误差调节电路和方法以及电源变换电路与流程

本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种误差调节电路和方法以及电源变换电路。

背景技术：

误差放大器能够实现输入电压与参考电压的误差处理，为了更精确地得出误差信号，应尽量地消除其他因素对误差信号的影响。例如，在反馈控制环路中，通过将反馈信号与参考信号进行比较，得到表征二者误差的信号，用以进行调节，例如，在恒压控制中，会使用误差放大器来反馈控制输出电压。然而，在轻载时，误差放大器的输出电流较小，低电流会造成误差放大器输出端电压降低，降低后回到正常值需要一定的时间。现有技术通过钳位的方式在上拉电位的同时，也会使得误差放大器产生失调电压，影响电路的输出电压。

如图1所示，示意了一种误差调节电路，其中，u1为误差放大器，m0、m1为功率管，i1为电流源，r1、r2、r3为电阻，c1、c2为储能电容，vref是参考电压，vfb为输出电压的反馈信号。功率模块由电流调制器和功率管组成，其作用是，使得输出电流i2和vc成正比。

当电路输出轻载时，负载电流减小，使得电路中电流i2减小，i2和vc成正比，故vc减小。vc减小后回到正常值需要时间，现有技术一般会在电路中接入如图1中由m0，m1，i1组成的钳位电路，在vc下降时，钳住该点的电位，使其不下降。但是在这个过程中，功率管m0上会有电流通过，使得i1增大。对于误差放大器u1有：voffset＝i1·gm，voffset＝vfb-vref，voffset为失调电压，因钳位电路所流入的电流使i1增大，从而使得失调电压voffset增大，从而带来了系统误差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种减小系统误差的误差调节电路和方法以及电源变换电路，解决现有技术存在的因钳位电路带入系统误差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种误差调节电路，包括：

误差放大器，分别接收输入信号和参考电压，经误差放大处理后，输出第一电流，在误差放大器的输出端连接有补偿电容，得到所述误差放大器输出端的电压为补偿电压；

钳位电路，连接在误差放大器的输出端，用于在补偿电压超出预设范围时钳位所述补偿电压；

电量补偿电路，分别与所述钳位电路和误差放大器的输出端连接，用以在钳位电路钳位时，对钳位电路流向误差放大器的电量进行电量补偿。

可选的，所述钳位电路流向误差放大器输出端的电量等于所述电量补偿电路进行电量补偿所产生的补偿电量。

可选的，所述电量补偿电路为电流镜像电路，所述电流镜像电路包括第一镜像模块和第二镜像模块，所述的第一镜像模块的一端与所述钳位电路连接，第一镜像模块的另一端与所述第二镜像模块的一端连接，所述第二镜像模块的另一端连接在所述误差放大器的输出端上。

可选的，在所述第一镜像模块或/和所述第二镜像模块上并联有储能电容。

可选的，在所述储能电容的放电回路上相应地设置电阻，所述电阻与相应的镜像模块中的开关管串联。

可选的，所述钳位电路包括第一开关管、第二开关管和第一电流源，所述第一开关管的第一端与第一电流源连接，所述第一电流源的另一端接供电端，所述第一开关管的第二端接地，第一开关管的控制端与误差放大器的输出端连接；所述第二开关管的控制端与所述第一开关管的第一端连接，第二开关管的第一端接供电端，第二开关管的第二端与所述误差放大器的输出端连接。

可选的，非钳位状态下，所述的第一开关管导通，所述第一电流源的电流经第一开关管流向地，所述第二开关管不导通，所述钳位电路不起钳位作用；钳位状态下，所述补偿电压下降，使得所述第一开关管关断，在所述第一电流源的作用下，将第一开关管的第一端电压上拉，以使所述第二开关管导通，从而对所述补偿电压钳位。

本发明还提供一种误差调节方法，包括以下步骤：

误差放大器分别接收输入信号和参考电压，经误差放大处理后，输出第一电流，在误差放大器的输出端连接有补偿电容，得到所述误差放大器输出端的电压为补偿电压；

在误差放大器的输出端连接有钳位电路，用于在补偿电压超出预设范围时钳位所述补偿电压；

在钳位电路钳位时，对钳位电路流向误差放大器的电流进行电量补偿。

本发明还提供一种电源变换电路，包括上述任意一种误差调节电路和功率模块，所述的功率模块接收所述误差调节电路输出的补偿电压，并根据所述补偿电压调节所述功率模块的输出电压或输出电流；

所述功率模块的输出端作为所述电源变换电路的输出端，在功率模块的输出端连接分压电路，所述分压电路的输出电压作为所述输入信号。

与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明针对钳位状态下，钳位电路会所流向误差放大器的电量会带入系统误差，通过电量补偿的方式，使该钳位电路流入的电量通过电量补偿电路用相反的电量进行补偿，避免了流向误差放大器而引起的系统误差。

附图说明

图1为现有技术误差调节电路的电路结构示意图；

图2为本发明误差调节电路实施例一的电路结构示意图；

图3为本发明误差调节电路实施例二的电路结构示意图；

图4为本发明应用本发明误差调节电路的电源变换电路的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图2所示，示意了本发明误差调节电路实施例一的电路结构，包括误差放大器u1和钳位电路，所述误差放大器u1分别接收反馈信号vfb和参考电压vref，该反馈信号vfb作为输入信号，经误差放大处理后，输出第一电流i1，在误差放大器u1的输出端连接有补偿电容c1，得到所述误差放大器u1输出端的电压为补偿电压vc。钳位电路连接在误差放大器u1的输出端，用以在轻载时钳位所述补偿电压vc，所述钳位电路包括第一开关管m1、第二开关管m2和第一电流源i1，所述第一开关管m1的第一端与第一电流源i1连接，所述第一电流源i1的另一端接供电端vcc，所述第一开关管m1的第二端接地，第一开关管m1的控制端与误差放大器u1的输出端连接；所述第二开关管m2的控制端与所述第一开关管m1的第一端连接，第二开关管m2的第一端接供电端vcc，第二开关管m2的第二端与所述误差放大器u1的输出端连接。

以上钳位电路中，所述第一开关管m1、第二开关管m2均采用n型mosfet，为了所述的第一端指的是其漏极，第二端指的是源极，控制端指的是门极。

在正常工作状态下，即非钳位状态，补偿电压vc在预设范围内，由于补偿电压vc较高，所述的第一开关管m1导通，第二开关管m2截止，所述第一电流源i1的电流通过所述第一开关管m1流到地，此时所述的钳位电路不起钳位作用；在钳位状态下，以补偿电压触碰到下限为例，所述补偿电压vc下降，补偿电压vc较小，使得所述第一开关管m1关断，在所述第一电流源i1的作用下，将第一开关管的第一端电压上拉，以使所述第二开关管m2导通，从而对所述补偿电压vc钳位，利用同样的原理，在补偿电压触碰到上限时，也同样可以实现钳位，所述补偿电压vc上升，补偿电压vc较大，钳位电路从而对所述补偿电压vc钳位，在这个应用中，对上述钳位电路中开关管的类型和连接关系进行调整即可。

由于在钳位状态下，钳位电路对所述补偿电压vc钳位时，会有电流流过所述第二开关管m2，为了避免该电流流向所述误差放大器u1而造成的误差。将电量补偿电路分别与所述钳位电路和误差放大器u1的输出端连接，用以在钳位时对所述钳位电路的电流进行补偿，避免了钳位电路带来的系统误差。

电量补偿电路采用电流镜像电路，所述电流镜像电路包括第一镜像模块和第二镜像模块，所述的第一镜像模块的一端与所述钳位电路连接，第一镜像模块的另一端与所述第二镜像模块的一端连接，所述第二镜像模块的另一端连接在所述误差放大器的输出端上。如图2所示，开关管m3和m4组成第一镜像模块，开关管m5和m6组成第二镜像模块，在轻载时，第二开关管m2上产生的电流直接通过m5流出，不进入误差放大器u1的输出端，避免影响电流i1的值，进而消除系统误差。其中m3、m4为p型mosfet，m5、m6为n型mosfet。由于需要实现钳位作用，所以补偿电流不能大于流经钳位电路的电流，但只要保持流进和流出的电量相等，就可以消除钳位电路所带来的误差，故有所述钳位电路流向误差放大器输出端的电量等于所述电量补偿电路进行电量补偿所产生的补偿电量。

如图3所示，示意了本发明误差调节电路实施例二的电路结构。实施例二是在实施例一的基础上所进行的改进，主要是增加了储能电容，即在第一镜像模块上并联了储能电容c2，在第二镜像模块上并联了储能电容c3，一般情况下，只需要一个储能电容即可，可以选择适用。在所述储能电容的放电回路上相应地设置电阻r2和r3，所述电阻与相应的镜像模块中的开关管串联，电阻r2与开关管m4串联，电阻r3与开关管m5串联。加入储能电容的作用，是为了在补偿电流小于流经钳位电路的电流的情况下，保持两个电流之流经和流出的电量相等，即可以通过时间和电流大小来控制，增加电阻r2和r3有利于储能电容的储能和放电。例如，在钳位电路恢复非钳位状态时，则没有电流流向误差放大器，但此时储能电容中还有电量，通过储能电容持续进行放电延续补偿电流，虽然补偿电流小于流经钳位电路的电流，但是其持续时间较长，从而达到两者电量相等的目的。

如图3所示，示意了应用本发明误差调节电路的电源变换电路的电路结构。所述的电源变换器误差调节电路和功率模块，所述的功率模块接收所述误差调节电路输出的补偿电压vc，并根据所述补偿电压vc调节所述功率模块的输出电压或输出电流。所述功率模块的输出端作为所述电源变换电路的输出端vout，并对负载供电，在功率模块的输出端连接分压电路，所述分压电路由电阻r2和r3组成，所述分压电路的输出电压作为所述反馈信号vfb。

所述的功率模块可以采用多种拓扑结构，例如，buck电路、boost电路，等等。所述功率模块还可以包括电流调制器和功率管，使得输出电流i2和vc成正比关系。本发明的误差调节电路用于功率模块的控制和调节只是一种应用场景和实现形式，但还可以用于其他诸多的应用场合。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。