号所表征的补偿电压，并转化为模拟补偿信号，从而使得小电容能够等效于大电容，可将其集成于片内，集成化程度高。

Description

基于混合信号的反馈补偿电路及方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于混合信号的反馈补偿电路及方法。
背景技术
在一个闭环系统中，需要对反馈信号进行采样，并将反馈信号与基准信号进行比较，得到误差信号，并由补偿电容对误差信号做补偿处理后，得到补偿信号。反馈补偿是一个动态的过程，补偿信号随着误差信号的变化而有所变化，这个过程误差信号对补偿电容进行充放电。
现有技术中，特别是功率因数校正等系统中，反馈信号上往往存在工频纹波，为了准确得到一个工频周期内的平均反馈电压，往往需要较大容值的积分电容对误差电压积分才能得到平均反馈电压。该积分电容一般在几百纳法左右，而这种大电容无法集成于片内，只能分立设置在芯片外部，增大了电路的占用面积，集成化程度低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于混合信号的反馈补偿电路及方法，使用小电容实现反馈补偿，可集成于片内。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于混合信号的反馈补偿电路，包括整流电路、补偿电容、电容倍增电路和数模转换器，
将原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
所述的整流电路接收误差电流信号，对误差电流信号进行整流处理后，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
所述的电容倍增电路接收补偿电压信号，在补偿电压信号达到阈值电压时，触发电容倍增电路计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
所述的数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
优选地，比较所述的原始采样信号与参考信号的大小，产生计数方向信号，所述电容倍增电路接收所述计数方向信号，以决定其计数方向。
优选地，所述的整流电路包括第一开关管、第二开关管、第一电流镜和第二电流镜，所述的第一开关管和第二开关管串联，第一开关管的第一端与第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与第一电流镜的输入端连接，所述第二开关管的第二端与第二电流镜的输入端连接，所述第二电流镜的输出端与第一开关管和第一电流镜的公共端连接；第一开关管与第二开关管的公共端作为整流电路的输入端，用于接收误差电流信号，根据误差电流信号的方向导通第一开关管或第二开关管。
优选地，所述的电容倍增电路包括比较模块、逻辑控制电路和加减计数器，所述比较模块接收补偿电压信号和阈值电压，产生触发信号，所述的逻辑控制电路接收触发信号，产生放电信号和计数指令，通过放电信号对补偿电容放电，所述的加减计数器接收计数指令后计数，并产生表征当前数值的计数信号。
优选地，所述的逻辑控制电路包括RS触发器和窄脉冲电路，比较模块的输出端接所述RS触发器的S端，所述的窄脉冲电路连接在RS触发器的R端与RS触发器的输出端之间，通过窄脉冲电路发出放电信号使补偿电容放电。
优选地，所述的补偿电容上连接有接地开关，由放电信号控制接地开关导通，以对补偿电容放电。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种基于混合信号的反馈补偿电路，包括以下步骤：
将采样得到的原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
由整流电路对所述误差电流信号进行整流，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
当补偿电压信号达到阈值电压时，进行计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
通过数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
优选地，所述的整流电路包括第一开关管、第二开关管、第一电流镜和第二电流镜，所述的第一开关管和第二开关管串联，第一开关管的第一端与第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与第一电流镜的输入端连接，所述第二开关管的第二端与第二电流镜的输入端连接，所述第二电流镜的输出端与第一开关管和第一电流镜的公共端连接；第一开关管与第二开关管的公共端作为整流电路的输入端，用于接收误差电流信号，根据误差电流信号的方向导通第一开关管或第二开关管。
优选地，比较所述的原始采样信号与参考信号的大小，产生计数方向信号，所述计数方向信号决定所述计数的方向。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：将误差电流信号整流后形成第一电流信号，并对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；当补偿电压信号达到阈值电压时，进行计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电，通过计数方向信号决定所述计数的方向；通过数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。本发明通过对较小的补偿电容多次充放电，充放电的次数通过计数信号来表征，再根据阈值电压及补偿电容的容值可知计数信号所表征的补偿电压，并转化为模拟补偿信号，从而使得小电容能够等效于大电容，可将其集成于片内，集成化程度高。
附图说明
图1为本发明之基于混合信号的反馈补偿电路的结构示意图；
图2为本发明的工作波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心在于，提供一种基于混合信号的反馈补偿电路，包括：
包括整流电路、补偿电容、电容倍增电路和数模转换器，
将原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
所述的整流电路接收误差电流信号，对误差电流信号进行整流处理后，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
所述的电容倍增电路接收补偿电压信号，在补偿电压信号达到阈值电压时，触发电容倍增电路计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
所述的数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
另一方面，提供一种基于混合信号的反馈补偿方法，包括以下步骤：
将采样得到的原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
由整流电路对所述误差电流信号进行整流，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
当补偿电压信号达到阈值电压时，进行计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
通过数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
对于实施例的具体细节和优选方案，结合以下附图详细说明：
参考图1所示，示意了基于混合信号的反馈补偿电路的电路结构。原始采样信号VFB与参考信号VREF分别输入误差放大器EA进行误差处理，产生误差电流信号IE。
所述的整流电路包括第一开关管N、第二开关管P、第一电流镜201和第二电流镜202。所述误差电流信号IE接入第一开关管N和第二开关管P的公共端。
误差电流信号IE的电流方向为正方向(以图1显示自左往右为正方向)时，此时误差电流信号IE使第二开关管P导通，并经第二电流镜202流向第一电流镜201，从第一电流镜201输出整流后的电流。在误差电流信号IE的电流方向为负方向时，误差电流信号IE则往回抽电，使第一开关管N导通，并流向第一电流镜201，从第一电流镜201输出整流后的电流。通过上述整流，无论误差电流信号IE的方向为正还是为负，在第一电流镜201输出的电流方向一致，从而实现了对误差电流信号IE的整流，并对补偿电容C充电，在补偿电容C上形成补偿电压信号Vramp。
补偿电压信号Vramp和阈值电压VREF_RAMP分别输入第一比较器COMP1，当补偿电压信号Vramp达到阈值电压VREF_RAMP时，触发RS触发器发出计数指令CLK，RS触发器输出端为上升沿时，窄脉冲电路发出上升沿触发的窄脉冲，可以触发连接在补偿电容C上的开关M导通，使补偿电容C放电。
所述的原始采样信号VFB与参考信号VREF分别输入第二比较器COMP2，输出计数方向信号Sign，计数方向信号Sign可以表征原始采样信号VFB与参考信号VREF的大小，也可以表征误差电流信号IE的方向，因此也就决定了补偿的方向，故根据计数方向信号Sign判断加一还是减一。
加减计数器接收计数指令CLK和计数方向信号Sign信号，当计数方向信号Sign为1时，表征此时误差电流信号为正方向，故可进行正向计数，反之则反向计数。加减计数器输出表征当前数值的数字信号，经过数模转换器进行转换后得到模拟补偿信号VC。
参考图2所示，示意了本发明的工作波形图，图中仅列举了原始采样信号VFB大于参考信号VREF的情况，由于补偿电容C在电流的作用下充放电，故补偿电压信号Vramp呈现为锯齿波(也可称为三角波)，补偿电压信号Vramp的最高点等于阈值电压VREF_RAMP，补偿电压信号Vramp每达到阈值电压VREF_RAMP一次，则由RS触发器发出一个窄脉冲，形成计数指令CLK，加减计数器每接收一个脉冲即执行一次加一运算。在上述情况下，第二比较器COMP2输出计数方向信号Sign为1，因此加减计数器进行正向计数，计数信号越大，经数模转换后得到的模拟补偿信号VC也就越大。为了示意清楚，在相应的模拟补偿信号VC上方标注了对应的计数信号的数值，但不限于图中所示数值。
通过对补偿电容C的多次充放电，可将补偿电容C等效于为大电容，VC＝(n/2N)·VREF_DA，n为计数信号的数值，N为数模转换器的位数，VREF_DA为数模转换器的内部基准。等效电容Ceq＝(C·VREF_RAMP·n)/VC，
Ceq＝(C·2N·VREF_RAMP)/VREF_DA，举例，令：
VREF_RAMP＝VREF_DA；数模转换器的位数为N＝10；n＝8；则Ceq＝210·C＝1024C，因此，本发明能够大大减小现有技术的补偿电容，若现有技术采用220nF，则本电路只需使用214.8pF的补偿电容，能够很容易集成于芯片内。
在原始采样信号VFB小于参考信号VREF的情况下，由于向下计数的原理与上述图2的一致，故在此不做赘述。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：包括整流电路、补偿电容、电容倍增电路和数模转换器，
将原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
所述的整流电路接收误差电流信号，对误差电流信号进行整流处理后，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
所述的电容倍增电路接收补偿电压信号，在补偿电压信号达到阈值电压时，触发电容倍增电路计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
所述的数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
2.根据权利要求1所述的基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：比较所述的原始采样信号与参考信号的大小，产生计数方向信号，所述电容倍增电路接收所述计数方向信号，以决定其计数方向。
3.根据权利要求1或2所述的基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：所述的整流电路包括第一开关管、第二开关管、第一电流镜和第二电流镜，所述的第一开关管和第二开关管串联，第一开关管的第一端与第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与第一电流镜的输入端连接，所述第二开关管的第二端与第二电流镜的输入端连接，所述第二电流镜的输出端与第一开关管和第一电流镜的公共端连接；第一开关管与第二开关管的公共端作为整流电路的输入端，用于接收误差电流信号，根据误差电流信号的方向导通第一开关管或第二开关管。
4.根据权利要求1所述的基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：所述的电容倍增电路包括比较模块、逻辑控制电路和加减计数器，所述比较模块接收补偿电压信号和阈值电压，产生触发信号，所述的逻辑控制电路接收触发信号，产生放电信号和计数指令，通过放电信号对补偿电容放电，所述的加减计数器接收计数指令后计数，并产生表征当前数值的计数信号。
5.根据权利要求4所述的基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：所述的逻辑控制电路包括RS触发器和窄脉冲电路，比较模块的输出端接所述RS触发器的S端，所述的窄脉冲电路连接在RS触发器的R端与RS触发器的输出端之间，通过窄脉冲电路发出放电信号使补偿电容放电。
6.根据权利要求4所述的基于混合信号的反馈补偿电路，其特征在于：所述的补偿电容上连接有接地开关，由放电信号控制接地开关导通，以对补偿电容放电。
7.一种基于混合信号的反馈补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
将采样得到的原始采样信号与参考信号进行比较得到误差电流信号；
由整流电路对所述误差电流信号进行整流，产生第一电流信号；
所述的第一电流信号对补偿电容充电，在所补偿电容上形成补偿电压信号；
当补偿电压信号达到阈值电压时，进行计数并得到计数信号，同时对补偿电容放电；
通过数模转换器接收所述的计数信号，将计数信号转换为模拟补偿信号。
8.根据权利要求7所述的基于混合信号的反馈补偿方法，其特征在于：所述的整流电路包括第一开关管、第二开关管、第一电流镜和第二电流镜，所述的第一开关管和第二开关管串联，第一开关管的第一端与第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与第一电流镜的输入端连接，所述第二开关管的第二端与第二电流镜的输入端连接，所述第二电流镜的输出端与第一开关管和第一电流镜的公共端连接；第一开关管与第二开关管的公共端作为整流电路的输入端，用于接收误差电流信号，根据误差电流信号的方向导通第一开关管或第二开关管。
9.根据权利要求7所述的基于混合信号的反馈补偿方法，其特征在于：比较所述的原始采样信号与参考信号的大小，产生计数方向信号，所述计数方向信号决定所述计数的方向。
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