CN217469739U - 反馈电路、开关电源以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供反馈电路、开关电源以及电子设备。反馈电路包括信号处理模块、信号补偿模块以及信号差分模块。信号处理模块用于接收开关电源提供的基于原边峰值电流形成的采样电压信号，并将采样电压信号转换为第一电压信号。补偿模块用于输出补偿电压信号。其中，采样电压信号和补偿电压信号各自的变化量分别与开关电源的输入电压的变化量之间呈第一正比关系和第二正比关系。信号差分模块用于接收第一电压信号和补偿电压信号，并对第一电压信号和补偿电压信号进行差分处理以输出第二电压信号，第二电压信号用于反映开关电源的输出电流。该反馈电路能够输出用于反映开关电源的输出电流的电压信号，并且不会对开关电源的功能参数造成影响。

Description

反馈电路、开关电源以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种反馈电路、包括所述反馈电路的开关电源，以及包括所述开关电源的电子设备。

背景技术

近年来，车载DCDC变换器对其功率、转换效率以及电磁兼容等功能参数的要求日趋严格。然而，直接采样DCDC变换器的输出电流时会对上述参数产生影响，因此，对于功能参数要求较高的部分车企来说，在开关电源的电路中直接采样输出电流来计算输出电流的大小将难以满足其参数要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种反馈电路、开关电源以及电子设备，所述反馈电路能够输出用于反映所述开关电源的输出电流的电压信号，并且不会对所述开关电源的功能参数造成影响。

为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供一种反馈电路，用于开关电源中，所述开关电源能够提供基于其原边峰值电流形成的采样电压信号，所述反馈电路包括：

信号处理模块，其包括第一输入端及第一输出端，所述第一输入端用于接收所述采样电压信号，所述信号处理模块用于将所述采样电压信号转换为第一电压信号，并通过所述第一输出端输出所述第一电压信号，其中，所述采样电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第一正比关系；

信号补偿模块，其包括第二输出端，所述信号补偿模块用于通过所述第二输出端输出补偿电压信号，所述补偿电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第二正比关系；以及

信号差分模块，其包括第一相输入端、第二相输入端以及第三输出端，所述第一相输入端与所述第一输出端连接以接收所述第一电压信号，所述第二相输入端与所述第二输出端连接以接收所述补偿电压信号，所述信号差分模块用于对所述第一电压信号和所述补偿电压信号进行差分处理，并通过所述第三输出端输出第二电压信号，所述第二电压信号用于反映所述开关电源的输出电流。

一实施例中，所述信号补偿模块包括第一补偿子模块，所述第一补偿子模块包括第二输入端及所述第二输出端，所述第二输入端用于接收第三电压信号，所述第一补偿子模块用于将所述第三电压信号转换为所述补偿电压信号；

其中，所述信号补偿模块还包括连接所述第二输入端的第二补偿子模块，所述第二补偿子模块用于提供所述第三电压信号；或者，所述开关电源包括连接所述第二输入端的电压补偿模块，所述电压补偿模块用于提供所述第三电压信号。

一实施例中，所述第一补偿子模块包括依次连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端作为所述第二输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻与所述第二电阻相互连接的一端作为所述第二输出端，所述第一补偿子模块对所述第三电压信号进行第一压降处理得到所述补偿电压信号。

一实施例中，所述信号处理模块包括依次连接的二极管、第三电阻及第四电阻，所述二极管的正极作为所述第一输入端，所述二极管的负极连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相互连接的一端作为所述第一输出端，所述信号处理模块对所述采样电压信号进行第二压降处理得到所述第一电压信号。

一实施例中，所述反馈电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括第一电容、第二电容以及第三电容；

其中，所述第一电容连接于所述第三电阻的第一端与地之间，所述第二电容连接于所述第四电阻的第一端与地之间，所述第三电容连接于所述第二电阻的第一端与地之间。

一实施例中，所述信号差分模块包括运算放大器及反馈电阻，所述运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及所述第三输出端；

其中，所述正相输入端为与所述第一输出端连接的所述第一相输入端，所述反相输入端为与所述第二输出端连接的所述第二相输入端，所述反馈电阻连接于所述反相输入端与所述第三输出端之间。

一实施例中，所述反馈电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括依次连接的第五电阻和第四电容，所述第五电阻的第一端连接所述第三输出端，所述第四电容连接于所述第五电阻的第二端与地之间；

其中，所述第五电阻与所述第四电容相互连接的一端作为第四输出端，所述第二滤波模块用于通过所述第五电阻的第一端接收所述第二电压信号，并对所述第二电压信号进行第三压降处理以得到第四电压信号，所述第四电压信号通过所述第四输出端输出，以用于反映所述开关电源的输出电流。

第二方面，本实用新型提供一种开关电源，所述开关电源包括采样元件、控制器以及上述任一实施例中的反馈电路；所述采样元件设于所述开关电源的原边电路中，以用于采样所述开关电源的原边峰值电流并转换输出所述采样电压信号；所述第一输入端连接所述采样元件以接收所述采样电压信号；所述控制器连接所述反馈电路，以用于接收所述反馈电路输出的电压信号，并根据接收的所述反馈电路输出的电压信号确定所述开关电源的输出电流。

一实施例中，所述信号补偿模块包括具有第二输入端及所述第二输出端的第一补偿子模块，所述第二输入端用于接收第三电压信号，所述第一补偿子模块用于将所述第三电压信号转换为所述补偿电压信号；

其中，所述信号补偿模块还包括连接于所述控制器和所述第二输入端之间的第二补偿子模块，所述控制器还用于控制所述第二补偿子模块根据所述开关电源的输入电压的变化量提供所述第三电压信号，或者，所述开关电源还包括连接所述控制器和所述第二输入端的电压补偿模块，所述控制器还用于控制所述电压补偿模块根据所述开关电源的输入电压的变化量提供所述第三电压信号。

第三方面，本实用新型提供一种电子设备，包括上述任一实施例中的开关电源。

本实用新型提供的反馈电路、开关电源以及电子设备中，所述反馈电路包括信号处理模块、信号补偿模块以及信号差分模块。所述信号处理模块用于将所述开关电源提供的基于原边峰值电流形成的采样电压信号转换成第一电压信号，并输出至所述信号差分模块的第一相输入端。所述信号补偿模块用于提供补偿电压信号，并将补偿电压信号输出至所述信号差分模块的第二相输入端。其中，所述采样电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第一正比关系、所述补偿电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第二正比关系，使得所述信号差分模块能够对所述第一电压信号和所述补偿电压信号进行差分处理以输出用于反映所述开关电源的输出电流的第二电压信号。所述反馈电路没有对所述开关电源的输出电流进行直接采样，因此不会对所述开关电源的功能参数造成影响。再者，所述反馈电路通过连接所述开关电源的原边电路中的采样元件，从而获取原边峰值电流转换生成的所述采样电压信号，相比于现有技术中的开关电源，所述开关电源可以省去包含采样电阻的采样电路，这样不仅可以有效减少EMC通过电源线进行传导耦合的路径、对所述开关电源的EMC具有优化作用，而且可以避免所述采样电阻带来的损耗、提高所述开关电源的转换效率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述内容中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型其中一实施例提供的开关电源的框架结构图。

图2是图1所示开关电源在一实施方式中的拓扑电路结构示意图。

图3是图1所示开关电源在另一实施方式中的拓扑电路结构示意图。

图4是图2所示反馈电路的框架图。

图5是图4所示反馈电路的结构示意图。

图6是图5所示反馈电路应用于一具体实施方式时采样电压信号、第二电压信号及第三电压信号的波形变化示意图。

图7是本实用新型其中一实施例提供的电子设备的框架图。

主要元件符号说明：

开关电源 100

用电组件 200

电流互感器 20

反馈电路 40

控制器 60

信号处理模块 41

信号补偿模块 43

信号差分模块 45

第一滤波模块 47

第二滤波模块 49

第一电阻 R1

第二电阻 R2

第三电阻 R3

第四电阻 R4

第五电阻 R5

反馈电阻 RF

第一电容 C1

第二电容 C2

第三电容 C3

第四电容 C4

二极管 D

采样电压信号 VCS

补偿电压信号 VCOM

第一电压信号 VS1

第二电压信号 VS2

第三电压信号 VS3

第四电压信号 VS4

副边地 SGND

原边地 PGND

输入电压 Vin

输出电压 Vout

供电电压 VCC

原边峰值电流 Ipeak

磁化电流 Imag

如下具体实施方式将结合附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

对于现有技术中直接采样开关电源的输出电流会对所述开关电源的功率、转换效率以及电磁兼容等功能参数造成影响的问题，本实用新型提供一种反馈电路，可以基于采样所述开关电源的原边峰值电流而输出一反馈电压信号，所述反馈电压信号能够反映所述开关电源的输出电流，并且不会对所述开关电源的功能参数造成影响。

下面将参阅图1-图7描述本实用新型提供的反馈电路、开关电源以及电子设备。

请参阅图1，本实用新型提供一种开关电源100，包括采样元件、反馈电路40以及控制器60。其中，所述采样元件用于采样所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak，并转换输出一采样电压信号VCS。所述反馈电路40连接所述采样元件，所述反馈电路40用于接收所述采样电压信号VCS，并输出用于反映所述开关电源100的输出电流Iout的反馈电压信号。所述控制器60连接所述反馈电路40，用于接收所述反馈电路40输出的所述反馈电压信号，并能够结合所述反馈电路40输出的所述反馈电压信号与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应关系确定所述开关电源100的输出电流Iout。需要说明的是，在本实用新型的实施例中，所述开关电源100可以是但不限于DCDC变换器、ACDC变换器等；所述采样元件可以是但不限于电流互感器、霍尔传感器等。在图1所示的实施例中，所述采样元件优选电流互感器20。

请一并参阅图2及图3，所述开关电源100还包括原边电路和副边电路。所述原边电路设有用于提供输入电压Vin的电源、用于采样原边峰值电流Ipeak的所述电流互感器20以及晶体管和电容等器件。所述副边电路设有二极管、电感和电容等器件以及用于连接负载Load并为所述负载Load提供输出电压Vout的输出端。所述原边电路和所述副边电路还分别连接有原边地PGND和副边地SGND，所述开关电源100的原边电路和副边电路的具体结构分别和现有开关电源的原边电路和副边电路的结构基本相同，对此不作赘述。

其中，需要说明的是，在本实用新型的实施例中，所述开关电源100可以采用图2所示的正激式拓扑电路结构，也可以采用图3所示的反激式拓扑电路结构，对此不作限定。

如图2及图3所示，在本实用新型的其中一实施例中，所述电流互感器20的原边绕组连接于所述开关电源100的原边电路中，以用于采样所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak。所述电流互感器20的副边绕组的一端连接于副边地SGND、另一端作为所述电流互感器20的输出端。其中，所述电流互感器20的具体结构与现有电流互感器的结构相同，对此不做赘述。

基于电磁感应原理，所述电流互感器20的副边绕组能够产生与所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak相关的采样电流Ics，并将所述采样电流Ics转换为采样电压信号VCS，所述输出端用于输出所述采样电压信号VCS。所述采样电流Ics与所述原边峰值电流Ipeak之间的比值也即所述电流互感器20的原边绕组和副边绕组各自线圈的匝数比。一般来说，在所述电流互感器20中，其原边绕组和副边绕组各自线圈的匝数为固定值，因此，所述采样电流Ics与所述原边峰值电流Ipeak之间呈线性正比关系。如此，由所述采样电流Ics转换的所述采样电压信号VCS与所述原边峰值电流Ipeak之间也呈线性正比关系。本领域技术人员悉知的是，当所述开关电源100的负载Load固定(即其输出电压Vout和输出电流Iout固定)时，由于原边峰值电流Ipeak的变化量线性正比于输入电压Vin的变化量，故所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间也呈正比关系。为了便于描述，所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的正比关系定义为第一正比关系。

请一并参阅图4及图5，在本实用新型的实施例中，所述反馈电路40至少包括信号处理模块41、信号补偿模块43以及信号差分模块45。

具体地，如图5所示，所述信号处理模块41包括第一输入端及第一输出端。所述第一输入端连接所述电流互感器20的输出端(见图2及图3)，用于接收所述开关电源100提供的所述采样电压信号VCS。所述信号处理模块41用于将所述采样电压信号VCS转换为第一电压信号VS1，并通过所述第一输出端输出所述第一电压信号VS1。所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间呈第一正比关系，因此，由所述采样电压信号VCS转换生成的所述第一电压信号VS1的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间也呈正比关系，所述第一电压信号VS1会因为所述开关电源100的输入电压Vin的变化而变化。其中，由于所述信号处理模块41对所述采样电压信号VCS的转换作用，所述第一电压信号VS1的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间的正比关系不同于所述第一正比关系，即，所述第一电压信号VS1的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间的比值与所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值不同。可以理解的是，对于确定拓扑电路结构的所述开关电源100而言，所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值为确定值，当所述信号处理模块41的结构也确定时，所述第一电压信号VS1的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间的比值也可以确定，所述信号处理模块41的具体结构会在后续内容中进行详细描述。

所述信号补偿模块43包括第二输出端，所述信号补偿模块43用于通过所述第二输出端输出补偿电压信号VCOM。其中，需要重点说明的是，在本实用新型的实施例中，所述补偿电压信号VCOM的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间呈第二正比关系。需要说明的是，所述补偿电压信号VCOM的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值(即所述第二正比关系)，可以通过统计的方法进行确定，更详尽的内容会在后续内容中进行描述。

所述信号差分模块45包括第一相输入端1、第二相输入端2以及第三输出端3。所述第一相输入端1与所述信号处理模块41的第一输出端连接，以接收所述信号处理模块41通过所述第一输出端输出的所述第一电压信号VS1。所述第二相输入端2与所述信号补偿模块43的第二输出端连接，以接收所述信号补偿模块43通过所述第二输出端输出的所述补偿电压信号VCOM。所述信号差分模块45用于对所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM进行差分处理，并通过所述第三输出端3输出第二电压信号VS2(即反馈电压信号)，所述第二电压信号VS2用于反映所述开关电源100的输出电流Iout。

可以理解的是，本实用新型提供的所述反馈电路40中，所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM各自的变化量均与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量呈正比关系，因此，通过所述信号补偿模块43输出适当的所述补偿电压信号VCOM，即可在所述信号差分模块45对所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM进行差分处理时，使所述补偿电压信号VCOM抵消所述第一电压信号VS1因所述开关电源100的输入电压Vin的变化而产生的变化量，进而使所述信号差分模块45输出的所述第二电压信号VS2为与所述第一电压信号VS1的初始值对应的稳定电压信号，所述第二电压信号VS2不会因所述开关电源100的输入电压Vin的变化而变化。其中，所述第一电压信号VS1的初始值，即所述开关电源100处于初始状态(输入电压Vin未发生变化的状态)时所述第一电压信号VS1对应的取值。

根据所述第一电压信号VS1、所述采样电压信号VCS以及所述原边峰值电流Ipeak之间的对应关系进行反向推导，可以得出，与所述第一电压信号VS1的初始值对应的所述第二电压信号VS2也即为与所述原边峰值电流Ipeak的初始值对应的稳定电压信号。如此，也即意味着，在所述开关电源100工作时，即使所述原边峰值电流Ipeak、所述采样电压信号VCS以及所述第一电压信号VS1均跟随所述开关电源100的输入电压Vin的变化而变化，所述第二电压信号VS2始终可以反映所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak的初始值。可以理解的是，当所述开关电源100的输出电压Vout和输出电流Iout固定时，所述开关电源100的输入电压Vin的初始值不同，相应地，所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak的初始值也会不同。这就意味着，当所述开关电源100的输出电压Vout、输出电流Iout和输入电压Vin固定时，所述开关电源100的输出电流Iout分别与所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak的初始值、所述原边峰值电流Ipeak转换的所述采样电压信号VCS的初始值、以及可以反映所述原边峰值电流Ipeak的初始值的所述第二电压信号VS2之间均存在对应关系。同理，所述原边峰值电流Ipeak的初始值、所述输入电压Vin的初始值以及所述采样电压信号VCS的初始值，分别是指所述开关电源100处于前述初始状态时，所述原边峰值电流Ipeak、所述输入电压Vin以及所述采样电压信号VCS各自的相应取值。

如前所述，所述开关电源100的控制器60连接所述反馈电路40，从而能够接收所述反馈电路40输出的所述第二电压信号VS2。需要重点说明的是，在本实用新型的实施例中，所述控制器60中存储有通过统计试验而获得的逻辑数据，所述逻辑数据包括所述开关电源100的输出电压Vout、输出电流Iout、输入电压Vin、原边峰值电流Ipeak、采样电压信号VCS以及所述反馈电路40输出的电压信号之间的对应关系，由此，所述控制器60在接收所述第二电压信号VS2之后，结合其存储的所述逻辑数据中的所述第二电压信号VS2与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应关系，即可确定所述开关电源100的输出电流Iout。获得所述逻辑数据的统计试验过程，会在后续的内容中进行详细描述。

综上，本实用新型提供的所述反馈电路40，可以基于经统计获得的补偿电压信号VCOM以及由所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak转换生成的采样电压信号VCS，从而输出用于反映所述开关电源100的输出电流Iout的第二电压信号VS2，该第二电压信号VS2为不跟随所述开关电源100的输入电压Vin的变化而变化的稳定电压信号。其中，所述反馈电路40没有对所述开关电源100的输出电流Iout直接采样，因此不会对所述开关电源100的功能参数造成影响。再者，所述反馈电路40通过连接所述开关电源100的原边电路中的采样元件(如图2所示的电流互感器20)，从而获取所述原边峰值电流Ipeak转换生成的所述采样电压信号VCS，相比于现有技术中的开关电源，所述开关电源100可以省去包含采样电阻的采样电路，这样不仅可以有效减少EMC通过电源线进行传导耦合的路径、对所述开关电源100的EMC具有优化作用，而且可以避免所述采样电阻带来的损耗、提高所述开关电源100的转换效率。可以理解的是，相比于ACDC变换器的输出电流，DCDC变换器的输出电流较大，采样电阻对DCDC变换器的损耗更明显，因此本实用新型提供的所述反馈电路40尤其适用于DCDC变换器。

在本实用新型的实施例中，所述信号补偿模块43输出的补偿电压信号VCOM用于抵消所述第一电压信号VS1因所述开关电源100的输入电压Vin的变化而产生的变化量，而所述第一电压信号VS1由所述信号处理模块41对所述采样电压信号VCS进行处理后得到，因此所述补偿电压信号VCOM的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的第二正比关系(即比值)，不仅与所述信号补偿模块43的结构有关，而且与输出所述第一电压信号VS1的所述信号处理模块41的具体结构有关。

具体地，请再次参阅图4及图5，在本实用新型的实施例中，所述信号补偿模块43包括第一补偿子模块431，所述第一补偿子模块431包括第二输入端及所述第二输出端，所述第二输入端用于接收第三电压信号VS3，所述第一补偿子模块431用于将所述第三电压信号VS3转换为所述补偿电压信号VCOM。可以理解的是，所述补偿电压信号VCOM是由所述第三电压信号VS3转换生成，因此，所述第三电压信号VS3的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间也呈正比关系，但是，所述第三电压信号VS3的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间的正比关系不同于所述第二正比关系，即，所述第三电压信号VS3的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin变化量之间的比值与所述补偿电压信号VCOM的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值不同。在此需要说明的是，前面所述的补偿电压信号VCOM可以通过统计的方法进行确定，具体是指：对确定拓扑电路结构的所述开关电源100进行多次试验，统计其输入电压Vin自初始值变化至其他电压值时所述原边峰值电流Ipeak转换的所述采样电压信号VCS的变化量，也即统计所述开关电源100在不同输入电压Vin下对应的所述采样电压信号VCS的变化量，从而获得关于所述开关电源100的输入电压Vin及所述采样电压信号VCS的变化量之间对应关系的统计函数，所述第三电压信号VS3即为根据所述统计函数生成的电压信号，如此，所述第三电压信号VS3再经过所述第一补偿子模块431的转换作用生成所述补偿电压信号VCOM，所述补偿电压信号VCOM即可用于抵消所述采样电压信号VCS转换的所述第一电压信号VS1因所述开关电源100的输入电压Vin的变化而产生的变化量，以使所述信号差分模块45输出稳定的所述第二电压信号VS2。

可选地，在一种可能的实施方式中，所述信号补偿模块43还包括连接所述第二输入端的第二补偿子模块432，所述第二补偿子模块432用于提供所述第三电压信号VS3。在另一种可能的实施方式中，所述开关电源100还包括连接所述第二输入端的电压补偿模块(图中未示)，所述电压补偿模块用于提供所述第三电压信号VS3。具体而言，在本实用新型的实施例中，所述开关电源100的控制器60可以连接于所述第二补偿子模块432或所述电压补偿模块，所述控制器60根据其计算得到的所述开关电源100的输入电压Vin的变化量而控制所述第二补偿子模块432或所述电压补偿模块输出所述第三电压信号VS3，所述第三电压信号VS3进一步通过所述第一补偿子模块431的转换作用生成所述补偿电压信号VCOM。

如图5所示，在本实用新型的其中一实施例中，所述第一补偿子模块431包括依次连接的第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端作为所述第二输入端，所述第一电阻R1的第二端连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2相互连接的一端作为所述第二输出端。本实施例中，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2组成第一分压网络，所述第一补偿子模块431能够对所述第三电压信号VS3进行第一压降处理以得到所述补偿电压信号VCOM。所述补偿电压信号VCOM与所述第三电压信号VS3满足关系式：VCOM/VS3＝R2/(R1+R2)，可见，所述补偿电压信号VCOM与所述第三电压信号VS3之间的比值与所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的大小有关。

进一步地，如图5所示，在本实用新型的其中一实施例中，所述信号处理模块41具体包括依次连接的二极管D、第三电阻R3及第四电阻R4，所述二极管D的正极作为所述第一输入端，所述二极管D的负极连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述第四电阻R4的第一端，所述第四电阻R4的第二端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相互连接的一端作为所述第一输出端。本领域技术人员悉知的是，所述电流互感器20输出的所述采样电压信号VCS通常为最小值等于零的三角波电压信号，所述二极管D获得所述采样电压信号VCS之后，可以得到所述三角波电压信号的峰值，其中，所述二极管D会对所述三角波电压信号的峰值产生0.7V的压降作用。本实施例中，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4组成第二分压网络，所述信号处理模块41能够对所述采样电压信号VCS进行第二压降处理得到所述第一电压信号VS1。所述第一电压信号VS1与所述采样电压信号VCS满足关系式：VS1＝(VCS-0.7)*R4/(R3+R4)，可见，所述采样电压信号VCS的大小确定时，所述第一电压信号VS1的大小与所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的大小有关。

优选地，在图4及图5所示的实施例中，所述反馈电路40还包括第一滤波模块47，所述第一滤波模块47包括第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3。具体地，所述第一电容C1连接于所述第三电阻R3的第一端与地之间，所述第二电容C2连接于所述第四电阻R4的第一端与地之间，所述第三电容C3连接于所述第二电阻R2的第一端与地之间。通过在所述反馈电路40中设置若干电容，可以对所述信号处理模块41及所述信号补偿模块43各自输出的电压信号进行滤波作用，使得所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM的纹波系数降低、波形变得比较平滑。在其他实施例中，所述第一滤波模块47还可以是由电容以外的其他器件组成，例如电感器或者电感器与电容的组合，对此不作限定。

请再次参阅图5，在本实用新型的其中一实施例中，所述信号差分模块45包括运算放大器及反馈电阻RF，所述运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及所述第三输出端3。其中，所述正相输入端为与所述第一输出端连接的所述第一相输入端1，所述反相输入端为与所述第二输出端连接的所述第二相输入端2，所述反馈电阻RF连接于所述反相输入端与所述第三输出端3之间。所述反馈电阻RF和所述第二电阻R2组成负反馈分压网络，所述第二电阻R2上的压降作为负反馈信号输送至所述运算放大器的反相输入端，从而保证所述运算放大器在线性区间进行运放工作。所述运算放大器还包括用于连接供电电压VCC和接地的两个引脚，所述运算放大器的结构与现有运算放大器的结构相同，对此不作赘述。

本领域技术人员悉知的是，根据所述运算放大器的运放原理，所述运算放大器的正相输入端和反相输入端分别接收所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM后，所述运算放大器对所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM进行差分处理，所述运算放大器通过所述第三输出端3运放输出的所述第二电压信号VS2与所述第一电压信号VS1及所述补偿电压信号VCOM满足关系式：VS2＝(VS1-VCOM)*(1+RF/R2)。结合前述有关所述第一电压信号VS1及所述补偿电压信号VCOM的两个关系式，可得所述第二电压信号VS2的计算公式：VS2＝[(VCS-0.7)*R4/(R3+R4)-VS3*R2/(R1+R2)]*(1+RF/R2)。

由所述第二电压信号VS2的计算公式可知，当所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及所述反馈电阻RF的阻值确定时，所述第二电压信号VS2的取值与所述采样电压信号VCS及所述第三电压信号VS3有关，其中，如前所述，对于确定拓扑电路结构的所述开关电源100来说，所述采样电压信号VCS和所述第三电压信号VS3均可以确定，因此，所述第二电压信号VS2的大小也可以通过其计算公式得到。

具体地，请结合表1，表1示出了在本实用新型的其中一实施例中，所述反馈电路40中的各个电阻的取值确定时，所述开关电源100的输入电压Vin由250V以100V的变化量步进上升至450V，所述采样电压信号VCS与所述第三电压信号VS3各自的取值、以及所述运算放大器的运放函数及运放结果。如表1所示，本实施例中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及反馈电阻RF的阻值分别为100KΩ、10KΩ、15KΩ、10KΩ以及5.1KΩ，经计算，所述采样电压信号VCS的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值(即第一正比关系对应的比值)为0.001，所述第三电压信号VS3的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值为0.0044。

表1

根据表1所示的运放结果可知，在本实用新型的其中一实施例中，所述开关电源100的输入电压Vin从250V以100V的变化量步进上升至450V时，在不同的输入电压Vin下，所述信号差分模块45始终能稳定地运放输出电压值为0.409V的第二电压信号VS2。本实施例中，所述采样电压信号VCS、所述第二电压信号VS2以及所述第三电压信号VS3各自的波形变化示意图如图6所示。其中，图6所示的a、b、c三条波形曲线分别代表所述采样电压信号VCS、所述第三电压信号VS3以及所述第二电压信号VS2的波形曲线，不同波形曲线在图6所示的I、II、III三个区域内对应的输入电压Vin分别为250V、350V、450V。

如图6所示，在本实用新型的其中一实施例中，所述开关电源100的输出电压Vout和输出电流Iout固定不变，随着所述开关电源100的输入电压Vin从250V以100V的变化量步进上升至450V时，基于所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak产生的所述采样电压信号VCS线性增加，此时，在所述开关电源100的控制器60的控制下，由所述第二补偿子模块432或者所述电压补偿模块提供的所述第三电压信号VS3也线性增加，所述采样电压信号VCS和所述第三电压信号VS3各自的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值分比为0.001和0.0044(见表1)，所述第三电压信号VS3经所述第一补偿子模块431转换成所述补偿电压信号VCOM，所述采样电压信号VCS经所述信号处理模块41转换成所述第一电压信号VS1，所述信号差分模块45对所述第一电压信号VS1和所述补偿电压信号VCOM进行差分处理时，所述补偿电压信号VCOM能够抵消所述第一电压信号VS1因所述输入电压Vin的变化产生的变化量，使得所述运算放大器能运放输出电压值始终为0.409V的所述第二电压信号VS2(如图6所示的波形曲线c)。如前所述，所述第二电压信号VS2可以反映所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak的初始值，即所述开关电源100在输入电压Vin为250V时对应的所述原边峰值电流Ipeak的取值。

其中，在图6所示的实施例中，所述采样电压信号VCS和所述第三电压信号VS3各自的变化量与所述开关电源100的输入电压Vin的变化量之间的比值，可以根据统计试验获得的前述逻辑数据进行确定。本领域技术人员可以理解的是，对于确定拓扑电路结构的所述开关电源100而言，所述逻辑数据的统计试验过程，可包括以下步骤S1-S3。其中，步骤S1-S3的具体内容将结合表2至表4进行描述，表2至表4分别示出了在本实用新型的其中一实施例中，所述开关电源100在其输出电压Vout固定为14V而其输入电压Vin由250V以100V的变化量步进上升至450V时，所述采样电压信号VCS与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应数据。需要说明的是，表2至表4中，所述开关电源100的输出电流Iout的取值范围为0-140A，且表2至表4中未示出所述原边峰值电流Ipeak、所述第三电压信号VS3以及所述第二电压信号VS2的相关数据。

表2

输入电压Vin(V)	采样电压信号VCS(V)	输出电压Vout(V)	输出电流Iout(A)
				250	0	14	0
250	0.3	14	20
				250	0.6	14	40
250	0.9	14	60
				250	1.2	14	80
250	1.5	14	100
				250	1.8	14	120
250	2.1	14	140

表3

输入电压Vin(V)	采样电压信号VCS(V)	输出电压Vout(V)	输出电流Iout(A)
				350	0	14	0
350	0.4	14	20
				350	0.7	14	40
350	1.0	14	60
				350	1.3	14	80
350	1.6	14	100
				350	1.9	14	120
350	2.2	14	140

表4

输入电压Vin(V)	采样电压信号VCS(V)	输出电压Vout(V)	输出电流Iout(A)
				450	0	14	0
450	0.5	14	20
				450	0.8	14	40
450	1.1	14	60
				450	1.4	14	80
450	1.7	14	100
				450	2.0	14	120
450	2.3	14	140

请结合表2至表4，步骤S1-S3的具体内容如下。

步骤S1：设置所述开关电源100的输入电压Vin为初始值(如250V)，输出电流Iout为最小值(如100A)，输出电压Vout固定(如14V)，记录所述采样电压信号VCS的初始值(如1.5V)以及所述第二电压信号VS2的初始值(如0.409V)；然后将所述开关电源100的输入电压Vin线性增加(例如步进增加至350V)，所述采样电压信号VCS的取值也将线性增加(例如增加至1.6V)，所述采样电压信号VCS转换的所述第一电压信号VS1作为所述信号差分模块45的第一差分信号；根据所述采样电压信号VCS随所述输入电压Vin的变化而产生变化量，并结合所述采样电压信号VCS与所述第一电压信号VS1之间的关系式、以及所述补偿电压信号VCOM和所述第三电压信号VS3之间的关系式，设置所述第三电压信号VS3的取值(如0.98V)，所述第三电压信号VS3转换的所述补偿电压信号VCOM作为所述信号差分模块45的第二差分信号，保持所述第一差分信号和所述第二差分信号的差分值固定，使得所述信号差分模块45的输出所述第二电压信号VS2即可保持初始值(即0.409V)固定不变，如此，所述第二电压信号VS2的取值始终为初始值(即0.409V)时即代表所述开关电源100的输出电流Iout大小等于初始值(即100A)。

其中，可以理解的是，上述步骤S1中，所述开关电源100的输出电流Iout的最小值也可以是100A以外的不为零的电流值，此时，所述采样电压信号VCS、所述第三电压信号VS3以及所述第二电压信号VS2的初始值会相应改变，对此不作赘述。

步骤S2：设置所述开关电源100的输入电压Vin为初始值(如250V)，输出电流Iout在步骤S1所述的最小值的基础上增加20A(如由步骤S1中的100A增加至120A)，输出电压Vout固定(如14V)，所述第三电压信号VS3为初始值(如0.98V)，记录所述采样电压信号VCS的初始值(如1.8V)以及所述第二电压信号VS2的初始值(如0.59V)；然后将所述开关电源100的输入电压Vin线性增加(例如步进增加至350V)，所述采样电压信号VCS的取值也将线性增加(例如增加至1.9V)，所述采样电压信号VCS转换的所述第一电压信号VS1作为所述信号差分模块45的第一差分信号；根据所述采样电压信号VCS随所述输入电压Vin的变化而产生变化量，并结合所述采样电压信号VCS与所述第一电压信号VS1之间的关系式、以及所述补偿电压信号VCOM和所述第三电压信号VS3之间的关系式，设置所述第三电压信号VS3的取值(如1.42V)，所述第三电压信号VS3转换的所述补偿电压信号VCOM作为所述信号差分模块45的第二差分信号，保持所述第一差分信号和所述第二差分信号的差分值固定，使得所述信号差分模块45的输出所述第二电压信号VS2即可保持初始值(即0.59V)固定不变，如此，所述第二电压信号VS2的取值始终为初始值(即0.59V)时即代表所述开关电源100的输出电流Iout大小等于初始值(即120A)。

步骤S3：重复步骤S2，使所述开关电源100的输出电流Iout以20A的变化量步进增加至所述开关电源100的最大输出电流，统计全部所述第二电压信号VS2的初始值。

根据步骤S1-S3即可获得所述开关电源100的输出电压Vout保持固定且其输入电压Vin线性增加(例如从250V步进增加至450V)时，所述第二电压信号VS2与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应关系，即，每一所述第二电压信号VS2的取值对应一所述开关电源100的输出电流Iout，如所述第二电压信号VS2为0.409V对应的所述开关电源100的输出电流Iout为100A，因此，所述第二电压信号VS2可以用于反映所述开关电源100的输出电流Iout，从而所述开关电源100的控制器60存储上述统计试验的全部逻辑数据后，即可在接收所述反馈电路40输出的第二电压信号VS2确定所述开关电源100的输出电流Iout。

进一步地，请再次参阅图4及图5，在本实用新型的其中一实施例中，所述反馈电路40还包括有第二滤波模块49，所述第二滤波模块49具体包括依次连接的第五电阻R5和第四电容C4。其中，所述第五电阻R5的第一端连接所述信号差分模块45的第三输出端3，所述第四电容C4连接于所述第五电阻R5的第二端与地之间，所述第二滤波模块49通过所述第五电阻R5的第一端接收所述第二电压信号VS2。需要说明的是，在本实施例中，所述第五电阻R4与所述第四电容C4相互连接的一端作为第四输出端，所述第四输出端用于连接所述开关电源100中的控制器60。一般地，所述控制器60内具有接地的内阻，所述第五电阻R5与所述控制器60的内阻构成第三分压网络，由此，所述第二滤波模块49通过所述第五电阻R5的第一端接收所述第二电压信号VS2，能够对所述第二电压信号VS2进行第三压降处理以得到第四电压信号VS4，所述第四电压信号VS4通过所述第四输出端输出至所述控制器60。不难理解，由所述第二电压信号VS2转换得到的所述第四电压信号VS4同样可以反映所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak的初始值，从而同样可以用于反映所述开关电源100的输出电流Vout，对此不作赘述。本实施例中，通过设置连接于所述控制器60的内阻的所述第五电阻R5，可以减小所述反馈电路40输出的反馈电压信号，该反馈电压信号可以满足所述控制器60结合其存储的前述逻辑关系以确定所述开关电源100的输出电流Vout的目的，同时给所述控制器60带来的电压负荷较小，有利于保证所述控制器60的安全性。再者，通过设置与所述第五电阻R5并联接地的所述第四电容C4，可以实现对所述第二电压信号VS2的滤波作用，进而输出波形更为平滑的所述第四电压信号VS4。

其中，所述反馈电路40输出所述第四电压信号VS4给所述控制器60时，所述控制器60需要根据所述第四电压信号VS4与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应关系来确定所述开关电源100的输出电流Iout，不难理解，所述第四电压信号VS4与所述开关电源100的输出电流Iout之间的对应关系同样可以通过统计试验获得，对此不作赘述。

其中，假设所述控制器60的内阻为R6，那么所述第四电压信号VS4与所述第二电压信号VS2之间满足关系式：VS4＝VS2*R6/(R5+R6)，即，所述信号差分模块45输出的所述第二电压信号VS2的取值稳定时，所述第四电压信号VS4的大小与所述第三电阻R5和所述控制器60的内阻R6的大小有关，对此不作赘述。

综上，本实用新型提供的所述开关电源100中，所述反馈电路40可以基于采样得到的所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak输出一反馈电压信号(所述第二电压信号VS2或者所述第四电压信号VS4)，以反映所述开关电源100的输出电流Iout。其中，所述反馈电路40没有对所述开关电源100的输出电流直接采样，因此不会对所述开关电源100的功率等功能参数造成影响。再者，相比于现有技术中的开关电源，设置有所述反馈电路40的所述开关电源100可以省去包含有采样电阻的采样电路，这样不仅可以有效减少EMC通过电源线进行传导耦合的路径、对所述开关电源的EMC具有优化作用，而且可以避免所述采样电阻带来的损耗、提高所述开关电源100的转换效率。此外，所述开关电源100的输出电流Iout将作为保护信号和控制信号，相比于现有开关电源通过其副边电路中的RC电路滤波采样并传递给控制器以确定输出电流Iout，本实用新型提供的所述开关电源100只需要在原边电路中采样所述原边峰值电流Ipeak，采样速率更快，因此所述控制器60确定所述开关电源100的输出电流Iout的速度更快，有利于快速实现所述开关电源100的保护及控制。

需要说明的是，上述实施例中，所述开关电源100的负载不变(即输出电压Vout和输出电流Iout均不变)，因此，所述反馈电路40输出的反馈电压信号(即所述第二电压信号VS2或者所述第四电压信号VS4)均为稳定电压信号，不会跟随所述开关电源100的输入电压Vin的变化而反生变化。本领域技术人员可以理解的是，当所述开关电源100的负载改变时，即所述开关电源100的输出电压Vout或者输出电流Iout发生变化时，所述第二电压信号VS2或者所述第四电压信号VS4则会发生相应改变。也即是说，在所述开关电源100处于某一固定负载的情况下，所述第二电压信号VS2或者所述第四电压信号VS4为不会跟随所述开关电源100的输入电压Vin的变化而反生变化的稳定电压信号，但对应所述开关电源100的不同负载，所述第二电压信号VS2或者所述第四电压信号VS4的取值会不同。

进一步地，请参阅图7，本实用新型的实施例还提供一种电子设备，包括上述任一实施例提到的开关电源100、以及一个或者多个用电组件200，每个所述用电组件200用于在所述开关电源100的输出电流的驱动作用下进行工作。其中，在本实用新型的实施例中，所述电子设备可以是但不限于需要直流供电的日常电子产品，例如示波器、分析仪、电脑、移动终端等，具体类型可不做限定。本实用新型实施例中的所述用电组件200可以是各种芯片及其外围电路、信号放大器件、显示器件、按键电路、发声电路等，具体类型也不做限定。

根据本实用新型的实施例提供的所述电子设备，通过在所述开关电源100内设置上述任一实施例提到的所述反馈电路40，可以实现基于采样得到的所述开关电源100的原边峰值电流Ipeak来输出电压信号以反映所述开关电源100的输出电流Iout，从而不需要直接采样所述开关电源100的输出电流Iout，避免了对所述开关电源100的功率等供参数造成影响。

在本实用新型的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种反馈电路，用于开关电源中，所述开关电源能够提供基于其原边峰值电流形成的采样电压信号，其特征在于，所述反馈电路包括：

信号处理模块，其包括第一输入端及第一输出端，所述第一输入端用于接收所述采样电压信号，所述信号处理模块用于将所述采样电压信号转换为第一电压信号，并通过所述第一输出端输出所述第一电压信号，其中，所述采样电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第一正比关系；

信号补偿模块，其包括第二输出端，所述信号补偿模块用于通过所述第二输出端输出补偿电压信号，所述补偿电压信号的变化量与所述开关电源的输入电压的变化量之间呈第二正比关系；以及

信号差分模块，其包括第一相输入端、第二相输入端以及第三输出端，所述第一相输入端与所述第一输出端连接以接收所述第一电压信号，所述第二相输入端与所述第二输出端连接以接收所述补偿电压信号，所述信号差分模块用于对所述第一电压信号和所述补偿电压信号进行差分处理，并通过所述第三输出端输出第二电压信号，所述第二电压信号用于反映所述开关电源的输出电流。

2.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述信号补偿模块包括第一补偿子模块，所述第一补偿子模块包括第二输入端及所述第二输出端，所述第二输入端用于接收第三电压信号，所述第一补偿子模块用于将所述第三电压信号转换为所述补偿电压信号；

其中，所述信号补偿模块还包括连接所述第二输入端的第二补偿子模块，所述第二补偿子模块用于提供所述第三电压信号；或者，所述开关电源包括连接所述第二输入端的电压补偿模块，所述电压补偿模块用于提供所述第三电压信号。

3.根据权利要求2所述的反馈电路，其特征在于，所述第一补偿子模块包括依次连接的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端作为所述第二输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻与所述第二电阻相互连接的一端作为所述第二输出端，所述第一补偿子模块对所述第三电压信号进行第一压降处理得到所述补偿电压信号。

4.根据权利要求3所述的反馈电路，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的二极管、第三电阻及第四电阻，所述二极管的正极作为所述第一输入端，所述二极管的负极连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第三电阻与所述第四电阻相互连接的一端作为所述第一输出端，所述信号处理模块对所述采样电压信号进行第二压降处理得到所述第一电压信号。

5.根据权利要求4所述的反馈电路，其特征在于，所述反馈电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括第一电容、第二电容以及第三电容；

其中，所述第一电容连接于所述第三电阻的第一端与地之间，所述第二电容连接于所述第四电阻的第一端与地之间，所述第三电容连接于所述第二电阻的第一端与地之间。

6.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述信号差分模块包括运算放大器及反馈电阻，所述运算放大器包括正相输入端、反相输入端以及所述第三输出端；

其中，所述正相输入端为与所述第一输出端连接的所述第一相输入端，所述反相输入端为与所述第二输出端连接的所述第二相输入端，所述反馈电阻连接于所述反相输入端与所述第三输出端之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的反馈电路，其特征在于，所述反馈电路还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括依次连接的第五电阻和第四电容，所述第五电阻的第一端连接所述第三输出端，所述第四电容连接于所述第五电阻的第二端与地之间；

其中，所述第五电阻与所述第四电容相互连接的一端作为第四输出端，所述第二滤波模块用于通过所述第五电阻的第一端接收所述第二电压信号，并对所述第二电压信号进行第三压降处理以得到第四电压信号，所述第四电压信号通过所述第四输出端输出，以用于反映所述开关电源的输出电流。

8.一种开关电源，其特征在于，包括采样元件、控制器以及根据权利要求1-7任一项所述的反馈电路；所述采样元件设于所述开关电源的原边电路中，以用于采样所述开关电源的原边峰值电流并转换输出所述采样电压信号；所述第一输入端连接所述采样元件以接收所述采样电压信号；所述控制器连接所述反馈电路，以用于接收所述反馈电路输出的电压信号，并根据接收的所述反馈电路输出的电压信号确定所述开关电源的输出电流。

9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于，所述信号补偿模块包括具有第二输入端及所述第二输出端的第一补偿子模块，所述第二输入端用于接收第三电压信号，所述第一补偿子模块用于将所述第三电压信号转换为所述补偿电压信号；

其中，所述信号补偿模块还包括连接于所述控制器和所述第二输入端之间的第二补偿子模块，所述控制器还用于控制所述第二补偿子模块根据所述开关电源的输入电压的变化量提供所述第三电压信号，或者，所述开关电源还包括连接所述控制器和所述第二输入端的电压补偿模块，所述控制器还用于控制所述电压补偿模块根据所述开关电源的输入电压的变化量提供所述第三电压信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的开关电源。

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