[发明专利]一种直流开关电源及其电压采样控制电路

说明书

本发明公开了一种直流开关电源及其电压采样控制电路，电路包括第一比较器，其第一输入端用于输入直流开关电源的电压端口信号，第二输入端用于输入所述电压端口信号的延时信号，输出端用于输出第一比较结果信号；第二比较器，其第一输入端用于输入第一设定电压信号，第二输入端用于输入延时信号，输出端用于输出第二比较结果信号；延时模块和与门逻辑模块，延时模块的输入端用于连接第一比较器的输出端，延时模块的输出端连接与门逻辑模块的第一输入端，与门逻辑模块的第二输入端连接第二比较器的输出端，与门逻辑模块的输出端用于控制输出有效的采样结束信号，采样结束信号用于控制采集得到所述电压端口信号的膝电压，提高了信号采集准确性。

技术领域

本发明涉及开关电源控制技术领域，尤其涉及一种直流开关电源及其电压采样控制电路。

背景技术

现有技术中，一种反激式开关电源的拓扑电路如图1所示，其工作原理如下：开关电源芯片U1将直流电压通过变压器转换为恒定的电压和电流输出，该图中，Vdc是市电经过整流滤波后得到的直流电压，Vdc通过启动电阻r1给电容c1充电。电源芯片U1的VDD端口电压开始上升，当VDD端口电压升到电源芯片中设定的开启阈值后，芯片开启，发出使能信号，芯片开始工作。

芯片开启后，功率管M1打开，Vdc给变压器的初级绕组NP充电，当初级绕组NP上的电流流过检流电阻r4，检流电阻r4上的电压通过CS端口被芯片检测到超过内部设定的峰值时，芯片发出关闭信号，关闭功率管M1。

功率管M1关闭后，由于初级绕组NP上的能量不能突变，能量由初级绕组NP传递给次级绕组NS，NS向电容c2充电，输出电压Vout。同时，次级绕组NS的能量通过辅助绕组NA反馈，此时二极管D1正向导通，辅助绕组NA输出的电流给VDD端口供电，并通过电阻r2、r3将电压反馈到VFB端口（即电压采集端口）上，即电源芯片通过VFB端口检测次级绕组NS上的电流由峰值降到0的时间，以及输出电压Vout反馈回来的电压变化，芯片会依此调整功率管M1的工作频率，以及打开功率管M1的时刻，发出控制信号打开该功率管。整个系统如同上述工作原理，周而复始的工作。

初级绕组NP的电流信号I1、次级绕组NS的电流信号I2和VFB端口信号的波形如图2所示，当功率管M1导通时，初级绕组NP中开始储能，初级绕组NP的电流上升，当初级绕组NP的电流上升到设定的值时，功率管M1关闭。初级绕组NP的能量耦合到次级绕组NS，次级绕组的电流开始下降，将能量传递给输出负载，同时输出电压的变化通过次级绕组NS和反馈绕组NA的耦合反馈到开关电源的VFB端口。如图2所示，当次级绕组NA的电流消磁为0A时，此时输出的VFB端口电压（即膝电压，Knee voltage）反应最真实的输出电压，芯片通过采样该处的VFB端口电压来反映输出电压的变化。

为了实现对VFB端口电压进行准确采集，通常的VFB信号（即VFB端口电压信号）的电压采集方法一如下：

对VFB信号进行一定的延时得到延时信号VFB_DELAY，VFB信号和延时信号VFB_DELAY的波形如图3所示，将VFB信号与延时信号VFB_DELAY做比较，当次级绕组NA的电流消磁时间结束时，次级的二极管关闭，此时VFB信号的电压急剧下降，因为延时信号VFB_DELAY有一定的时间常数，当检测到VFB信号电压低于延时信号VFB_DELAY的电压一定值时，则发出采样结束信号，得到的采样结束信号TDSD波形如图3所示，发出采样结束信号时对应采样的VFB信号电压为真实反映输出电压的膝电压knee voltage。

上述电压采集方法的不足在于：

因为图1中开关电源的变压器存在漏感，能量从初级绕组NP传递到次级绕组NS的效率不是100%，因此这部分能量会以谐振的方式消耗掉，谐振的方式为漏感L与节点的寄生电容产生的LC振荡。