[實用新型]一種用于開關電源線損補償的占空比計算電路

有效

• 申請號: 201720259970.2
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN206698141U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 楊全;邊彬;錢冬寅;許陽;陳暢
• 申請（專利權）人: 蘇州智浦芯聯電子科技股份有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335;H02M1/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及集成電路領域，尤其涉及一種反激式原邊反饋恒壓開關電源的線損補償電路。

背景技術

隨著電子技術的蓬勃發展，便攜式電子設備如手機、平板電腦等系統的精密程度越來越高，導致了對相應充電器、適配器要求越來越高。原邊反饋的反激式開關電源拓撲具有結構簡單穩定性佳的優點，在小功率輸出電源領域獲得了廣泛的應用。采用原邊反饋結構的反激式開關電源的電路結構如圖1所示，其工作原理是：交流電壓Vac經過四個二極管整流以及電容C₂濾波后，得到直流電壓V_in，此直流電壓產生提供控制芯片工作的VDD電壓。當控制芯片控制功率開關管導通時，變壓器原邊繞組產生原邊電流I_p，能量存儲在原邊電感L_p中。原邊電流I_p的大小隨時間增大而不斷增大，原邊電流檢測電阻R_cs用于檢測I_p的大小，當I_p不斷增大使得R_cs上的電壓達到一定閾值后，產生關斷功率管的信號，功率管Q₁被關斷，存儲在變壓器原邊電感上的能量轉移到副邊和輔助繞組邊，此過程為變壓器去磁過程，所用時間為去磁時間，記為T_demag。在變壓器去磁過程中，能量主要由副邊消耗，電流I_s從副邊電感流出，能量部分保存在輸出電容C₁上，部分由負載消耗掉。去磁結束后到下一次開關開啟前，由于副邊二極管D₁的作用，電容C₁上的能量無法從副邊電感放走，只能由負載消耗。因輸出電容C₁的蓄能作用，輸出端可相對穩定地輸出電壓或電流。原邊電流I_p、副邊電流I_s、輔助繞組端電壓V_fb以及去磁時間方波信號T_demag在圖2中可見，去磁時間方波信號通過去磁時間檢測模塊檢測開關電源變壓器的輔助繞組電壓產生。

對于恒壓輸出的開關電源來說，控制芯片通過輔助繞組在變壓器去磁時間內檢測V_fb電壓來間接檢測電路PCB板輸出電壓V_{o_pcb}的大小，將檢測到的輔助繞組電壓V_fb與閾值電壓V_ref通過運放EA進行比較，EA的輸出電壓可調節開關頻率(PFM模式)或開關信號脈寬(PWM模式)，使輸出電壓始終保持在一個穩定的值。輸出電壓V_{o_pcb}與閾值電壓V_ref呈固定比例大小關系。

由于適配器輸出端通過充電線纜與負載相連，而充電線纜自身存在一定阻抗，會損耗掉部分電壓，損耗電壓的大小與輸出電流的大小相關。如果開關電源電路PCB板上的輸出電壓V_{o_pcb}保持恒定，那么電路輸出到負載兩端的電壓V_{o_load}滿足如下公式：

V_{o_load}＝V_{o_pcb}-I_o·R_cable (1)

公式(1)中，R_cable為充電線纜等效阻抗，I_o為輸出電流。負載電壓V_{o_load}滿足圖3中的電壓波形。從圖3中可知，負載兩端電壓V_{o_load}隨輸出電流的增大而減小，并不能保持穩定。為了能使V_{o_load}保持穩定，那么必須讓V_{o_pcb}隨輸出電流I_o的增大而增大，以此來補償因線纜阻抗而造成的額外電壓損耗，電壓波形如圖4所示。

由于采用原邊反饋結構的開關電源無法直接檢測輸出電流，因此需要通過檢測與輸出電流相關的參數來間接獲得輸出電流信息。經推導可得輸出電流I_o的表達式：

公式(2)中，V_pk為原邊峰值電壓，在采用PFM模式的恒壓開關電源中為恒定值，R_cs為原邊電流檢測電阻，N是變壓器原邊繞組與副邊繞組的匝數比，T_s是開關周期。從公式(2)中可知，輸出電流I_o與去磁時間和開關周期的比值成正比，因此可通過檢測去磁信號在開關周期內的占空比來間接獲得負載電流信息，負載越重，T_demag占空比越大，反之負載越輕，T_demag占空比越小。