CN114624499B

CN114624499B - 开关电源输出电压采样电路

Info

Publication number: CN114624499B
Application number: CN202210251962.9A
Authority: CN
Inventors: 郭斌; 贺俊程
Original assignee: Wuxi Jingyuan Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Wuxi Jingyuan Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2022-03-15
Filing date: 2022-03-15
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2042-03-15
Also published as: CN114624499A

Abstract

本发明涉及一种开关电源输出电压采样电路，包括变压器原边绕组、原边辅助绕组和副边绕组,所述副边绕组输出端经整流滤波电路接开关电源输出电压端，所述原边辅助绕组接采样电阻，通过对流经所述采样电阻的电流进行采样，获得开关电源输出电压；还包括采样时间控制电路，所述采样时间控制电路根据当前原边绕组导通时间，控制当前采样时间起点，使得当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例。本发明能够有效解决负载快速切换时采样点偏移导致输出波动剧烈、动态响应差的问题，提高采样准确率。

Description

开关电源输出电压采样电路

技术领域

本发明涉及一种开关电源输出电压采样电路。

背景技术

如图1所示，现有开关电源采样时间控制电路包括基准电流源Iref，由控制信号Ψ1控制的开关S1，由控制信号Ψ2控制的开关S2，由控制信号Ψ3控制的开关S3，由控制信号Ψ4控制的开关S4，采样电容Cx、Cy以及比较器comp。

其中基准电流源Iref与开关S1的一端相连接，开关S1的另一端与采样电容Cx的一端、开关S2、S3的一端以及比较器comp的同向端相连接，采样电容Cx和开关S3的另一端与地相连接，S2的另一端与采样电容Cy的一端、开关S4的一端以及比较器comp的反向端相连接，采样电容Cy和开关S4的另一端与地相连接。比较器comp的输出即为输出电压采样信号。

该传统采样方法及电路的控制信号时序图如图3所示：控制信号Ψ1时间，对应图中t0、t4时间段；控制信号Ψ2时间，对应图中t2时间；控制信号Ψ3时间，对应图中t3时间；控制信号Ψ4时间，对应图中t1时间。

在当前开关周期内的副边绕组导通阶段(即Tons时间内)，先进入控制信号Ψ1中的t0时间，由控制信号Ψ1控制的开关S1闭合，基准电流源Iref则在当前开关周期的Tons时间内对采样电容Cx进行充电，直至Tons时间结束，此时根据电容充电原理可以得到

公式1：V1＝(Iref×t0)/Cx

V1为此时采样电容Cx的电位，Iref是基准电流源，t0是控制信号Ψ1中的t0时间，Cx是采样电容Cx的容值。

控制信号Ψ1中的t0时间结束时，开关S1断开。再进入控制信号Ψ4的t1时间，控制信号Ψ4控制的开关S4闭合，将采样电容Cy的电位置为0，t1时间结束时，将开关S4断开。再进入控制信号Ψ2的t2时间，控制信号Ψ2控制的开关S2闭合，此时根据电荷转移原理，采样电容Cx和Cy平分电荷，可以得到：

公式2：V2＝Cx/(Cx+Cy)×V1＝(Iref×t0)/(Cx+Cy)

V2为采样电容Cx和Cy电荷平分后的稳定电位Cy是采样电容Cy的容值。

Ψ2的t2时间结束时，开关S2断开。再进入控制信号Ψ3的t3时间，控制信号Ψ3控制的开关S3闭合，将采样电容Cx的电位置为0。此时当前开关周期结束，比较器comp反向端的电位V2则为下一个开关周期的比较电位。等到下一个开关周期到来，进入控制信号Ψ1中的t4时间。t4时间内，控制信号Ψ1控制的开关S1再次打开，基准电流源Iref再次对采样电容Cx进行充电。当采样电容Cx上的电位充至V2时，比较器comp的输出状态改变，输出sample_clk信号。可以得到：

公式3：t＝(Cx×V2)/Iref＝Cx/(Cx+Cy)×t0

t为输出电压采样信号产生的时间。

由公式3可知，该传统输出电压采样时间控制电路的输出电压采样信号产生的时间与上一个开关周期的副边导通时间t0呈线性关系，且与上一个开关周期的副边导通时间t0的比例关系和采样电容Cx、Cy强相关。这就表明在负载快速切换时，变压器副边导通时间Tons变化剧烈，极易导致输出电压采样信号提前或滞后产生，从而造成错误采样，使得输出电压跳动剧烈，动态响应差。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种开关电源输出电压采样电路，能够有效解决负载快速切换时采样点偏移导致输出波动剧烈、动态响应差的问题，提高采样准确率。

实现本发明目的的技术方案：

一种开关电源输出电压采样电路，包括变压器原边绕组、原边辅助绕组和副边绕组,所述副边绕组输出端经整流滤波电路接开关电源输出电压端，所述原边辅助绕组接采样电阻，通过对流经所述采样电阻的电流进行采样，获得开关电源输出电压；还包括采样时间控制电路，所述采样时间控制电路根据当前原边绕组导通时间，控制当前采样时间起点，使得当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例。

进一步地，原边辅助绕组接第一采样电阻(R_H)、第二采样电阻(R_L)、第三采样电阻(R1)、第四采样电阻(R2),第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)串联，所述串联电路接原边辅助绕组的两端，第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)之间的公共端接第三采样电阻(R1)的第一端，第三采样电阻(R1)的第二端依次连接第四采样电阻(R2)、第二开关(S21)，第二开关(S21)的一端接地，通过对流经第四采样电阻(R2)的电流进行采样，获得开关电源输出电压；第三采样电阻(R1)阻值是第四采样电阻(R2)阻值的y倍，y为不等于0的常数。

进一步地，第三采样电阻(R1)的第二端还连接第一开关(S11)，第一开关(S11)的一端接地。

进一步地，第二开关(S21)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同；第一开关(S11)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同。

进一步地，采样时间控制电路包括第三电流源(I3)、第四电流源(I4)、采样电容(C1)和比较器,采样电容(C1)一端接所述比较器同相端，所述比较器反相端接基准电源(Vref),所述比较器输出信号控制采样时间；所述第三电流源(I3)用于在原边绕组导通时对采样电容(C1)充电，所述第四电流源(I4)用于在副边绕组导通时对采样电容(C1)放电。

进一步地，采样电容(C1)电压小于基准电源(Vref)电压时，比较器输出信号控制开始采样。

进一步地，采样时间控制电路中，第三电流源(I3)、第四开关(S12)、第五开关(S22)、第四电流源(I4)依次串接，第四电流源(I4)一端接地，第四开关(S12)和第五开关(S22)之间的公共端接比较器的同相端，同时还接采样电容(C1)；第四开关(S12)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同；第五开关(S22)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同。

进一步地，第三电流源(I3)的电流值为第一电流源(I1)电流值的m倍，所述第一电流源(I1)为流经第一开关(S11)的电流，第四电流源(I4)的电流值为第二电流源(I2)电流值的n倍，所述第二电流源(I2)为流经第二开关(S21)的电流，m、n均为不等于0的常数。

进一步地，比较器同相端和反相端之间设有第三开关(S31)，所述第三开关(S31)由第三控制信号Φ3控制通断，所述第三开关(S31)导通时，原边绕组、副边绕组均处于断开状态，基准电源(Vref)对采样电容(C1)充电，使采样电容(C1)初始电压值为基准电源(Vref)电压。

进一步地，当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例,所述固定比例与m、n、y值相关联，第三电流源(I3)的电流值为第一电流源(I1)电流值的m倍，第四电流源(I4)的电流值为第二电流源(I2)电流值的n倍，第三采样电阻(R1)阻值是第四采样电阻(R2)阻值的y倍，m、n、y均为不等于0的常数。

本发明具有的有益效果：

由于励磁时间Tonp(原边绕组导通时间)与退磁时间Tons(副边绕组导通时间)等比例变化，因此，本发明采样时间控制电路可根据当前励磁时间Tonp(原边绕组导通时间)，控制当前采样时间起点，使得当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间(当前退磁时间Tons)成固定比例，从而有效解决负载快速切换时采样点偏移导致输出波动剧烈、动态响应差的问题，提高采样准确率。本发明可以得到一个仅仅与当前开关周期退磁时间相关的输出电压采样信号，这样就使得在负载快速变化导致退磁时间Tons快速变化时，可以同时等比例快速调整采样时间起点，使得采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间(当前退磁时间Tons)成固定比例，保证采样的精确性。而传统设计是采用上一个周期退磁时间作为当前周期输出电压采样信号产生的依据，所以在Tons快速变化时，输出电压采样信号就会提前或滞后产生。比如，若输出电压采样信号占退磁时间比例为60％。重载状态下退磁时间Tons1＝10us，轻载状态下退磁时间Tons2＝5us。在从重载状态快速切换至轻载状态时，本发明结构会迅速将输出电压采样信号的产生时间调整至在tons＝3us时产生，保证采样输出电压的时间处于波形平坦区；而传统结构无法快速调整，在重载状态切换至轻载状态后的第一个开关周期时，输出电压采样信号的产生时间仍然以10us作为参考，则输出电压采样信号会在tons＝6us时产生，此时变压器原边辅助绕组已经进入谐振状态，采样出来的电压已经不能表征输出电压Vout的大小。

本发明原边辅助绕组接第一采样电阻(R_H)、第二采样电阻(R_L)、第三采样电阻(R1)、第四采样电阻(R2),第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)串联，所述串联电路接原边辅助绕组的两端，第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)之间的公共端接第三采样电阻(R1)的第一端，第三采样电阻(R1)的第二端依次连接第四采样电阻(R2)、第二开关(S21)，第二开关(S21)的一端接地，通过对流经第四采样电阻(R2)的电流进行采样，获得开关电源输出电压；第三采样电阻(R1)阻值是第四采样电阻(R2)阻值的y倍，y为不等于0的常数。第三采样电阻(R1)的第二端还连接第一开关(S11)，第一开关(S11)的一端接地。第二开关(S21)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同；第一开关(S11)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同。本发明采样时间控制电路包括第三电流源(I3)、第四电流源(I4)、采样电容(C1)和比较器,采样电容(C1)一端接所述比较器同相端，所述比较器反相端接基准电源(Vref),所述比较器输出信号控制采样时间；所述第三电流源(I3)用于在原边绕组导通时对采样电容(C1)充电，所述第四电流源(I4)用于在副边绕组导通时对采样电容(C1)放电。采样时间控制电路中，第三电流源(I3)、第四开关(S12)、第五开关(S22)、第四电流源(I4)依次串接，第四电流源(I4)一端接地，第四开关(S12)和第五开关(S22)之间的公共端接比较器的同相端，同时还接采样电容(C1)；第四开关(S12)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同；第五开关(S22)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同。第三电流源(I3)的电流值为第一电流源(I1)电流值的m倍，所述第一电流源(I1)为流经第一开关(S11)的电流，第四电流源(I4)的电流值为第二电流源(I2)电流值的n倍，所述第二电流源(I2)为流经第二开关(S21)的电流，m、n均为不等于0的常数。比较器同相端和反相端之间设有第三开关(S31)，所述第三开关(S31)由第三控制信号Φ3控制通断，所述第三开关(S31)导通时，原边绕组、副边绕组均处于断开状态，基准电源(Vref)对采样电容(C1)充电，使采样电容(C1)初始电压值为基准电源(Vref)电压。本发明通过上述原边辅助绕组采样电路和采样时间控制电路的具体电路设计，进一步保证采样时间控制电路根据当前励磁时间Tonp(原边绕组导通时间)，控制当前采样时间与当前退磁时间Tons(副边绕组导通时间)成固定比例的工作可靠性。

本发明当原边辅助绕组在励磁阶段状态下时，原边辅助绕组上的电压与输入电压Vac呈线性关系，并转换成第三电流源I3形式对采样电容(C1)进行充电，充电电流(第三电流源I3)与输入电压Vac呈正比，充电时间为当前励磁时间Tonp，则在采样电容(C1)上的电压增量ΔU1与输入电压Vac和当前励磁时间Tonp强相关，且呈正比关系。而输入电压Vac和励磁时间Tonp又与变压器原边峰值电流ipk成函数关系，则采样电容(C1)上的电压增量ΔU1又可以化简为仅与变压器原边峰值电流ipk相关的一次函数。当原边辅助绕组在退磁阶段状态下时，原边辅助绕组的电压与输出电压Vout呈线性关系，并转换成第四电流源(I4)形式对采样电容(C1)进行放电，放电电流(第四电流源(I4))与输出电压Vout呈正比，则此时采样电容(C1)上的电压减量ΔU2可以化简成仅与输出电压Vout和放电时间t相关的一次函数。由于退磁时间Tons仅与变压器原边峰值电流ipk和输出电压Vout相关，所以利用原边峰值电流ipk和输出电压Vout作为传递媒介，形成了放电时间t和退磁时间Tons之间的关系，即放电时间t和退磁时间Tons呈固定比例，所述固定比例与m、n、y值相关联。放电时间t结束的时间点即为输出电压采样信号产生的时间起点，此时，采样电容(C1)上的电压增量ΔU1等于电压减量ΔU2，采样时间是退磁时间Tons减去放电时间t的时长。

附图说明

图1是现有开关电源输出电压采样时间控制电路；

图2是本发明开关电源输出电压采样电路；

图3是现有开关电源输出电压采样时间控制电路的控制信号时序图；

图4是本发明开关电源输出电压采样电路的控制信号时序图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本发明开关电源输出电压采样电路包括变压器原边绕组、原边辅助绕组和副边绕组,所述副边绕组输出端经整流滤波电路接开关电源输出电压端，所述原边辅助绕组接采样电阻，通过对流经所述采样电阻的电流进行采样，获得开关电源输出电压；还包括采样时间控制电路，所述采样时间控制电路根据当前原边绕组导通时间，控制当前采样时间起点，使得当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例，从采样时间起点开始，输出窄脉宽信号进行采样。

具体实施时，如图2、图4所示，原边辅助绕组接第一采样电阻R_H、第二采样电阻R_L、第三采样电阻R1、第四采样电阻R2,第一采样电阻R_H和第二采样电阻R_L串联，所述串联电路接原边辅助绕组的两端，第一采样电阻R_H和第二采样电阻R_L之间的公共端接第三采样电阻R1的第一端，第三采样电阻R1的第二端依次连接第四采样电阻R2、第二开关S21，第二开关S21的一端接地，通过对流经第四采样电阻R2的电流进行采样，获得开关电源输出电压；第三采样电阻R1阻值是第四采样电阻R2阻值的y倍，y为不等于0的常数。第三采样电阻R1的第二端还连接第一开关S11，第一开关S11的一端接地。第二开关S21由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同；第一开关S11由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同。

采样时间控制电路包括第三电流源I3、第四电流源I4、采样电容C1和比较器comp,采样电容C1一端接所述比较器comp同相端，所述比较器comp反相端接基准电源Vref,所述比较器comp输出信号控制采样时间；所述第三电流源I3用于在原边绕组导通时对采样电容C1充电，所述第四电流源I4用于在副边绕组导通时对采样电容C1放电。采样电容C1电压小于基准电源Vref电压时，比较器comp输出信号控制开始采样。

采样时间控制电路中，第三电流源I3、第四开关S12、第五开关S22、第四电流源I4依次串接，第四电流源I4一端接地，第四开关S12和第五开关S22之间的公共端接比较器的同相端，同时还接采样电容C1；第四开关S12由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号Tonp相同；第五开关S22由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号Tons相同。第三电流源I3的电流值为第一电流源I1电流值的m倍，所述第一电流源I1为流经第一开关S11的电流，第四电流源I4的电流值为第二电流源I2电流值的n倍，所述第二电流源I2为流经第二开关S21的电流，m、n均为不等于0的常数。比较器同相端和反相端之间设有第三开关S31，所述第三开关S31由第三控制信号Φ3控制通断，所述第三开关S31导通时，原边绕组、副边绕组均处于断开状态，基准电源Vref对采样电容C1充电，使采样电容C1初始电压值为基准电源Vref电压。当前采样时间与当前副边绕组导通时间Tons成固定比例，所述固定比例与m、n、y值相关联，第三电流源I3的电流值为第一电流源I1电流值的m倍，第四电流源I4的电流值为第二电流源I2电流值的n倍，第三采样电阻R1阻值是第四采样电阻R2阻值的y倍，m、n、y均为不等于0的常数。

采样是指在退磁时间Tons内，通过原边辅助绕组的电压对开关电源的输出电压Vout进行采样，由于第二电流源I2正比于输出电压Vout，因此，也就是通过第二电流源I2进行采样。采样的起始时间通过采样时间控制电路进行控制，即通过比较器Comp输出电压采样信号进行控制。下面进一步详细说明本发明的工作原理。

在任意一个开关周期内，首先进入所述第三控制信号Φ3控制时间内，此时第三开关S31闭合，所述基准电压源Vref将所述采样电容C1的电位置为Vref；所述第三控制信号Φ3非控制时间内，所第三开关S31断开。

然后进入变压器原边绕组的导通阶段，由第一控制信号Φ1控制的第一开关S11闭合，在原边绕组导通时间Tonp内，对变压器原边辅助绕组的电压进行采样，此时原边辅助绕组上的电压与输入电压Vac呈线性关系。在变压器原边绕组关断前，即第一控制信号Φ1控制的第一开关S11断开前，第一电流源I1正比于输入电压Vac，即完成对原边辅助绕组电压的采样。

再进入所述变压器副边绕组的导通阶段，由第二控制信号Φ2控制的第二开关S21闭合，在副边绕组导通时间Tons内，仍然对所述变压器的原边辅助绕组电压进行采样，此时原边辅助绕组的电压与输出电压Vout呈线性关系。在变压器副边绕组关断前，即第二控制信号Φ2控制的第二开关S21断开前，第二电流源I2正比于输出电压Vout，也完成了对所述辅助绕组电压的采样。

在每个开关周期内，在原边绕组导通时间Tonp内，第一控制信号Φ1控制的第一开关S11、第四开关S12闭合，第三电流源I3对采样电容C1充电，比较器comp的同相端的电位在Vref的基础上升高；在副边绕组导通时间Tons内，第二控制信号Φ2控制的第二开关S21、第五开关S22闭合，第四电流源I4对采样电容C1放电。当比较器comp的同相端的电位低于基准电压源Vref时，输出电压采样信号对系统的输出电压Vout进行采样。

假设开始对输出电压进行采样，且当前输入电压为Vac，输出电压为Vout，反激式变压器的匝比为原边匝数：副边匝数：辅助绕组匝数＝Np:Ns:Naux，反激式变压器的电感量比为原边电感量：副边电感量：辅助绕组电感量＝Lp:Ls:Laux。

当第三控制信号Φ3时间到来，由第三控制信号Φ3控制的第三开关S31闭合，基准电压源Vref与采样电容C1直连，采样电容C1的初始电位被置为Vref。

再进入第一控制信号Φ1时间，由第一控制信号Φ1控制的2个开关第一开关S11、第四开关S12全部闭合，采样电阻R1的右端被开关S11短接至地，第三电流源I3的下端与采样电容C1直连。第三采样电阻R1对此时变压器原边辅助绕组的电压进行采样，并转化成第一电流源I1，且通过电流转换转换至第三电流源I3。

此时可以得到

公式4：I3＝m·Vaux_tonp÷(R_H+(R₁·R_L)/(R₁+R_L))×R_L/(R₁+R_L)。

m为第三电流源I3和第一电流源I1比例，R_H、R_L、R₁为采样电阻R_H、R_L、R₁对应的阻值；Vaux_tonp为变压器原边导通时Tonp内的原边辅助绕组的电压,且Vaux_tonp＝√2·Vac/Np*Naux。

那么有公式5：I3＝(m·√2·Vac·R_L·Naux)/([R₁·(R_H+R_L)+R_H·R_L]·Np)。Naux为变压器辅助绕组的匝数，Np为变压器原边绕组的匝数。

第三电流源I3在第一控制信号Φ1时间t6内，对采样电容C1进行充电，可得采样电容C1上的电位增量ΔU1，如公式6所示：

ΔU1＝(I3·t6)/C1＝(m·√2·Vac·R_L·Naux·t6)/([R₁·(R_H+R_L)+R_H·R_L]·Np·C1)。

C1是采样电容C1的容值，t6为当前开关周期的原边导通时间tonp，且t6＝(ipk·Lp)/(√2·Vac)，ipk为变压器原边峰值电流，Lp是原边电感量。

那么有公式7：

ΔU1＝(m·R_L·ipk·Lp·Naux)/([R₁·(R_H+R_L)+R_H·R_L]·Np·C1)。

等到第一控制信号Φ1时间结束，第一开关S11、第四开关S12断开，表明第一阶段采样结束，此时采样电容C1的电位增量即可表明当前周期内原边导通时间Tonp内原边辅助绕组的状态。

再进入第二控制信号Φ2时间，由第二控制信号Φ2控制的2个开关第二开关S21、第五开关S22全部闭合，第四采样电阻R2的下端被第二开关S21短接至地，第四电流源I4的上端与采样电容C1直连。第四采样电阻R2对此时变压器原边辅助绕组的电压进行采样，并转化成第二电流源I2，且通过电流转换转换至第四电流源I4。此时可以得到：

公式8：：I4＝n·Vaux_tons÷[R_H+((R₁+R₂)·R_L)/(R₁+R₂+R_L)]×R_L/(R₁+R₂+R_L)。

n为第四电流源I4和第二电流源I2的比例，R₂为第四采样电阻R2的阻值。Vaux_tons为变压器副边导通时间Tons内的原边辅助绕组电压，且Vaux_tons＝Vout/Ns·Naux。Ns为副边绕组匝数，Vout为系统输出电压。

那么有公式9：I4＝(n·Vout·R_L·Naux)/([(R₁+R₂)·(R_H+R_L)+R_H·R_L]·Ns)。

第四电流源I4在第二控制信号Φ2时间t7内，对采样电容C1进行放电，可得采样电容C1上的电位减量ΔU2，

公式10：

ΔU2＝(I4·t)/C1＝(n·Vout·R_L·Naux·t)/([(R₁+R₂)·(R_H+R_L)+R_H·R_L]·Ns·C1)。

在第二控制信号Φ2时间内，比较器comp实时比较采样电容C1与基准电压源Vref的电位大小，一旦采样电容C1的电位低于基准电压源Vref，则比较器comp产生输出电压采样信号。

由于采样电容C1的初始电位为Vref，故第二控制信号Φ2时间内，采样电容C1的电位从Vref+ΔU1开始下降，所以，当采样电容C1的电位减量ΔU2等于ΔU1时，比较器comp即会产生输出电压采样信号。

所以令ΔU1＝ΔU2，则可以得出放电时间t，放电时间t结束的时间点即为输出电压采样信号产生的时间起点，从该时间起点起，输出一窄脉宽的电压采样信号，窄脉宽的宽度为百纳米秒级别。

联立公式7和公式10,令ΔU1＝ΔU2，则有

t＝(m·ipk·Lp·Ns·[(R₁+R₂)·(R_H+R_L)+R_H·R_L])/(n·Vout·Np·[R₁·(R_H+R_L)+R_H·R_L]而，tons＝(Np·ipk·Ls)/(Ns·Vout)且LP/LS＝(Np)^2/(Ns)^2，

可以得到：

公式11：t/tons＝(m·[(R₁+R₂)·(R_H+R_L)+R_H·R_L])/(n·[R₁·(R_H+R_L)+R_H·R_L])已知，R_H＝x·R_L，R₁＝y·R₂，代入公式11

则有公式12：t/tons＝(m·[(1+x)·(1+y)·R₂+x·R_L])/(n·[(1+x)·y·R₂+x·R_L])

x为采样电阻R_H和所述采样电阻R_L的比例，y为述采样电阻R₁和所述采样电阻R₂的比例。

若R2>>RL,则可以得到公式13：t/tons≈(m·(1+y))/(n·y)。

其中，m、n、y均为不等于0的常数。

由公式13可以看出，当前开关周期内，输出电压采样信号的产生时间占整个副边导通时间的比例仅与第三电流源I3和第一电流源I1的比例m，第四电流源I4和第二电流源I2的比例n以及第三采样电阻R1和第四采样电阻R2的比例y相关，且m、n、y均为不等于0的常数，由此可得输出电压采样信号的产生时间占当前开关周期副边导通时间的比例为固定比例。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims

1.一种开关电源输出电压采样电路，包括变压器原边绕组、原边辅助绕组和副边绕组,所述副边绕组输出端经整流滤波电路接开关电源输出电压端，其特征在于：所述原边辅助绕组接采样电阻，通过对流经所述采样电阻的电流进行采样，获得开关电源输出电压；以及

还包括采样时间控制电路，所述采样时间控制电路根据当前原边绕组导通时间，控制当前采样时间起点，使得当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例；

原边辅助绕组接第一采样电阻(R_H)、第二采样电阻(R_L)、第三采样电阻(R1)、第四采样电阻(R2),第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)串联，所述串联电路接原边辅助绕组的两端，第一采样电阻(R_H)和第二采样电阻(R_L)之间的公共端接第三采样电阻(R1)的第一端，第三采样电阻(R1)的第二端依次连接第四采样电阻(R2)、第二开关(S21)，第二开关(S21)的一端接地，通过对流经第四采样电阻(R2)的电流进行采样，获得开关电源输出电压。

2.根据权利要求1所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：

第三采样电阻(R1)的第二端还连接第一开关(S11)，第一开关(S11)的一端接地。

3.根据权利要求2所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：第二开关(S21)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同；第一开关(S11)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同。

4.根据权利要求3所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：采样时间控制电路包括第三电流源(I3)、第四电流源(I4)、采样电容(C1)和比较器,采样电容(C1)一端接所述比较器同相端，所述比较器反相端接基准电源(Vref),所述比较器输出信号以控制采样时间；

所述第三电流源(I3)用于在原边绕组导通时对采样电容(C1)充电，所述第四电流源(I4)用于在副边绕组导通时对采样电容(C1)放电。

5.根据权利要求4所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：当采样电容(C1)电压小于基准电源(Vref)电压时，比较器输出信号控制开始采样。

6.根据权利要求4所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：采样时间控制电路中，第三电流源(I3)、第四开关(S12)、第五开关(S22)、第四电流源(I4)依次串接，第四电流源(I4)一端接地，第四开关(S12)和第五开关(S22)之间的公共端接比较器的同相端，同时还接采样电容(C1)；第四开关(S12)由第一控制信号Φ1控制通断，所述第一控制信号Φ1与控制原边绕组导通的方波信号相同；第五开关(S22)由第二控制信号Φ2控制通断，所述第二控制信号Φ2与控制副边绕组导通的方波信号相同。

7.根据权利要求6所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：第三电流源(I3)的电流值为第一电流源(I1)电流值的m倍，所述第一电流源(I1)为流经第一开关(S11)的电流；第四电流源(I4)的电流值为第二电流源(I2)电流值的n倍，所述第二电流源(I2)为流经第二开关(S21)的电流，m、n均为不等于0的常数。

8.根据权利要求4所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：比较器同相端和反相端之间设有第三开关(S31)，所述第三开关(S31)由第三控制信号Φ3控制通断；

当所述第三开关(S31)导通时，原边绕组、副边绕组均处于断开状态，基准电源(Vref)对采样电容(C1)充电，使采样电容(C1)初始电压值为基准电源(Vref)电压。

9.根据权利要求7所述的开关电源输出电压采样电路，其特征在于：当前采样时间起点与当前副边绕组导通时间起点之间的时间与当前副边绕组导通时间成固定比例,所述固定比例与m、n、y值相关联；第三电流源(I3)的电流值为第一电流源(I1)电流值的m倍，第四电流源(I4)的电流值为第二电流源(I2)电流值的n倍，第三采样电阻(R1)阻值是第四采样电阻(R2)阻值的y倍，m、n、y均为不等于0的常数。