CN104569548A - 一种开关电源的线电压检测电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源的线电压检测电路，包括用于输入线电压的线电压输入端，其特征在于，还包括顺次连接的输入电阻，电压调节模块，以及电流采样模块；输入电阻的一端与线电压输入端相连接，另一端与电压调节模块相连接；电压调节模块具有用于输出调节电压的第一输出端以及用于输出调节电流的第二输出端，还具备用于输出基准电压的输入端，电压调节模块对调节电压进行控制，并对电流采样模块输出调节电流；电流采样模块，电流采样模块的输入端与电压调节模块的第二输出端相连接，用于接受调节电流，电流调节模块的输出端用于输出与调节电流成比例的检测电流。利用本发明的电路，使其检测输值出与线电压输入的比例能够通过输入电阻的阻值设定。

Description

一种开关电源的线电压检测电路

技术领域

本发明涉及一种开关电源的线电压检测电路。

背景技术

开关电源的线电压，即开关电源电路的输入电压。开关电源电路工作在恒流输出模式时，由于闭环恒流控制方式的固有缺陷，其输出电流幅度受到输入电压即线电压幅度的影响，该影响的程度同时与系统电路板参数相关，通常控制芯片内部会通过额外的补偿电路，根据检测到的线电压的幅度，补偿输出电流的幅度，以达到恒流输出的目的。因此需要一种开关电源的线电压检测电路，用于输出与线电压相关的检测电流，提供给补偿电路进行补偿。

但是，现有的开关电源的线电压检测电路，其检测输出的电流值与线电压输入的比例由控制芯片内部设定为一固定值，该固定值不能适应系统电路板的参数变化，使补偿电路的补偿效果偏离设计值，此外，芯片内部设定的固定值受到生产工艺的影响，有很大的离散度，从而降低恒流输出的批量一致性。因此，现有的开关电源线电压检测电路已越来越不能满足用户的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种开关电源的线电压检测电路，使其检测输值出与线电压输入的比例能够通过控制芯片外部电阻，即系统电路板上电阻设定，从而该比例可以与系统电路板上其他元器件参数同时设计，提高系统恒流输出的精度以及批量一致性。

本发明的开关电源的线电压检测电路，包括用于输入线电压的线电压输入端，还包括：

还包括顺次连接的输入电阻，电压调节模块，以及电流采样模块；

所述输入电阻的一端与所述线电压输入端相连接，另一端与所述电压调节模块相连接，；

所述电压调节模块具有用于输出调节电压的第一输出端以及用于输出调节电流的第二输出端，还具备用于输出基准电压的输入端，所述电压调节模块对所述调节电压进行控制，并对所述电流采样模块输出调节电流；

电流采样模块，所述电流采样模块的输入端与所述电压调节模块的第二输出端相连接，用于接受所述调节电流，所述电流调节模块的输出端用于输出与所述调节电流成比例的检测电流。

具体的，所述电压调节模块为闭环回路，由放大模块、第一NMOS管，第一分压电阻以及第二分压电阻构成，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联连接在所述第一输出端与接地端之间，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间形成分压节点；所述放大模块的同相输入端连接所述分压节点，其反相输入端连接外部基准电压，其输出端用于输出控制电压，所述第一NMOS管的栅极与所述放大模块的输出端相连接，其漏极与所述第一输出端相连接，其源极与所述第二输出端相连接。

具体的，所述电流采样模块包括：

第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极与所述电流采样模块的输入端相连接，源极接地，栅极与漏极短接；

第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏极与所述电流采样模块的输出端相连接，源极接地，栅极与所述第二NMOS管的栅极相连接。

优选的，所述电流采样模块的输出端同时用作控制芯片的基准电流。

优选的，所述放大模块为运算放大器。

利用本发明的开关电源的线电压检测电路，使其检测输值出与线电压输入的比例能够通过输入电阻的阻值设定，可以与系统电路板上其他元器件参数同时设计，提高系统恒流输出的精度以及批量一致性，满足用户的需要。

附图说明

图1是本发明的开关电源的线电压检测电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的开关电源的线电压检测电路进行具体说明。图1是本发明的开关电源的线电压检测电路的电路图。本发明的开关电源的线电压检测电路是用于根据线电压输入端输入线电压VIN，输出一个与之成比例的检测电流Iout到后续补偿电路。

如图所示，电压调节模块101具备第一输出端，用于输出第一调节电压VCC，以及第二输出端，用于输出调节电流Ireg，另外第二输出端还输出放电电压Vdis。在第一输出端与接地端之间串联有第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间的节点作为分压节点，用于输出分压信号Vdiv。运算放大器A1的同相输入端与分压节点相连接，用于接受第一分压信号Vdiv，反相输入端连接外部基准电压Vref，运算放大器A1的输出端输出控制电压Vg。第一NMOS管M1的栅极与运算放大器A1的输出端相连接，漏极与第一输出端相连接，漏极与第二输出端相连接。从而，电压调节模块101构成了一个闭环控制回路，第一输出端的输出信号，即第一调节电压VCC反馈至电压调节模块中。

输入电阻RIN连接在电压调节模块101的第一输出端和线电压输入端之间。

电流采样模块102的输入端与电压调节模块101的第二输出端相连接，其输出端用于输出检测电流Iout。具体的，电流采样模块102由一个电流镜电路构成，第二NMOS管M2的漏极与电流采样模块102的输入端相连接，源极接地，栅极与源极短接，第三NMOS管M3的栅极与第二NMOS管M2的栅极相连接，源极接地，漏极与电流采样模块102的输出端相连接。

以下继续结合附图对本发明的开关电源的线电压检测电路的工作原理做进一步说明。

电压调节模块101为闭环控制回路，第一NMOS管M1的漏极，即第一输出端与通过第一分压电阻与运算放大器A1相连接，形成了反馈回路。电压调节模块101的第一输出端输出第一调节电压VCC，第一调节电压VCC被第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后，在分压节点得到第一分压信号Vdiv输入至运算放大器A1的同相输入端，运算放大器A1的反相输入端输出基准电压Vref，运算放大器A1将第一分压信号Vdiv与基准低压Vref的差值进行放大，输出控制电压Vg，控制电压Vg用于控制第一NMOS管M1的漏极电流，即第一调节电流Ireg。由于对第一调节电流Ireg的控制能够实现对流经输入电阻RIN的控制，因此能够控制输入电阻RIN上产生的压降，使得第一调节电压VCC稳定在设计值，不随线电压VIN变化。

具体的，第一调节电压VCC的设计值由第一分压电阻R1、第二分压电阻R2的阻值比例，以及基准电压Vref设定。

另外，由于第一调节电压VCC被反馈至电压调节模块101中，同时第一调节电压VCC用作控制芯片的电源为控制芯片供电，考虑到芯片自身消耗电流，设该电流值除Ireg之外的部分为Icc，因此调节电流Ireg与线电压VIN的关系为：

Ireg＝(VIN-VCC)/RIN–Icc      (1)

调节电流Ireg可以设计为远大于电流Icc，因此可以把公式(1)简化：

Ireg＝(VIN-VCC)/RIN       (2)

当线电压VIN远大于第一调节电压VCC时，公式(2)可以进一步简化为:

Ireg＝VIN/RIN          (3)

即通过改变输入电阻RIN的阻值就可以改变调节电流Ireg与线电压之间的关系。

调节电流Ireg经过第二输出端输入至电流采样模块102中，在经过由第二NMOS管M2和第三NMOS管M3所构成的电流镜镜像后，从电流采样模块102的输出端输出检测电流Iout，由于电流采样模块102是电流镜结构，因此所输入的调节电流Ireg与所输出的检测电流Iout成比例，该比例由第二NMOS管M2和第三NMOS管M3的宽长比决定，即Iout＝K*Ireg。于是，

Iout＝K*(VIN/RIN)         (4)

检测电流Iout与所输入的线电压VIN的关系符合线性关系。

优选的，电流采样模块102的输出端同时用作控制芯片的基准电流，由于控制芯片消耗的电流通常设计为与控制芯片的基准电流接近固定的比例关系，此时，芯片所消耗的电流近似为Icc＝K1*Iout，K1为控制芯片固有系数，结合公式(1)～公式(3)可以得到Ireg＝VIN/RIN-K1*Iout，由于电流采样模块102为一电流镜，因此Iout＝K2*Ireg，K2为Ireg到Iout镜像的固定比例，因此Ireg＝VIN/RIN-K1*K2*Ireg，整理公式可得Ireg＝VIN/RIN/(1+K1*K2)，亦即Iout＝K2*VIN/RIN/(1+K1*K2)。这样同样能够实现通过RIN调节Iout的目的，并且能够使得调整电流Ireg显著降低，进一步降低系统功耗。

将检测电流Iout输入至后续补偿电路对系统恒流输出进行线性补偿，满足恒流输出需求。利用本发明的开关电源的线电压检测电路，实现了检测电流的输出与线电压的比例通过输入电阻设定，因此在设计系统电路时，能够与系统电路板上其他元器件参数同时设计，提高系统恒流输出的精度以及批量一致性。

另外，以上实施方式仅作为本发明的一个优选实施方式，本发明在权利要求的范围内可以有多种变形，例如电压调节模块101可以采用任何能够达到分压电阻效果的电路。电流采样模块101除电流镜外可以采用任何使输入电流与输出电流成比例的电路图。

Claims (4)

1.一种开关电源的线电压检测电路，包括用于输入线电压的线电压输入端，其特征在于，还包括顺次连接的输入电阻，电压调节模块，以及电流采样模块；

所述输入电阻的一端与所述线电压输入端相连接，另一端与所述电压调节模块相连接；

所述电压调节模块具有用于输出调节电压的第一输出端以及用于输出调节电流的第二输出端，还具备用于输出基准电压的输入端，所述电压调节模块对所述调节电压进行控制，并对所述电流采样模块输出调节电流；

电流采样模块，所述电流采样模块的输入端与所述电压调节模块的第二输出端相连接，用于接受所述调节电流，所述电流调节模块的输出端用于输出与所述调节电流成比例的检测电流。

2.如权利要求1所述的开关电源的线电压检测电路，其特征在于所述电压调节模块为闭环回路，由放大模块、第一NMOS管，第一分压电阻以及第二分压电阻构成，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联连接在所述第一输出端与接地端之间，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间形成分压节点；所述放大模块的同相输入端连接所述分压节点，其反相输入端连接外部基准电压，其输出端用于输出控制电压，所述第一NMOS管的栅极与所述放大模块的输出端相连接，其漏极与所述第一输出端相连接，其源极与所述第二输出端相连接。

3.如权利要求1所述的开关电源的线电压检测电路，其特征在于，所述电流采样模块包括：

第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极与所述电流采样模块的输入端相连接，源极接地，栅极与漏极短接；

第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏极与所述电流采样模块的输出端相连接，源极接地，栅极与所述第二NMOS管的栅极相连接。

4.如权利要求3所述的开关电源的线电压检测电路，其特征在于，所述放大模块为运算放大器。