CN108599582B - 一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路 - Google Patents

一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种开关电源中反馈电压的采样保持电路，采样保持电路的输入端与开关电源的反馈电路的输出端连接，采样保持电路的输出端与开关电源的功率控制器的输入端连接；反馈电压为反馈电路所输出的针对于开关电源的输出电压的检测信号；采样保持电路用于对反馈电压进行采样和保持，并在反馈电压的零电压时刻向功率控制器输出反馈电压在相对于零电压时刻提前了预设固定时长时的采样值，以便功率控制器根据采样值调节开关电源的输出电压。本申请可有效保证每个工作周期的采样时刻对应的整流二极管电流均相等，从而有效提高开关电源的输出精度。本申请还公开了一种开关电源，同样具有上述有益效果。

Description

一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路
技术领域
本申请涉及开关电源技术领域，特别涉及一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路。
背景技术
开关电源是一种常用的通过控制功率开关管开通和关断的时间比率以维持稳定输出电压的电源设备。
功率开关管开通和关断的一个周期也是开关电源的一个工作周期。一般地，在每个工作周期(具体为副边导通时间)内，开关电源中的反馈电路会对开关电源的输出电压进行检测而生成反馈电压，以便功率控制器根据反馈电压的采样值来调节功率开关管的通断，维持输出电压的稳定。
事实上，由于整流二极管的存在，与反馈电压成比例(包括变压器匝比和电阻分压比例)的副边绕组电压并不是输出电压的真实值，而是输出电压加上整流二极管的压降，其中，整流二极管的压降与开关电源中流过整流二极管的副边电流正相关。在一个工作周期内，开关电源的副边电流是线性下降的，且不同工作周期内副边电流的初始峰值也是不同的。如图1和图2所示，曲线Is1(t)表示的是初始峰值为Ipks1的副边电流，其在ti1时下降为零；曲线Is2(t)表示的是初始峰值为Ipks2的副边电流，其在ti2时下降为零。
图1为现有技术中对反馈电压进行固定延时采样时的副边电流示意图。它对于副边电流曲线Is1(t)和Is2(t)，选用了同一采样时刻t1，即令采样时刻相对于副边导通初始时刻t0的延迟时长(即t1-t0)是一个固定值，由此采样时对应的副边电流(也是整流二极管电流)分别为Is1(t1)和Is2(t1)；很明显，Is1(t1)和Is2(t1)并不相等。图2为现有技术中对反馈电压进行固定比例采样时的副边电流示意图。它对于副边电流曲线Is1(t)和Is2(t)分别选用了不同的采样时刻t2和t3，并保证(t2-t0)/Tons1与(t3-t0)/Tons2相等，由此，采样时刻对应的副边电流或者说是整流二极管电流分别为Is1(t2)和Is2(t3)；很明显，Is1(t2)和Is2(t3)并不相等。
从图1和图2中可以看出，采样时刻决定了采样时副边电流的大小，而现有技术中的固定延时采样和固定比例采样都无法保证采样时的副边电流相等，也就无法保证采样时整流二极管的压降相等，进而无法保证对输出电压的控制精度。
可见，如何在副边电流大小相等的时刻进行采样，以便有效提高对开关电源的输出电压的控制精度，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路，以便获取副边电流相等时刻的反馈电压的采样值并用于调节开关电源的输出电压，从而有效确保对输出电压的控制精度。
为解决上述技术问题，本申请提供一种开关电源中反馈电压的采样保持电路，包括：
所述采样保持电路的输入端与所述开关电源的反馈电路的输出端连接，所述采样保持电路的输出端与所述开关电源的功率控制器的输入端连接；所述反馈电压为所述反馈电路所输出的针对于所述开关电源的输出电压的检测信号；
所述采样保持电路用于对所述反馈电压进行采样和保持，并在所述反馈电压的零电压时刻向所述功率控制器输出所述反馈电压在相对于所述零电压时刻提前了预设固定时长时的采样值，以便所述功率控制器根据所述采样值调节所述开关电源的所述输出电压。
可选地，所述预设固定时长Td的取值范围为
Tva/4≤Td≤Tva/4+Tons-TLEB；
其中，Tva为所述反馈电压在退磁结束后的阻尼振荡周期；Tons为所述开关电源的副边导通时间的总时长；TLEB为所述开关电源在退磁阶段的消隐时间。
可选地，所述采样保持电路包括时钟控制电路模块、采样值存储电路模块和采样值输出电路模块；
所述时钟控制电路模块用于生成并输出采样时钟信号和输出控制信号；
所述采样值存储电路模块的第一输入端作为所述采样保持电路的输入端，第二输入端与所述时钟控制电路模块的采样时钟输出端相连；所述采样值存储电路模块用于在所述采样时钟信号的控制下对所述反馈电压进行采样和保持，以便存储所述反馈电压在多个时刻下的采样值；
所述采样值输出电路模块的输出端作为所述采样保持电路的输出端，第一输入端与所述采样值存储电路模块的输出端连接，第二输入端与所述时钟控制电路模块的输出时钟输出端相连；所述采样值输出电路模块用于在所述输出控制信号的控制下，在所述零电压时刻输出所述反馈电压在相对于所述零电压时刻提前了所述预设固定时长时的采样值。
可选地，所述采样值存储电路模块包括M个串联的第一采样保持单元；M为自然数；
第s个所述第一采样保持单元的输出端与第s+1个所述第一采样保持单元的输入端连接；s为小于M的自然数；第s+1个所述第一采样保持单元用于对第s个所述第一采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个所述第一采样保持单元不同时为采样状态。
可选地，各个所述第一采样保持单元均包括第一采样开关、第一电容和第一缓冲器；
所述第一采样开关的第一端作为所述第一采样保持单元的输入端，所述第一采样开关的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第一缓冲器的输入端连接；所述第一电容的第二端接地；所述第一缓冲器的输出端作为所述第一采样保持单元的输出端；
所述采样时钟信号包括非交叠的第一时钟信号和第二时钟信号；第奇数个所述第一采样开关的控制信号均为所述第一时钟信号；第偶数个所述第一采样开关的控制信号均为所述第二时钟信号。
可选地，所述采样值存储电路模块包括第一采样保持支路和第二采样保持支路；
所述第一采样保持支路的输入端和所述第二采样保持支路的输入端连接，并作为所述采样值存储电路模块的输入端；所述采样值存储电路模块的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一采样保持支路的输出端作为所述第一输出端，所述第二采样保持支路的输出端作为所述第二输出端；
所述第一采样保持支路和所述第二采样保持支路均包括N个串联的第二采样保持单元；N为自然数；
第t个所述第二采样保持单元的输出端与第t+1个所述第二采样保持单元的输入端连接；t为小于N的自然数；第t+1个所述第二采样保持单元用于对第t个所述第二采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个所述第二采样保持单元不同时为采样状态；同一时刻所述第一采样保持支路的第t个所述第二采样保持单元与所述第二采样保持支路的第t个所述第二采样保持单元不同时为采样状态。
可选地，各个所述第二采样保持单元均包括第二采样开关、第二电容和第二缓冲器；
所述第二采样开关的第一端作为所述第二采样保持单元的输入端，所述第二采样开关的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第二缓冲器的输入端连接；所述第二电容的第二端接地；所述第二缓冲器的输出端作为所述第二采样保持单元的输出端；
所述采样时钟信号包括非交叠的第三时钟信号和第四时钟信号；
所述第一采样保持支路中，第奇数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第三时钟信号；第偶数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第四时钟信号；
所述第二采样保持支路中，第奇数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第四时钟信号；第偶数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第三时钟信号。
可选地，N>Td/Ts；
其中，Ts为所述第三时钟信号的信号周期。
可选地，N＝Td/Ts；
其中，Ts为所述第三时钟信号的信号周期。
本申请还提供了一种开关电源，包括如上所述的任一种采样保持电路。
本申请提供了一种开关电源中反馈电压的采样保持电路，所述采样保持电路的输入端与所述开关电源的反馈电路的输出端连接，所述采样保持电路的输出端与所述开关电源的功率控制器的输入端连接；所述反馈电压为所述反馈电路所输出的针对于所述开关电源的输出电压的检测信号；所述采样保持电路用于对所述反馈电压进行采样和保持，并在所述反馈电压的零电压时刻向所述功率控制器输出所述反馈电压在相对于所述零电压时刻提前了预设固定时长时的采样值，以便所述功率控制器根据所述采样值调节所述开关电源的所述输出电压。
可见，相比于现有技术，本申请所提供的开关电源中反馈电压的采样保持电路中，通过对开关电源的反馈电压进行采样和保持可以保存反馈电压在多个时刻的采样值，从而在反馈电压的零电压时刻将确定的采样时刻对应的采样值输送至功率控制器进行控制。本申请将提前于零电压时刻固定时长的时刻确定为每个工作周期内的采样时刻，可有效保证每个工作周期内采样时刻的副边电流即整流二极管电流均相等，进而避免了不同副边电流下整流二极管压降对输出电压的影响，从而有效提高开关电源的输出精度。本申请所提供的开关电源同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
图1为现有技术中对反馈电压进行固定延时采样时的副边电流示意图；
图2为现有技术中对反馈电压进行固定比例采样时的副边电流示意图；
图3为一种反激式开关电源的电路结构示意图；
图4为一种采用本申请所提供的采样保持电路的开关电源的关键信号波形图；
图5为采用本申请所提供的采样保持电路在采样时刻的副边电流示意图；
图6为本申请所提供的一种采样保持电路的电路结构示意图；
图7为本申请所提供的一种采样值存储电路模块的电路结构图；
图8为本申请所提供的另一种采样值存储电路模块的电路结构图；
图9为图8所示采样保持电路的一种采样结果示意图；
图10为图8所示采样保持电路的另一种采样结果示意图。
具体实施方式
本申请的核心在于提供一种开关电源及其反馈电压的采样保持电路，以便获取副边电流相等时刻的反馈电压的采样值并用于调节开关电源的输出电压，从而有效确保对输出电压的控制精度。
为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图3，图3为一种反激式开关电源的电路结构示意图。如图3所示，Np、Ns、Na分别是开关电源中变压器的原边绕组、副边绕组和辅助绕组匝数。其中，副边绕组一端与整流二极管D连接，整流二极管D另一端作为开关电源的输出端，副边绕组另一端与副边地连接，在副边导通期间副边绕组中会形成副边电流Is，此时副边绕组电压Vs和输出电压Vout之间的关系为
Vs＝Vd+Vout；
其中，Vd为整流二极管D的压降。
辅助绕组与电阻Rfb1和电阻Rfb2构成了反馈电路，其输出的反馈电压Vfb根据辅助绕组与副边绕组的匝数比，与副边绕组电压Vs成比例关系。采样保持电路用于对反馈电压Vfb进行采样，以便将反馈电压Vfb的采样值输送至功率控制器作为调节输出电压Vout的依据。其中，这里的采样保持电路在现有技术中具体是如前所述的固定时长采样电路或者固定比例采样电路。但不管是这两种中的哪一种，都无法保证每次采样时的副边电流Is的值相等。
为此，本申请提供了一种开关电源中反馈电压的采样保持电路，与图3所示一样，本申请所提供的采样保持电路的输入端与开关电源的反馈电路的输出端连接，采样保持电路的输出端与开关电源的功率控制器的输入端连接；反馈电压Vfb为反馈电路所输出的针对于开关电源的输出电压Vout的检测信号；其中，本申请所提供的采样保持电路用于对反馈电压Vfb进行采样和保持，并在反馈电压Vfb的零电压时刻tv向功率控制器输出反馈电压Vfb在相对于零电压时刻tv提前了预设固定时长时的采样值，以便功率控制器根据采样值调节开关电源的输出电压Vout。
请参考图4，图4为一种采用本申请所提供的采样保持电路的开关电源的关键信号波形图。其中，从上至下，第一栏为反馈电压Vfb的波形图；第二栏为副边电流Is的波形图；第三栏为采样脉冲信号Sample的波形图。
如图4所示，在开关电源的一个工作周期内，进入副边导通时间后(退磁开始)，反馈电压Vfb和副边电流Is均为正值。并且，副边电流Is逐渐线性减小，在副边导通时间结束时(退磁结束)，副边电流Is为零，副边导通时间或称为退磁阶段的持续时间为Tons。从副边电流Is的零电流时刻ti开始，再经过一段时间间隔后，反馈电压Vfb也过零点，之后反馈电压Vfb就在零点附近振荡。其中，反馈电压Vfb的零电压时刻tv(即退磁结束后第一次过零点的时刻)与副边电流Is的零电流时刻ti相隔的时间间隔Tiv在数值上与阻尼振荡周期的四分之一相等，即
Tiv＝Tva/4；
其中，Tva为反馈电压Vfb在退磁结束后的阻尼振荡周期，它取决于电路中相关元器件参数。
由于副边电流Is的下降斜率同样取决于电路中相关元器件的参数，因此，对于同一个开关电源，即使副边电流Is在不同工作周期内的初始峰值不相同，但其下降斜率都是固定不变的。因此，理论上如果每次采样时都是从副边电流Is的零电流时刻ti往前倒推一段固定时间，那么每次采样时的副边电流都应该是相等的。
具体请参考图5，图5为一种采用本申请所提供的采样保持电路在采样时刻的副边电流示意图。如图5所示，曲线Is1(t)表示的是初始峰值为Ipks1的副边电流，其在ti1时刻下降为零；曲线Is2(t)表示的是初始峰值为Ipks2的副边电流，其在ti2时刻下降为零。本申请所提供的采样保持电路向功率控制器所输出的采样值，具体是反馈电压Vfb在其降低至零以前、比反馈电压Vfb的零电压时刻tv提前了固定时长Td时的值，也就是相比于副边电流Is的零电流时刻ti提前了Td-Tiv时的值。因此，在图5中，曲线Is1(t)的采样时间t4比ti1提前了Td-Tiv，而曲线Is2(t)的采样时间t5比ti2同样提前了Td-Tiv。并且，可以看出，两个采样时刻的副边电流Is是相等的：Is1(t4)＝Is2(t5)＝Is_SH。
当然，容易理解的是，可令预设固定时长Td的取值范围为
Tva/4≤Td≤Tva/4+Tons-TLEB；
其中，如前所述，Tva为反馈电压Vfb在退磁结束后的阻尼振荡周期；Tons为开关电源的副边导通时间的总时长；TLEB为开关电源在退磁阶段的消隐时间。由于开关电源的反馈电压Vfb在刚进入副边导通时间时处于振荡状态，如图4所示，振荡时长为TLEB，因此，优选地，可令Td≤Tva/4+Tons-TLEB，以避免在振荡区对反馈电压Vfb进行采样。此外，可以直接选取各自的副边电流Is的零电流时刻作为采样时刻，即令Td＝Tiv，以进行零电流采样。
但是在实际应用中，何时是副边电流Is的零电流时刻ti一般是无法得知的，而反馈电压Vfb的零电压时刻tv却是可以通过反馈电压Vfb是否为零而直接得知，因此，本申请将采样时刻设置为相对于反馈电压Vfb的零电压时刻tv提前了固定预设时长Td的这一刻，也就是相对副边电流Is的零电流时刻ti提前了Td-Tiv的这一刻。所以，当在退磁结束后检测到反馈电压Vfb的数值第一次过零点时，反馈电压Vfb的零电压时刻tv就确定了，相应的采样时刻tv-Td也就确定了，则此时可将该采样值输送至功率控制器进行控制。当然，由于采样时刻是提前于反馈电压Vfb的零电压时刻tv的，因此需要在反馈电压Vfb的零电压时刻tv之前对反馈电压Vfb的值一直进行采样和保持，以便保存多个时刻的采样值，然后在反馈电压Vfb的零电压时刻tv将与确定了的采样时刻对应的采样值输出给功率控制器。
可见，本申请所提供的采样保持电路，通过对开关电源的反馈电压Vfb进行采样和保持可以保存反馈电压Vfb在多个时刻的采样值，从而在反馈电压Vfb的零电压时刻tv将确定了的采样时刻对应的采样值输送至功率控制器进行控制。本申请将提前于反馈电压Vfb的零电压时刻tv固定时长Td的时刻确定为每个工作周期内的采样时刻，可有效保证每个工作周期内采样时刻的副边电流Is即整流二极管电流均相等，进而避免了不同副边电流下整流二极管压降Vd对输出电压Vout的影响，从而有效提高开关电源的输出精度。
本申请所提供的开关电源中反馈电压的采样保持电路，在上述实施例的基础上：
请参考图6，图6为本申请所提供的一种采样保持电路的电路结构示意图。如图6所示，作为一种优选实施例，采样保持电路包括时钟控制电路模块、采样值存储电路模块和采样值输出电路模块；
时钟控制电路模块用于生成并输出采样时钟信号和输出控制信号；
采样值存储电路模块的第一输入端作为采样保持电路的输入端，第二输入端与时钟控制电路模块的采样时钟输出端相连；采样值存储电路模块用于在采样时钟信号的控制下对反馈电压进行采样和保持，以便存储反馈电压在多个时刻下的采样值；
采样值输出电路模块的输出端作为采样保持电路的输出端，第一输入端与采样值存储电路模块的输出端连接，第二输入端与时钟控制电路模块的输出时钟输出端相连；采样值输出电路模块用于在输出控制信号的控制下，在零电压时刻输出反馈电压在相对于零电压时刻提前了预设固定时长时的采样值。
具体地，如图6所示，本申请所提供的采样保持电路可具体包括三个功能模块：时钟控制电路模块、采样值存储电路模块和采样值输出电路模块。
其中，采样值存储电路模块可通过对反馈电压Vfb进行采样和保持而存储反馈电压Vfb在多个时刻下的采样值。控制采样值存储电路模块进行采样或者保持的采样时钟信号则是由时钟控制电路模块生成的。具体地，如前所述，时钟控制电路模块可具体在退磁开始并经过消隐时间TLEB之后即反馈电压Vfb不再振荡之后再生成采样时钟信号。
此外，在反馈电压Vfb的零电压时刻，时钟控制电路可以利用其所生成的输出控制信号来控制采样值输出电路模块选取并输出特定的采样值，所说的特定的采样值具体就是反馈电压Vfb在相对于零电压时刻提前了预设固定时长Td时的这一采样值，是从采样值存储电路模块所存储的多个采样值中选取出来的。具体地，采样值输出电路模块相当于起到开关切换和保持的作用，在接收到输出控制信号时，将对应的切换开关打开，以便将选取好的提前了预设固定时长Td时的这一采样值输送到保持电容上并作为采样保持电路的输出。当然，还可以增加一些滤波作用的电路元器件，来保证最终输出的采样值稳定且准确，例如，可在保持电容和采样开关之间串接电阻，起到一定的滤波作用，使多周期的采样值取平均，效果更佳。
请参考图7，图7为本申请所提供的一种采样值存储电路模块的电路结构图。如图7所示，作为一种优选实施例，采样值存储电路模块包括M个串联的第一采样保持单元；M为自然数；
第s个第一采样保持单元的输出端与第s+1个第一采样保持单元的输入端连接；s为小于M的自然数；第s+1个第一采样保持单元用于对第s个第一采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个第一采样保持单元不同时为采样状态。
具体地，本申请所提供的采样保持电路中的采样值存储电路模块具体可由M个串联的第一采样保持单元构成，而每个第一采样保持单元都用于对其上一级第一采样保持单元的输出进行采样和保持，即均具有采样和保持这两种状态。并且，每一个第一采样保持单元均与其上一级第一采样保持单元不同时为采样状态，由此可将反馈电压Vfb在多个时刻的值分别保存在这M个第一采样保持单元中。
如图7所示，作为一种优选实施例，各个第一采样保持单元均包括第一采样开关S1、第一电容C1和第一缓冲器H1；
第一采样开关S1的第一端作为第一采样保持单元的输入端，第一采样开关S1的第二端分别与第一电容C1的第一端和第一缓冲器H1的输入端连接；第一电容C1的第二端接地；第一缓冲器H1的输出端作为第一采样保持单元的输出端；
采样时钟信号包括非交叠的第一时钟信号和第二时钟信号；第奇数个第一采样开关S1的控制信号均为第一时钟信号；第偶数个第一采样开关S1的控制信号均为第二时钟信号。
具体地，在每个第一采样保持单元中，第一采样开关S1导通时，该第一采样保持单元进入采样状态，将输入值采样到第一电容C1上，并通过第一缓冲器H1使第一采样保持单元的输出值为输入值；当第一采样开关S1关闭时，该第一采样保持单元进入保持状态，其输出值仍保持为上一时刻的输出值。所说的第一时钟信号与所说的第二时钟信号无交叠，即两者不同时为高电平。由于相邻两个第一采样保持单元的第一采样开关S1分别由非交叠的第一时钟信号和第二时钟信号来控制通断，所以相邻两个第一采样保持单元不会在同一时刻均为采样状态，从而依次将各时刻的状态保持下去。事实上，可进一步选取一对高低电平相反的时钟信号作为第一时钟信号和第二时钟信号。
请参考图8，图8为本申请所提供的另一种采样值存储电路模块的电路结构图。如图8所示，作为一种优选实施例，采样值存储电路模块包括第一采样保持支路和第二采样保持支路；
第一采样保持支路的输入端和第二采样保持支路的输入端连接，并作为采样值存储电路模块的输入端；采样值存储电路模块的输出端包括第一输出端和第二输出端，第一采样保持支路的输出端作为第一输出端，第二采样保持支路的输出端作为第二输出端；
第一采样保持支路和第二采样保持支路均包括N个串联的第二采样保持单元；N为自然数；
第t个第二采样保持单元的输出端与第t+1个第二采样保持单元的输入端连接；t为小于N的自然数；第t+1个第二采样保持单元用于对第t个第二采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个第二采样保持单元不同时为采样状态；同一时刻第一采样保持支路的第t个第二采样保持单元与第二采样保持支路的第t个第二采样保持单元不同时为采样状态。
具体地，考虑到图7中的采样值存储电路模块只有一条支路，而与反馈电路输出端连接的第一采样保持单元总是要有一定时间是进行保持而非进行采样，而在保持状态时反馈电压Vfb的数值信息是无法读入的，因此，为了避免损失部分反馈电压Vfb的数值信息，本申请所提供的另一种采样值存储电路模块中采用了两条采样保持支路，每条采样保持支路中包括N个串联的第二采样保持单元。
与图7所示方案类似，图8所示的采样值存储电路模块是利用各个采样保持单元交错进行的采样/保持状态来传递和保存反馈电压Vfb在各个时刻的数值的。而为了弥补第一采样保持支路损失掉的部分反馈电压信息，同一时刻第二采样保持支路中的第t个第二采样保持单元与第一采样保持支路中的第t个第二采样保持单元不同时为采样状态。
如图8所示，作为一种优选实施例，各个第二采样保持单元均包括第二采样开关S2、第二电容C2和第二缓冲器H2；
第二采样开关S2的第一端作为第二采样保持单元的输入端，第二采样开关S2的第二端分别与第二电容C2的第一端和第二缓冲器H2的输入端连接；第二电容C2的第二端接地；第二缓冲器H2的输出端作为第二采样保持单元的输出端；
采样时钟信号包括非交叠的第三时钟信号和第四时钟信号；
第一采样保持支路中，第奇数个第二采样开关S2的控制信号均为第三时钟信号；第偶数个第二采样开关S2的控制信号均为第四时钟信号；
第二采样保持支路中，第奇数个第二采样开关S2的控制信号均为第四时钟信号；第偶数个第二采样开关S2的控制信号均为第三时钟信号。
类似地，在每个第二采样保持单元中，第二采样开关S2导通时，该第二采样保持单元进入采样状态，将输入值采样到第二电容C2上，并通过第二缓冲器H2使第二采样保持单元的输出值等于输入值；当第二采样开关S2关闭时，该第二采样保持单元进入保持状态，其输出值仍保持为上一时刻的输出值。所说的第三时钟信号与所说的第四时钟信号无交叠，即两者不同时为高电平。由于相邻两个第二采样保持单元的第二采样开关S2分别由非交叠的第三时钟信号和第四时钟信号来控制通断，所以相邻两个第二采样保持单元不会同时为采样状态，从而令各个第二采样保持单元得以依次存储各时刻的反馈电压Vfb的采样值。
事实上，可进一步选取一对高低电平相反的时钟信号作为第三时钟信号和第四时钟信号。由此，当第一采样保持支路对反馈电压Vfb进行采样时，第二采样保持支路对反馈电压Vfb进行保持；而当第一采样保持支路对反馈电压Vfb进行保持时，第二采样保持支路对反馈电压Vfb进行采样，从而保证在任意时刻采样保持电路都有对反馈电压Vfb进行采样，以便避免反馈电压Vfb数值信息的损失。
作为一种优选实施例，N>Td/Ts；
其中，Ts为第三时钟信号的信号周期。而如前所述，第三时钟信号和第四时钟信号是非交叠的两路时钟信号，因此，Ts也是第四时钟信号的信号周期。
具体地，根据图8的采样值存储电路模块的电路结构可知，在每条采样保持支路中第二采样保持单元的个数决定了能保存下来的反馈电压Vfb在不同时刻的采样值的个数。如果第三时钟信号的信号周期为Ts(则第四时钟信号的信号周期也为Ts)，那么图8所示的采样保持支路所能保存的反馈电压Vfb采样值的时间跨度就为Ts·N，即在最近的Ts·N时间内的反馈电压Vfb的数值信息都能保存下来。因此，只要令Ts·N大于或等于Td就可以保证一定能从保存下来的诸多时刻的采样值中确定出比零电压时刻提前Td时长时的那个采样值。容易理解的是，Ts越小，保存下来的相邻两个反馈电压Vfb采样值的时间间隔就越小，最终的控制精度就越高。
具体地，当令Ts·N>Td时，可得N>Td/Ts，即进行富余采样。请参考图9，图9为图8所示采样保持电路的一种采样结果示意图。采用该方案时，甚至可以不具体考虑所选取的Td为何值，而是取一个尽量大的N值，以尽可能地保留较多时刻的反馈电压Vfb数值，足够从中选择所需要的那个采样值。一般地，可将反馈电压Vfb在副边导通时间内除去前期振荡时间段TLEB后的剩余时间范围内进行存储。
容易理解的是，进行富余采样时，第一采样保持支路或者第二采样保持支路的输出端并非就是最后一个第二采样保持单元的输出端，而应当是输出提前了Td时长的第Td/Ts个第二采样保持单元的输出端。具体地，在图9中的Ts·N时间范围内，若实线表示第三时钟信号的高电平时间即第四时钟信号的低电平时间，则实线表示的时间段都是由第一采样保持支路对反馈电压Vfb进行采样、第二采样保持支路进行保持。如果Td对应的采样时间恰好是实线表示的时间段，那么此时第一输出端的输出值就是与Td对应的采样值。相反地，虚线表示第四时钟信号的高电平时间即第三时钟信号的低电平时间，则虚线表示的时间段都是由第二采样保持支路对反馈电压Vfb进行采样、第一采样保持支路进行保持。如果Td对应的采样时间恰好是虚线表示的时间段，那么此时第二输出端的输出值就是与Td对应的采样值。
作为一种优选实施例，N＝Td/Ts；
其中，Ts为第三时钟信号的信号周期。而如前所述，第三时钟信号和第四时钟信号是非交叠的两路时钟信号，因此，Ts也是第四时钟信号的信号周期。
请参考图10，图10为图8所示采样保持电路的另一种采样结果示意图。具体地，由于图9所示采样方案需要使用较多数量的采样保持单元，因此不利于节省芯片成本。因此，本申请还提供了另一种采样保持方案，可令Ts·N＝Td，N＝Td/Ts，即只对最近的Td时间范围内的反馈电压Vfb信息进行存储，则第一采样保持支路或者第二采样保持支路的输出端电压就是存储的提前了固定时长Td即N个Ts时的反馈电压信息。
如图10所示，从上至下，第一栏是图8所示采样保持电路在x1时刻所保存的采样值的分布示意图；第二栏是图8所示采样保持电路在x2时刻所保存的采样值的分布示意图；第三栏是图8所示采样保持电路在x3时刻所保存的采样值的分布示意图。由于N＝Td/Ts，所以采样保持电路所能保存的采样值的数量和时间跨度是有限的，相当于是在副边导通时间范围内对反馈电压Vfb进行滚动采样保存。
还需要说明的是，不管是图9还是图10所示的采样保持方案，当采用具有两条采样保持支路的采样值存储电路模块时，采样值输出电路模块所选择输出至功率控制器的采样值究竟是来自于采样值存储电路模块的第一输出端还是第二输出端，将取决于第三时钟信号和第四时钟信号的周期Ts以及预设固定时长Td的具体取值。因为在任意时刻，第一输出端的输出值和第二输出端的输出值中都必定有一个是相对于反馈电压零电压时刻提前了时长为N个Ts时的反馈电压采样值，而另一个是相对于反馈电压零电压时刻提前了时长为N-1个Ts时的反馈电压采样值，因此，需要根据第三时钟信号和第四时钟信号的周期以及Td的具体取值来进行具体区分。相对应地，此时可至少在采样值输出电路模块中设置两个开关，以便起到选择器的选通作用，对第一采样支路或者第二采样支路的输出进行选择。
本申请还提供了一种开关电源，包括如上所介绍的任一种采样保持电路。
本申请所提供的开关电源的具体实施方式与上文所描述的开关电源中反馈电压的采样保持电路可相互对应参照，这里就不再赘述。
本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的电路相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见电路部分说明即可。
还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种开关电源中反馈电压的采样保持电路，其特征在于，
所述采样保持电路的输入端与反激式开关电源的反馈电路的输出端连接，所述采样保持电路的输出端与所述反激式开关电源的功率控制器的输入端连接；所述反馈电压为所述反馈电路所输出的针对于所述反激式开关电源的输出电压的检测信号；
所述采样保持电路用于对所述反馈电压进行采样和保持，并在所述反馈电压的零电压时刻向所述功率控制器输出所述反馈电压在相对于所述零电压时刻提前了预设固定时长时的采样值，以便所述功率控制器根据所述采样值调节所述反激式开关电源的所述输出电压；
所述预设固定时长Td的取值范围为Tva/4≤Td≤Tva/4+Tons-TLEB；
其中，Tva为所述反馈电压在退磁结束后的阻尼振荡周期；Tons为所述反激式开关电源的副边导通时间的总时长；TLEB为所述反激式开关电源在退磁阶段的消隐时间；
所述采样保持电路包括时钟控制电路模块、采样值存储电路模块和采样值输出电路模块；
所述时钟控制电路模块用于生成并输出采样时钟信号和输出控制信号，其中，所述输出控制信号为在所述反馈电压的零电压时刻所生成的信号；
所述采样值存储电路模块的第一输入端作为所述采样保持电路的输入端，第二输入端与所述时钟控制电路模块的采样时钟输出端相连；所述采样值存储电路模块用于在所述采样时钟信号的控制下对所述反馈电压进行采样和保持，以便存储所述反馈电压在多个时刻下的采样值；
所述采样值输出电路模块的输出端作为所述采样保持电路的输出端，第一输入端与所述采样值存储电路模块的输出端连接，第二输入端与所述时钟控制电路模块的输出时钟输出端相连；所述采样值输出电路具体用于在接收到所述输出控制信号时，从所述采样值存储电路存储的所述反馈电压在多个时刻下的采样值中选取并输出特定采样值，所述特定采样值为所述反馈电压在相对于所述零电压时刻提前所述预设固定时长时的采样值。
2.根据权利要求1所述的采样保持电路，其特征在于，所述采样值存储电路模块包括M个串联的第一采样保持单元；M为自然数；
第s个所述第一采样保持单元的输出端与第s+1个所述第一采样保持单元的输入端连接；s为小于M的自然数；第s+1个所述第一采样保持单元用于对第s个所述第一采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个所述第一采样保持单元不同时为采样状态。
3.根据权利要求2所述的采样保持电路，其特征在于，各个所述第一采样保持单元均包括第一采样开关、第一电容和第一缓冲器；
所述第一采样开关的第一端作为所述第一采样保持单元的输入端，所述第一采样开关的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第一缓冲器的输入端连接；所述第一电容的第二端接地；所述第一缓冲器的输出端作为所述第一采样保持单元的输出端；
所述采样时钟信号包括非交叠的第一时钟信号和第二时钟信号；第奇数个所述第一采样开关的控制信号均为所述第一时钟信号；第偶数个所述第一采样开关的控制信号均为所述第二时钟信号。
4.根据权利要求1所述的采样保持电路，其特征在于，所述采样值存储电路模块包括第一采样保持支路和第二采样保持支路；
所述第一采样保持支路的输入端和所述第二采样保持支路的输入端连接，并作为所述采样值存储电路模块的输入端；所述采样值存储电路模块的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述第一采样保持支路的输出端作为所述第一输出端，所述第二采样保持支路的输出端作为所述第二输出端；
所述第一采样保持支路和所述第二采样保持支路均包括N个串联的第二采样保持单元；N为自然数；
第t个所述第二采样保持单元的输出端与第t+1个所述第二采样保持单元的输入端连接；t为小于N的自然数；第t+1个所述第二采样保持单元用于对第t个所述第二采样保持单元的输出信号进行采样和保持；同一时刻相邻两个所述第二采样保持单元不同时为采样状态；同一时刻所述第一采样保持支路的第t个所述第二采样保持单元与所述第二采样保持支路的第t个所述第二采样保持单元不同时为采样状态。
5.根据权利要求4所述的采样保持电路，其特征在于，各个所述第二采样保持单元均包括第二采样开关、第二电容和第二缓冲器；
所述第二采样开关的第一端作为所述第二采样保持单元的输入端，所述第二采样开关的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第二缓冲器的输入端连接；所述第二电容的第二端接地；所述第二缓冲器的输出端作为所述第二采样保持单元的输出端；
所述采样时钟信号包括非交叠的第三时钟信号和第四时钟信号；
所述第一采样保持支路中，第奇数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第三时钟信号；第偶数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第四时钟信号；
所述第二采样保持支路中，第奇数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第四时钟信号；第偶数个所述第二采样开关的控制信号均为所述第三时钟信号。
6.根据权利要求5所述的采样保持电路，其特征在于，
N>Td/Ts；
其中，Ts为所述第三时钟信号的信号周期。
7.根据权利要求5所述的采样保持电路，其特征在于，
N＝Td/Ts；
其中，Ts为所述第三时钟信号的信号周期。
8.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的采样保持电路。
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