CN113258770A - 线损补偿模块、开关电源芯片及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种线损补偿模块、开关电源芯片及系统,线损补偿模块包括依次相连的空载电压设定模块、带载电压设定模块,空载电压设定模块包括基准电压输入端、参考电压输出端,带载电压设定模块包括采样电压输入端、线损补偿配置端;检测采样电压输入端的采样电压、基准电压输入端的基准电压,并根据所述采样电压、线损补偿配置端外接的线损补偿电阻、基准电压生成参考电压,所述参考电压与所述采样电压线性正相关,本发明具有线损补偿功能,根据输出负载电流的大小,使系统输出端相应提升输出电压,补偿导线的电压降还能通过调整外部线损补偿电阻的阻值灵活调整提升电压的比例范围,以满足各种长度电源线的使用条件,保证开关电源系统高度适应性。

Description

线损补偿模块、开关电源芯片及系统
技术领域
本发明涉及开关电源芯片技术领域,特别涉及一种线损补偿模块、开关电源芯片及系统。
背景技术
在开关电源芯片技术领域,特别是在为便携式电子设备在进行充电时,需要通过电源线来桥接。如果电源线过长会导致寄生电阻过大,例如车载导航仪或行车记录仪的电源线一般在3m左右,这些电源线上的寄生电阻在流过电流时会产生压降。而流过的电流值越大,电源线上产生的电压降也会越大,从而造成电源线末端即负载模块两端电压降低,导致电子设备无法满功率供电。
上述现象的原因是供电电源线过长,电源线电阻在大电流条件下无法忽略,从而造成负载模块两端用电电压相较于开关电源系统的输出电压更低。
有鉴于此,如何根据输出负载电流的大小,自动提升系统输出电压,补偿长距离电源线寄生电阻造成的电压降,成为长距离电源线供电设计必须面临的问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足,提供一种线损补偿模块、开关电源芯片及系统。
为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种线损补偿模块,包括:依次相连的空载电压设定模块、带载电压设定模块,空载电压设定模块包括基准电压VREF输入端、参考电压VA输出端,带载电压设定模块包括采样电压VC输入端、线损补偿配置LC端;所述空载电压设定模块检测基准电压VREF输入端的基准电压VREF,并根据基准电压VREF生成空载时的参考电压VA;所述带载电压设定模块检测采样电压VC输入端的采样电压VC,并在由线损补偿配置LC端、线损补偿电阻、参考地端所构成的通路上生成第一电流,根据第一电流、相应的电流比例系数生成第二电流与第三电流,再根据第三电流生成带载时参考电压VA的增量,该参考电压VA的增量通过带载电压设定模块输出端与空载时的参考电压VA叠加,生成带载时的参考电压VA,带载时的参考电压VA与采样电压VC线性正相关;参考电压VA通过参考电压VA输出端输出至误差放大器正相输入端,使得开关电源系统根据负载电流的大小,相应提升系统输出端的输出电压,补偿负载电流在电源线上产生的电压降。
作为一种可实施方式,所述空载电压设定模块包括:偏置电路、运算放大电路、电压设定电路;运算放大电路的反相输入端通过电压设定电路第一端与运算放大电路的输出端相连,运算放大电路的正相输入端通过电压设定电路第二端与基准电压VREF输入端相连,运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
作为一种可实施方式,所述电压设定电路包括电阻R1、R2、R3、R4;R1第一端与运算放大电路输出端相连,R1第二端作为电压设定电路第一端与运算放大电路的反相输入端相连,R2第一端与R1第二端相连,R2第二端与参考地端相连,R3第一端与基准电压VREF输入端相连,R3第二端作为电压设定电路第二端分别与R4第一端、运算放大电路的正相输入端相连,R4第二端与参考地端相连。
作为一种可实施方式,空载时,参考电压
Figure DEST_PATH_IMAGE001
,其中R1为电阻R1的阻值,R2为电阻R2的阻值,VREF为基准电压VREF,R3为电阻R3的阻值,R4为电阻R4的阻值。
作为一种可实施方式,空载时,
Figure 668022DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
作为一种可实施方式,所述运算放大电路包括:PNP三极管Q3、Q4、Q6、Q7、Q11、Q12、Q14、Q15、Q16、Q17,NPN三极管Q5、Q8、Q9、Q10、Q13、Q18,电容C1、二极管D1;Q3、Q6、Q7、Q11、Q12、Q14、Q15发射极以及Q18集电极分别与vdd端相连,Q4、Q16、Q17集电极以及Q8、Q9、Q10发射极分别与参考地端相连,Q3基极分别与Q14基极、Q15基极相连,Q3集电极与Q4发射极相连,Q4基极作为运算放大电路的反相输入端分别与C1第一端、R2第一端相连,Q5基极与Q4发射极相连,Q5发射极与Q10集电极相连,Q5集电极与Q6集电极相连,Q6基极分别与Q6集电极、Q7基极相连,Q7集电极与Q8集电极相连,Q8基极分别与Q9基极、Q8集电极相连,Q9集电极分别与C1第二端、Q11集电极相连,Q11基极分别与Q12基极、Q12集电极相连,Q12集电极与Q13集电极相连,Q13发射极与Q10集电极相连,Q13基极分别与Q14集电极、Q17发射极相连,Q17基极为运算放大电路的正相输入端,Q15集电极分别与Q16发射极、Q18基极相连,Q16基极与Q11集电极相连,Q18发射极与二极管D1正极相连,二极管D1负极作为运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
作为一种可实施方式,所述带载电压设定模块包括PNP三极管Q19、Q20、Q21、Q22,NPN三极管Q23、Q24、Q25、Q26,电阻R5、R6;Q20、Q21、Q22发射极分别与vdd端相连,Q24、Q26发射极、Q19集电极、R6第二端分别与参考地端相连;Q19基极与采样电压VC输入端相连,Q19发射极与Q20集电极相连,Q23基极与Q19发射极相连,Q23发射极与R5第一端相连,R5第二端与线损补偿配置LC端相连,Q23集电极与Q21集电极相连,Q21、Q22组成第一电流镜,第一电流镜的电流比例系数为N1,Q22集电极分别与Q24集电极、Q25基极相连,Q24基极分别与Q25发射极、Q26基极、R6第一端相连,Q24、Q25、Q26组成第二电流镜,第二电流镜的电流比例系数为N2,Q26集电极作为带载电压设定模块的输出端与空载电压设定模块相连。
作为一种可实施方式,系统输出端带载且线损补偿配置LC端外连有线损补偿电阻时,参考电压VA的增量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
,其中N1为第一电流镜的电流比例系数,N2为第二电流镜的电流比例系数,VC为采样电压VC的值,R5为电阻R5的阻值,R8为线损补偿电阻R8的阻值,R1为空载电压设定模块中电阻R1的阻值。
本发明实施例提供了一种开关电源芯片,包括:误差放大器、比较器、逻辑控制器以及上述的线损补偿模块,误差放大器正相输入端与参考电压VA输出端相连,误差放大器反相输入端作为芯片的电压反馈端与外部反馈电阻相连,误差放大器输出端与比较器反相输入端相连,比较器将误差放大器输出信号与锯齿波比较形成方波信号,逻辑控制器获取方波信号并根据所述方波信号来驱动功率管通断。
本发明实施例还提供了一种开关电源系统,包括上述的开关电源芯片。
综上所述,本发明的有益效果在于:
本发明实施例的线损补偿模块、开关电源芯片及系统具有线损补偿功能,能根据输出负载电流的大小,使系统输出端相应提升输出电压,补偿导线的电压降。
本发明实施例的线损补偿模块、开关电源芯片能够通过调整外部线损补偿电阻的阻值灵活调整提升电压的比例范围,以满足各种长度电源线的使用条件,保证开关电源系统高度适应性。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的开关电源系统的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的开关电源芯片的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的线损补偿模块的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的相同负载电流条件下系统输出电压与线损补偿电阻的变化关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明实施例首先提供了一种开关电源系统,请参考图1,包括电源电路20、输出电路30和开关电源驱动电路10。其中开关电源驱动电路10的一端与电源电路20相连,开关电源驱动电路10的另一端与输出电路30相连。
在本实施例中,所述电源电路20包括输入电源模块和并联连接的第一电容201。
所述输出电路30包括电源线和两端与电源线相连的负载模块。
所述开关电源驱动电路10包括:箝位电容202、续流二极管203、功率电感204、第二电容205、第一反馈电阻206、第二反馈电阻207、线损补偿电阻R8、采样电阻R9和开关电源芯片100。
箝位电容202两端分别与P1、P2引脚相连,续流二极管203两端分别与P3引脚、P5引脚相连,功率电感204两端分别与P3引脚、采样电阻R9第一端相连;第二电容205两端分别与功率电感204、P5引脚相连;第一反馈电阻206、第二反馈电阻207组成分压网络,第一反馈电阻206两端分别与P4、P5引脚相连,第二反馈电阻207第一端与采样电阻R9第二端相连,第二反馈电阻207第二端与P4引脚相连;补偿电阻R8两端分别与P5、P6引脚相连,此外采样电阻R9两端还分别与P7、P8引脚相连。
P1引脚作为开关电源芯片100的电源输入端,P2引脚作为开关电源芯片100的箝位电容端;P3引脚作为开关电源芯片100的功率输出端,P5引脚作为开关电源芯片100的GND端与参考地端相连;其中P4引脚作为开关电源芯片100的反馈信号输入端;P6引脚作为开关电源芯片100的线损补偿配置LC端,P7引脚作为开关电源芯片100的第一电压采样端,P8引脚作为开关电源芯片100的第二电压采样端。
在本发明实施例中,所述电源电路20和输出电路30仅仅为一种开关电源系统的实现方式,本领域技术人员根据需要可以选择不同的电源电路和输出电路,在此不做赘述。
本发明实施例的开关电源系统具有线损补偿功能,能根据负载电流的大小,相应提升系统输出端的输出电压,补偿负载电流在电源线上产生的电压降。
在本发明实施例中,请参考图2,开关电源芯片100包括误差放大器101、线损补偿模块102、电流检测处理模块103、基准电压源104、第一比较器105、振荡器106、第二比较器107、逻辑控制器108。
电流检测处理模块103通过P7、P8引脚对采样电阻R9第一端与第二端进行差分采样,得到采样电压VC。
线损补偿模块102第一端与基准电压源104相连用于获取基准电压源104提供的基准电压VREF,第二端与P6引脚相连,第三端与电流检测处理模块103输出端相连用于获取采样电压VC,参考电压VA输出端与误差放大器101正相输入端相连;线损补偿模块102通过参考电压VA输出端输出参考电压VA,所述参考电压VA随采样电压VC、负载电流同步变化。
误差放大器101反相输入端作为开关电源芯片100的电压反馈端与外部分压网络相连,误差放大器101输出端与第一比较器105反相输入端相连,误差放大器101获取反馈电压VFB、参考电压VA,比较生成反馈电压VFB与参考电压VA的误差值。
第一比较器105将误差放大器101输出信号与振荡器106生成的锯齿波比较形成方波信号。逻辑控制器108根据获取的方波信号驱动功率管Q1开启或关断,进而对P3引脚外部连接的功率电感204进行储能与放能。
本发明实施例的开关电源芯片具有线损补偿的功能,先由内置的线损补偿模块通过获取的采样电压VC来生成与负载电流线性正相关的参考电压VA,再将参考电压VA送入内部误差放大器。误差放大器的正相输入端与参考电压VA输出端相连,反相输入端与开关电源芯片的P4引脚相连,P4引脚分别与芯片外部第一反馈电阻和第二反馈电阻组成的分压网络相连,开关电源系统输出电压=P4引脚处电压*(1+第二反馈电阻/第一反馈电阻)。误差放大器作为理想的运算放大器具有“虚断”和“虚短”的特点,比较器将误差放大器输出信号与锯齿波比较形成方波信号,逻辑控制器根据方波信号来驱动功率管通断,从而使P4引脚处电压与参考电压VA相等。最终,开关电源系统输出电压VOUT=VA*(1+第二反馈电阻/第一反馈电阻),开关电源系统输出电压VOUT得到提升。
本发明实施例的开关电源芯片可以通过设置线损补偿电阻R8的阻值来设置电压补偿比例,电压补偿比例范围在0-10%;当线损补偿电阻R8悬空时,电压补偿比例为0,当选择合适的线损补偿电阻R8,最大电压补偿比例为10%。
本发明实施例的开关电源芯片还将采样电压VC送入第二比较器的正相输入端并与基准电压源的VB电压进行比较。在本实施例中,所述VB电压一般被设定为100mV,在其他实施例中,所述VB电压依据不同过流保护电流设定阈值的需要可进行相应调节。当采样电压VC增大,使流过外部采样电阻两端的负载电流大于芯片的过流保护电流设定阈值时,第二比较器输出高电平信号,逻辑控制器触发限流保护功能,关闭功率管,减小流过功率管的电流,从而实现开关电源芯片的过流保护。
在本发明实施例中,请参考图3,线损补偿模块102包括依次相连的空载电压设定模块STAGE1、带载电压设定模块STAGE2,空载电压设定模块STAGE1包括基准电压VREF输入端、参考电压VA输出端,带载电压设定模块STAGE2包括采样电压VC输入端、线损补偿配置LC端,可以通过调整线损补偿配置LC端外接的线损补偿电阻的阻值大小来实现不同的线损补偿比例,从而满足不同大小负载电流情况下的需要。
线损补偿模块102检测采样电压VC输入端的采样电压VC、基准电压VREF输入端的基准电压VREF,并根据所述采样电压VC、线损补偿配置LC端外接的线损补偿电阻、基准电压VREF生成参考电压VA,所述参考电压VA与所述采样电压VC线性正相关,因为采样电压VC为负载电流在外部采样电阻上产生的压降,故参考电压VA与负载电流线性正相关。所述参考电压VA通过参考电压VA输出端输出至误差放大器正相输入端,最终实现根据负载电流的大小,提升系统输出端的输出电压,补偿负载电流在电源线上产生的电压降。
在本实施例中,所述空载电压设定模块STAGE1包括:偏置电路、运算放大电路、电压设定电路;运算放大电路的反相输入端通过电压设定电路第一端与运算放大电路的输出端相连,运算放大电路的正相输入端通过电压设定电路第二端与基准电压VREF输入端相连,运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
具体的,在本发明实施例中,PNP三极管Q1、Q27,NPN三极管Q2、Q28,电阻R7组成偏置电路,Q1发射极、Q27发射极分别与vdd端相连,Q27基极分别与Q1基极、Q27集电极相连,Q27集电极与Q28集电极相连,Q28基极与基准电压VREF输入端相连,Q28发射极与R7第一端相连,R7第二端、Q2发射极分别与参考地端相连,Q1集电极分别与Q2集电极、Q2基极相连。
具体的,在本发明实施例中,PNP三极管Q3、Q4、Q6、Q7、Q11、Q12、Q14、Q15、Q16、Q17,NPN三极管Q5、Q8、Q9、Q10、Q13、Q18,电容C1、二极管D1组成运算放大电路;Q3发射极、Q6发射极、Q7发射极、Q11发射极、Q12发射极、Q14发射极、Q15发射极、Q18集电极分别与vdd端相连,Q4集电极、Q8发射极、Q9发射极、Q16集电极、Q17集电极分别与参考地端相连,Q3基极分别与Q1基极、Q14基极、Q15基极相连,Q3集电极与Q4发射极相连,Q4基极作为运算放大电路的反相输入端分别与C1第一端、R2第一端相连,Q5基极与Q4发射极相连,Q5集电极与Q6集电极相连,Q5发射极与Q10集电极相连,Q6基极分别与Q6集电极、Q7基极相连,Q7集电极与Q8集电极相连,Q8基极分别与Q9基极、Q8集电极相连,Q9集电极分别与C1第二端、Q11集电极相连,Q10基极与Q2基极相连,Q10发射极与参考地端相连,Q11基极分别与Q12基极、Q12集电极相连,Q12集电极与Q13集电极相连,Q13发射极与Q10集电极相连,Q13基极分别与Q14集电极、Q17发射极相连,Q15集电极分别与Q16发射极、Q18基极相连,Q16基极与Q11集电极相连,Q17基极为运算放大电路的正相输入端,Q18发射极与二极管D1正极相连,二极管D1负极作为运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
具体的,在本发明实施例中,所述电压设定电路包括电阻R1、R2、R3、R4;R1、R2串连在运算放大电路输出端与参考地端之间,R1第二端作为电压设定电路第一端与运算放大电路的反相输入端相连;R3第一端与基准电压VREF输入端相连,R3第二端作为电压设定电路第二端分别与R4第一端、运算放大电路的正相输入端相连,R4第二端与参考地端相连。
在本发明实施例中,所述带载电压设定模块STAGE2从采样电压VC输入端接收采样电压VC,并在由线损补偿配置LC端、线损补偿电阻、参考地端所构成的通路上生成第一电流,根据第一电流、相应的电流比例系数生成第二电流与第三电流,根据第三电流生成带载时参考电压VA的增量。
具体的,所述带载电压设定模块STAGE2包括PNP三极管Q19、Q20、Q21、Q22,NPN三极管Q23、Q24、Q25、Q26,电阻R5、R6;其中Q21、Q22组成第一电流镜;Q24、Q25、Q26组成第二电流镜;Q20发射极、Q21发射极、Q22发射极分别与vdd端相连,Q19集电极、Q24发射极、Q26发射极、R6第二端分别与参考地端相连;Q19基极与采样电压VC输入端相连,Q19发射极与Q23基极相连,Q20基极与Q15基极相连,Q20集电极与Q19发射极相连,Q21基极分别与Q22基极、Q21集电极相连,Q22集电极分别与Q24集电极、Q25基极相连,Q24基极分别与Q25发射极、Q26基极、R6第一端相连,Q26集电极与R1第二端相连,Q23集电极与Q21集电极相连,Q23发射极与R5第一端相连,R5第二端与线损补偿配置LC端相连。
本发明实施例的线损补偿模块能够根据输出负载电流的大小,使开关电源芯片系统相应提升系统输出端的输出电压,补偿负载电流在电源线上产生的电压降,从而使负载模块两端的电压维持在一个稳定的能满功率供电的电压值。
本发明实施例的工作原理为:
请参考图3,空载时,空载电压设定模块STAGE1通过运算放大电路对基准电压VREF进行计算得到空载时的参考电压VA。
带载时,带载电压设定模块STAGE2通过采样电压VC、线损补偿电阻生成第三电流I3,第三电流I3流过电压设定电路的电阻R1两端,使得参考电压VA输出端在空载时参考电压VA的基础上提升。
空载时负载电流为0A,采样电压VC为0V,Q19导通,Q22截止,Q25无电流流过。空载电压设定模块STAGE1中运算放大电路正相输入端与反相输入端电压相等,即Q17基极电压VP等于Q4基极电压,所以有:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
通过选择合适的R1、R2、R3、R4阻值,VREF=1.25V,可得到空载时参考电压VA=1.25V。
系统输出端带载且线损补偿配置LC端外连有线损补偿电阻时,线损补偿配置LC端、线损补偿电阻R8、参考地端所构成的通路上生成第一电流I1,第一电流I1公式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由于Q19、Q23采用相同工艺制成且器件尺寸面积相同,故有
Figure 270910DEST_PATH_IMAGE007
最终,第一电流I1为:
Figure DEST_PATH_IMAGE008
带载时,Q21、Q22构成电流镜,故第二电流I2=N1*I1,比例系数N1与Q21、Q22的器件尺寸面积有关,在本实施例中,N1=0.25,第二电流I2为:
Figure 6785DEST_PATH_IMAGE009
带载时,Q24、Q25、Q26构成电流镜,故第三电流I3=N2*I2,比例系数N2与Q24、Q25的器件尺寸面积有关,在本实施例中,N2=1,第三电流I3为:
Figure DEST_PATH_IMAGE010
带载时,
Figure DEST_PATH_IMAGE011
联立上式:
Figure DEST_PATH_IMAGE012
根据上述公式可知,带载时,参考电压VA的增量最终取决于采样电压VC和线损补偿电阻R8的阻值,当线损补偿电阻R8为定值时,参考电压VA的增量与采样电压VC成正比关系,参考电压VA的增量为:
Figure DEST_PATH_IMAGE013
开关电源系统输出电压增量为:
Figure DEST_PATH_IMAGE014
请参考图4,当负载电流增加时,采样电压VC同步增加,参考电压VA随检测采样电压VC按照一定比例增加,通过外部分压网络实现了系统输出电压VOUT的提升使电源线末端负载模块两端的电压维持在一个稳定的能满功率供电的电压值,从而实现满功率供电。
采样电压VC为负载电流在采样电阻上的压降,故:
Figure DEST_PATH_IMAGE015
参考电压VA能够随负载电流IOUT增加而升高。系统输出端在参考电压VA的基础上产生系统输出电压,系统输出电压也随负载电流IOUT增加而升高从而补偿了负载电流在电源线上产生的电压线损,使负载模块两端的电压维持在一个稳定的能满功率供电的电压值。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种线损补偿模块,其特征在于,包括:依次相连的空载电压设定模块、带载电压设定模块,空载电压设定模块包括基准电压VREF输入端、参考电压VA输出端,带载电压设定模块包括采样电压VC输入端、线损补偿配置LC端;所述空载电压设定模块检测基准电压VREF输入端的基准电压VREF,并根据基准电压VREF生成空载时的参考电压VA;所述带载电压设定模块检测采样电压VC输入端的采样电压VC,并在由线损补偿配置LC端、线损补偿电阻、参考地端所构成的通路上生成第一电流,根据第一电流、相应的电流比例系数生成第二电流与第三电流,再根据第三电流生成带载时参考电压VA的增量,该参考电压VA的增量通过带载电压设定模块输出端与空载时的参考电压VA叠加,生成带载时的参考电压VA,带载时的参考电压VA与采样电压VC线性正相关;参考电压VA通过参考电压VA输出端输出至误差放大器正相输入端,使得开关电源系统根据负载电流的大小,相应提升系统输出端的输出电压,补偿负载电流在电源线上产生的电压降。
2.根据权利要求1所述的线损补偿模块,其特征在于,所述空载电压设定模块包括:偏置电路、运算放大电路、电压设定电路;运算放大电路的反相输入端通过电压设定电路第一端与运算放大电路的输出端相连,运算放大电路的正相输入端通过电压设定电路第二端与基准电压VREF输入端相连,运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
3.根据权利要求2所述的线损补偿模块,其特征在于,所述电压设定电路包括电阻R1、R2、R3、R4;R1第一端与运算放大电路输出端相连,R1第二端作为电压设定电路第一端与运算放大电路的反相输入端相连,R2第一端与R1第二端相连,R2第二端与参考地端相连,R3第一端与基准电压VREF输入端相连,R3第二端作为电压设定电路第二端分别与R4第一端、运算放大电路的正相输入端相连,R4第二端与参考地端相连。
4.根据权利要求3所述的线损补偿模块,其特征在于,空载时,参考电压
Figure 893795DEST_PATH_IMAGE001
,其中R1为电阻R1的阻值,R2为电阻R2的阻值,
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为基准电压VREF,R3为电阻R3的阻值,R4为电阻R4的阻值。
5.根据权利要求4所述的线损补偿模块,其特征在于,空载时,
Figure 14198DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
,其中,R1为电阻R1的阻值,R2为电阻R2的阻值,
Figure 715307DEST_PATH_IMAGE002
为基准电压VREF,R3为电阻R3的阻值,R4为电阻R4的阻值。
6.根据权利要求2所述的线损补偿模块,其特征在于,所述运算放大电路包括:PNP三极管Q3、Q4、Q6、Q7、Q11、Q12、Q14、Q15、Q16、Q17,NPN三极管Q5、Q8、Q9、Q10、Q13、Q18,电容C1、二极管D1;Q3、Q6、Q7、Q11、Q12、Q14、Q15发射极以及Q18集电极分别与vdd端相连,Q4、Q16、Q17集电极以及Q8、Q9、Q10发射极分别与参考地端相连,Q3基极分别与Q14基极、Q15基极相连,Q3集电极与Q4发射极相连,Q4基极作为运算放大电路的反相输入端分别与C1第一端、R2第一端相连,Q5基极与Q4发射极相连,Q5发射极与Q10集电极相连,Q5集电极与Q6集电极相连,Q6基极分别与Q6集电极、Q7基极相连,Q7集电极与Q8集电极相连,Q8基极分别与Q9基极、Q8集电极相连,Q9集电极分别与C1第二端、Q11集电极相连,Q11基极分别与Q12基极、Q12集电极相连,Q12集电极与Q13集电极相连,Q13发射极与Q10集电极相连,Q13基极分别与Q14集电极、Q17发射极相连,Q17基极为运算放大电路的正相输入端,Q15集电极分别与Q16发射极、Q18基极相连,Q16基极与Q11集电极相连,Q18发射极与二极管D1正极相连,二极管D1负极作为运算放大电路的输出端与参考电压VA输出端相连。
7.根据权利要求1所述的线损补偿模块,其特征在于,所述带载电压设定模块包括PNP三极管Q19、Q20、Q21、Q22,NPN三极管Q23、Q24、Q25、Q26,电阻R5、R6;Q20、Q21、Q22发射极分别与vdd端相连,Q24、Q26发射极、Q19集电极、R6第二端分别与参考地端相连;Q19基极与采样电压VC输入端相连,Q19发射极与Q20集电极相连,Q23基极与Q19发射极相连,Q23发射极与R5第一端相连,R5第二端与线损补偿配置LC端相连,Q23集电极与Q21集电极相连,Q21、Q22组成第一电流镜,第一电流镜的电流比例系数为N1,Q22集电极分别与Q24集电极、Q25基极相连,Q24基极分别与Q25发射极、Q26基极、R6第一端相连,Q24、Q25、Q26组成第二电流镜,第二电流镜的电流比例系数为N2,Q26集电极作为带载电压设定模块的输出端与空载电压设定模块相连。
8.根据权利要求7所述的线损补偿模块,其特征在于,系统输出端带载且线损补偿配置LC端外连有线损补偿电阻时,参考电压VA的增量
Figure 579357DEST_PATH_IMAGE005
,其中N1为第一电流镜的电流比例系数,N2为第二电流镜的电流比例系数,VC为采样电压VC的值,R5为电阻R5的阻值,R8为线损补偿电阻R8的阻值,R1为空载电压设定模块中电阻R1的阻值。
9.一种开关电源芯片,其特征在于,包括:误差放大器、比较器、逻辑控制器以及如权利要求1~8任意一项所述的线损补偿模块,误差放大器正相输入端与参考电压VA输出端相连,误差放大器反相输入端作为芯片的电压反馈端与外部反馈电阻相连,误差放大器输出端与比较器反相输入端相连,比较器将误差放大器输出信号与锯齿波比较形成方波信号,逻辑控制器获取方波信号并根据所述方波信号来驱动功率管通断。
10.一种开关电源系统,其特征在于,包括如权利要求9所述的开关电源芯片。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116723605A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 上海芯龙半导体技术股份有限公司 一种led电源的补偿电路以及led电源
CN117118236A (zh) * 2023-10-19 2023-11-24 上海芯龙半导体技术股份有限公司 电源芯片及供电结构

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100142606A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Nec Electronics Corporation Transmission line loss compensation circuit and transmission line loss compensation method
CN203445784U (zh) * 2013-09-29 2014-02-19 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 一种具有线损补偿功能的电源电路
CN104333221A (zh) * 2014-10-23 2015-02-04 中山大学 一种dc-dc变换器的自适应线损补偿电路
CN104393759A (zh) * 2014-12-11 2015-03-04 无锡新硅微电子有限公司 带线损补偿的dc-dc转换器
CN105429460A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 无锡华润矽科微电子有限公司 带线损补偿的dc-dc转换器
CN105932877A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 深圳市富满电子集团股份有限公司 一种dc-dc转换器
CN205725496U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种原边反馈开关电源的线损补偿系统
CN207817563U (zh) * 2017-12-29 2018-09-04 无锡华润矽科微电子有限公司 用于原边反馈开关电源系统的自适应分段线损补偿系统
CN208337145U (zh) * 2018-07-03 2019-01-04 重庆力华科技有限责任公司 一种usb供电线路损耗电压弥补与过载保护电路
WO2020015261A1 (zh) * 2018-07-17 2020-01-23 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Dc-dc 转换电路的反馈方法及反馈电路
US20200083803A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-12 Vertiv Energy Systems, Inc. Line Loss Compensating Power Supplies
CN111290463A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 南京芯力微电子有限公司 一种低压差线性稳压电路的线损补偿电路及控制方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100142606A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Nec Electronics Corporation Transmission line loss compensation circuit and transmission line loss compensation method
CN203445784U (zh) * 2013-09-29 2014-02-19 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 一种具有线损补偿功能的电源电路
CN104333221A (zh) * 2014-10-23 2015-02-04 中山大学 一种dc-dc变换器的自适应线损补偿电路
CN104393759A (zh) * 2014-12-11 2015-03-04 无锡新硅微电子有限公司 带线损补偿的dc-dc转换器
CN105429460A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 无锡华润矽科微电子有限公司 带线损补偿的dc-dc转换器
CN205725496U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种原边反馈开关电源的线损补偿系统
CN105932877A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 深圳市富满电子集团股份有限公司 一种dc-dc转换器
CN207817563U (zh) * 2017-12-29 2018-09-04 无锡华润矽科微电子有限公司 用于原边反馈开关电源系统的自适应分段线损补偿系统
CN208337145U (zh) * 2018-07-03 2019-01-04 重庆力华科技有限责任公司 一种usb供电线路损耗电压弥补与过载保护电路
WO2020015261A1 (zh) * 2018-07-17 2020-01-23 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Dc-dc 转换电路的反馈方法及反馈电路
US20200083803A1 (en) * 2018-09-12 2020-03-12 Vertiv Energy Systems, Inc. Line Loss Compensating Power Supplies
CN111290463A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 南京芯力微电子有限公司 一种低压差线性稳压电路的线损补偿电路及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯小飞等: "一种直流变换器线损补偿电路的设计", 《电气应用》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116723605A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 上海芯龙半导体技术股份有限公司 一种led电源的补偿电路以及led电源
CN116723605B (zh) * 2023-08-10 2023-10-31 上海芯龙半导体技术股份有限公司 一种led电源的补偿电路以及led电源
CN117118236A (zh) * 2023-10-19 2023-11-24 上海芯龙半导体技术股份有限公司 电源芯片及供电结构
CN117118236B (zh) * 2023-10-19 2024-02-02 上海芯龙半导体技术股份有限公司 电源芯片及供电结构

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