[發(fā)明專利]一種電壓采樣方法及電壓采樣電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611102701.1
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106787622A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金若愚;唐盛斌;鄭仁閃
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)變換器領(lǐng)域，特別涉及開關(guān)變換器中反饋電壓的采樣方法及電壓采樣電路。

背景技術(shù)

電源是各種電子設(shè)備的心臟，是電子設(shè)備不可或缺的一部分，開關(guān)電源(也稱為開關(guān)變換器)在電源技術(shù)中占有重要地位，現(xiàn)代電源大都采用開關(guān)電源技術(shù)，其具有變換效率高、體積小、動態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點。

現(xiàn)有開關(guān)變換器的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示，輸入電壓Vin通過功率變換電路進(jìn)行功率傳輸和電壓變換后形成輸出電壓Vo，功率變換電路主要由功率開關(guān)器件(如三極管或MOS管)、二極管、電感、電容和變壓器連接組成；為了使開關(guān)變換器的輸出電壓穩(wěn)定，需要使用控制電路或控制IC對變換器進(jìn)行閉環(huán)控制，而控制電路或控制IC通常會通過兩個采樣電阻Rf1和Rf2對變換器的輸出電壓Vo進(jìn)行采樣并得到反饋電壓VFB，VFB輸入到控制電路或控制IC內(nèi)部的誤差放大器的反向輸入端，并與連接至誤差放大器同相輸入端的基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，然后將比較后的誤差電壓進(jìn)行放大處理后從誤差放大器的輸出端Comp輸出并形成電壓信號Vc，然后將Vc輸入給PWM調(diào)制器，PWM調(diào)制器將接收到的電壓信號Vc與斜坡電壓Vcs進(jìn)行比較后形成PWM信號，以驅(qū)動功率變換電路中的開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，并調(diào)節(jié)開關(guān)器件的驅(qū)動占空比，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定。

開關(guān)變換器作為閉環(huán)控制系統(tǒng)，誤差放大器(Error Ampl ifi er，簡稱為EA)也稱為誤差比較放大器，其輸出端Comp通常被引出至控制電路或控制IC的外部，以便對開關(guān)變換器進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償控制，使變換器對各種擾動都能夠快速響應(yīng)，從而能夠高效、穩(wěn)定、可靠地工作。誤差放大器對輸出電壓進(jìn)行采樣、比較和誤差放大后，其輸出電壓Vc能夠反映因變換器的輸入電壓或輸出負(fù)載的變化導(dǎo)致的變換器的輸出電壓Vo的變化，所以常常會從Comp端采樣以輸出給其他的控制電路或保護(hù)電路，以實現(xiàn)各種控制或保護(hù)功能。但是，直接采樣誤差放大器的輸出端電壓時，通常會改變其阻抗特性甚至引入干擾信號，從而對變換器的環(huán)路產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致變換器工作不穩(wěn)定、環(huán)路響應(yīng)速度變慢，甚至引起輸出電壓抖動等，使變換器的可靠性降低。

現(xiàn)有的一種較為簡單的采樣輸出負(fù)載的方式如圖1-2所示，在變換器輸出負(fù)極與功率變換電路之間串接一只采樣電阻Rs1，以將變換器輸出負(fù)載的變化量轉(zhuǎn)化為電壓變化量VRs1，VRs1即采樣電阻Rs1兩端的電壓，其數(shù)值為負(fù)值，即VRs1＜0；VRs1輸入給一個運(yùn)算放大器的反向輸入端，運(yùn)算放大器簡稱為運(yùn)放，其同相輸入端通過電阻Rs2接變換器的輸出負(fù)極，則運(yùn)放的的同相輸入端電壓始終為零，運(yùn)放的輸出端輸出采樣電壓Vs1，若變換器的輸出負(fù)載增加或減輕，則Vs1將隨之增大或減小；在需要原副邊隔離的變換器中，Vs1可以通過隔離電路(如光耦隔離、磁隔離等)的隔離傳輸后反饋到變換器的原邊形成另一采樣電壓Vs2；不論是Vs1還是Vs2，都可以輸出給某一控制電路或保護(hù)電路，以實現(xiàn)開關(guān)變換器的各種控制或保護(hù)功能。但這種采樣方式存在的問題是，因采樣電阻Rs1直接串接在變換器的輸出負(fù)極走線中，在變換器的輸出負(fù)載較重時Rs1引起的損耗急劇增加，發(fā)熱嚴(yán)重，可靠性下降；例如，若Rs1取值為10mΩ，變換器的輸出負(fù)載Io為10A時，電阻Rs1引起的損耗PRs1＝Io²×Rs1＝10×10×0.01W＝1W，則Rs1需要使用功率和體積較大的精密電阻，即便如此，其發(fā)熱也會非常嚴(yán)重，并且造成的損耗可能難以接受。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種電壓采樣方法及電壓采樣電路，不僅電路簡單、成本低廉，還可有效抑制因采樣誤差放大器的輸出端電壓而帶來的環(huán)路不穩(wěn)定的問題，從而使變換器穩(wěn)定可靠地工作。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明的第一個目的是：提供一種電壓采樣方法，其特征在于：使用一種電壓采樣電路，所述的電壓采樣電路的輸出端作為電壓采樣點進(jìn)行電壓采樣，改變現(xiàn)有的直接連接控制電路或控制IC的誤差放大器的輸出端以采樣其輸出電壓的方式，可以使采樣后的電壓攜帶的干擾雜波減少，對變換器的控制環(huán)路無干擾，并提高變換器的穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，所述的一種電壓采樣電路包括由第一電阻和第一電容串聯(lián)后組成的第一RC串聯(lián)支路，所述的電壓采樣點為第一RC串聯(lián)支路的串聯(lián)節(jié)點。

優(yōu)選的，所述的一種電壓采樣電路包括至少兩路RC串聯(lián)支路，每一路RC串聯(lián)支路均由電阻和電容串聯(lián)組成，第二RC串聯(lián)支路并聯(lián)在第一電容的兩端，第三RC串聯(lián)支路并聯(lián)在第二電容的兩端，依此類推，最后一路RC串聯(lián)支路的串聯(lián)節(jié)點作為所述的電壓采樣點。