CN217643165U - 一种开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路，包括：直流电源；采样模块，用于获取采样电流和采样电压；PWM控制器，与采样模块连接，用于接收采样电流和采样电压，并输出PWM控制信号；采样模块，还用于调低输入至PWM控制器的共模电压；功率变换模块，与直流电源和采样模块连接，用于将直流电源提供的输入直流电压变换为输出直流电压；驱动模块，与PWM控制器连接，用于接收到PWM控制信号后输出驱动信号；功率变换模块，还用于在驱动信号的控制下调节输出对应的输出电压。本实用新型能实现电源的输出电压或输入电压不受PWM控制器中电流采样误差放大器共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输入电压范围、输出电压范围。

Description

一种开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及数据安全技术领域，尤其涉及一种开关电源电路。

背景技术

电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换器、PWM控制器、MOSFE驱动电路、输出整流滤波电路、辅助电路等组成。其中，PWM控制器又分为3.3V供电的数字控制器和5V供电的模拟控制器。

现有技术一般用电感DCR或高端电阻进行电流采样，其中，电流采样误差放大器的反相输入端直接和功率变换器电压输出端连接。如果是使用数字PWM 控制器的电源，输入电流采样误差放大器的共模电压通常不超过VCC(3.3V)，考虑一定的静态电压纹波和负载电流变化引起的电压纹波，该电源的输出电压不能超过3.3V*70％＝2.31V，否则会引起PWM控制器的过压损坏。如果是使用模拟 PWM控制器的电源，输入电流采样误差放大器的共模电压通常不超过VCC(5V)，考虑一定的静态电压纹波和负载电流变化引起的电压纹波，该电源的输出电压不能超过5V*70％＝3.5V，否则会引起PWM控制器的过压损坏。

由上可知，现有技术中针对用电感DCR或高端电阻采样电流的电源，输出电压受限于数字PWM控制器或模拟PWM控制器中的电流采样误差放大器的共模电压，通常输入电流采样误差放大器的共模电压不能超过PWM控制器的供电电压，使得输出电压或输入电压受到电流采样误差放大器的共模电压的限制。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种开关电源电路，降低输出电压或输入电压受到电流采样误差放大器的共模电压的限制。

本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，包括：

直流电源；

采样模块，用于获取采样电流和采样电压；

PWM控制器，与所述采样模块连接，用于接收所述采样电流和采样电压，并输出PWM控制信号；

所述采样模块，还用于调低输入至所述PWM控制器的共模电压；

功率变换模块，与所述直流电源和采样模块连接，用于将所述直流电源提供的输入直流电压变换为输出直流电压；

驱动模块，与所述PWM控制器连接，用于接收到所述PWM控制信号后输出驱动信号；

所述功率变换模块，还用于在所述驱动信号的控制下调节输出对应的输出电压。

在其中一些实施方式中，所述功率变换模块包括：开关子模块；所述采样模块包括电流采样子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块；

所述开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述开关子模块的第二端与所述驱动模块的第二端连接，所述开关子模块的第三端与所述驱动模块的第一端连接；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一 PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第四端、所述电流采样RC子模块和所述电压反馈子模块连接；

所述电流采样RC子模块与所述PWM控制器的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块与电压输出端和所述PWM控制器的反馈输入端连接，所述电压输出端输出对应的输出电压。

在其中一些实施方式中，所述功率变换模块包括：开关子模块；所述采样模块包括电流采样子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块；

所述开关子模块的第二端与所述驱动模块的第一端连接，所述开关子模块的第三端与所述驱动模块的第二端连接，所述开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一 PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第一端、所述电流采样RC子模块和所述直流电源连接，且所述电流采样RC子模块与所述直流电源连接；

所述电流采样RC子模块与所述PWM控制器的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块与电压输出端和所述PWM控制器的反馈输入端连接，所述电压输出端输出对应的输出电压。

在其中一些实施方式中，所述电流采样RC子模块包括：两组RC串并联单元；

第一RC串并联单元包括：第一电阻、第二电阻和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述电流采样子模块的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和第一电容的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接后接地，所述第一电容的第一端与所述 PWM控制器的第一采样输入端连接；

第二RC串并联单元包括：第三电阻、第四电阻和第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述电流采样子模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端和第二电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接后接地；

其中，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相等，所述第一电容与所述第二电容的容值相等。

在其中一些实施方式中，所述电流采样子模块包括：

电感采样单元，分别与所述开关子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块连接。

在其中一些实施方式中，所述功率变换模块还包括：第一电感；所述电流采样子模块包括：

电阻采样单元，分别与所述第一电感、所述电流采样RC子模块、所述电压反馈子模块连接，所述第一电感与所述开关子模块连接。

在其中一些实施方式中，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述电感采样单元的两端连接，所述电感采样单元与所述电流采样RC子模块连接。

在其中一些实施方式中，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述电阻采样单元连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述电阻采样单元与所述电流采样RC子模块和所述直流电源连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述第一电感的两端连接。

在其中一些实施方式中，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电阻采样单元连接，所述电阻采样单元与所述电流采样RC子模块和所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述第一电感的两端连接。

在其中一些实施方式中，所述开关子模块包括：主控MOS管和次控MOS 管；

所述主控MOS管的源极与所述次控MOS管的漏极连接；

所述主控MOS管的栅极与所述驱动模块的第二端连接，所述次控MOS管的栅极与所述驱动模块的第一端连接；

所述主控MOS管的漏极与所述直流电源或电压反馈子模块连接，所述次控 MOS管的源极接地；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的输出端连接。

本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，能实现电源的输出电压或输入电压不受PWM控制器中电流采样误差放大器共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输入电压范围、输出电压范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的开关电源电路的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电感采样单元应用在Buck变换器的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电阻采样单元应用在Buck变换器的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电感采样单元应用在Boost变换器的一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电阻采样单元应用在Boost变换器的一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电感采样单元应用在4switch Buck-Boost变换器的一种结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电阻采样单元应用在4switch Buck-Boost变换器的一种结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的电阻采样单元应用在4switch Buck-Boost变换器的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

对于电路，传统所应用的方法是根据电路定律和元件的电压、电流关系建立描述电路的方程，建立的方程是以时间为自变量的线性常微分方程，然后对常微分方程求解，即可得电路变量在时域的解答。本实用新型通过拉普拉斯积分变换，把已知的时域函数变换为频域函数，从而把时域的微分方程化为频域的代数方程。这样，就很容易求出代数方程的频域解函数。然后再通过拉普拉斯反变换，返回时域，求出满足电路的原微分方程的解。

如图2-图8所示，共模电压是指输入到电流采样误差放大器AMP1同相输入端对地或反相输入端对地的电压。

如图2-图8所示，差分电压是指输入到电流采样误差放大器AMP1同相输入端对地电压和反相输入端对地电压的差值。

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的开关电源电路的一种结构示意图，该开关电源电路包括：

直流电源40；

采样模块30，用于获取采样电流和采样电压；

PWM控制器20，与所述采样模块30连接，用于接收所述采样电流和采样电压，并输出PWM控制信号；

所述采样模块30，还用于调低输入至所述PWM控制器的共模电压；

功率变换模块10，与所述直流电源40和采样模块30连接，用于将所述直流电源提供的输入直流电压变换为输出直流电压；

驱动模块50，与所述PWM控制器20连接，用于接收到所述PWM控制信号后输出驱动信号；

所述功率变换模块10，还用于在所述驱动信号的控制下调节输出对应的输出电压。

具体的，本实施例提供的开关电源电路中PWM控制器20与采样模块30连接，以对开关电源电路中的电流和电压进行采样，然后根据采样结果进行比较，进而根据对应的比较结果输出PWM控制信号。驱动模块50根据PWM控制信号输出对应的驱动信号(包括高电平信号或低电平信号)。

由于采样模块30可对输入至PWM控制器20的共模电压进行调低处理，因此，在输入一样的共模电压的情况下，使得功率变换模块10在驱动信号的控制下，交替切换输出对应的输出电压Vo，以实现将输入电压Vin进行变换输出对应范围的输出电压Vo。本实用新型能实现开关电源电路的输出电压Vo或输入电压 Vin不受PWM控制器20中共模电压的限制，从而可以拓宽应用领域。

在其中一个实施例中，参见图1、图2和图3所示，所述功率变换模块10 包括：开关子模块；所述采样模块30包括电流采样子模块、电流采样RC子模块12、电压反馈子模块13；

所述开关子模块的第一端1与所述直流电源40连接，所述开关子模块的第二端2与所述驱动模块50的第二端2连接，所述开关子模块的第三端3与所述驱动模块50的第一端1连接；

所述驱动模块50的第三端3与所述PWM控制器20的第一输出端PWM1 连接，以接收第一PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第四端4、所述电流采样RC 子模块12和所述电压反馈子模块13连接；

所述电流采样RC子模块12与所述PWM控制器20的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块13与电压输出端Vo和所述PWM控制器20的反馈输入端连接，所述电压输出端Vo输出对应的输出电压。

具体的，如图2所示，电流采样子模块分别与第一开关子模块11、电流采样 RC子模块12、电压反馈子模块13和电压输出端连接，以通过电压输出端输出对应的输出电压Vo。或者，如图3所示，电流采样子模块与电流采样RC子模块 12、电压反馈子模块13和电压输出端连接，以通过电压输出端输出对应的输出电压Vo。

第一开关子模块11的第一端1与直流电源40连接以便接入直流电源40提供的输入电压Vin，电流采样RC子模块12与PWM控制器20的采样输入端连接，以便对开关电源电路中的特定节点处的电流进行采样，并将采样电流输入至 PWM控制器20的采样输入端。此外，电压反馈子模块13与PWM控制器20的反馈输入端连接，以便对开关电源电路中的预设节点处的电压进行采样，并将采样电压输入至PWM控制器20的反馈输入端。

PWM控制器20根据采样结果进行比较，进而根据比较结果输出对应的PWM 控制信号。第一开关子模块11的第二端2通过驱动模块50与PWM控制器20 的输出端连接，这样，在第一开关子模块11的第二端2通过驱动模块50接收到 PWM控制器20发送的PWM控制信号时，由于电流采样RC子模块12可对输入至PWM控制器20的共模电压进行调低处理，因此，在输入一样的共模电压的情况下，使得功率变换模块10在PWM控制信号的控制下，交替切换输出对应的输出电压Vo，以实现将输入电压Vin进行变换输出对应范围的输出电压Vo。本实用新型能实现开关电源电路的输出电压Vo或输入电压Vin不受PWM控制器20中共模电压的限制，从而可以拓宽应用领域。

在其中一个实施例中，参见图1、图4和图5所示，所述功率变换模块10 包括：开关子模块；所述采样模块30包括电流采样子模块、电流采样RC子模块12、电压反馈子模块13；

所述开关子模块的第二端2与所述驱动模块50的第一端1连接，所述开关子模块的第三端3与所述驱动模块50的第二端2连接，所述开关子模块的第四端4与所述电压反馈子模块13连接；

所述驱动模块50的第三端3与所述PWM控制器20的第一输出端PWM1 连接，以接收第一PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第一端1、所述电流采样RC 子模块12和所述直流电源40连接，且所述电流采样RC子模块12与所述直流电源40连接；

所述电流采样RC子模块12与所述PWM控制器20的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块13与电压输出端和所述PWM控制器20的反馈输入端连接，所述电压输出端输出对应的输出电压。

具体的，如图4所示，电流采样子模块与电源输入端Vin、第一开关子模块 11、电流采样RC子模块12连接，其中，直流电源40通过电源输入端Vin与电流采样子模块连接以提供输入电压Vin。或者，如图5所示，电流采样子模块与直流电源40、电流采样RC子模块12连接。

第一开关子模块11的第四端4与电压反馈子模块13连接，电压反馈子模块 13与电压输出端连接以输出对应的输出电压Vo。电流采样RC子模块12与PWM 控制器20的采样输入端连接，以便对开关电源电路中的特定节点处的电流进行采样，并将采样电流输入至PWM控制器20的采样输入端。此外，电压反馈子模块13与PWM控制器20的反馈输入端连接，以便对开关电源电路中的预设节点处的电压进行采样，并将采样电压输入至PWM控制器20的反馈输入端。

PWM控制器20根据采样结果进行比较，进而根据比较结果输出对应的PWM 控制信号。第一开关子模块11的第二端2通过驱动模块50与PWM控制器20 的输出端连接，这样，在第一开关子模块11的第二端2通过驱动模块50接收到 PWM控制器20发送的PWM控制信号时，由于电流采样RC子模块12可对输入至PWM控制器20的共模电压进行调低处理，因此，在输入一样的共模电压的情况下，使得功率变换模块10在PWM控制信号的控制下，交替切换输出对应的输出电压Vo，以实现将输入电压Vin进行变换输出对应范围的输出电压Vo。本实用新型能实现开关电源电路的输出电压Vo或输入电压Vin不受PWM控制器20中共模电压的限制，从而可以拓宽应用领域。

在其中一个实施例中，参见图2-图8所示，所述电流采样RC子模块12包括：两组RC串并联单元；

第一RC串并联单元包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；

所述第一电阻R1的第一端1与所述电流采样子模块的第一端1连接，所述第一电阻R1的第二端2分别与所述第二电阻R2的第一端1和第一电容C1的第一端1连接，所述第二电阻R2的第二端2与所述第一电容C1的第二端2连接后接地，所述第一电容C1的第一端1与所述PWM控制器20的第一采样输入端连接；

第二RC串并联单元包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；

所述第三电阻R3的第一端1与所述电流采样子模块的第二端2连接，所述第三电阻R3的第二端2分别与所述第四电阻R4的第一端1和第二电容C2的第一端1连接，所述第四电阻R4的第二端2与所述第二电容C2的第二端2连接后接地，所述第二电容C2的第一端1与所述PWM控制器20的第二采样输入端连接；

其中，所述第一电阻R1与所述第三电阻R3的阻值相等，所述第二电阻R2 与所述第四电阻R4的阻值相等，所述第一电容C1与所述第二电容C2的容值相等。

具体的，如图2-图8所示，电压反馈子模块13包括第一分压电阻Ru和第二分压电阻Rd。PWM控制器20包括电流采样误差放大器AMP1和电压反馈误差放大器AMP2，其中，电流采样误差放大器AMP1包括两路采样输入端(即上述的第一采样输入端和第二采样输入端)，电压反馈误差放大器AMP2包括一路反馈输入端以及一路基准输入端。电流采样误差放大器AMP1的两路采样输入端分别与第一电容C1和第二电容C2连接，用于将在第一电容C1处采集的第一采样电流，以及在第二电容C2处采集的第二采样电流分别输入至电流采样误差放大器AMP1的两路采样输入端。电压反馈误差放大器AMP2的反馈输入端与第一分压电阻Ru和第二分压电阻Rd之间的节点连接，用于将在第一分压电阻Ru和第二分压电阻Rd之间的节点处采集的采样电压输入至电压反馈误差放大器 AMP2的反馈输入端，电压反馈误差放大器AMP2的基准输入端用于输入基准电压VRef。

具体的，电流采样RC子模块12与电流采样子模块并联，并且，电流采样 RC子模块12包括与电流采样子模块的第一端1连接的第一RC串并联单元，以及与电流采样子模块的第二端2连接的第二RC串并联单元。

在其中一个实施例中，所述电流采样子模块包括：

电感采样单元31，分别与所述开关子模块、电流采样RC子模块12、电压反馈子模块13连接。

具体的，如图2所示，电感采样单元31包括采样电感L及其等效电阻DCR，若应用于通过电感采样单元31进行电流采样，且开关电源电路为Buck变换器即降压变换电路中时，由于输入至PWM控制器20的差分电压的计算公式如下所示：

如果(L_h/R_DCR)＝((R_q1×R_q2)/(R_q1+R_q2))×C_q，那么输入至PWM控制器20的差分电压的如下所示：

Vc＝I_L(s)×R_DCR×(R_q2/(R_q1+R_q2))

其中，Vc为所述差分电压，I_L(s)为流过所述采样电感L的电流，R_DCR为所述等效电阻DCR的阻值，s为复频率，L_h为所述采样电感L的电感值，R_q1为所述第一电阻R1的阻值，R_q2为所述第二电阻R2的阻值，C_q为所述第一电容 C1的容值。

由图2和上述公式可知，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12 并联的场景而言，由于输入电流采样误差放大器AMP1的共模电压变为原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)，也就说输入一样的共模电压，输出电压Vo可以提升到原先的 (R_q1+R_q2)/R_q2。故而，可以根据需求设置RC串并联单元中的阻值，这样能够使得开关电源电路的输出电压Vo范围不受共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输出电压Vo范围。

另外，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12并联的场景而言，由于采样电压和电感电流成正比，若电感采样单元31中等效电阻DCR的阻值变为原先的(R_q1+R_q2)/R_q2，这样输入到PWM控制器20的差分电压Vc的幅值可保持不变。

同理，如图4所示，电感采样单元31包括采样电感L及其等效电阻DCR，若应用于通过电感采样单元31进行电流采样，且开关电源电路为Boost变换器即升压变换电路中时，由于输入至PWM控制器20的差分电压的计算公式如下所示：

如果(L_h/R_DCR)＝((R_q1×R_q2)/(R_q1+R_q2))×C_q，那么输入至PWM控制器20的差分电压的如下所示：

Vc＝I_L(s)×R_DCR×(R_q2/(R_q1+R_q2))

其中，Vc为所述差分电压，I_L(s)为流过所述采样电感L的电流，R_DCR为所述等效电阻DCR的阻值，s为复频率，L_h为所述采样电感L的电感值，R_q1为所述第一电阻R1的阻值，R_q2为所述第二电阻R2的阻值，C_q为所述第一电容 C1的容值。

由图4和上述公式可知，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12 并联的场景而言，由于输入电流采样误差放大器AMP1的共模电压变为原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)，也就说输入一样的共模电压，输入电压Vin可以降低到原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)。故而，可以根据需求设置RC串并联单元中的阻值，这样能够使得开关电源电路的输入电压Vin范围不受共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输入电压Vin范围。

另外，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12并联的场景而言，由于采样电压和电感电流成正比，若电感采样单元31中等效电阻DCR的阻值变为原先的(R_q1+R_q2)/R_q2，这样输入到PWM控制器20的差分电压Vc的幅值可保持不变。

在其中一个实施例中，所述功率变换模块10还包括：第一电感L0；所述电流采样子模块包括：

电阻采样单元32，分别与所述第一电感L0、所述电流采样RC子模块12、所述电压反馈子模块13连接，所述第一电感L0与所述开关子模块连接。

具体的，如图3所示，电阻采样单元32包括采样电阻Rs及其寄生电感ESL，若应用于通过电阻采样单元32进行电流采样，且开关电源电路为Buck变换器即降压变换电路中时，且由于输入至PWM控制器20的差分电压的计算公式如下所示：

如果(L_ESL/R_Rs)＝((R_q1×R_q2)/(R_q1+R_q2))×C_q，那么输入至PWM控制器20的差分电压的如下所示：

Vc＝I_Rs(s)×R_Rs×(R_q2/(R_q1+R_q2))

其中，Vc为所述差分电压，I_Rs(s)为流过所述采样电阻Rs的电流，R_Rs为所述采样电阻Rs的阻值，s为复频率，L_ESL为所述寄生电感ESL的电感值，R_q1为所述第一电阻R1的阻值，R_q2为所述第二电阻R2的阻值，C_q为所述第一电容 C1的容值。

由图3和上述公式可知，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12 并联的场景而言，由于输入电流采样误差放大器AMP1的共模电压变为原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)，也就说输入一样的共模电压，输出电压Vo可以提升到原先的 (R_q1+R_q2)/R_q2。故而，可以根据需求设置RC串并联单元中的阻值，这样能够使得开关电源电路的输出电压Vo范围不受共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输出电压Vo范围。

另外，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12并联的场景而言，由于差分电压Vc和流过采样电阻Rs的电流成正比，若电阻采样单元32中采样电阻Rs的阻值变为原先的(R_q1+R_q2)/R_q2，这样输入到PWM控制器20的差分电压Vc的幅值可保持不变。

同理，如图5所示，电阻采样单元32包括采样电阻Rs及其寄生电感ESL，若应用于通过电阻采样单元32进行电流采样，且开关电源电路为Boost变换器即升压变换电路中时，且由于输入至PWM控制器20的差分电压的计算公式如下所示：

如果(L_ESL/R_Rs)＝((R_q1×R_q2)/(R_q1+R_q2))×C_q，那么输入至PWM控制器20的差分电压的如下所示：

Vc＝I_Rs(s)×R_Rs×(R_q2/(R_q1+R_q2))

其中，Vc为所述差分电压，I_Rs(s)为流过所述采样电阻Rs的电流，R_Rs为所述采样电阻Rs的阻值，s为复频率，L_ESL为所述寄生电感ESL的电感值，R_q1为所述第一电阻R1的阻值，R_q2为所述第二电阻R2的阻值，C_q为所述第一电容 C1的容值。

由图5和上述公式可知，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12 并联的场景而言，由于输入电流采样误差放大器AMP1的共模电压变为原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)，也就说输入一样的共模电压，输入电压Vin可以降低到原先的 R_q2/(R_q1+R_q2)。故而，可以根据需求设置RC串并联单元中的阻值，这样能够使得开关电源电路的输入电压Vin范围不受共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输入电压Vin范围。

另外，相对于电流采样子模块未与电流采样RC子模块12并联的场景而言，由于差分电压Vc和流过采样电阻的电流正比，若电阻采样单元32中采样电阻 Rs的阻值变为原先的(R_q1+R_q2)/R_q2，这样输入到PWM控制器20的差分电压Vc 的幅值可保持不变。

在其中一个实施例中，如图6所示，所述驱动模块50的数量为两个，所述 PWM控制器20包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块11的第一端1与所述直流电源40连接，所述第一开关子模块11的第二端2与第一驱动模块51的第二端2连接，所述第一开关子模块11 的第三端3与所述第一驱动模块51的第一端1连接；

所述第一驱动模块51的第三端3与所述PWM控制器20的第一输出端PWM1连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块14的第二端2与第二驱动模块52的第一端1连接，所述第二开关子模块14的第三端3与所述第二驱动模块52的第二端2连接，所述第二开关子模块14的第四端4与所述电压反馈子模块13连接；

所述第二驱动模块52的第三端3与所述PWM控制器20的第二输出端 PWM2连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块11的第四端4、所述第二开关子模块14的第一端1分别与所述电感采样单元31的两端连接，所述电感采样单元31与所述电流采样 RC子模块12连接。

具体的，如图6所示，为应用于用电感DCR即本实用新型的电感采样单元 31进行电流采样的结构示意图，在图6中4switch(即四个MOS管进行开关切换)的Buck-Boost变换器即降-升压变换电路中，根据第一PWM控制信号、第二PWM控制信号的高电电平变化，控制图6中的4个MOS管(包括两个主控 MOS管和两个次控MOS管)依次交替导通，以便使得本实用新型通过Buck-Boost 变换器将开关电源模块的输入电压Vin变换得到对应的输出电压Vo。

在其中一个实施例中，如图7所示，所述驱动模块50的数量为两个，所述 PWM控制器20包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块11的第一端1与所述电阻采样单元32连接，所述第一开关子模块11的第二端2与第一驱动模块51的第二端2连接，所述第一开关子模块 11的第三端3与所述第一驱动模块51的第一端1连接；

所述电阻采样单元32与所述电流采样RC子模块12和所述直流电源40连接；

所述第一驱动模块51的第三端3与所述PWM控制器20的第一输出端 PWM1连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块14的第二端2与第二驱动模块52的第一端1连接，所述第二开关子模块14的第三端3与所述第二驱动模块52的第二端2连接，所述第二开关子模块14的第四端4与所述电压反馈子模块13连接；

所述第二驱动模块52的第三端3与所述PWM控制器20的第二输出端 PWM2连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块11的第四端4、所述第二开关子模块14的第一端1分别与所述第一电感L0的两端连接。

具体的，如图7所示，为应用于用电阻采样单元32进行电流采样的结构示意图，在图7中4switch(即四个MOS管进行开关切换)的Buck-Boost变换器即降-升压变换电路中，根据第一PWM控制信号、第二PWM控制信号的高电电平变化，控制图7中的4个MOS管(包括两个主控MOS管和两个次控MOS管) 依次交替导通，以便使得本实用新型通过Buck-Boost变换器将开关电源模块的输入电压Vin变换得到对应的输出电压Vo。

在其中一个实施例中，如图8所示，所述驱动模块50的数量为两个，所述 PWM控制器20包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块11的第一端1与所述直流电源40连接，所述第一开关子模块11的第二端2与第一驱动模块51的第二端2连接，所述第一开关子模块11 的第三端3与所述第一驱动模块51的第一端1连接；

所述第一驱动模块51的第三端3与所述PWM控制器20的第一输出端 PWM1连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块14的第二端2与第二驱动模块52的第一端1连接，所述第二开关子模块14的第三端3与所述第二驱动模块52的第二端2连接，所述第二开关子模块14的第四端4与所述电阻采样单元32连接，所述电阻采样单元32 与所述电流采样RC子模块12和所述电压反馈子模块13连接；

所述第二驱动模块52的第三端3与所述PWM控制器20的第二输出端 PWM2连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块11的第四端4、所述第二开关子模块14的第一端1分别与所述第一电感L0的两端连接。

具体的，如图8所示，为应用于用电阻采样单元32进行电流采样的结构示意图，在图8中4switch(即四个MOS管进行开关切换)的Buck-Boost变换器即降-升压变换电路中，根据第一PWM控制信号、第二PWM控制信号的高电电平变化，控制图8中的4个MOS管(包括两个主控MOS管和两个次控MOS管) 依次交替导通，以便使得本实用新型通过Buck-Boost变换器将开关电源模块的输入电压Vin变换得到对应的输出电压Vo。

在其中一个实施例中，所述开关子模块包括：主控MOS管和次控MOS管；

所述主控MOS管的源极与所述次控MOS管的漏极连接；

所述主控MOS管的栅极与所述驱动模块50的第二端2连接，所述次控MOS 管的栅极与所述驱动模块50的第一端1连接；

所述主控MOS管的漏极与所述直流电源40或电压反馈子模块13连接，所述次控MOS管的源极接地；

所述驱动模块50的第三端3与所述PWM控制器20的输出端连接。

具体的，如图2-8所示，主控MOS管包括第一主控MOS管Q1和第二主控 MOS管Q4，次控MOS管包括第一次控MOS管Q2和第二次控MOS管Q3。其中，主控MOS管和次控MOS管均可以是N沟道MOS管，本实用新型通过驱动模块50可以使主控MOS管、次控MOS管快速导通和关断，以便降低开关损耗，提高转换效率。

优选的，功率变换模块10还包括输入电容Cin和输出电容Co，所述输入电容Cin与所述直流电源40连接后接地，所述输出电容Co与所述电压输出端连接后接地。

具体的，输入电容Cin与直流电源40连接，以便通过输入电容Cin滤除直流电源40的杂波和交流成分，使得输入至功率变换模块10的输入端中的输入电压Vin更为稳定平滑。输出电容Co与功率变换模块10的输出端连接，以便将通过功率变换模块10进行电压转换后的输出电压Vo进行滤波得到更为稳定的直流电压。

本实用新型中的电流采样RC子模块12和电流采样子模块(包括电感采样单元31、或者电阻采样单元32)同时工作支持对整个开关电源电路进行电流采样，电压反馈子模块13单独对整个开关电源电路进行电压采样反馈。其中，电感采样单元31(或者电阻采样单元32)可以是采样模块的一部分进行电流采样，也可作为功率变换模块10的一部分用来进行储存能量和释放能量。功率变换模块10中的第一电感用来进行储存能量和释放能量。

本实用新型能实现电源的输出电压或输入电压不受PWM控制器20中电流采样误差放大器AMP1共模电压的限制，有利于扩宽开关电源电路的输入电压范围、输出电压范围。此外，本实用新型不仅可以用于Buck变换器，还可以用于 Boost变换器，4switch Buck-Boost变换器，以及其它用电感DCR或高端电阻采样电流的变换器。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括：

直流电源；

采样模块，用于获取采样电流和采样电压；

PWM控制器，与所述采样模块连接，用于接收所述采样电流和采样电压，并输出PWM控制信号；

所述采样模块，还用于调低输入至所述PWM控制器的共模电压；

功率变换模块，与所述直流电源和采样模块连接，用于将所述直流电源提供的输入直流电压变换为输出直流电压；

驱动模块，与所述PWM控制器连接，用于接收到所述PWM控制信号后输出驱动信号；

所述功率变换模块，还用于在所述驱动信号的控制下调节输出对应的输出电压。

2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换模块包括：开关子模块；所述采样模块包括电流采样子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块；

所述开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述开关子模块的第二端与所述驱动模块的第二端连接，所述开关子模块的第三端与所述驱动模块的第一端连接；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第四端、所述电流采样RC子模块和所述电压反馈子模块连接；

所述电流采样RC子模块与所述PWM控制器的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块与电压输出端和所述PWM控制器的反馈输入端连接，所述电压输出端输出对应的输出电压。

3.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换模块包括：开关子模块；所述采样模块包括电流采样子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块；

所述开关子模块的第二端与所述驱动模块的第一端连接，所述开关子模块的第三端与所述驱动模块的第二端连接，所述开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

所述电流采样子模块分别与所述开关子模块的第一端、所述电流采样RC子模块和所述直流电源连接，且所述电流采样RC子模块与所述直流电源连接；

所述电流采样RC子模块与所述PWM控制器的采样输入端连接；

所述电压反馈子模块与电压输出端和所述PWM控制器的反馈输入端连接，所述电压输出端输出对应的输出电压。

4.根据权利要求2或3所述的开关电源电路，其特征在于，所述电流采样RC子模块包括：两组RC串并联单元；

第一RC串并联单元包括：第一电阻、第二电阻和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述电流采样子模块的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和第一电容的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接后接地，所述第一电容的第一端与所述PWM控制器的第一采样输入端连接；

第二RC串并联单元包括：第三电阻、第四电阻和第二电容；

所述第三电阻的第一端与所述电流采样子模块的第二端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端和第二电容的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接后接地，所述第二电容的第一端与所述PWM控制器的第二采样输入端连接；

其中，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相等，所述第一电容与所述第二电容的容值相等。

5.根据权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于，所述电流采样子模块包括：

电感采样单元，分别与所述开关子模块、电流采样RC子模块、电压反馈子模块连接。

6.根据权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换模块还包括：第一电感；所述电流采样子模块包括：

电阻采样单元，分别与所述第一电感、所述电流采样RC子模块、所述电压反馈子模块连接，所述第一电感与所述开关子模块连接。

7.根据权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述电感采样单元的两端连接，所述电感采样单元与所述电流采样RC子模块连接。

8.根据权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述电阻采样单元连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述电阻采样单元与所述电流采样RC子模块和所述直流电源连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述第一电感的两端连接。

9.根据权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述驱动模块的数量为两个，所述PWM控制器包括两个输出端，所述开关子模块的数量为两个，其中，

第一开关子模块的第一端与所述直流电源连接，所述第一开关子模块的第二端与第一驱动模块的第二端连接，所述第一开关子模块的第三端与所述第一驱动模块的第一端连接；

所述第一驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第一输出端连接，以接收第一PWM控制信号；

第二开关子模块的第二端与第二驱动模块的第一端连接，所述第二开关子模块的第三端与所述第二驱动模块的第二端连接，所述第二开关子模块的第四端与所述电阻采样单元连接，所述电阻采样单元与所述电流采样RC子模块和所述电压反馈子模块连接；

所述第二驱动模块的第三端与所述PWM控制器的第二输出端连接，以接收第二PWM控制信号；

所述第一开关子模块的第四端、所述第二开关子模块的第一端分别与所述第一电感的两端连接。

10.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关子模块包括：主控MOS管和次控MOS管；

所述主控MOS管的源极与所述次控MOS管的漏极连接；

所述主控MOS管的栅极与所述驱动模块的第二端连接，所述次控MOS管的栅极与所述驱动模块的第一端连接；

所述主控MOS管的漏极与所述直流电源或电压反馈子模块连接，所述次控MOS管的源极接地；

所述驱动模块的第三端与所述PWM控制器的输出端连接。

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