CN107612334A

CN107612334A - 一种原边检测电路

Info

Publication number: CN107612334A
Application number: CN201710811781.6A
Authority: CN
Inventors: 於昌虎; 唐盛斌; 肖华
Original assignee: Shenzhen Nanyun Microelectronic Co Ltd; Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Current assignee: Shenzhen Nanyun Microelectronic Co Ltd; Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: CN107612334B

Abstract

本发明提出了一种原边检测电路，适用于副边反馈控制方式的电路中。包括采样延时电路和上升沿判断电路。所述采样延时电路输入消磁时间信号，经过设定的延时之后，输出延时采样信号；所述上升沿判断电路输入辅助绕组电压的分压值，同时，输入由采样延时电路输出的延时采样信号，通过该采样信号采样上述分压值，解码出控制信号，用于控制原边开关管的开通占空比。本发明的有益效果在于：①每个周期都会检测辅助绕组电压，作出判断，不会受到变换器系统输出的影响，提高了可靠性；②用于消磁阶段短暂加压的反馈方式，无需副边的开关元件长时间保持在高阻态，提高了系统效率。

Description

一种原边检测电路

技术领域

本发明涉及一种原边检测电路，特别涉及应用在副边反馈控制的原边检测电路。

背景技术

反激式隔离变换器的原边控制方案中，需要将输出电压或电流信息反馈到原边控制器实现闭环控制。常用的反馈技术有副边反馈和原边反馈。其中，副边反馈的任务由器件TL431、光耦及辅助器件组成的隔离放大器来完成。变换器的输出电压与基准电压经过TL431比较放大之后给出误差信号，该误差信号以电流的方式流经光耦的输入端，光耦的输出端从原边控制器FB端口抽取电流产生相应的误差电压，该电压用来调节原边功率管的占空比，从而将变换器的输出电压稳定在设定值。这种反馈技术具有精度高的特点，但是上述TL431、光耦、辅助器件等增加了变换器系统板的空间，而且光耦不能在高温下工作，易于老化。

相对而言，原边反馈技术(PSR)没有副边反馈器件，仅通过检测辅助绕组上的电压来获得变换器输出电压的信息。因为辅助绕组上的电压与副边绕组上的电压成比例，具体为绕组的匝比，则可以根据辅助绕组上的电压对功率管的占空比进行调节，使得变换器的输出电压稳定在设定值。然而，原边反馈存在固有的缺陷：①受到整流器件压降的影响，所采辅助绕组上的电压并不是真正意义上的变换器输出电压；②受到辅助绕组和副边绕组匝比的影响，此匝比随生产工艺存在一定程度的变化；③受到原边采样电路的影响，原边控制器并不能精确地采样到辅助绕组的电压。因此，采用原边反馈技术的变换器输出电压精度有限。

公开号为CN105610306A的中国发明专利申请针对上述反馈技术的不足，提出了一种图1所示的副边反馈控制方法。具体来说，副边控制器采样变换器的输出电压并与基准电压经过比较器进行比较，比较的结果反映了输出电压在基准的下方或上方；副边控制器根据比较的结果选择开关单元的两种不同阻态，从而将反馈信息以变化压降的形式加压到副边绕组上；副边绕组电压反射到辅助绕组，原边控制器检测辅助绕组上的电压变化，来判断变换器输出电压高于基准或低于基准；若变换器输出电压高于基准，则逐周期减小原边开关管的开通占空比，直到检测到输出电压低于基准，反之，则逐周期增加原边开关管的开通占空比，直到检测到输出电压高于基准，如此循环往复，将输出电压稳定在设定值。

公开号为CN105610306A的中国发明专利申请提出的副边阻态变化即为编码，原边检测电压变化即为解码。编码过程发生在消磁阶段，消磁电流在不同的阻态上产生压降加到副边绕组上，两种阻态的阻抗差别越大，两种压降的差越大，原边控制器越好检测。原边的检测方法是将本周采样的辅助绕组电压与上个周期比较，如果比上个周期大，则说明副边选择了高阻态，反之，则为低阻态。如图2所示，由于专利提出的整个控制方案会使得变换器的输出电压存在一定的低频纹波，则相邻两个周期的输出电压变化达到设置的阈值时，就会在原边造成错误的判断，使得环路失去控制。图中，为了避免整流器件压降的影响，采样消磁快结束时刻的辅助绕组电压，同时为了提高效率，在消磁快结束时才将高阻态电压加上去。

发明内容

为了提高原边检测的可靠性，在发明专利申请CN105610306A的基础上，本发明提出一种检测电路，对专利技术的具体应用进行延伸。观察图2，副边正常在消磁阶段加压，原边辅助绕组的波形存在电压的忽然变高，则可以通过检测本周期辅助绕组的电压在消磁阶段有无忽然变高，来判断副边加压的情况。根据此特点，提出的检测电路如下。

一种原边检测电路，适用于副边反馈控制方式的电路中，包括采样延时电路和上升沿判断电路。所述采样延时电路输入消磁时间信号，经过设定的延时之后，输出延时采样信号；所述上升沿判断电路输入辅助绕组电压的分压值，同时，输入由采样延时电路输出的延时采样信号，通过该采样信号采样上述分压值，解码出控制信号，用于控制原边开关管的开通占空比。

优选的，所述采样延时电路包括，第一反相器、第一开关、第一电流源、第一电容、第一比较器。所述第一反相输入端输入消磁时间信号，所述第一反相的输出端接第一开关的控制端；所述第一开关的一端分别接第一电流源的正极、第一比较器的正向输入端和第一电容的上极板，所述第一开关的另一端接地；所述第一电流源的负极接电源；所述第一电容的下极板接地；所述第一比较器的负向输入端接基准电压，输出端给出延时采样信号。

优选的，上升沿判断电路包括，第二开关、第一电阻、第二电容、第二比较器、第一D触发器、第二D触发器。所述第二开关的控制端接采样延时信号，所述第二开关的一端接收辅助绕组的分压值并接第二比较器的负向输入端，所述第二开关的另一端接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端接第二电容的上极板和第二比较器的正向输入端；所述第二电容的下极板接地；所述第二比较器的输出端接第一D触发器的触发端；所述第一D触发器的输入端接电源，所述第一D触发器的输出端接第二D触发器的输入端，所述第一D触发器的复位端接周期性复位信号；所述第二D触发器的输入端接第一D触发器的输出端，所述第二D触发器的触发端接消磁时间信号，所述第二D触发器的输出端给出控制信号，控制原边开关管的开通占空比。

本发明的有益效果在于：

1、每个周期都会检测辅助绕组电压，作出判断，不会受到变换器系统输出的影响，提高了可靠性；

2、用于消磁阶段快结束时短暂加压的反馈方式，无需副边的开关元件长时间保持在高阻态，提高了系统效率。

附图说明

图1为CN105610306A提出的副边反馈控制方法的电路原理图；

图2为CN105610306A提出的检测方法可能存在的误采情况的波形示意图；

图3为本发明提出的原边检测电路的原理框图；

图4为本发明提出原边检测电路中采样延时电路的原理图；

图5为本发明提出原边检测电路中上升沿判断电路的原理图；

图6为本发明检测电路的部分节点波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图3，附图4，附图5，附图6对本发明中的重要环节进一步详细说明。如图3，副边反馈控制的原边检测电路包括，采样延时电路304和上升沿判断电路305。所述采样延时电路304输入消磁时间信号T_samp，输出延时采样信号T_d；此延时采样信号输出到上升沿判断电路305，305同时输入辅助绕组电压的分压值V_A，305解码出控制信号V_ctrl，用以控制原边开关管的开通占空比，实现环路控制。

如图4，所述采样延时电路304包括电流源401、电容402、开关403、反相器404、比较器405。所述反相器404的输入端连接消磁时间信号T_samp，输出控制信号控制开关403的通断，403在控制端为高电平时开通，为低电平时关断；403的一端分别接电流源401的正极、电容402的上极板和比较器405的正向输入端，403的另一端和402的下极板接地；电流源401的负极接电源；比较器的405的负向输入端接基准电压V_REF，输出端给出延时采样信号T_d。之所以需要采样延时电路，是为了避免消磁刚开始时漏感引起的振荡造成错误的上升沿判断。实际上变换器系统中也会加吸收电路，减小漏感尖峰电压的值。消磁时间信号T_samp为低电平时，经过反相器为高电平，开关403迅速将电容402上的电荷泄放；比较器405的负向端电压高于正向端电压，输出T_d信号为低电平；T_samp信号变为高电平时，经过反相器为低电平，403关断，由电流源401以固定电流I给电容402充电，当402上的电压达到V_REF时，比较器405输出T_d变为高电平。这样，T_d的上升沿相对T_samp有了一定的延时，延时的时间为：其中，C为电容402的容值。

如图5，所述延时采样信号T_d输出到上升沿判断电路305中，305包括，开关501、电阻502、电容503、比较器504、D触发器505、D触发器506。开关501的控制端接延时采样信号T_d，一个输入输出端接辅助绕组电压的分压值V_A，并接到比较器504的负向输入端，501的另一输入输出端接电阻502的一端；502的另一端接电容503的上极板和504的正向输入端，电容503的下极板接地；504的输出端接D触发器505的触发端；505的输入端接电源，输出端接D触发器506的输入端，505的复位端接周期性复位信号T_reset；506的触发端接消磁时间信号T_samp，506的输出端给出解码信号V_ctrl，用以控制原边开关管的开通占空比。V_A的波形在消磁阶段由V_in+N*V_o+V_D逐渐减小，其中Vin为变换器输入电压，N为变压器的原边绕组与副边绕组匝数的比值，V_o为变换器的输出电压，V_D为副边整流元件上的压降，此处整流器件为同步整流管；在副边检测到变换器输出电压高于或低于(由控制环路的编码解码规则确定)基准电压时，将整流器件变换为高阻态，则VD电压增大；原边辅助绕组上的电压忽然增大，则V_A忽然增大；而判断电路中电容503上极板的电压不能突变，保持为较低电压，而比较器504的正向输入端电压忽然增大，504输出低电平；D触发器505由此低电平触发器输出高电平，并保持至周期性复位信号T_reset变为低电平才复位为低电平；D触发器506在消磁时间信号T_samp的下降沿到来时，输出高电平，在约定的控制规则内改变原边开关管开通占空比的变化方向。所述周期性复位信号T_reset的低电平在时间上滞后于消磁时间信号T_samp的下降沿。

如图6，给出了检测电路关键节点的电压波形示意图。如果某个周期内的消磁阶段，检测到辅助绕组电压有上升沿，则认为变换器输出电压由高于基准电压变为低于基准电压或者由低于基准电压变为高于基准电压，原边据此作出开关管开通占空比的调节。

根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述检测上升沿的思想前提下，本发明的检测电路还有其它的实施方式；因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims

1.一种原边检测电路，适用于副边反馈控制方式的电路中，包括采样延时电路和上升沿判断电路；所述采样延时电路输入消磁时间信号，经过设定的延时之后，输出延时采样信号；所述上升沿判断电路输入辅助绕组电压的分压值，同时，输入由采样延时电路输出的延时采样信号，通过该采样信号采样上述分压值，解码出控制信号，用于控制原边开关管的开通占空比。

2.根据权利要求1所述的原边检测电路，其特征在于：所述采样延时电路包括，第一反相器、第一开关、第一电流源、第一电容、第一比较器；所述第一反相输入端输入消磁时间信号，所述第一反相的输出端接第一开关的控制端；所述第一开关的一端分别接第一电流源的正极、第一比较器的正向输入端和第一电容的上极板，所述第一开关的另一端接地；所述第一电流源的负极接电源；所述第一电容的下极板接地；所述第一比较器的负向输入端接基准电压，输出端给出延时采样信号。

3.根据权利要求1或2所述的原边检测电路，其特征在于：所述上升沿判断电路包括，第二开关、第一电阻、第二电容、第二比较器、第一D触发器、第二D触发器；所述第二开关的控制端接采样延时信号，所述第二开关的一端接收辅助绕组的分压值并接第二比较器的负向输入端，所述第二开关的另一端接第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端接第二电容的上极板和第二比较器的正向输入端；所述第二电容的下极板接地；所述第二比较器的输出端接第一D触发器的触发端；所述第一D触发器的输入端接电源，所述第一D触发器的输出端接第二D触发器的输入端，所述第一D触发器的复位端接周期性复位信号；所述第二D触发器的触发端接消磁时间信号，所述第二D触发器的输出端给出控制信号，控制原边开关管的开通占空比。