CN205622483U - 一种峰值电流检测补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种峰值电流检测补偿电路，峰值电流检测补偿电路包括开关管、电流采样电路、比较器；电流采样电路与开关管电连接，对流经开关管或电感的电流进行采样，电流采样电路的采样端输出采样信号；比较器的第一输入端连接电流采样电路的采样端、第二输入端连接动态基准信号；根据采样信号的峰值与预设阈值的比较结果，动态基准信号进行相应的调整；采样信号大于等于动态基准信号时，比较器的输出端输出开关管断开信号。

Description

一种峰值电流检测补偿电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种峰值电流检测补偿电路。

背景技术

在电流型开关电源中，峰值电流控制是一种常用的控制方法，其基本原理是通过峰值电流控制电路中的比较器实时检测电感电流值，进而控制电感电流峰值为一恒定值。

请参考图1，传统的峰值电流控制电路包括第一开关管K1、第一电感L1、负载、第一续流二极管D1、电流采样电阻1、比较器2、控制电路3、驱动电路4，电流采样电阻1与第一开关管K1串联，比较器2、控制电路3和驱动电路4顺序连接，比较器2的第一输入端与第一开关管K1和电流采样电阻1两者的连接点电连接，第二输入端输入电流的预设阈值，驱动电路4的输出端连接第一开关管K1的控制端。峰值电流控制电路的原理为：在第一开关管K1闭合后，电感电流开始上升，通过比较器2将采样到的电流与预设阈值进行比较，当电感电流上升至预设阈值时，比较器2翻转，通过控制电路3和驱动电路4将第一开关管K1断开，电感电流下降，电感电流和开关波形如图2所示。

但是在实际应用中，使用传统的峰值电流控制电路控制第一开关管K1的断开会出现第一开关管K1实际断开时电流已经超出预设阈值的现象，造成系统误差；且当电感电流的斜率发生变化时，第一开关管K1实际断开时电流超过预设阈值的幅度会随之改变，峰值电流控制电路无法做到恒定峰值电流控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种峰值电流检测补偿电路，解决现有峰值电流控制电路电流超出预设阈值，无法做到恒定峰值电流控制的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种峰值电流检测补偿电路，包括开关管、电流采样电路、比较器；所述电流采样电路与开关管电连接，对流经开关管或电感的电流进行采样，电流采样电路的采样端输出采样信号；所述比较器的第一输入端连接电流采样电路的采样端，比较器的第二输入端连接动态基准信号；根据采样信号的峰值与预设阈值的比较结果，所述动态基准信号进行相应的调整；当采样信号大于等于动态基准信号时，比较器的输出端输出开关管断开信号。

可选的，还包括峰值采样保持电路；所述峰值采样保持电路连接电流采样电路的采样端，峰值采样保持电路将采样信号的峰值采样并保持。

可选的，还包括基准信号调节电路；所述基准信号调节电路的第一输入端连接峰值采样保持电路的输出端，基准信号调节电路的第二输入端输入采样信号的预设阈值，基准信号调节电路的输出端输出动态基准信号。

可选的，还包括控制电路和驱动电路；所述控制电路的输入端连接比较器的输出端，控制电路的输出端连接所述驱动电路的输入端；所述驱动电路的输出端连接开关管的控制端；所述控制电路和驱动电路根据比较器输出的开关管断开信号，控制开关管的断开。

可选的，所述基准信号调节电路将采样信号的峰值与预设阈值进行比较，输出动态基准信号；峰值等于预设阈值，或者两者差值在一定范围内时，输出的动态基准信号不改变；峰值比预设阈值大一定值时，输出的动态基准信号降低；峰值比预设阈值小一定值时，输出的动态基准信号升高。

可选的，所述电流采样电路的采样端输出的采样信号为采样电压信号。

可选的，所述电流采样电路的采样端输出的采样信号为采样电流信号。

可选的，所述电流采样电路为采样电阻，所述采样电阻与开关管串联。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

传统的峰值电流控制电路存在一定的时间延迟，例如比较器延时t1、控制电路延时t2、驱动电路延时t3等。请参考图3，这些延时会导致开关实际断开时，电流已经超出预设阈值，造成系统误差；且当电流斜率发生变化时，电流峰值超过预设阈值的幅度会随之发生改变，导致峰值电流控制电路无法做到恒定峰值电流控制。

相比于传统的峰值检测电路，本实用新型增加了峰值采样保持电路和基准信号调节电路，峰值采样保持电路将采样信号的峰值采样并保持，基准信号调节电路通过比较峰值和预设阈值，将比较器的输入预设阈值变为一个接近峰值的、可以根据峰值动态调节的动态基准信号，比较器将采样信号与这一动态基准信号进行比较，当采样信号大于等于动态基准信号时输出开关管断开信号，即便比较器、控制电路、驱动电路存在延时，仍能保证当开关管实际断开时，开关管电流的峰值与预设阈值近似，且不随电流斜率而变化；从而解决了传统峰值电流控制电路在开关实际断开时，电流已经超出预设阈值，且当电感电流斜率发生变化时，电流峰值超过预设阈值的幅度会随之发生改变，导致无法实现恒定峰值电流控制的问题。

本实用新型的基准信号调节电路将采样信号的峰值与预设阈值进行比较，输出动态基准信号；峰值等于预设阈值，或者两者差值在一定范围内时，输出的动态基准信号不改变；峰值比预设阈值大一定值时，输出的动态基准信号降低；峰值比预设阈值小一定值时，输出的动态基准信号升高。这使得本实用新型通过基准信号调节电路的多次比较，将采样信号的峰值与预设阈值的差值减小，从而解决了传统峰值电流控制电路的预设阈值不能调节的问题。

附图说明

图1是传统峰值检测电路的结构框图；

图2是传统峰值检测电路的电感L1电流波形图；

图3是传统峰值检测电路在实际应用中的电感L1电流波形图；

图4是本实用新型实施例的结构框图；

图5是本实用新型实施例的电感L2电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实用新型公开了一种峰值电流检测补偿电路，请参考图4，本实用新型的峰值电流检测补偿电路包括第二开关管K2、第二电感L2、负载11、第二续流二极管D2、电流采样电路5、峰值采样保持电路6、基准信号调节电路7、比较器8、控制电路9和驱动电路10。

在本实施例中，本实用新型的峰值电流检测补偿电路用于第二电感L2电流的峰值检测，通过动态调整比较器的基准信号来保证第二电感L2电流峰值等于预设阈值。在电路中设有一个与第二电感L2并联的第二续流二极管D2，当第二开关管K2断开后，第二电感L2与第二续流二极管D2、负载构成闭合回路，由于第二电感L2的电流不可突变，第二电感L2的电流经第二续流二极管D2和负载释放，经过一段时间后降低为0。在其它实施例中，本实用新型的峰值电流检测补偿电路的适用范围不限于第二电感L2电流，也可以用于任何线性变化的电流的峰值检测。

在本实施例中，电流采样电路5为电流采样电阻R2，电流采样电阻R2与第二电感L2和第二开关管K2串联，第二电感L2电流流经电流采样电阻R2，在电流采样电阻R2两端形成采样电压，该采样电压值除以电流采样电阻R2的阻值即为第二电感L2的电流值。在其它实施例中，电流采样电路5也可以不使用采样电阻R2，而是通过其他方式进行采样，例如，利用MOS管的导通电阻和电流互感器采样。

峰值采样保持电路6的输入端分别与第二开关管K2和电流采样电阻R2的一端电连接，基准信号调节电路7的第一输入端连接峰值采样保持电路6的输出端、基准信号调节电路7的第二输入端输入电压预设阈值Uth，电压预设阈值Uth的大小为电流预设阈值Ith乘以电流采样电阻R2的阻值，电压预设阈值Uth可固定也可浮动。峰值采样保持电路6将第二电感L2电流为峰值时的电流采样电阻R2的采样电压值采样并保持，即将电流采样电阻R2的采样电压的峰值采样并保持，基准信号调节电路7将电流采样电阻R2的采样电压的峰值与电压预设阈值Uth进行比较，相当于将第二电感L2电流的峰值与电流预设阈值Ith进行比较，输出动态基准信号REF。如果峰值与电压预设阈值Uth的差值小于电压单位值u，输出的动态基准信号REF不变；如果峰值比预设阈值Uth大，且差值大于等于单位电压值u时，动态基准信号降低一个基准值；如果峰值比预设阈值Uth小，且差值大于等于单位电压值u时，输出的动态基准信号升高一个基准值。动态基准信号REF的初始值可为任意值，为了控制方便，一般动态基准信号REF的初始值等于电压预设阈值Uth。在本实施例中，电压单位值u可预设，其大小为电流单位值i乘以电流采样电阻R2的阻值。在本实施例中，基准值等于电压单位值u，在其它实施例中，可根据具体情况设置电压单位值u和基准值，两者可以不相等。

比较器8的第一输入端分别与第二开关管K2和电流采样电阻R2的一端电连接、第二输入端连接基准信号调节电路7的输出端；控制电路9的输入端连接比较器8的输出端，控制电路9的输出端连接所述驱动电路10的输入端；驱动电路10的输出端连接第二开关管K2。比较器8将电流采样电阻R2的电压与基准信号调节电路7输出的动态基准信号REF进行比较，电流采样电阻R2的电压大于等于动态基准信号REF时，比较器8输出开关断开信号。控制电路9接收开关断开信号，控制驱动电路10将第二开关管K2断开。

请参考图5，在本实施例中，第二开关管K2第一次闭合时，第二电感L2电流上升，电流采样电阻R2的采样电压上升，电流采样电阻R2的采样电压与第二电感L2电流呈线性关系。当电流采样电阻R2的采样电压上升至动态基准信号REF的初始值，即电压预设阈值Uth时，即第二电感L2电流上升至电流预设阈值Ith时，比较器8输出开关断开信号。控制电路9接收开关断开信号，控制驱动电路10将开关断开，第二电感L2电流下降。由于峰值电流检测补偿电路中存在一定的时间延迟，导致第二开关管K2实际断开时，电流采样电阻R2的采样电压的峰值已经超出动态基准信号REF的初始值，即第二电感L2电流的峰值超过电流预设阈值Ith。峰值采样保持电路6将电流采样电阻R2的采样电压的峰值采样并保持，基准信号调节电路7将电流采样电阻R2的采样电压的峰值与电压预设阈值Uth进行比较。如果峰值与电压预设阈值Uth的差值大于等于电压单位值u，输出的动态基准信号REF降低一个电压单位值u，即动态基准信号REF的值变为Uth-u。

如果动态基准信号REF的值降低为Uth-u，则下一次第二开关管K2闭合，第二电感L2电流上升，电流采样电阻R2的采样电压上升，电流采样电阻R2的采样电压与第二电感L2电流呈线性关系。当电流采样电阻R2的采样电压上升至动态基准信号REF的值Uth-u时，即第二电感L2电流的大小上升至Ith-i时，比较器8输出开关断开信号。控制电路9接收开关断开信号，控制驱动电路10将第二开关管K2断开，第二电感L2电流下降。由于峰值电流检测补偿电路中存在一定的时间延迟，导致第二开关管K2在实际断开时，电流采样电阻R2的采样电压的峰值已经超出动态基准信号REF的值Uth-u，即第二电感L2电流的峰值的大小超出Ith-i。峰值采样保持电路6将电流采样电阻R2的采样电压的峰值采样并保持，基准信号调节电路7将电流采样电阻R2的采样电压的峰值与电压预设阈值Uth进行比较。如果峰值与电压预设阈值Uth的差值大于等于电压单位值u，输出的动态基准信号REF再降低一个电压单位值u，即动态基准信号REF的值变为Uth-2u。

如此循环，直至电流采样电阻R2的采样电压的峰值与电压预设阈值Uth的差值小于电压单位值u为止，即直至第二电感L2电流的峰值与电流预设阈值Ith的差值小于电流单位值i为止，此时基准信号调节电路7输出的动态基准信号REF不再改变。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种峰值电流检测补偿电路，其特征在于，包括开关管、电流采样电路、比较器；

所述电流采样电路与开关管电连接，对流经开关管或电感的电流进行采样，电流采样电路的采样端输出采样信号；

所述比较器的第一输入端连接电流采样电路的采样端，比较器的第二输入端连接动态基准信号；

根据采样信号的峰值与预设阈值的比较结果，所述动态基准信号进行相应的调整；

当采样信号大于等于动态基准信号时，比较器的输出端输出开关管断开信号；

还包括峰值采样保持电路；所述峰值采样保持电路连接电流采样电路的采样端，峰值采样保持电路将采样信号的峰值采样并保持；

还包括基准信号调节电路；所述基准信号调节电路的第一输入端连接峰值采样保持电路的输出端，基准信号调节电路的第二输入端输入采样信号的预设阈值，基准信号调节电路的输出端输出动态基准信号；

还包括控制电路和驱动电路；

所述控制电路的输入端连接比较器的输出端，控制电路的输出端连接所述驱动电路的输入端；

所述驱动电路的输出端连接开关管的控制端；

所述控制电路和驱动电路根据比较器输出的开关管断开信号，控制开关管的断开。

2.如权利要求1所述的峰值电流检测补偿电路，其特征在于，所述电流采样电路的采样端输出的采样信号为采样电压信号。

3.如权利要求1所述的峰值电流检测补偿电路，其特征在于，所述电流采样电路的采样端输出的采样信号为采样电流信号。

4.如权利要求1所述的峰值电流检测补偿电路，其特征在于，所述电流采样电路为采样电阻，所述采样电阻与开关管串联。