CN114035103A - 电源系统检测装置及电源系统 - Google Patents

Abstract

一种电源系统检测装置及电源系统。所述装置包括：电压跟随电路、电压控制电路、电流值比较电路及逻辑控制电路；电压控制电路具有第一输入端；电压跟随电路，适于在第一输入端的电压稳定在预设电压范围内时，向电压控制电路输入跟随所述交流电压变化的交流电流；电压控制电路，适于将第一输入端的电压稳定在所述预设电压范围内，以及对电压跟随电路输入的交流电流进行镜像，并得到镜像电流，将镜像电流输入至所述电流值比较电路；所述电流值比较电路，适于基于镜像电流确定交流电压的大小；所述逻辑控制电路，适于对电源系统检测装置的工作进行逻辑控制。应用上述方案，可以降低输入电压检测的逻辑控制复杂度。

Description

电源系统检测装置及电源系统

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种电源系统检测装置及电源系统。

背景技术

在所有电子设备中，电源系统都是必不可少的。电源系统用于将市电(交流电)转换为设备可用的直流电，但市电可能随着当前电网的负载情况发生频率以及幅值上的波动。

例如，在部分开关电源系统中，开关的导通时间与开关电源系统的输入电压是存在关联关系的，需要根据开关电源的输入电压对开关的导通时间进行调整。因此，需要连续检测开关电源系统的输入电压，以实现较高的工作效率。

然而，现有检测电源系统输入电压的方案，逻辑控制的复杂度较高，不利于提高输入电压检测效率。

发明内容

本发明要解决的问题是：如何降低输入电压检测的逻辑控制复杂度。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电源系统检测装置，所述装置包括：电压跟随电路、电压控制电路、电流值比较电路及逻辑控制电路；所述电压控制电路具有第一输入端，所述第一输入端与所述电压跟随电路连接；其中：

所述电压跟随电路，与电源系统交流电压输入端连接，适于在所述第一输入端的电压稳定在预设电压范围内时，向所述电压控制电路输入跟随所述交流电压变化的交流电流；

所述电压控制电路，适于将所述第一输入端的电压稳定在所述预设电压范围内，以及对所述电压跟随电路输入的交流电流进行镜像，并得到镜像电流，将所述镜像电流输入至所述电流值比较电路；

所述电流值比较电路，与所述电压控制电路连接，适于基于所述镜像电流确定所述交流电流的大小，以基于所述交流电流的大小得到所述交流电压的大小；

所述逻辑控制电路，与所述电压控制电路及电流值比较电路连接，适于对所述电源系统检测装置的工作进行逻辑控制。

可选地，所述电压跟随电路包括：第一电阻、及电压控制辅助子电路；其中：

所述第一电阻的一端与所述电源系统交流电压输入端连接，另一端分别与所述电压控制辅助子电路以及所述第一输入端连接；所述电压控制辅助子电路的另一端接地；

所述电压控制辅助子电路，适于在所述第一输入端的电压在预设电压范围内时，使得流经所述第一电阻的电流，流入至所述电压控制电路。

可选地，所述电压控制电路通过钳位的方式，将所述第一输入端的电压稳定在预设电压范围内。

可选地，所述电压控制电路包括：运算放大器；所述运算放大器包括：正向输入端、负向输入端及输出端；所述运算放大器的输出端，与所述电压控制电路的第一输入端及所述运算放大器的负向输入端连接；所述运算放大器的正向输入端适于输入第一基准电压。

可选地，所述电压控制电路还包括：第一开关；所述第一开关的一端作为所述电压控制电路的第一输入端，另一端与所述运算放大器的输出端连接，适于在所述逻辑控制电路的控制下断开或闭合。

可选地，所述电压控制辅助子电路，包括：二极管、第二电阻及滤波电容；其中：

所述二极管的阳极与所述第一电阻及所述第一输入端连接；所述二极管的阴极，与所述第二电阻及滤波电容连接；所述第二电阻及滤波电容并联，且另一端接地。

可选地，所述电流值比较电路包括：第一比较器及一个及以上第二比较器；所述第一比较器的正向输入端适于接入第一基准电流；所述第二比较器的正向输入端适于接入第二基准电流；所述第一比较器及第二比较器的负向输入端适于接入所述镜像电流；所述第一基准电流的电流值小于各所述第二基准电流的电流值；其中：

所述第一比较器，在所述逻辑控制电路的控制下使能，并比较所述镜像电流与所述第一基准电流的大小；

所述一个及以上第二比较器，在所述逻辑控制电路的控制下使能，并在所述镜像电流大于所述第一基准电流时，分别比较所述镜像电流与各第二比较器接入的第二基准电流之间的大小，以基于比较结果确定所述交流电压的大小。

可选地，所述第二比较器的数量为N个，N≥2且为正整数；第i个第二比较器在第i-1个第二比较器的比较结果发生翻转时，将所述镜像电流与所述第i个第二比较器输入的第二基准电流进行比较，直至第二比较器的比较结果不再翻转；其中，N＞i≥2且i为正整数；根据比较结果未翻转的第二比较器输入的第二基准电流，确定所述交流电压的大小。

可选地，所述装置还包括：温度检测电路，与所述逻辑控制电路连接，适于在所述逻辑控制电路的控制下，检测所述电源系统当前的温度。

可选地，所述逻辑控制电路适于在确定所述交流电压后半个电压周期处，控制所述温度检测电路检测所述电源系统当前的温度。

可选地，所述温度检测电路包括：第二电流源及第二开关；所述第二电流源的一端与电源电压输入端连接，另一端与所述第二开关的一端连接；所述第二开关的另一端与所述第一输入端连接；所述第二电流源适于在所述逻辑控制电路的控制下，经所述第一输入端向所述电压跟随电路输出电流，以进行温度检测。

可选地，所述装置还包括：电流调整电路，一输入端与所述第一输入端连接，另一输入端适于接入第二基准电压；所述电流调整电路，适于在所述第一输入端的电压小于所述第二基准电压时，产生电流调整信号至所述第二电流源，以控制所述第二电流源进行电流值调整。

可选地，所述电压控制电路、电流值比较电路、逻辑控制电路、温度检测电路及电流调整电路，集成于同一芯片内，所述第一输入端为所述芯片与所述电压跟随电路连接的管脚。

可选地，所述芯片为功率因数控制器所在芯片；所述电压系统检测装置与所述功率因数控制器，复用同一管脚与所述电压跟随电路连接。

本发明实施例还提供了一种电源系统，所述电源系统包括上述任一种的电源系统检测装置。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

应用本发明的方案，通过设置电压控制电路，使得第一输入端的电压可以稳定在预设电压范围内，进而电压跟随电路可以向电压控制电路输入跟随所述交流电压变化的交流电流，再由电压跟随电路输入的交流电流进行镜像，并由电流值比较电路基于所述镜像电流确定所述交流电压的大小。镜像电流是跟随电源系统的交流电压变化的交流电流的镜像，故所述镜像电流也可以跟随交流电压的变化而变化，电流值比较电路直接根据该交流电流确定电源系统的交流电压，自然无需对镜像电流的大小进行逻辑调整，检测的复杂度大大降低，有利于提高输入电压检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例中一种电源系统检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种电源系统检测装置的电路示意图；

图3是本发明实施例中另一种电源系统检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中另一种电源系统检测装置的电路示意图；

图5是图4中电源系统检测装置工作的波形图；

图6是本发明实施例中一种电源系统的结构示意图。

具体实施方式

现有方案在检测电源系统输入电压时，通常设置电压比较器及电流源，所述电压比较器具有第一输入端及第二输入端，所述电流源位于所述电压比较器的第一输入端。其中，电压比较器第一输入端的电压与电源系统交流电压输入端的电压相关，第二输入端输入基准电压。所述电压比较器可以对第一输入端及第二输入端的电压值大小进行比较。

若第一输入端的电压值大于基准电压值，则对电流源的电流进行增大，以将第一输入端的电压拉低。若第一输入端的电压值小于基准电压值，则对电流源的电流进行减小，以将第一输入端的电压拉高。直至第一输入端的电压值与基准电压值相等，再根据电流源此时的电流值计算得到电源系统当前的输入电压值。

上述检测电源系统输入电压的方案，需要反复多次对电流源的电流进行调整，才能使得电压比较器第一输入端的电压值与基准电压值相等，逻辑控制的复杂度较高。

针对该问题，本发明提供了一种电源系统检测装置，应用所述装置，在电压控制电路的第一输入端电压可以稳定在预设电压范围内时，通过获取能够跟随电源交流电压变化的交流电流，并对交流电流进行镜像，从而可以直接基于镜像电流确定交流电压的大小。由于镜像电流也可以跟随交流电压的变化而变化，故在根据该交流电流确定电源系统的交流电压时，自然无需对镜像电流的大小进行逻辑调整，检测的复杂度大大降低，有利于提高输入电压检测效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。

参照图1，本发明实施例提供了一种电源系统检测装置10，所述装置可以包括：电压跟随电路11、电压控制电路12、电流值比较电路13及逻辑控制电路14；所述电压控制电路12具有第一输入端A，所述第一输入端A与所述电压跟随电路11连接。其中：

所述电压跟随电路11，与电源系统交流电压输入端连接，适于在所述第一输入端A的电压稳定在预设电压范围内时，向所述电压控制电路12输入跟随所述交流电压变化的交流电流；

所述电压控制电路12，适于将所述第一输入端A的电压稳定在所述预设电压范围内，以及对所述电压跟随电路11输入的交流电流进行镜像，并得到镜像电流Iin，将所述镜像电流Iin输入至所述电流值比较电路13；

所述电流值比较电路13，与所述电压控制电路12连接，适于基于所述镜像电流Iin确定所述交流电流的大小，以基于所述交流电流的大小得到所述交流电压的大小；

所述逻辑控制电路14，与所述电压控制电路12及电流值比较电路13连接，适于对所述电源系统检测装置10的工作进行逻辑控制。

在具体实施中，电压控制电路12可以将第一输入端A的电压稳定在预设第一基准电压Vref1上，也可以稳定在第一基准电压Vref1上下较小浮动范围内，此处不作限制，只要电压跟随电路11能够在第一输入端A的电压稳定在预设电压范围内时，向所述电压控制电路12输入跟随所述交流电压变化的交流电流即可。

电压控制电路12接收到随交流电压变化的交流电流后，可以对该交流电流进行镜像，得到相应的镜像电流。此时镜像电流随电源系统交流电压的变化而变化，电流值比较电路13在根据交流电流确定电源系统的交流电压时，由于已经直接得到实时的交流电流，自然无需检测第一输入端的电压来确定交流电流的大小，故控制的复杂度更低。

在具体实施中，所述电压跟随电路11的结构可以存在多种，具体不作限制，只要能够在第一输入端A的电压稳定在预设电压范围内时，向所述电压控制电路12输入跟随所述交流电压变化的交流电流即可。

在本发明的一实施例中，参照图2，所述电压跟随电路11包括：第一电阻R1、及电压控制辅助子电路110。其中：

所述第一电阻R1的一端与所述电源系统交流电压VAC输入端连接，另一端分别与所述电压控制辅助子电路110以及所述第一输入端A连接；所述电压控制辅助子电路110的另一端接地；

所述电压控制辅助子电路110，适于在所述第一输入端A的电压在预设电压范围内时，使得流经所述第一电阻R1的电流，流入至所述电压控制电路12。

也就是说，所述电压控制辅助子电路110可以在第一输入端A的电压在预设电压范围内时，断开第一电阻R1与地之间的连接，使得流经第一电阻R1的电流直接流入电压控制电路12。此时，流经第一电阻R1的电流，可以跟随电源系统交流电压VAC的变化而变化。

在具体实施中，所述电压控制辅助子电路110可以存在多种结构，具体不作限制。

在本发明的一实施例中，参照图2，所述电压控制辅助子电路110可以包括：二极管D1、第二电阻R2及滤波电容C1。其中：所述二极管D1阳极与所述第一电阻R1及所述第一输入端A连接；所述二极管D1的阴极，与所述第二电阻R2及滤波电容C1连接；所述第二电阻R2及滤波电容C1并联，且另一端接地。

在具体实施中，通过控制第一输入端A的电压小于二极管D1的导通电压，使得二极管D1不导通，进而可以使得第一电阻R1与地之间的电流连接通路断开。此时，由于第一电阻R1两端存在电压差，故第一电阻R1上会存在交流电流，流过第一电阻R1的交流电流可以跟随交流电压VAC的变化而变化，且均通过第一输入端A流入电压控制电压12内部。

在具体实施中，所述电压控制电路12可以通过多种方式，将第一输入端A的电压稳定在预设电压范围内。稳定方式不同，电压控制电路12的结构也会相应不同。

在本发明的一实施例中，所述电压控制电路12可以通过钳位的方式，将第一输入端A的电压稳定在预设电压范围内。

具体地，参照图2，所述电压控制电路12可以包括：运算放大器AMP。所述运算放大器AMP包括：正向输入端、负向输入端及输出端；所述运算放大器AMP的输出端，与所述电压控制电路12的第一输入端A及所述运算放大器AMP的负向输入端连接；所述运算放大器的正向输入端适于输入第一基准电压Vref1。

此时，第一输入端A，即运算放大器AMP输出端所在金属线的一端。由于流经第一电阻R1的电流均直接流入电压控制电路12，使得第一输入端A的输入电流被运算放大器AMP钳位，故运算放大器AMP会提供一个与第一输入端A输入电流大小完全相同的下拉电流，以维持第一输入端A的电压不变。为了提供一个与第一输入端A输入电流大小完全相同的下拉电流，运算放大器AMP的输出端与负向输入端连接，且负向输入端的电压与第一基准电压Vref1基本相等。此时，第一输入端A处的电流平衡且电压稳定。

进一步地，运算放大器AMP还可以利用内部电路，将输入的交流电流进行电流镜像，产生镜像电流Iin。镜像电流Iin作为一内部电流源，输入至电流值比较电路13，以确定电源系统输入电压VAC的大小。

需要说明的是，具体运算放大器AMP如何对输入的交流电流进行电流镜像，产生镜像电流Iin，可以由本领域技术人员根据现有技术进行实施，此处不再赘述。

利用运算放大器AMP内部电路进行电流镜像，可以简化输入电流的采样电路，提高电路利用率，精简电路面积，降低电路成本。

在本发明的一实施例中，为了提高电压检测的可控性，参照图2，电压控制电路12除包括运算放大器AMP外，还可以包括第一开关S1。所述第一开关S1的一端作为所述电压控制电路12的第一输入端A，另一端与所述运算放大器AMP的输出端连接。适于在所述逻辑控制电路14的控制下断开或闭合。

在具体实施中，逻辑控制电路14可以在需要对电源系统进行输入电压进行检测时，控制第一开关S1闭合，反之控制第一开关S1断开。

在第一开关S1闭合后，电压控制电路12开始工作，并产生镜像电流Iin。电流值比较电路13可以根据镜像电流Iin确定电源系统输入电压VAC的大小。

在具体实施中，电流值比较电路13可以采用多种方式确定电源系统输入电压VAC的大小，此处不作限制。确定输入电压VAC的方式不同，电流值比较电路的结构也就不同。比如，可以采用数字电路加模拟电路的方式，确定输入电压VAC，也可以采用完全数字电路的方式来确定输入电压VAC。

在本发明的一实施例中，为了避免复杂的数字电路运算，降低电路控制的复杂度，电流值比较电路13可以采用全模拟电路的方式，确定输入的交流电流。

具体地，参照图2，所述电流值比较电路13可以包括：第一比较器CMP1，以及一个及以上第二比较器。所述第一比较器CMP1的正向输入端适于接入第一基准电流Iref1；所述第二比较器的正向输入端适于接入第二基准电流。所述第一比较器CMP1及第二比较器的负向输入端适于接入所述镜像电流Iin；所述第一基准电流Iref1的电流值小于所述第二基准电流的电流值。其中：

所述第一比较器CMP1，在所述逻辑控制电路14的控制下使能，并比较所述镜像电流Iin与所述第一基准电流Iref1的大小。

所述一个及以上第二比较器，在所述逻辑控制电路14的控制下使能，并在所述镜像电流Iin大于所述第一基准电流Iref1时，分别比较所述镜像电流Iin与各第二比较器接入的第二基准电流之间的大小，并基于比较结果确定所述镜像电流Iin的大小。而镜像电流Iin的大小与输入的交流电流大小一致，故基于所述镜像电流Iin，可以得到所输入的交流电流的大小。

在本发明的一实施例中，所述第二比较器的数量仅为一个，该第二比较器的正向输入端适于接入第二基准电流，负向输入端适于接入所述镜像电流Iin，直接将第二基准电流与镜像电流Iin比较，得到比较结果即可。

在具体实施中，参照图2，所述第二比较器可以包括第二比较器CMP21至第二比较器CMP2N，N≥2且为正整数。第二比较器CMP21接入第二基准电流Iref 21，第二比较器CMP22接入第二基准电流Iref 22，……，第二比较器CMP2N接入第二基准电流Iref 2N。第一基准电流Iref1的电流值小于各第二基准电流的电流值。即第一基准电流Iref1的电流值，小于第二基准电流Iref21至第二基准电流Iref 2N。

为了进一步降低逻辑控制的复杂度，在本发明的一实施例中，可以设置第二基准电流Iref 21至第二基准电流Iref 2N依次减小。此时，对于第二比较器CMP21至第二比较器CMP2N中的第i个第二比较器CMP2i，可以在第i-1个第二比较器CMP2(i-1)的比较结果发生翻转时，将所述镜像电流Iin与所述第i个第二比较器CMP2i输入的第二基准电流Iref 2i进行比较，直至第二比较器的比较结果不再翻转；其中，N＞i≥1且i为正整数。最后可以根据比较结果未翻转的第二比较器输入的第二基准电流，确定所述交流电压的大小。此时，第二比较器CMP21至第二比较器CMP2N，依次顺序对镜像电流Iin进行比较即可。

具体地，参照图2，镜像电流Iin可以先与第一基准电流Iref1做比较，若Iin＜Iref1，则电流值比较电路13不启动。此时，即第一基准电流Iref1可作为输入电压检测的下限。若Iin＞Iref1，电流值比较电路13启动，开始测量输入电流值。

在Iin＞Iref1后，逻辑控制电路14控制第一比较器CMP1不再使能，第二比较器CMP21至第二比较器CMP2N开始工作。其中，第二比较器CMP21比较镜像电流Iin与第二基准电流Iref 21的大小，若Iin＞Iref 21，第二比较器CMP21比较结果发生翻转，则关闭第二比较器CMP21。逻辑控制电路14继续控制第二比较器CMP22使能，……，直到有第二比较器的比较结果不再翻转。假设第二比较器CMP2N的比较结果未翻转，则将第二比较器CMP2N接入的第二基准电流Iref 2N作为镜像电流Iin值，也就是输入电流值。

由于输入电流跟随电源系统交流电压的变化，基于输入电流值，可以得到相同时刻的电源系统交流电压值。具体地，电源系统任意时刻的交流电压值VAC(t)等于第一电阻R1两端的电压值与第一输入端的电压值之和，即VAC(t)＝R1*I(t)+VA，其中，I(t)为t时刻的输入电流值，VA为第一输入端的电压值。第一输入端的电压值即第一基准电压Vref1。

当然，在一些实施例中，若第一基准电压Vref1相较交流电压VAC过小，则第一输入端的电压VA可以忽略不计，此时VAC(t)＝R1*I(t)。例如第一基准电压Vref1为0.3V，当VAC为30V时，即第一基准电压Vref1为交流电压VAC的1％，此时可以忽略第一输入端的电压VA。又如，第一基准电压Vref1为0.3V，当VAC为300V时，即第一基准电压Vref1为交流电压VAC的1‰，此时可以忽略第一输入端的电压VA。

在具体实施中，电源系统通常需要获得交流电压的峰值，从而基于交流电压的峰值控制后续电路。由于交流电压的变化曲线通常为已知的规则曲线，故输入电流的变化曲线也为已知的规则曲线，故通过实时监测输入电流值，可以获得输入电流的峰值，从而可以确定交流电压的峰值。

比如，当第一电阻R1阻值为10MΩI、输入电流峰值为20uA，且交流电压的变化曲线为正弦波时，交流电压的峰值为200V。

在具体实施中，参照图2，所述电流值比较电路13可以将实时得到的交流电流值I(t)，输入至逻辑控制电路14，逻辑控制电路14可以直接将交流电流值I(t)输出。此时，所述电源系统检测装置还可以设置电压值计算电路(未示出)，以对交流电流值I(t)进行数模转换，并计算得到相应的交流电压值。

在一实施例中，所述电流值比较电路13在将交流电流值I(t)输入至逻辑控制电路14后，输入至逻辑控制电路14可以直接对交流电流值I(t)进行数模转换，并计算得到相应的交流电压值后输出。

在其它实施例中，也可以设置第二基准电流Iref 21至第二基准电流Iref 2N依次增大，或者按其它顺序排列，无论具体排列顺序如何，只要逻辑控制电路14按照第二基准电流由大至小的顺序，依次使能第二比较器，即可确定输入电流的峰值。

图2中示出的电流值比较电路13，由于是模拟采样，电流值比较电路13可以得到完整的输入电流曲线而非数字采样后的曲线，这样更有利于后续的计算输入电压的工作。并且，所述电流值比较电路13，同一时刻只有一个比较器需要工作，其它比较器都处于关断状态，也不存在较大的功耗。另外，控制逻辑相比完全数字化的控制电路进行了较大的简化。

为了便于描述，本发明的实施例中，将电压控制电路12、电流值比较电路13及逻辑控制电路14，作为电压系统检测装置的输入电压检测部分。所述输入电压检测部分可以集成于同一芯片内，所述第一输入端A为所述芯片的一管脚，通过该管脚与所述电压跟随电路12连接。

在电源系统的工作过程中，由于大电流流过的路径上存在各种寄生电容电阻，使得电源系统在工作过程中会出现温度升高的情况，而温度升高将会导致电源系统中元器件的参数发生变化，威胁到电源系统的稳定运行。同时温度过高也会对电源系统造成安全威胁。

但是，由于热梯度的存在，集成有输入电压检测部分的芯片内部自带的温度检测模块无法较快地感知到电源系统周围的温度变化，进而当电源系统出现温度保护时，电源系统的温度已经超标。因此，在实际应用中，需要设置额外的温度检测电路，对电源系统(即芯片外部)进行温度检测，以提高电源系统运行的安全性。

本发明的一实施例中，参照图3，所述电源系统检测装置还可以包括：温度检测电路15，与所述逻辑控制电路14连接，适于在所述逻辑控制电路14的控制下，检测所述电源系统当前的温度。

现有额外设置的用于检测电源系统的温度检测电路，通常会与输入电压检测部分集成在同一芯片上，但是由于具体结构的差异，该芯片分别通过不同的管脚与电压跟随电路12连接，从而实现温度及输入电压的检测。这无疑增加了芯片的成本。并且，由于两个引脚的存在，也不利于电源系统的设计，增加了电源系统的复杂度。

在一些现有技术中，通过对温度检测电路的电路结构进行改进，使得温度检测电路及输入电压检测部分共用一个引脚，来同时实现温度及输入电压的检测。

具体地，对电源系统的温度进行检测时，可以检测输入市电的变化率，进而可以在较低变化率(交流电压的波峰以及接近过零处)时进行温度检测。同时，在发生外部过温保护后，芯片可以按照温度检测周期，周期性地向外部输出温度检测电流，直到外部温度下降为止。

输入电压检测部分由电压比较器及电流源实现时，电压比较器的第一输入端的电压与电源系统交流电压输入端的电压相关，第二输入端输入基准电压。此时，实现迟滞的方式是通过电压比较器自身的迟滞实现的，即由电压比较器自身对第一输入端的电压进行反复调整，以降低电源系统温度。

上述方案的缺点在于：市电的较低变化率处，通常处于市电的峰值处，此时，虽然交流电压变化较为缓慢，但由于此时电源系统不再进行钳位，芯片引脚处电压飘高，故在电源系统输入的交流电压不同的情况下，流入第二电阻的电流不同，每次检测到的芯片引脚处电压也会不同，在基于芯片引脚电压确定外部温度时，自然从而会对温度检测产生影响。

在本发明的一实施例中，所述逻辑控制电路14适于在确定所述交流电压VAC后半个电压周期处，控制所述温度检测电路15检测所述电源系统当前的温度。

在具体实施中，利用电流值比较电路13可以得到输入至电压控制电路12的交流电流的峰值，此时所确定的交流电压，即电源系统输入的交流电压的峰值。

当电源系统输入的交流电压到峰值后，逻辑控制电路14可以计时半个交流电压周期。半个周期后，交流电压值为交流电压变化曲线的最低值，且存在较长时间。此时对电源系统进行温度检测，以决定是否触发过温度保护(Over Temp Protection，OTP)。

由于延迟半个周期才进行温度检测，此时的交流电压处于平坦段，平坦段的交流电压值保持为零且十分稳定，故不会对温度检测造成任何不利影响。

在具体实施中，所述温度检测电路15的结构可以存在多种，具体不作限制。

在本发明的一实施例中，参照图4，所述温度检测电路15可以包括：第二电流源Iref0及第二开关S2；所述第二电流源Iref0的一端与电源电压输入端连接，另一端与所述第二开关S2的一端连接；所述第二开关S2的另一端与所述第一输入端A连接；所述第二电流源Iref0适于在所述逻辑控制电路14的控制下，经所述第一输入端A向所述电压跟随电路12输出电流，以进行温度检测。

在具体实施中，为了降低电路复杂度，所述温度检测电路15还可以包括：反相器151，所述逻辑控制电路14的同一端口与第一开关S1及反相器151连接，由此可以在控制第一开关S1闭合的同时，控制第二开关S2断开，或者在控制第一开关S1断开的同时，控制第二开关S2闭合。

在具体实施中，参照图4，逻辑控制电路14控制第一开关S1断开，进而运算放大器AMP关闭，同时，闭合第二开关S2，使得第二电流源Iref0的电流自第一输入端A流向电压控制辅助子电路110，即向外部灌电流。此时，第一输端A处的电压为：所灌电流*R2+二极管D1的导通电压。其中，所述第二电阻R2可以为负温度系数(Negative temperaturecoefficient，NTC)电阻，NTC电阻的阻值随着温度的增加而减小。

通过测量跨越第二电阻R2的电压，来获得流过第二电阻R2的电流。由于第二电阻R2的电阻与温度之间具有固定的映射关系，故在电流确定的情况下，可以基于第二电阻R2的电压可以得到第二电阻R2当前的阻值，从而可以确定电源系统当前的温度。

在本发明的一实施例中，为了实现迟滞功能，参照图3及图4，所述电源系统检测装置还包括：电流调整电路16。所述电流调整电路16，一输入端与所述第一输入端A连接，另一输入端适于接入第二基准电压Vref2；所述电流调整电路16，适于在所述第一输入端A的电压小于所述第二基准电压Vref2时，产生电流调整信号至所述第二电流源Iref0，以控制所述第二电流源Iref0进行电流值调整。

在具体实施中，所述电流调整电路16可以采用第三比较器CMP3实现。所述第三比较器CMP3的正向输入端接入第二基准电压Vref2，负向输入端与第一输入端A连接，输出端与第二电流源Iref0连接。

在第一输入端A的电压小于第二基准电压Vref2时，第三比较器CMP3翻转，认为电源系统温度过高，此时应该对电源系统进行过温度保护，故第三比较器CMP3此时的输出作为OTP触发信号，使得第二电流源Iref0修改为较小电流，以实现迟滞功能。

图5为图4中的电源系统检测装置工作的波形图。参照图5，曲线VAC为电源系统输入的交流电压随时间的变化曲线，曲线T为电源系统进行温度测量指示曲线，曲线VA表示第一输入端A处的电压随时间变化曲线，曲线IA表示第一输入端A处的电流随时间变化曲线。

参照图5，按照温度测量指示曲线T的指示，在每次确定交流电压VAC峰值后，延时半个周期处(如时刻t1)，对电源系统进行温度测量，并得到第一输入端A的电压VA及电流IA。当电压VA小于第二基准电压Vref2时，即t2时刻，对电源系统进行过温度保护，以实现迟滞功能。具体地，减小第一输入端A的电流IA，使其由Iref0减小至Iref0’。经过3个电压周期，第一输入端A的电压VA大于第二基准电压Vref2，此时电源系统温度降低，过温度保护结束。若再次出现电压VA小于第二基准电压Vref2的情况，可以重复上述过程，直至电压VA大于第二基准电压Vref2。

温度检测的迟滞，提高了电源系统的可靠性，可以避免电源系统在临界温度处出现震荡。

在具体实施中，为了便于描述，将温度检测电路15及电流调整电路16作为电压系统检测装置的温度检测部分。在逻辑控制电路14的控制下，温度检测部分及输入电压检测部分中，在同一时刻只有一个可以工作，故可以将温度检测部分及输入电压检测部分集成于同一芯片内，也就是将电压控制电路12、电流值比较电路13、逻辑控制电路14、温度检测电路15及电流调整电路16，集成于同一芯片内。温度检测部分及输入电压检测部分可以共用同一管脚(即第一输入端A)，与电压跟随电路11连接。

在具体实施中，对于大功率的电源系统，参照图6，通常会设置有功率因数控制器(Power Factor Controller，PFC)61，所述功率因数控制器61用于控制电源系统产生的无功功率量。功率因数指的是有效功率除以无功功率的比率。电源系统产生的有效功率与无功功率成直角运行并且激励磁场。功率因数控制器可以对功率因数进行调整。具有功率因数控制器的电源系统，功率因数可以达到0.95至0.99。

由于功率因数控制器在计算功率因数时，也需要确定电源系统输入的交流电压的大小，故在本发明的一实施例中，为了进一步降低成本，集成有温度检测部分及输入电压检测部分可以集成于功率因数控制器61所在芯片上。此时，功率因数控制器及电源系统检测装置，可以通用同一管脚(即第一输入端A)，与电压跟随电路11连接。

由上述内容可知，本发明实施例中的电源系统检测装置，通过运算放大器AMP将第一输入端A的电压钳位在第一基准电压Vref1处，并镜像运算放大器AMP内部电流得到第一输入端A处的输入电流，通过比较输入电流与内部基准电流得到当前市电电压。此外，在检测到输入电流峰值后，通过打开第二电流源Iref0，向第一输入端A灌电流，实现温度检测。通过检测第一输入端A灌入电流后的电压，并与第二基准电压Vref2进行比较，判断是否需要进行OTP保护。

电源系统检测装置直接根据该交流电流确定电源系统的交流电压，无需对镜像电流的大小进行逻辑调整，检测的复杂度大大降低，有利于提高输入电压检测效率。并且，输入电压检测部分可以与温度检测部分共用同一引脚，甚至与功率因数控制器共用同一引脚，有效提升了电源系统的集成度，通过简单变型可以应用于多种场景与芯片中，具有广阔的应用场景。

本发明实施例还提供了一种电源系统，所述电源系统包括上述的电源系统检测装置。

在具体实施中，所述电源系统可以包括交流电源及功率级电路21。参照图2、图3及图6，交流电源提供交流电压VAC，交流电压VAC经功率级电路21后，输出满足要求的直流电压。

在一实施例中，参照图2及图3，所述功率级电路21可以包括四个二极管构成的全桥整流器及滤波电容C2。全桥整流器可以将交流电压VAC转换成直流电压，滤波电容C2可以对直流电压进行滤波。

在另一实施例中，参照图6所述电源系统还可以设置功率因数控制器61。所述功率因数控制器61与电源系统检测装置集成于同一芯片上，并通过同一管脚与交流电源连接。

参照图6，除四个二极管构成的全桥整流器及滤波电容C2外，所述功率级电路21还可以储能电感L1，二极管D2，功率开关管S1以及储能电感C3。功率因数控制器61控制第一开关S1闭合，此时交流电压VAC对电感L1进行充能，每周期电感L1上存储的电流可以跟随交流电压VAC的变化，进而将交流电压VAC与输入的交流电流整合在同一相位上，从而可以减小对电网的污染，实现功率因数调整功能。电感L1上的电流经二极管D2及储能电感C3，输入至后级电路。

可以理解的是，图2、图3及图6仅为电源系统的一种实施例，并不构成对电源系统的限制。所述电源系统还可以包括其它电路。

可以理解的是，在具体实施中，所述电源系统包括但不限于开关电源系统，还可以为其它类型的电源系统。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种电源系统检测装置，其特征在于，包括：电压跟随电路、电压控制电路、电流值比较电路及逻辑控制电路；所述电压控制电路具有第一输入端，所述第一输入端与所述电压跟随电路连接；其中：

所述电压跟随电路，与电源系统交流电压输入端连接，适于在所述第一输入端的电压稳定在预设电压范围内时，向所述电压控制电路输入跟随所述交流电压变化的交流电流；

所述电压控制电路，适于将所述第一输入端的电压稳定在所述预设电压范围内，以及对所述电压跟随电路输入的交流电流进行镜像，并得到镜像电流，将所述镜像电流输入至所述电流值比较电路；

所述电流值比较电路，与所述电压控制电路连接，适于基于所述镜像电流确定所述交流电流的大小，以基于所述交流电流的大小得到所述交流电压的大小；

所述逻辑控制电路，与所述电压控制电路及电流值比较电路连接，适于对所述电源系统检测装置的工作进行逻辑控制。

2.如权利要求1所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压跟随电路包括：第一电阻、及电压控制辅助子电路；其中：

所述第一电阻的一端与所述电源系统交流电压输入端连接，另一端分别与所述电压控制辅助子电路以及所述第一输入端连接；所述电压控制辅助子电路的另一端接地；

所述电压控制辅助子电路，适于在所述第一输入端的电压在预设电压范围内时，使得流经所述第一电阻的电流，流入至所述电压控制电路。

3.如权利要求2所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压控制电路通过钳位的方式，将所述第一输入端的电压稳定在预设电压范围内。

4.如权利要求2所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压控制电路包括：运算放大器；所述运算放大器包括：正向输入端、负向输入端及输出端；所述运算放大器的输出端，与所述电压控制电路的第一输入端及所述运算放大器的负向输入端连接；所述运算放大器的正向输入端适于输入第一基准电压。

5.如权利要求4所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压控制电路还包括：第一开关；所述第一开关的一端作为所述电压控制电路的第一输入端，另一端与所述运算放大器的输出端连接，适于在所述逻辑控制电路的控制下断开或闭合。

6.如权利要求2所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压控制辅助子电路，包括：二极管、第二电阻及滤波电容；其中：

所述二极管的阳极与所述第一电阻及所述第一输入端连接；所述二极管的阴极与所述第二电阻及滤波电容连接；所述第二电阻及滤波电容并联，且另一端接地。

7.如权利要求1所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电流值比较电路包括：第一比较器及一个及以上第二比较器；所述第一比较器的正向输入端适于接入第一基准电流；所述第二比较器的正向输入端适于接入第二基准电流；所述第一比较器及第二比较器的负向输入端适于接入所述镜像电流；所述第一基准电流的电流值小于各所述第二基准电流的电流值；其中：

所述第一比较器，在所述逻辑控制电路的控制下使能，并比较所述镜像电流与所述第一基准电流的大小；

所述一个及以上第二比较器，在所述逻辑控制电路的控制下使能，并在所述镜像电流大于所述第一基准电流时，分别比较所述镜像电流与各第二比较器接入的第二基准电流之间的大小，以基于比较结果确定所述交流电压的大小。

8.如权利要求7所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述第二比较器的数量为N个，N≥2且为正整数；第i个第二比较器在第i-1个第二比较器的比较结果发生翻转时，将所述镜像电流与所述第i个第二比较器输入的第二基准电流进行比较，直至第二比较器的比较结果不再翻转；其中，N≥i≥2且i为正整数；根据比较结果未翻转的第二比较器输入的第二基准电流，确定所述交流电压的大小。

9.如权利要求1所述的电源系统检测装置，其特征在于，还包括：温度检测电路，与所述逻辑控制电路连接，适于在所述逻辑控制电路的控制下，检测所述电源系统当前的温度。

10.如权利要求9所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述逻辑控制电路适于在确定所述交流电压后半个电压周期处，控制所述温度检测电路检测所述电源系统当前的温度。

11.如权利要求9所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述温度检测电路包括：第二电流源及第二开关；所述第二电流源的一端与电源电压输入端连接，另一端与所述第二开关的一端连接；所述第二开关的另一端与所述第一输入端连接；所述第二电流源适于在所述逻辑控制电路的控制下，经所述第一输入端向所述电压跟随电路输出电流，以进行温度检测。

12.如权利要求11所述的电源系统检测装置，其特征在于，还包括：电流调整电路，一输入端与所述第一输入端连接，另一输入端适于接入第二基准电压；所述电流调整电路，适于在所述第一输入端的电压小于所述第二基准电压时，产生电流调整信号至所述第二电流源，以控制所述第二电流源进行电流值调整。

13.如权利要求1所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述电压控制电路、电流值比较电路、逻辑控制电路、温度检测电路及电流调整电路，集成于同一芯片内，所述第一输入端为所述芯片与所述电压跟随电路连接的管脚。

14.如权利要求13所述的电源系统检测装置，其特征在于，所述芯片为功率因数控制器所在芯片；所述电压系统检测装置与所述功率因数控制器，复用同一管脚与所述电压跟随电路连接。

15.一种电源系统，其特征在于，包括权利要求1至14任一项所述的电源系统检测装置。

Images