CN205160398U - 自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型披露一自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统，所述自适应采样电路包括：峰值参考电压生成模块、运算模块、斜坡电压生成模块、比较模块及脉冲生成模块；峰值参考电压生成模块用于生成电流峰值参考电压；运算模块用于将电流峰值参考电压进行比例运算，并输出采样参考电压；斜坡电压生成模块用于产生斜坡电压；比较模块用于将采样参考电压与斜坡电压进行比较，当斜坡电压大于采样参考电压时，输出一高电平的采样标识信号，否则，输出一低电平的采样标识信号；脉冲生成模块用于接收采样标识信号，并在采样标识信号的上升沿产生一窄脉冲信号，以至采用自适应采样电路的开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

Description

自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统。

背景技术

图1是一种常用的原边反馈恒压系统。如图所示，D1～D4是整流桥，C1为输入端电容，交流电压经过整流桥和电容C1之后滤波为直流电压(Vbus)；Rst是启动电阻，一端电连接至Vbus，另一端电连接至芯片引脚VCC；C2是连接至芯片IC1的引脚VCC的电容；启动时，电阻Rst上流经的电流给电容C2充电，当芯片IC1的引脚VCC的电压达到芯片设定的阈值电压时，芯片启动，输出一开关信号以驱动场效应管Q1；IC1为控制芯片，Q1为功率开关管，T1为变压器，Rcs为原边绕组电流采样电阻，原边绕组上流过的电流流经启动电阻Rcs，启动电阻Rcs的一端电连接至芯片IC1的CS引脚，另一端接地，芯片IC1的CS引脚的电压正比于原边绕组电流；第一电阻R1和第二电阻R2为辅助绕组电压的分压电阻，FB为芯片IC1的反馈引脚，用以间接反映输出电压；第五二极管D5、第四电阻R4和第四电容C4是原边RCD吸收电路；第六二极管D6是辅助边二极管，第七二极管D7是副边二极管，第三电容C3是输出电容。

根据图1所示，虽然反馈引脚FB的电位能间接反映输出电压，但是由于该电位表现为脉冲电压，如图2所示的断续模式的FB波形，其中GATE为芯片IC1的GATE引脚的波形，FB为芯片IC1的FB引脚的波形，ip为变压器原边绕组电流波形，is为变压器副边绕组电流波形。综上，FB只是在一个周期的退磁时间(Tdemag)内反映输出电压，于是需要采样电路在退磁时间内的某个时刻采集FB引脚上的电压信号。

现有的原边反馈恒压系统控制芯片内部的恒压采样电路大多采用固定时间采样，从原边功率开关管关断开始计时，经过固定时间后对反馈电压(FB)进行采样。虽然比较容易实现固定时间采样电路，但是固定时间采样电路存有一定的缺点：原边反馈恒压系统为了实现低噪以及尽可能小的空载功耗，在不同负载时，芯片内部通常将原边电流峰值设置为不同。当负载较重时，原边电流峰值较高；当负载较轻时，原边电流峰值较低。如图3所示：对于原边反馈的恒压系统来说，通常工作在断续模式，对于不同的原边电流峰值(Ipp)，副边电流峰值也等比例变化(Isp)，遵循如下等式：Isp＝Nps*Ipp，其中，Nps为原副边匝比。若使用固定时间(Tsh)采样，对于不同原边电流峰值来说，采样点处副边二极管上流过的电流(即副边电流is)不一样，导致采样点处副边二极管上的压降(V_D)不一样，为ΔV_D的差异，该ΔV_D电压差异会加在输出电压上，Vo＝Vs-V_D，其中，Vs为变压器副边电压(通过反馈环路，Vs保持恒定)，Vo为输出电压，不同负载时，V_D有差异，于是，输出电压也会有差异，进而输出恒压精度必然会降低，尤其对于输出电压较低的系统而言，该差异会影响更大。

因此，亟需提供一种新的自适应采样电路及采用该电路的原边反馈恒压系统，以解决上述问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统，其采用自适应采样方式，以至采样时间自动跟随电流峰值变化而变化，与现有的固定时间采样方式相比，可以极大地减小甚至消除不同负载时采样点处副边二极管的电压降之差，从而使得输出电压精度得到提高。

依据本实用新型的一方面，提供一种自适应采样电路，包括：一峰值参考电压生成模块、一运算模块、一斜坡电压生成模块、一比较模块、一脉冲生成模块；其中，所述峰值参考电压生成模块用于生成一电流峰值参考电压；所述运算模块与所述峰值参考电压生成模块相连，用于将所述电流峰值参考电压进行比例运算，并且输出一采样参考电压至所述比较模块；所述斜坡电压生成模块用于产生一斜坡电压，并且输出至所述比较模块；所述比较模块用于将所述采样参考电压与所述斜坡电压进行比较，当所述斜坡电压大于所述采样参考电压时，输出一高电平的采样标识信号，当所述斜坡电压小于或者等于所述采样参考电压时，输出一低电平的采样标识信号；所述脉冲生成模块用于接收采样标识信号，并且在采样标识信号的上升沿，产生一窄脉冲信号，以至采用自适应采样电路的开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

在本实用新型的一实施例中，所述运算模块包括：一运算放大器、一第一电阻和一第二电阻；所述运算放大器的第一输入端接收所述峰值参考电压生成模块的电流峰值参考电压，所述运算放大器的第二输入端分别电连接至第一电阻的一端和第二电阻的一端；所述第一电阻的另一端电连接至所述运算放大器的输出端；所述第二电阻的另一端接地。

在本实用新型的一实施例中，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例放大关系。

在本实用新型的一实施例中，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例缩小关系。

在本实用新型的一实施例中，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一开关控制单元、一第一开关、一固定电压源和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开关电连接至所述固定电压源，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关的导通或关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压等于所述固定电压源的电压，当所述第一开关为关断时，所述第一固定偏置电流源对所述第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产生一与所述固定电压源的电压相等的电压为起点且上升的斜坡电压。

在本实用新型的一实施例中，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通；当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。

在本实用新型的一实施例中，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一开关控制单元、一第一开关和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开关电连接地，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关的导通或关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压等于零，当所述第一开关为关断时，所述第一固定偏置电流源对所述第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产生一零电压为起点且上升的斜坡电压。

在本实用新型的一实施例中，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通；当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。

在本实用新型的一实施例中，所述比较模块包括：一比较器，用于将所述采样参考电压与所述斜坡电压进行比较，根据比较结果输出不同电平的采样标识信号。

依据本实用新型的另一方面，提供一种印刷电路板，所述印刷电路板包括上述自适应采样电路。

依据本实用新型的另一方面，提供一种原边反馈恒压系统，其包括一整流桥、一滤波模块、一启动供电模块、一驱动模块、一原边吸收模块、一原边电流采样模块、一电压采样模块、一变压模块、一副边输出模块以及一负载；其中所述整流桥的输入端与市电连接，用于将交流电整流为直流电，并传送至所述滤波模块；所述滤波模块用于对直流电进行滤波；所述启动供电模块与所述滤波模块连接，用于使所述驱动模块启动，并且给所述驱动模块供电；所述驱动模块与所述原边吸收模块连接，用于进行恒压控制，其中所述驱动模块包括一恒压控制芯片和一场效应管，所述恒压控制芯片包括上述自适应采样电路和环路控制模块；所述原边吸收模块用于限制所述驱动模块的场效应管在关断时漏极的最高电压；所述原边电流采样模块与所述驱动模块连接，用于获取原边绕组电流；所述变压模块与所述原边吸收模块连接，用于原边、副边、辅助边绕组之间的电压电流的互相转换；所述副边输出模块用于输出一副边绕组的电压至所述负载；所述电压采样模块连接至所述驱动模块，用于获取在一周期的退磁时间内反馈电压，并且传送至所述驱动模块的所述自适应采样电路；所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，同时控制所述驱动模块的场效应管的栅极，以形成整个环路的电压闭环控制，进而使得所述原边反馈恒压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

在本实用新型的一实施例中，所述恒压控制芯片进一步包括：一退磁检测模块、一负载电流转换模块和一参考电压生成模块；其中，所述退磁检测模块连接至所述电压采样模块，用以获取退磁时间；所述负载电流转换模块连接至所述退磁检测模块，用以根据所述退磁时间和工作周期的关系，以生成正比于负载电流的比例电压；所述参考电压生成模块连接至所述负载电流转换模块，用于根据比例电压产生电流峰值参考电压，并传送至所述自适应采样电路的峰值参考电压生成模块。

在本实用新型的一实施例中，当负载不同时，通过设置所述自适应采样电路中的固定偏置电流源的电流值、所述斜坡电压生成模块的第一电容的电容值以及所述运算模块的第一电阻和第二电阻的电阻值，以使所述副边输出模块中的第七二极管的电压降之差为零。

依据本实用新型的另一方面，提供一种开关电源系统，所述开关电源系统包括上述自适应采样电路和一环路控制模块，所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路所输出的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，以实现整个环路的控制，进而使得所述开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

本实用新型的优点在于，通过采用自适应采样电路及采用该电路的原边反馈恒压系统，可以实现采样时间自动跟随电流峰值变化而变化，与现有的固定时间采样方式相比，可以极大地减小甚至消除不同负载时采样点处副边二极管的电压降之差，从而使得输出电压精度得到提高；而且从功率开关关断瞬间直到采样点之间的延时是通过电流源对电容充电实现，整个电路实现简单易行。

附图说明

图1是一种常用的原边反馈恒压系统的电路连接示意图；

图2是图1所示的原边反馈恒压系统的波形示意图；

图3是图1所示的原边反馈恒压系统在不同负载情况下的原边电流峰值的示意图；

图4是本实用新型采样时间自动跟随电流峰值变化而变化的工作原理示意图；

图5是本实用新型的自适应采样电路的一实施方式的电路连接示意图；

图6是图5所示的自适应采样电路的内部信号的相应波形图；

图7是本实用新型的自适应采样电路的另一实施方式的电路连接示意图；

图8A和图8B是本实用新型采用所述自适应采样电路的原边反馈恒压系统的示意图；

图9是本实用新型所述原边反馈恒压系统的环路控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的自适应采样电路、印刷电路板、原边反馈恒压系统及开关电源系统的具体实施方式做详细说明。

图3为原边反馈恒压系统在不同负载情况下的原边电流峰值的示意图，其中，实线是原边电流峰值较小的波形；虚线是原边电流峰值较大的波形。由图3可知，对于原边反馈的恒压系统来说，通常工作在断续模式，对于不同的原边电流峰值(Ipp)，副边电流峰值也等比例变化(Isp)，遵循如下等式：Isp＝Nps*Ipp，其中，Nps为原副边匝比。若使用固定时间(Tsh)采样，对于不同原边电流峰值来说，采样点处副边二极管上流过的电流(即副边电流is)不一样，导致采样点处副边二极管上的压降(V_D)不一样，为ΔV_D的差异，该ΔV_D电压差异会加在输出电压上，Vo＝Vs-V_D，其中，Vs为变压器副边电压(通过反馈环路，Vs保持恒定)，Vo为输出电压，不同负载时，V_D有差异，于是，输出电压也会有差异，进而输出恒压精度必然会降低，尤其对于输出电压较低的系统而言，该差异会影响更大。

于是，本实用新型提出一种自适应采样电路，其根据原边电流峰值而自动设置采样时间，而非固定设置采样时间，以解决上述问题。也就是说，通过采用自适应采样电路的系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化，极大地减小甚至消除在不同原边电流峰值时，副边二极管上产生的电压降之差，从而提高输出电压精度。

参见图4所示的本实用新型采样时间自动跟随电流峰值变化而变化的工作原理示意图，其中ip为原边电流波形，is为副边电流波形，V_D为副边二极管电压波形。虚线和实线分别对应两种不同负载时的波形，虚线波形对应的电流峰值比实线波形对应的电流峰值高。Tsh1是实线波形对应的采样延时，Tsh2是虚线波形对应的采样延时。

采样点处流过副边二极管的电流如下式所示：

$I_{s\_sh}=\frac{T_{demag}-T_{sh}}{T_{demag}}*N_{ps}*I_{pp}---\left(1\right)$

其中，Is_sh为采样点处副边二极管电流，Tdemag为退磁时间，Tsh为采样时间，Nps为原副边匝比，Ipp为原边电感电流峰值。其中Tdemag的表达式如下：

$T_{demag}=\frac{L_s*N_{ps}}{V_O+V_D}*I_{pp}---\left(2\right)$

Ls为副边电感感量，V_O为输出电压，V_D为副边二极管压降。

将(2)代入(1)得：

$I_{s\_sh}=N_{ps}*I_{pp}-\frac{V_O+V_D}{L_s}*T_{sh}---\left(3\right)$

对于一个确定的系统，Nps，V_O，V_D以及Ls均为固定值，故从(3)可以延伸出如下等式：

实线对应的采样点处副边二极管电流表达式为：

$I_{s\_sh1}=N_{ps}*I_{pp1}-\frac{V_O+V_{D1}}{L_s}*T_{sh1}---(3-1)$

虚线对应的采样点处副边二极管电流表达式为：

$I_{s\_sh2}=N_{ps}*I_{pp2}-\frac{V_O+V_{D2}}{L_s}*T_{sh2}---(3-2)$

如果要消除不同原边电流峰值对应的副边二极管电压降之差，即V_D1＝V_D2＝V_D，则需要满足下面的等式：

I_{s_sh1}＝I_{s_sh2}(4)

再将上述等式(3-1)和等式(3-2)代入等式(4)，可以得到：

$T_{sh2}=\frac{L_s*N_{ps}}{V_O+V_D}*(I_{pp2}-I_{pp1})+T_{sh1}---\left(5\right)$

如果Tsh1和Tsh2满足上述等式(5)的关系，可以消除不同原边电流峰值对应的副边二极管电压降之差。

因此，基于上述原理，本实用新型提出了一种自适应采样电路，详见下文说明。

参见图5所示，在本实用新型的一实施方式中，一种自适应采样电路包括：包括一峰值参考电压生成模块510、一运算模块520、一斜坡电压生成模块530、一比较模块540、一脉冲生成模块550；其中，所述峰值参考电压生成模块510用于生成一电流峰值参考电压Vcs_ref；所述运算模块520与所述峰值参考电压生成模块510相连，用于将所述电流峰值参考电压Vcs_ref进行比例运算，并且输出一采样参考电压Vsh_ref至所述比较模块540；所述斜坡电压生成模块530用于产生一斜坡电压Vramp，并且输出至所述比较模块540；所述比较模块540用于将所述采样参考电压Vsh_ref与所述斜坡电压Vramp进行比较，当所述斜坡电压Vramp大于所述采样参考电压Vsh_ref时，输出一高电平的采样标识信号(即Tsample信号)，当所述斜坡电压Vramp小于或者等于所述采样参考电压Vsh_ref时，输出一低电平的采样标识信号；所述脉冲生成模块550用于接收采样标识信号，并且在采样标识信号的上升沿，产生一窄脉冲信号(即采样信号)，以至采用自适应采样电路的开关电源的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。其中，所述原边反馈恒压系统的具体结构将在后文中进行详细描述。

以下将具体说明自适应采样电路的每一模块或电路的结构关系。

其中，所述运算模块520包括：一运算放大器、一第一电阻R1和一第二电阻R2；所述运算放大器的第一输入端接收所述峰值参考电压生成模块510的电流峰值参考电压，所述运算放大器的第二输入端分别电连接至第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端；所述第一电阻R1的另一端电连接至所述运算放大器的输出端；所述第二电阻R2的另一端接地。

在本实施方式中，所述电流峰值参考电压Vcs_ref与所述采样参考电压Vsh_ref成比例放大关系。通常情况下，由于所述电流峰值参考电压Vcs_ref较小，一般为几百毫伏，为了使采样时间更加准确，优选地，通过运算放大器以获得合适量级的所述采样参考电压Vsh_ref。当然，在其他实施方式中，所述电流峰值参考电压Vcs_ref与所述采样参考电压Vsh_ref也可以通过运算放大器而成比例缩小关系。

在本实施方式中，优选地，所述斜坡电压生成模块530包括：一第一固定偏置电流源Ib、一开关控制单元531、一第一开关S1、一固定电压源Vsource和一第一电容C1；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开关S1电连接至所述固定电压源Vsource，且所述第一固定偏置电流源Ib电连接至所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端接地；所述开关控制单元531用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关S1的导通或关断；当所述第一开关S1为导通时，所述第一电容C1的一端的电压等于所述固定电压源Vsource的电压，当所述第一开关S1为关断时，所述第一固定偏置电流源Ib对所述第一电容C1进行充电，并且在所述第一电容C1的一端产生一与所述固定电压源Vsource的电压相等的电压为起点且上升的斜坡电压Vramp。其中，可以设置所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关S1为导通；所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关S1为关断。

所述比较模块540包括：一比较器，用于将所述采样参考电压Vsh_ref与所述斜坡电压Vramp进行比较，根据比较结果输出不同电平的采样标识信号。所述脉冲生成模块550根据不同电平的采样标识信号，并且在采样标识信号的上升沿处，产生相应的窄脉冲信号(即采样信号)，以至采用自适应采样电路的原边反馈恒压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

也就是说，根据现有已知等式Vcs_ref＝Ipp*Rcs，可知电流峰值参考电压Vcs_ref正比于原边电流峰值Ipp。在本实施方式中，通过将电流峰值参考电压Vcs_ref进行比例放大，产生采样参考电压Vsh_ref；当开关控制信号Gate_ON为低电平时，第一固定偏置电流源Ib对第一电容C1进行充电，产生一与固定电压源的电压Vsource相等的电压为起点且上升的斜坡电压Vramp，该斜坡电压Vramp与采样参考电压Vsh_ref进行比较，产生不同电平的采样标识信号，再经过脉冲生成模块550的脉冲生成电路(Timer_OneShot)的处理，获得相应的窄脉冲信号(即采样信号SH)。

参见图6所示的自适应采样电路的内部信号的相应波形图。由于电流峰值参考电压Vcs_ref以及采样参考电压Vsh_ref均与原边电流峰值Ipp成正比，该斜坡电压Vramp是以与所述固定电压源的电压相等的电压为起点，且呈上升状态，直至采样参考电压Vsh_ref，此时达到采样点，进而使得从第一开关S1关断瞬间至所述采样点的时间内Tsh和Ipp成线性关系。

根据图4所示的电路图得到下式：

$T_{sh}=\frac{C1*(V_{sh\_ref}-V_{source})}{I_b}=\frac{C1}{I_b}*(\frac{R1+R2}{R2}*R_{cs}*I_{pp}-V_{source})---\left(6\right)$

自适应采样电路中(其中，所述自适应采样电路可包含在一恒压控制芯片内)的C1,Vsource,Ib,R1和R2均为固定值，对于确定的系统(例如原边反馈恒压系统)，Rcs也为固定值，从(6)式可以得到两个不同原边电流峰值对应的采样时间表达式如下：

对应原边电流峰值Ipp1，得到：

$T_{sh1}=\frac{C1*(V_{sh\_ref1}-V_{source})}{I_b}=\frac{C1}{I_b}*(\frac{R1+R2}{R2}*R_{cs}*I_{pp1}-V_{source})---(6-1)$

对应原边电流峰值Ipp2，得到：

$T_{sh2}=\frac{C1*(V_{sh\_ref2}-V_{source})}{I_b}=\frac{C1}{I_b}*(\frac{R1+R2}{R2}*R_{cs}*I_{pp2}-V_{source})---(6-2)$

将上述等式(6-2)两边同时减去等式(6-1)，得到Tsh1和Tsh2的关系如下：

$T_{sh2}=\frac{C1}{I_b}*\frac{R1+R2}{R2}*R_{cs}(I_{pp2}-I_{pp1})+T_{sh1}---\left(7\right)$

对比上述等式(5)和式(7)，在自适应采样电路(其中，所述自适应采样电路可包含在一恒压控制芯片IC1内，如图8A和图8B所示)中可以设置C1，Ib，R1和R2，使得：

$\frac{L_s*N_{ps}}{V_O+V_D}=\frac{C1}{I_b}*\frac{R1+R2}{R2}*R_{cs}---\left(8\right)$

如果自适应采样电路(其中，所述自适应采样电路可包含在一恒压控制芯片IC1内)中的C1，Ib，R1和R2设置得满足(8)式，则上述电路就实现了消除不同原边电流峰值对应的副边二极管电压降之差。也就是说，当负载不同时，通过设置所述自适应采样电路中的固定偏置电流源的电流值、所述斜坡电压生成模块的第一电容的电容值以及所述运算模块的第一电阻和第二电阻的电阻值，以使采用所述自适应采样电路的原边反馈恒压系统的副边输出模块中的第七二极管的电压降之差为零，此处电压降之差为零是指等于零，或近似等于零。这样，与现有技术所采用的固定时间采样方式相比，本实施方式能够极大地减少甚至消除不同负载时采样点处副边二极管电压降之差，从而使得输出电压精度得到提高。

参见图7所示，本实用新型还提供一种自适应采样电路的另一实施方式。在该实施方式中，所述采样模块510、所述运算模块520、所述比较模块540以及所述脉冲生成模块550与图5所示的实施方式中的各个模块结构相同。不同之处在于，在本实施方式中，所述斜坡电压生成模块530的第一开关S1为接地，而非电连接至所述固定电压源。

具体而言，在本实施方式中，所述斜坡电压生成模块530包括：一第一固定偏置电流源Ib、一开关控制单元531、一第一开关S1和一第一电容C1，可参见图5；其中所述第一固定偏置电流源Ib通过所述第一开关S1电连接地，且所述第一固定偏置电流源Ib电连接至所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端接地；所述开关控制单元531用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关S1的导通或关断；当所述第一开关S1为导通时，所述第一电容C1的一端的电压等于零，当所述第一开关S1为关断时，所述第一固定偏置电流源Ib对所述第一电容C1进行充电，并且在所述第一电容C1的一端产生一零电压为起点且上升的斜坡电压。其中，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关S1为导通；当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关S1为关断。

在本实施方式中，由于电流峰值参考电压Vcs_ref以及采样参考电压Vsh_ref均与原边电流峰值Ipp成正比，斜坡电压Vramp是以零电压为起点，且呈上升状态，直至采样参考电压Vsh_ref，此时达到采样点，进而使得从第一开关S1关断瞬间至所述采样点的时间内Tsh和Ipp成线性关系，于是，这样也可以实现采样点自动跟随峰值电流变化，进而能够极大地减少甚至消除不同负载时采样点处副边二极管电压降之差，从而使得输出电压精度得到提高。

上述自适应采样电路可以包含在一恒压控制芯片IC1内，如图8A和图8B所示，而在其他实施方式中，所述自适应采样电路也可以采用独立器件组成，并不包含在芯片IC1内部，而是形成于一印刷电路板。也就是说，可以提供一种印刷电路板，其包括上述自适应采样电路。

参见图8A和图8B，并结合图4-6，本实用新型还提供一种原边反馈恒压系统，其采用上述自适应采样电路。所述系统包括：一整流桥820、一滤波模块830、一启动供电模块840、一驱动模块850、一原边吸收模块860、一原边电流采样模块870、一电压采样模块8110、一变压模块880、一副边输出模块890以及一负载8100。其中，所述整流桥820的输入端与市电连接，用于将交流电整流为直流电，并传送至所述滤波模块830；所述滤波模块830用于对直流电进行滤波；所述启动供电模块840与所述滤波模块830连接，用于使所述驱动模块850启动，并且给所述驱动模块850供电；所述驱动模块850与所述原边吸收模块860连接，用于进行恒压控制，其中所述驱动模块850包括一恒压控制芯片IC1和一场效应管Q1，所述恒压控制芯片IC1包括一恒压控制电路900，所述恒压控制电路900包括上述的自适应采样电路和环路控制模块8120(参见图8B)；所述原边吸收模块860用于限制所述驱动模块850的场效应管在关断时(所述场效应管的)漏极的最高电压；所述原边电流采样模块870与所述驱动模块850连接，用于获取原边绕组电流；所述变压模块880与所述原边吸收模块860连接，用于原边、副边、辅助边绕组之间的电压电流的互相转换；所述副边输出模块890用于输出一副边绕组的电压至所述负载8100；所述电压采样模块8110连接至所述驱动模块850，用于获取在一周期的退磁时间内反馈电压，并且传送至所述驱动模块850的所述自适应采样电路。

以下将具体描述原边反馈恒压系统的每一模块或电路的结构关系。

在本实施例中，所述整流桥820包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；串联的所述第一二极管D1和所述第三二极管D3与串联的所述第二二极管D2和第四二极管D4并联。所述第一二极管D1的负极和所述第二二极管D2的负极电连接，所述第一二极管D1的正极和所述第二二极管D2的正极分别电连接至所述第三二极管D3的负极和所述第四二极管D4的负极，所述第三二极管D3的正极和所述第四二极管D4的正极电连接且接地。

所述滤波模块830包括：一第二电容C2，所述第二电容C2与串联的所述第二二极管D2和第四二极管D4并联。也就是说，所述第二电容C2的一端电连接至所述第二二极管C2的负极，所述第二电容C2的另一端电连接至所述第四二极管D4的正极。

所述启动供电模块840包括：一启动电阻Rst、一第三电容C3和一第六二极管D6；所述启动电阻Rst和所述第三电容C3的共同连接点分别电连接至所述驱动模块850和所述第六二极管D6的负极；所述第三电容C3的另一端接地；所述启动电阻Rst的另一端电连接至所述滤波模块830的一端。所述第六二极管D6的正极电连接至取样线圈(图中未标注)。

所述驱动模块850包括：一恒压控制芯片IC1和一场效应管Q1。所述恒压控制芯片IC1可以包括恒压控制电路900，如图8A所示。所述恒压控制芯片IC1的VCC引脚电连接至所述启动供电模块840的所述第六二极管D6的负极，所述恒压控制芯片IC1的GATE引脚电连接至所述场效应管Q1的栅极，所述恒压控制芯片IC1的FB引脚电连接至所述电压采样模块8110，所述恒压控制芯片IC1的CS引脚电连接至所述原边电流采样模块870，所述恒压控制芯片IC1的GND引脚接地；所述场效应管Q1的漏极电连接至所述原边吸收模块860，所述场效应管Q1的源极电连接至所述原边电流采样模块870。所述恒压控制电路900包括上述的自适应采样电路和环路控制模块8120。其中，所述环路控制模块8120用于接收所述自适应采样电路的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，同时控制所述驱动模块850的场效应管Q1的栅极，以形成整个环路的电压闭环控制，进而使得所述原边反馈恒压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

所述原边吸收模块860包括：一第四电阻R4、一第五电容C5、一第五二极管D5；所述第五电容C5与所述第四电阻R4并联之后再与所述第五二极管D5串联。所述第四电阻R4的一端电连接至所述启动电阻Rst的一端，另一端电连接至所述第五二极管D5的负极。所述第五二极管D5的正极电连接至所述驱动模块850的场效应管的漏极。

所述原边电流采样模块870包括：一采样电阻Rcs，用于获取原边绕组电流。所述采样电阻Rcs的一端电连接至所述驱动模块850的恒压控制芯片IC1的CS引脚，所述采样电阻Rcs的另一端接地。

所述变压模块880包括：原边线圈、副边线圈、取样线圈(图中未标注)及铁芯T1。

所述副边输出模块890包括：一第七二极管D7和一第四电容C4；所述第七二极管D7与所述第四电容C4串联，所述第四电容C4与所述负载8100并联。也就是说，所述第七二极管D7的负极电连接至所述第四电容C4的一端。

所述电压采样模块8110包括：一第三电阻R3和一第四电阻R4；所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的共同连接点电连接至所述驱动模块850的恒压控制芯片IC1的FB引脚；所述第三电阻R3的另一端电连接至所述启动供电模块840；所述第四电阻R4的另一端接地。

参见图9，所述环路控制模块8120可包括一第二开关S2、一第六电容C6、一误差放大器(简称EA)、一PFM/PWM调制器。所述环路控制模块8120在接收到窄脉冲信号后，所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持，经误差放大处理后，反馈至所述场效应管Q1的栅极(如图8A所示)，从而形成一电压闭环控制，进而使得所述原边反馈恒压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

在本实施方式中，所述恒压控制电路900可进一步包括：一退磁检测模块8130、一负载电流转换模块8140和一参考电压生成模块8150；其中，所述退磁检测模块8130连接至所述电压采样模块8110，用以获取退磁时间；所述负载电流转换模块8140连接至所述退磁检测模块8130，用以根据所述退磁时间和工作周期的关系，以生成正比于负载电流的比例电压；所述参考电压生成模块8150连接至所述负载电流转换模块8140，用于根据比例电压产生电流峰值参考电压，并传送至所述自适应采样电路的峰值参考电压生成模块。所述恒压控制电路900的输入信号为通过所述恒压控制芯片IC1的FB引脚的FB信号和CS引脚的CS信号，所述恒压控制电路900的输出信号为通过所述恒压控制芯片IC1的GATE引脚的GATE信号。

在本实施方式中，通过FB引脚检测退磁，获得退磁时间Tdemag，接着，由退磁时间和工作周期Tsw的关系产生正比于负载电流的比例电压Vload，再根据比例电压Vload产生电流峰值参考电压Vcs_ref。于是，根据现有已知等式Vcs_ref＝Ipp*Rcs，可知电流峰值参考电压Vcs_ref正比于原边电流峰值Ipp。

根据上文所述，斜坡电压Vramp是以与所述固定电压源的电压相等的电压为起点，且呈上升状态，直至采样参考电压Vsh_ref，此时达到采样点，进而使得从第一开关S1关断瞬间至所述采样点的时间内Tsh和Ipp成线性关系，于是也可以实现了采样点自动跟随峰值电流变化，进而能够极大地减少甚至消除不同负载时采样点处副边二极管(D7)电压降之差，从而使得输出电压精度得到提高。

此外，上述自适应采用采样电路除了应用于原边反馈恒压系统之外，还可以应用例如开关电源系统(图未示)。所述开关电源系统可包括自适应采样电路和一环路控制模块，所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路所输出的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，以实现整个环路的控制，进而使得所述开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种自适应采样电路，其特征在于，包括：一峰值参考电压生成模块、一运算模块、一斜坡电压生成模块、一比较模块、一脉冲生成模块；其中，

所述峰值参考电压生成模块用于生成一电流峰值参考电压；

所述运算模块与所述峰值参考电压生成模块相连，用于将所述电流峰值参考电压进行比例运算，并且输出一采样参考电压至所述比较模块；

所述斜坡电压生成模块用于产生一斜坡电压，并且输出至所述比较模块；

所述比较模块用于将所述采样参考电压与所述斜坡电压进行比较，当所述斜坡电压大于所述采样参考电压时，输出一高电平的采样标识信号，当所述斜坡电压小于或者等于所述采样参考电压时，输出一低电平的采样标识信号；

所述脉冲生成模块用于接收采样标识信号，并且在采样标识信号的上升沿，产生一窄脉冲信号，以至采用自适应采样电路的开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

2.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述运算模块包括：一运算放大器、一第一电阻和一第二电阻；所述运算放大器的第一输入端接收所述峰值参考电压生成模块的电流峰值参考电压，所述运算放大器的第二输入端分别电连接至第一电阻的一端和第二电阻的一端；所述第一电阻的另一端电连接至所述运算放大器的输出端；所述第二电阻的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例放大关系。

4.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述电流峰值参考电压与所述采样参考电压成比例缩小关系。

5.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一开关控制单元、一第一开关、一固定电压源和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开关电连接至所述固定电压源，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关的导通或关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压等于所述固定电压源的电压，当所述第一开关为关断时，所述第一固定偏置电流源对所述第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产生一与所述固定电压源的电压相等的电压为起点且上升的斜坡电压。

6.根据权利要求5所述的自适应采样电路，其特征在于，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通；当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。

7.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述斜坡电压生成模块包括：一第一固定偏置电流源、一开关控制单元、一第一开关和一第一电容；其中所述第一固定偏置电流源通过所述第一开关电连接地，且所述第一固定偏置电流源电连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地；所述开关控制单元用于输出一开关控制信号，以控制所述第一开关的导通或关断；当所述第一开关为导通时，所述第一电容的一端的电压等于零，当所述第一开关为关断时，所述第一固定偏置电流源对所述第一电容进行充电，并且在所述第一电容的一端产生一零电压为起点且上升的斜坡电压。

8.根据权利要求7所述的自适应采样电路，其特征在于，当所述开关控制信号为高电平时，所述第一开关为导通；当所述开关控制信号为低电平时，所述第一开关为关断。

9.根据权利要求1所述的自适应采样电路，其特征在于，所述比较模块包括：一比较器，用于将所述采样参考电压与所述斜坡电压进行比较，根据比较结果输出不同电平的采样标识信号。

10.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板包括权利要求1-9项中的任一项所述的自适应采样电路。

11.一种原边反馈恒压系统，其特征在于，包括一整流桥、一滤波模块、一启动供电模块、一驱动模块、一原边吸收模块、一原边电流采样模块、一电压采样模块、一变压模块、一副边输出模块以及一负载；其中

所述整流桥的输入端与市电连接，用于将交流电整流为直流电，并传送至所述滤波模块；

所述滤波模块用于对直流电进行滤波；

所述启动供电模块与所述滤波模块连接，用于使所述驱动模块启动，并且给所述驱动模块供电；

所述驱动模块与所述原边吸收模块连接，用于进行恒压控制，其中所述驱动模块包括一恒压控制芯片和一场效应管，所述恒压控制芯片包括权利要求1-9项中的任一项所述的自适应采样电路和环路控制模块；

所述原边吸收模块用于限制所述驱动模块的场效应管在关断时漏极的最高电压；

所述原边电流采样模块与所述驱动模块连接，用于获取原边绕组电流；

所述变压模块与所述原边吸收模块连接，用于原边、副边、辅助边绕组之间的电压电流的互相转换；

所述副边输出模块用于输出一副边绕组的电压至所述负载；

所述电压采样模块连接至所述驱动模块，用于获取在一周期的退磁时间内反馈电压，并且传送至所述驱动模块的所述自适应采样电路；

所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，同时控制所述驱动模块的场效应管的栅极，以形成整个环路的电压闭环控制，进而使得所述原边反馈恒压系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。

12.根据权利要求11所述的原边反馈恒压系统，其特征在于，所述恒压控制芯片进一步包括：一退磁检测模块、一负载电流转换模块和一参考电压生成模块；其中，

所述退磁检测模块连接至所述电压采样模块，用以获取退磁时间；

所述负载电流转换模块连接至所述退磁检测模块，用以根据所述退磁时间和工作周期的关系，以生成正比于负载电流的比例电压；

所述参考电压生成模块连接至所述负载电流转换模块，用于根据比例电压产生电流峰值参考电压，并传送至所述自适应采样电路的峰值参考电压生成模块。

13.根据权利要求12所述的原边反馈恒压系统，其特征在于，当负载不同时，通过设置所述自适应采样电路中的固定偏置电流源的电流值、所述斜坡电压生成模块的第一电容的电容值以及所述运算模块的第一电阻和第二电阻的电阻值，以使所述副边输出模块中的第七二极管的电压降之差为零。

14.一种开关电源系统，其特征在于，所述开关电源系统包括权利要求1-9中的任一项所述的自适应采样电路和一环路控制模块，所述环路控制模块用于接收所述自适应采样电路所输出的窄脉冲信号，并且利用所述窄脉冲信号对反馈电压信号进行采样保持和误差放大，以实现整个环路的控制，进而使得所述开关电源系统的采样时间自动跟随电流峰值变化而变化。