CN109491435A - 一种线损补偿电路及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线损补偿电路，包括控制IC、电阻R_U、电阻R_D和连接在电压输入端VBUS上的采样电阻R_SENSE，所述控制IC内部连接有比较逻辑电路，所述比较逻辑电路的两个输入端分别通过控制IC的SNSN端口和SNSP端口接在所述采样电阻R_SENSE的两端，用于将采样电压传输给连接在比较逻辑电路上的接地电阻R_C，获得取样电流I_C，所述比较逻辑电路上还连接有电流源ICMP，用于输出控制IC内部预置的最大线补电流ILIM和取样电流中的较小者，最终在电阻R_U上形成叠加于电压输入端VBUS上的补偿电压。本发明可灵活调节电压补偿曲线的斜率，从而控制最大电压补偿值及补偿范围，且电压补偿不受外部分压网络固定电阻值需求的限制，内部设置的分压网络可减少外围元器件的数量。

Description

一种线损补偿电路及实现方法

技术领域

本发明涉及一种线损补偿方法，具体地说，是涉及一种线损补偿电路及实现方法。

背景技术

在电源适配器、充电器或集成控制电路中，由于受输出电源线电阻、接口端子的接触电阻等影响，随着输出电流不断增大，实际上供给终端设备的输出电压会降低，影响了输出电压的精确度，造成中终端设备不能良好的工作。

现有一种补偿设备内部电阻损耗的方法，其原理图如图1所示，通过控制IC中的电流采样电路对流过等效电阻的电流进行采样，并线性控制FB电流源ICMP，然后将采样电流反馈给由电阻R_U和电阻R_D组成的外部分压网络，最终在电阻R_U上形成补偿电压，实现输出电压保持稳定的功能。

在实际的应用中，针对VBUS的电压需动态调节，控制IC对外部分压网络中的电阻R_U有固定的要求以配合其内部的逻辑控制，当固定了电阻R_U之后，线补只能以控制IC设计好的参数调整，从而使电压的补偿比例固定；在补偿时，流过内部电流源ICMP的电流由输出电流控制，由于电阻R_U固定、采样比例固定，补偿也只能做到内部固定，外部无法灵活调节补偿电压的范围；另外，在标准5V的应用中，也需设置外部分压网络，从而增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线损补偿电路及实现方法，解决了现有补偿方法无法灵活调节补偿电压的补偿比例和幅值的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种线损补偿电路，包括控制IC、电阻R_U、电阻R_D和连接在电压输入端VBUS上的采样电阻R_SENSE，所述控制IC内部连接有比较逻辑电路，所述比较逻辑电路的两个输入端分别通过控制IC的SNSN端口和SNSP端口接在所述采样电阻R_SENSE的两端，用于将采样电压传输给连接在比较逻辑电路上的接地电阻R_C，获得取样电流I_C，所述比较逻辑电路上还连接有电流源ICMP，用于输出控制IC内部预置的最大线补电流ILIM和取样电流中的较小者，最终在电阻R_U上形成叠加于电压输入端VBUS上的补偿电压，所述电流源ICMP的输出端通过控制IC的FB端口连接在电阻R_U和电阻R_D之间。

进一步的，所述控制IC内部连接有由电阻R_U1和电阻R_D1组成的内部分压网络，用于在控制IC的FB端口接地时在电阻R_U1上形成补偿电压，所述电阻R_U1一端连接在电压输入端VBUS上，所述电流源ICMP的输出端连接在电阻R_U1和电阻R_D1之间。

基于上述电路构造，本发明还提供了该线损补偿电路的实现方法，包括如下步骤：

(1)对采样电阻R_SENSE上的电压V_SENSE进行采样，得到一个VDRP电压并加载在接地电阻R_C上，该VDRP的大小由如下公式计算得到：

VDRP＝V_SENSE*K

式中，K为控制IC内部的采样系数，其为一个常数；

(2)根据所获得的VDRP电压，计算得到流过电阻R_C的电流I_C，该电流I_C＝V_SENSE*K/R_C；

(3)在控制IC内部预置最大的线补电流ILIM，通过连接在控制IC内部的比较逻辑电路输出电流并传输给电流源ICMP，流过该电流源ICMP的电流I取值为电流I_C与线补电流ILIM中的较小者，最后该电流通过在电阻R_U上形成补偿电压ΔV_OUT＝I*R_U，从而对损失的电压进行补偿。

进一步的，所述步骤(3)中计算补偿电压ΔV_OUT的方法如下：

若流过电阻R_C的电流I_C大于线补电流ILIM，I＝ILIM，则：

ΔV_OUT＝ILIM*R_U

通过调节电阻R_U的阻值，从而调节补偿电压ΔV_OUT的最大值；

若流过电阻R_C的电流I_C小于或等于线补电流ILIM，I＝I_C，则：

ΔV_OUT＝V_SENSE*K*R_U/R_C

通过调节电阻R_C的阻值，改变补偿电压ΔV_OUT的斜率，从而可动态的调整补偿的范围。

进一步的，当控制IC的FB端口接地时，控制IC则会启动内部分压网络，该分压网络由电阻R_U1和电阻R_D1组成，此时在电阻R_U1上形成补偿电压。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过外部分压网络上的电阻R_U或电阻R_U1调节补偿电压的最大值，通过接地电阻R_C调节补偿电压曲线的斜率，随着输出电流不断增大，电压V_SENSE不断增大，当采样电流I_C小于控制IC内部预设的最大线补电流ILIM时，补偿电压ΔV_OUT随着电压V_SENSE呈正向线性变化；当采样电流I_C达到或大于控制IC内部预设的最大线补电流ILIM时，补偿电压ΔV_OUT达到最大值，解决了现有补偿方法无法灵活调节补偿电压的补偿比例和幅值的问题，可灵活调节电压补偿的范围，且不受外部分压网络需固定电阻阻值的限制。

(2)本发明在控制IC内部设置了内部分压网络，当控制IC的FB端口接地时，则会启动内部分压网络，在实现调节补偿电压范围及幅度的同时减少了外围元器件的数量，降低了成本。

附图说明

图1为现有线损补偿电路。

图2为本发明的线损补偿电路。

图3为控制IC的FB端口未接地时不同电阻R_C对应的线补曲线。

图4为控制IC的FB端口接地时不同电阻R_C对应的线补曲线。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图2所示，本发明公开的一种线损补偿电路，包括控制IC、电阻R_U、电阻R_D和连接在电压输入端VBUS上的采样电阻R_SENSE，所述控制IC内部连接有比较逻辑电路，所述比较逻辑电路的两个输入端分别通过控制IC的SNSN端口和SNSP端口接在所述采样电阻R_SENSE的两端，用于将采样电压传输给连接在比较逻辑电路上的接地电阻R_C，获得取样电流I_C，所述比较逻辑电路上还连接有电流源ICMP，用于输出控制IC内部预置的最大线补电流ILIM和取样电流中的较小者，最终在电阻R_U上形成叠加于电压输入端VBUS上的补偿电压，所述电流源ICMP的输出端通过控制IC的FB端口连接在电阻R_U和电阻R_D之间。

所述控制IC内部连接有由电阻R_U1和电阻R_D1组成的内部分压网络，用于在控制IC的FB端口接地时在电阻R_U1上形成补偿电压，电阻R_U1和电阻R_D1串联，所述电阻R_U1另一端连接在电压输入端VBUS上，所述电流源ICMP的输出端连接在电阻R_U1和电阻R_D1之间，所述控制IC可通过电流源ICMP的输出端上的FB反馈端连接其他分压结构。

一种线损补偿电路的实现方法，包括如下步骤：

(1)对采样电阻R_SENSE上的电压V_SENSE进行采样，得到一个VDRP电压并加载在接地电阻R_C上，该VDRP的大小由如下公式计算得到：

VDRP＝V_SENSE*K

式中，K为控制IC内部的采样系数，其为一个常数；

(2)根据所获得的VDRP电压，计算得到流过电阻R_C的电流I_C，该电流I_C＝V_SENSE*K/R_C；

(3)在控制IC内部预置最大的线补电流ILIM，通过连接在控制IC内部的比较逻辑电路输出电流并传输给电流源ICMP，流过该电流源ICMP的电流取值为电流I_C与线补电流ILIM中的较小者，最后该电流通过在电阻R_U上形成补偿电压ΔV_OUT；

其中，若流过电阻R_C的电流大于线补电流ILIM，即I_C>ILIM，则：

ΔV_OUT＝ILIM*R_U

通过调节电阻R_U的阻值，从而调节补偿电压ΔV_OUT的最大值。

若流过电阻R_C的电流小于线补电流ILIM，即I_C<ILIM，则：

ΔV_OUT＝V_SENSE*K*R_U/R_C

通过调节电阻R_C的阻值，改变补偿电压ΔV_OUT的斜率，从而可动态的调整补偿的范围。

当电阻R_U和电压V_SENSE固定时，补偿电压ΔV_OUT与电阻R_C阻值呈反向变化；当电阻R_C和电阻R_U固定时，补偿电压ΔV_OUT与电压V_SENSE呈正向变化；当K＝2.5，R_U＝100KΩ，ILIM＝1.5uA，V_SENSE＝54mV时，得到的曲线图如图3所示，当流过电阻R_C的电流小于线补电流ILIM时，随着输出电流不断增加，在采样电阻R_SENSE上的分压V_SENSE增大，VDRP增大，从而使流过电阻R_C的电流I_C增大，电压补偿ΔV_OUT也随之呈正向线性变化，直到流过电阻R_C的电流大于等于线补电流ILIM时，电压补偿ΔV_OUT也达到最大值，此时可通过改变电阻R_U的阻值调节最大线补电压值。

当控制IC的FB端口接地时，控制IC则会启动内部分压网络，该分压网络由电阻R_U1和电阻R_D1组成，此时在电阻R_U1上形成补偿电压，ΔV_OUT＝V_SENSE*K*R_U1/R_C，当K＝2.5，R_U1＝78KΩ，ILIM＝1.5uA，V_SENSE＝54mV时，得到的曲线图如图4所示。

当采样系数K、电阻R_C、线补电流ILIM和电压V_SENSE均相同时，电阻R_U或电阻R_U1越大，最大的线补电压则会增大；当采样系数K、电阻R_U或电阻R_U1、线补电流ILIM和电压V_SENSE均相同时，减小电阻R_C的阻值，补偿电压ΔV_OUT的曲线斜率增加；在本发明设计的线损补偿电路解决了现有补偿方法无法灵活调节补偿电压的补偿比例和幅值的问题，通过电阻R_C调节补偿电压曲线的斜率，通过电阻R_U或电阻R_U1调节最大的电压补偿值，从而可灵活调节补偿范围，而且不受外部分压网络的电阻值的限制；在控制IC内部设置有内部分压网络，功能与由电阻R_U和电阻R_D组成的外部分压网络相同，在实现补偿电压调节的同时减少了外围元器件的数量，降低了成本。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种线损补偿电路，包括控制IC、电阻R_U、电阻R_D和连接在电压输入端VBUS上的采样电阻R_SENSE，其特征在于，所述控制IC内部连接有比较逻辑电路，所述比较逻辑电路的两个输入端分别通过控制IC的SNSN端口和SNSP端口接在所述采样电阻R_SENSE的两端，用于将采样电压传输给连接在比较逻辑电路上的接地电阻R_C，获得取样电流I_C，所述比较逻辑电路上还连接有电流源ICMP，用于输出控制IC内部预置的最大线补电流ILIM和取样电流中的较小者，最终在电阻R_U上形成叠加于电压输入端VBUS上的补偿电压，所述电流源ICMP的输出端通过控制IC的FB端口连接在电阻R_U和电阻R_D之间。

2.根据权利要求1所述的一种线损补偿电路，其特征在于，所述控制IC内部连接有由电阻R_U1和电阻R_D1组成的内部分压网络，用于在控制IC的FB端口接地时在电阻R_U1上形成补偿电压，所述电阻R_U1一端连接在电压输入端VBUS上，所述电流源ICMP的输出端连接在电阻R_U1和电阻R_D1之间。

3.如权利要求1或2所述的一种线损补偿电路的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对采样电阻R_SENSE上的电压V_SENSE进行采样，得到一个VDRP电压并加载在接地电阻R_C上，该VDRP的大小由如下公式计算得到：

VDRP＝V_SENSE*K

式中，K为控制IC内部的采样系数，其为一个常数；

(2)根据所获得的VDRP电压，计算得到流过电阻R_C的电流I_C，该电流I_C＝V_SENSE*K/R_C；

(3)在控制IC内部预置最大的线补电流ILIM，通过连接在控制IC内部的比较逻辑电路输出电流并传输给电流源ICMP，流过该电流源ICMP的电流I取值为电流I_C与线补电流ILIM中的较小者，最后该电流通过在电阻R_U上形成补偿电压ΔV_OUT＝I*R_U，从而对损失的电压进行补偿。

4.根据权利要求3所述的一种线损补偿电路的实现方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算补偿电压ΔV_OUT的方法如下：

若流过电阻R_C的电流I_C大于线补电流ILIM，I＝ILIM，则：

ΔV_OUT＝ILIM*R_U

通过调节电阻R_U的阻值，从而调节补偿电压ΔV_OUT的最大值；

若流过电阻R_C的电流I_C小于或等于线补电流ILIM，I＝I_C，则：

ΔV_OUT＝V_SENSE*K*R_U/R_C

通过调节电阻R_C的阻值，改变补偿电压ΔV_OUT的斜率，从而可动态的调整补偿的范围。

5.根据权利要求3所述的一种线损补偿电路的实现方法，其特征在于，当控制IC的FB端口接地时，控制IC则会启动内部分压网络，该分压网络由电阻R_U1和电阻R_D1组成，此时在电阻R_U1上形成补偿电压。