[發明專利]用于反激式PWM變換器DCM模式的輸出電流計算電路

有效

• 申請號: 201510223999.0
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN104796003B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 陳森;史凌峰;師振波;張根;李開敬;齊義明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;G01R19/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，特別涉及一種輸出電流計算電路，可用于電源類模擬集成電路的設計。

背景技術

反激式變換器以其簡單、節能、輸出范圍廣等優點已經在眾多電源轉換產品中得到了應用。傳統的反激式變換器采用次級側控制技術，但是近年來，初級側控制技術以其面積小、成本低、效率高等優點已經成為反激式變換器的主要控制方式。反激式變換器的調制方式也有多種，通常有脈沖寬度調制PWM，脈沖頻率調制PFM以及混合調制PWM-PFM。其中，PWM控制方式簡單有效，尤其在低功率輸出200W以下優勢巨大，應用最多。反激式變換器的工作狀態有連續導通模式CCM和不連續導通模式DCM,其中連續導通模式由于產生零點的不確定性使電路補償困難,應用很少,不連續導通模式以其更佳的調整方式而得到廣泛應用。

初級側控制反激式變換器的應用如LED驅動、電池充電器等都需要恒流控制，近年來有人提出了許多恒流控制的方法,但均沒有提出具體實現輸出電流計算的電路,而其中實現輸出電流的檢測與計算對于恒流控制至關重要。

圖1所示為初級側控制反激式變換器的基本工作電路，其工作時的電路主要波形如圖2所示，其中Gate為功率管驅動電壓，I_ds初級側電感上的電流，I_D為流過整流管D_R的電流，V_A為輔助電感兩端電壓。這種傳統初級側控制反激式變換器的恒流電路的簡要工作原理如下：功率管打開后，輸入電壓加在初級側電感兩端，初級側電感上的電流從零開始線性上升至最大值I_pk，表示為其中，V_in是輸入電壓，L_m是初級側電感值，T_on為功率管的導通時間。功率管打開時能量存儲在初級側電感，功率管關斷后，初級側電感的能量反激至次級側電感，并使整流管D_R導通，次級側電感電流由峰值I_D-pk線性減小為零，此時，次級側電感中能量全部輸出。由能量守恒定律可以得出：從而得出輸出電流I_O，表示為其中，L_P是次級側電感值，f為功率管的打開頻率，V_O是輸出電壓，I_O是輸出電流，電感L_P是已知量，初級側電感電流每次達到的最大值I_pk是固定的，只要保持恒定就實現了輸出電流I_O恒定。這種傳統恒流電路雖然利用了能量守恒定律，但卻忽略了變換器及電路中其他器件消耗的能量，因此變換器的輸出電流I_O誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種用于反激式PWM變換器DCM模式的輸出電流計算電路，能實現對芯片的輸出電流的檢測，以提高輸出電流I_O的準確度，減少電路的功耗與面積。

本發明的技術思路是:通過芯片電流檢測引腳CS，獲得初級側電感電流峰值的采樣電壓V_CSM，通過對初級側電感電流峰值的采樣電壓V_CSM和次級側電感放電時間T_d的計算，得到能線性表示輸出電流的電壓量V_OUT。

根據以上技術思路，給出以下兩種技術方案：

技術方案一：

一種用于反激式變換器的輸出電流計算電路，包括：時序電路，峰值檢測電路和計算電路，時序電路為峰值檢測電路和計算電路提供控制時序；峰值檢測電路為計算電路提供初級側電感電流采樣電壓峰值V_CSM；計算電路通過對次級側電感放電時間T_d和初級側電感電流采樣電壓峰值V_CSM的計算，輸出與反激式變換器的輸出電流呈線性關系的電壓量V_OUT，其特征在于：