CN204244075U - 带有频率补偿装置的电源转换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有频率补偿装置的电源转换系统。带有频率补偿装置的电源转换系统包括误差放大器、振荡电路、PWM比较器、第一反相器、功率管、基准电压产生电路、软启动电路、过零比较器、第一与门、第一与非门、第一电容、第二反相器、同步管、储能电感、滤波电容、第一电阻、第二电阻、运算放大器、第三电阻、第三电容、第四电容和第四电阻。利用本实用新型提供的频率补偿装置可以通过增加环路零点的方式来增加中频段增益来提高电源系统的环路稳定性。

Description

带有频率补偿装置的电源转换系统

技术领域

本实用新型涉及频率补偿技术，尤其涉及到用于电源转换系统的频率补偿技术。

背景技术

在开关电源系统中，稳定性是最重要的指标。通过对系统进行频率补偿，以期达到环路稳定。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术的不足，提供一种通过增加环路零点的方式来增加中频段增益来提高电源系统的环路稳定性。

带有频率补偿装置的电源转换系统，包括误差放大器、振荡电路、PWM比较器、第一反相器、功率管、基准电压产生电路、软启动电路、过零比较器、第一与门、第一与非门、第一电容、第二反相器、同步管、储能电感、滤波电容、第一电阻、第二电阻、运算放大器、第三电阻、第三电容、第四电容和第四电阻：

所述误差放大器是对经过所述第一电阻和所述第二电阻分压产生的反馈电压通过所述运算放大器及其电阻电容网络构成的零点补偿后得到的电压和所述基准电压产生电路产生出的基准电压的差值进行放大；

所述振荡电路产生振荡信号；

所述PWM比较器是根据所述误差放大器产生出的电压与所述振荡电路产生的振荡信号进行比较产生出PWM信号；

所述第一反相器是对所述PWM比较器输出的信号进行反相，同时驱动所述功率管和所述第一与非门；

所述功率管是对所述储能电感进行储能，并输出电流；

所述基准电压产生电路是产生基准电压作为所述误差放大器参考电压；

所述软启动电路是产生软启动信号，减小在上电过程中的过冲电流损坏电源系统；

所述过零比较器是在用来在电感续流阶段检测电感电流是否下降为零，当所述同步管的电流下降接近零时，过零比较器输出低电平，关闭所述同步管，防止电感中电流倒灌；

所述第一与门是对所述过零比较器和所述软启动电路进行与的关系，正常工作时，所述软启动电路的输出为高电平，所述过零比较器的输出也为高电平；

所述第一与非门、所述第一电容和所述第二反相器组成延时单元，为了防止所述功率管和所述同步管毁坏性的导通电流产生；

所述同步管是为了所述储能电感续流；

所述储能电感是对所述开关管流过的电流进行储能，对所述同步管流过的电流进行续流；

所述滤波电容对所述储能电感输出的电压进行滤波产生直流电压；

所述第一电阻和所述第二电阻组成分压反馈电阻是对输出电压进行分压反馈给所述误差放大器；

所述运算放大器是对所述第一电阻和所述第二电阻分压产生的反馈电压进行零极点频率补偿，在所述储能电感和所述滤波电容构成的极点处增加一个由所述第四电阻和所述第四电容构成的零点，在此基础上，再增加一个由所述第三电阻和所述第三电容构成的零点对其在中频段的增益进一步提升。

所述误差放大器的正输入端接所述运算放大器的输出端和所述第四电阻的一端，负输入端接所述基准电压产生电路的输出电压，输出端接所述PWM比较器的正输入端；

所述PWM比较器的正输入端接所述误差放大器的输出端，负输入端接所述振荡电路的输出振荡信号，输出端接所述第一反相器的输入端；

所述第一反相器的输入端接所述PWM比较器的输出端，输出端接所述功率管的栅极和所述第一与非门的一输入端；

所述功率管的栅极接所述第一反相器的输出端，源极接输入电源VN，漏极接所述储能电感的一端和所述过零比较器的正输入端和所述同步管的漏极；

所述过零比较器的正输入端接所述功率管的漏极和所述储能电感的一端和所述同步管的漏极，负输入端接地，输出端接所述第一与门的一输入端；

所述第一与非门的输出端接所述第一电容的一端和所述第二反相器的输入端，所述第一电容的另一端接地，所述第二反相器的输出端接所述同步管的栅极，所述第一与非门、所述第一电容和所述第二反相器组成驱动所述同步管的延时电路，防止所述功率管和所述同步管有同时导通的时刻避免了两个管子的通过大电流而损坏；

所述同步管的栅极接所述第二反相器的输出端，源极接地，漏极接所述功率管的漏极和所述过零比较器的正输入端和所述储能电感的一端；

所述储能电感的一端接所述功率管的漏极和所述同步管的漏极和所述过零比较器的正输入端，另一端为转换器的输出端和所述滤波电容的一端和所述第一电阻的一端，所述滤波电容的另一端接地；

所述第一电阻的一端接转换器的输出端和所述储能电感的一端，另一端接所述第二电阻的一端和所述运算放大器的负输入端，所述第二电阻的另一端接地；

所述运算放大器的负输入端接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，正输入端接所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端和所述第四电容的一端，输出端接所述误差放大器的负输入端和所述第四电阻的一端；

所述第三电阻的一端接所述运算放大器的正输入端和所述第四电容的一端和所述第四电阻的一端，另一端接所述第三电容的一端；

所述第三电容的一端接所述第三电阻的一端，另一端接地；

所述第四电容的一端接所述运算放大器的正输入端，另一端接地。

上电后所述软启动电路的输出端从低电平逐步上升到高电平，此时所述基准电路产生电路输出稳定的基准电压，在这一过程中输入电源VIN通过所述功率管向所述储能电感输出电流，输出电压VOUT经过所述第一电阻和所述第二电阻分压得到的反馈电压经所述运算放大器及其电阻电容网络构成的频率补偿得到的电压与所述基准电压产生电路产生的基准电压再经过所述误差放大器放大得到的误差电压信号决定所述PWM比较器输出的脉冲的占空比，从而决定电感电流；在所述功率管关断时，所述同步管导通进行续流，直到所述过零比较器检测到所述储能电感的电流反向，所述过零比较器输出为低电平，关闭所述同步管；反馈电压的变化将通过所述误差放大器引起驱动所述功率管信号占空比的变化，从而控制所述功率管的导通和截止时间以达到稳压的目的。

附图说明

图1为本实用新型的带有频率补偿装置的电源转换系统的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型内容进一步说明。

带有频率补偿装置的电源转换系统，如图1所示，包括误差放大器101、振荡电路102、PWM比较器103、第一反相器104、功率管105、基准电压产生电路106、软启动电路107、过零比较器108、第一与门109、第一与非门110、第一电容111、第二反相器112、同步管113、储能电感114、滤波电容115、第一电阻116、第二电阻117、运算放大器118、第三电阻119、第三电容120、第四电容121和第四电阻122：

所述误差放大器101是对经过所述第一电阻116和所述第二电阻117分压产生的反馈电压通过所述运算放大器118及其电阻电容网络构成的零点补偿后得到的电压和所述基准电压产生电路106产生出的基准电压的差值进行放大；

所述振荡电路102产生振荡信号；

所述PWM比较器103是根据所述误差放大器101产生出的电压与所述振荡电路102产生的振荡信号进行比较产生出PWM信号；

所述第一反相器104是对所述PWM比较器103输出的信号进行反相，同时驱动所述功率管105和所述第一与非门110；

所述功率管105是对所述储能电感114进行储能，并输出电流；

所述基准电压产生电路106是产生基准电压作为所述误差放大器101参考电压；

所述软启动电路107是产生软启动信号，减小在上电过程中的过冲电流损坏电源系统；

所述过零比较器108是在用来在电感续流阶段检测电感电流是否下降为零，当所述同步管113的电流下降接近零时，过零比较器输出低电平，关闭所述同步管113，防止电感中电流倒灌；

所述第一与门109是对所述过零比较器108和所述软启动电路107进行与的关系，正常工作时，所述软启动电路的输出为高电平，所述过零比较器108的输出也为高电平；

所述第一与非门110、所述第一电容111和所述第二反相器112组成延时单元，为了防止所述功率管105和所述同步管112毁坏性的导通电流产生；

所述同步管113是为了所述储能电感114续流；

所述储能电感114是对所述开关管流过的电流进行储能，对所述同步管流过的电流进行续流；

所述滤波电容115对所述储能电感114输出的电压进行滤波产生直流电压；

所述第一电阻116和所述第二电阻117组成分压反馈电阻是对输出电压进行分压反馈给所述误差放大器101；

所述运算放大器118是对所述第一电阻116和所述第二电阻117分压产生的反馈电压进行零极点频率补偿，在所述储能电感114和所述滤波电容115构成的极点处增加一个由所述第四电阻122和所述第四电容121构成的零点，在此基础上，再增加一个由所述第三电阻119和所述第三电容120构成的零点对其在中频段的增益进一步提升。

所述误差放大器101的正输入端接所述运算放大器118的输出端和所述第四电阻122的一端，负输入端接所述基准电压产生电路106的输出电压，输出端接所述PWM比较器103的正输入端；

所述PWM比较器103的正输入端接所述误差放大器101的输出端，负输入端接所述振荡电路102的输出振荡信号，输出端接所述第一反相器104的输入端；

所述第一反相器104的输入端接所述PWM比较器103的输出端，输出端接所述功率管105的栅极和所述第一与非门110的一输入端；

所述功率管105的栅极接所述第一反相器104的输出端，源极接输入电源VIN，漏极接所述储能电感114的一端和所述过零比较器108的正输入端和所述同步管113的漏极；

所述过零比较器108的正输入端接所述功率管105的漏极和所述储能电感114的一端和所述同步管113的漏极，负输入端接地，输出端接所述第一与门109的一输入端；

所述第一与非门110的输出端接所述第一电容111的一端和所述第二反相器112的输入端，所述第一电容111的另一端接地，所述第二反相器112的输出端接所述同步管113的栅极，所述第一与非门110、所述第一电容111和所述第二反相器112组成驱动所述同步管113的延时电路，防止所述功率管105和所述同步管113有同时导通的时刻避免了两个管子的通过大电流而损坏；

所述同步管113的栅极接所述第二反相器112的输出端，源极接地，漏极接所述功率管105的漏极和所述过零比较器108的正输入端和所述储能电感114的一端；

所述储能电感114的一端接所述功率管105的漏极和所述同步管113的漏极和所述过零比较器108的正输入端，另一端为转换器的输出端和所述滤波电容115的一端和所述第一电阻116的一端，所述滤波电容115的另一端接地；

所述第一电阻116的一端接转换器的输出端和所述储能电感114的一端，另一端接所述第二电阻117的一端和所述运算放大器118的负输入端，所述第二电阻117的另一端接地；

所述运算放大器118的负输入端接所述第一电阻116的一端和所述第二电阻117的一端，正输入端接所述第三电阻119的一端和所述第四电阻122的一端和所述第四电容121的一端，输出端接所述误差放大器101的负输入端和所述第四电阻122的一端；

所述第三电阻119的一端接所述运算放大器118的正输入端和所述第四电容121的一端和所述第四电阻122的一端，另一端接所述第三电容120的一端；

所述第三电容120的一端接所述第三电阻119的一端，另一端接地；

所述第四电容121的一端接所述运算放大器118的正输入端，另一端接地。

上电后所述软启动电路107的输出端从低电平逐步上升到高电平，此时所述基准电路产生电路106输出稳定的基准电压，在这一过程中输入电源VIN通过所述功率管105向所述储能电感113输出电流，输出电压VOUT经过所述第一电阻116和所述第二电阻117分压得到的反馈电压经所述运算放大器118及其电阻电容网络构成的频率补偿得到的电压与所述基准电压产生电路106产生的基准电压再经过所述误差放大器101放大得到的误差电压信号决定所述PWM比较器103输出的脉冲的占空比，从而决定电感电流；在所述功率管105关断时，所述同步管113导通进行续流，直到所述过零比较器108检测到所述储能电感114的电流反向，所述过零比较器108输出为低电平，关闭所述同步管113；反馈电压的变化将通过所述误差放大器101引起驱动所述功率管105信号占空比的变化，从而控制所述功率管105的导通和截止时间以达到稳压的目的。

Claims (1)

1.带有频率补偿装置的电源转换系统，其特征在于包括误差放大器、振荡电路、PWM比较器、第一反相器、功率管、基准电压产生电路、软启动电路、过零比较器、第一与门、第一与非门、第一电容、第二反相器、同步管、储能电感、滤波电容、第一电阻、第二电阻、运算放大器、第三电阻、第三电容、第四电容和第四电阻：

所述误差放大器的正输入端接所述运算放大器的输出端和所述第四电阻的一端，负输入端接所述基准电压产生电路的输出电压，输出端接所述PWM比较器的正输入端；

所述PWM比较器的正输入端接所述误差放大器的输出端，负输入端接所述振荡电路的输出振荡信号，输出端接所述第一反相器的输入端；

所述第一反相器的输入端接所述PWM比较器的输出端，输出端接所述功率管的栅极和所述第一与非门的一输入端；

所述功率管的栅极接所述第一反相器的输出端，源极接输入电源VIN，漏极接所述储能电感的一端和所述过零比较器的正输入端和所述同步管的漏极；

所述过零比较器的正输入端接所述功率管的漏极和所述储能电感的一端和所述同步管的漏极，负输入端接地，输出端接所述第一与门的一输入端；

所述第一与非门的输出端接所述第一电容的一端和所述第二反相器的输入端，所述第一电容的另一端接地，所述第二反相器的输出端接所述同步管的栅极，所述第一与非门、所述第一电容和所述第二反相器组成驱动所述同步管的延时电路，防止所述功率管和所述同步管有同时导通的时刻避免了两个管子的通过大电流而损坏；

所述同步管的栅极接所述第二反相器的输出端，源极接地，漏极接所述功率管的漏极和所述过零比较器的正输入端和所述储能电感的一端；

所述储能电感的一端接所述功率管的漏极和所述同步管的漏极和所述过零比较器的正输入端，另一端为转换器的输出端和所述滤波电容的一端和所述第一电阻的一端，所述滤波电容的另一端接地；

所述第一电阻的一端接转换器的输出端和所述储能电感的一端，另一端接所述第二电阻的一端和所述运算放大器的负输入端，所述第二电阻的另一端接地；

所述运算放大器的负输入端接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，正输入端接所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端和所述第四电容的一端，输出端接所述误差放大器的负输入端和所述第四电阻的一端；

所述第三电阻的一端接所述运算放大器的正输入端和所述第四电容的一端和所述第四电阻的一端，另一端接所述第三电容的一端；

所述第三电容的一端接所述第三电阻的一端，另一端接地；

所述第四电容的一端接所述运算放大器的正输入端，另一端接地。