一种基于交流-直流转换器的输出电压采样电路与方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路设计领域，具体涉及一种基于交流-直流转换器的输出电压 采样电路与方法。
【背景技术】
[0002] 在交流-直流转换器电路中，对输出电压的检测可以通过采样变压器电感的电压 来实现，而主级电感电压可以通过变压器辅助绕组传输给脉冲调制控制器。图1为现有技术 中的一种交流-直流转换器中的输出电压采样电路的结构示意图。如图1所示，电阻R1表示 次级绕组的串联寄生电阻与输出引线的串联寄生电阻的和。在输入相同的市电电压下，不 同输出负载的负载电流不同，此时次级绕组的输出电压是有区别的。
[0003] 在输出负载较重时，各个节点的电压或电流波形如图2所示。输出电压通过辅助绕 组和分压电阻网络R2、R3后的反馈信号FB的波形采样得到。在电感去磁时间（Tdmg)内，FB电 压与输出电压成正比，即FB = k*Vout，比例参数k为4=二.~其中，Ns为变压器次 Na R3 级绕组匝数，Na为变压器辅助绕组匝数。由于变压器漏感的存在，在去磁时间开始的瞬间， FB的电压波形会产生一个衰减震荡，在此期间对FB波形进行检测会出现检测误差。因此有 效的检测时间需要在去磁时间开始一段时间以后(前端消隐时间LEB)才能开始。当输出负 载较轻时，如图3所示相对于负载阻值较大时的门信号Gate，此时的Gate的开启时间减小， 主级电感的峰值电流相应减小，这就会使去磁时间也减小。当负载变到足够小时，去磁时间 会减小到FB波形没有有效的采样时间，此时无法检测输出电压。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种基于交流-直流转换器的输出电压 采样电路，该电路包括:输出电压检测电路、误差放大器、脉宽调制控制器、去磁时间检测电 路和计时器，输出电压检测电路用于采样和保持FB信号，输出反馈电压;误差放大器用于将 反馈电压与参考电压进行比较，输出第一电压;去磁时间检测电路用于对FB信号的去磁时 间进行检测，输出第一检测结果;计时器用于根据第一检测结果对脉宽调制控制器进行控 制，输出控制值;脉宽调制控制器用于根据控制值与第一电压，调节脉宽调制信号的脉宽， 输出门信号。
[0005] 进一步的，去磁时间检测电路对FB信号进行检测，具体为；当去磁时间大于前端消 隐时间时，去磁时间检测电路输出的第一检测结果为第一电平，则计时器输出的控制值为 第一电平；当去磁时间小于前端消隐时间时，去磁时间检测电路输出的第一检测结果为第 二电平，则计时器输出的控制值为第二电平。
[0006] 进一步的，脉宽调制控制器包括模拟累加器电路;模拟累加器电路的一输入端接 收误差放大器电路输出的第一电压，另一输入端接收计数器输出的控制值，输出端输出第 二电压;脉宽调制控制器用于根据控制值与第一电压，调节脉宽调制信号的脉宽，输出门信 号;根据第二电压对脉宽调制控制器的调制信号进行调制，输出门信号。
[0007] 进一步的，模拟累加器电路包括:运算放大器、电阻、可变电流源电路和异步计时 器电路;其中，可变电流源电路中每条支路均由一个开关与一个电流源串联组成;异步计时 器电路的一输入端接收计数器输出的控制值，另一输入端接收调制信号，输出端输出控制 可变电流源电路的控制信号;可变电流源电路的每个支路上的开关受控于异步计时器电路 输出的控制信号，可变电流源电路的一端通过电流源接地，可变电流源电路的另一端通过 开关与电阻的一端相连；电阻的另一端与运算放大器的输出端相连;运算放大器一输入端 接收第一电压，另一输入端接收电阻与可变电流源电路的节点电压，输出端输出第二电压。
[0008] 进一步的，异步计时器电路包括:与可变电流源电路中各支路相对应的触发器、或 非门和与门。
[0009] 进一步的，可变电流源电路中各支路的电流源按一定编码方式进行排列。
[0010] 进一步的，脉宽调制控制器包括延时电路;延时电路包括反相器电路和异步计时 器电路;反相器电路包括:模拟反相器、反相器以及由电容与开关组成的并联电路;其中，模 拟反相器用于控制延时时间；并联电路中每条支路包括一个开关与一个电容，并联电路的 一端通过开关连接至反相器的输入端，并联电路的另一端通过电容接地;反相器的输出端 作为延时电路的输出端;模拟反相器的输入端作为延时电路的输入端，模拟反相器的输出 端连接至反相器的输入端；
[0011] 异步计时器电路一输入端接收计时器输出的控制值，输出控制信号，用于控制并 联电路中支路的通断;反相器电路通过并联电路中电容的充电时间控制延时电路的延时时 间;通过控制延时电路的延时时间，对脉宽调制控制器的调制信号进行调制，输出门信号。
[0012] 进一步的，模拟反相器包括电流源和开关管，开关管的栅极作为延时电路的输入 端，源极接地，漏极与电流源的输出端的交点连接至反相器的输入端，电流源的输入端接电 源；当开关管导通时，开关管与电流源的交点输出低电平；当开关管截止时，电流源通过开 关管的漏极向并联电路中相应的电容充电，开关管与电流源的的交点输出高电平。
[0013] 进一步的，异步计时器电路包括:与反相器电路中并联电路的各支路相对应的触 发器、或非门和与门。
[0014] 另一方面，本发明提供了一种基于交流-直流转换器的输出电压采样方法，该方法 包括：
[0015] 采样和保持FB信号，输出反馈电压;将反馈电压与参考电压进行比较，输出第一电 压;对FB信号的去磁时间进行检测，输出第一检测结果;根据第一检测结果对脉宽调制控制 器进行控制，输出控制值;根据控制值与第一电压，调节脉宽调制信号的脉宽，输出门信号。
[0016] 进一步的，对FB信号进行检测，具体为；当去磁时间大于前端消隐时间时，第一检 测结果为第一电平，则控制值为第一电平；当去磁时间小于前端消隐时间时，第一检测结果 为第二电平，则控制值为第二电平。
[0017] 本发明实施例使该电路在输出恒定电压的情况下，通过脉宽调制PWM控制器、去磁 时间检测电路和计时器的共同作用，对Gate信号开启时间进行调制，实现了该电路在任何 情况下都能准确的对FB波性进行采集工作。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的 附图。
[0019] 图1为现有技术中的一种交流-直流转换器中的输出电压采样电路的结构示意图；
[0020] 图2为图1在输出负载阻值较大时各个节点的电压或电流波形示意图；
[0021] 图3为图1在输出负载阻值较小时各个节点的电压或电流波形示意图；
[0022] 图4为本发明实施例提供的一种基于交流-直流转换器的输出电压采样电路结构 示意图；
[0023]图5为图4中米集电路的结构不意图；
[0024] 图6为本发明实施例提供的去磁时间检测电路输出信号与计时器输出信号的波形 示意图；
[0025] 图7为本发明实施例提供的FB信号、去磁时间检测电路输出信号与计时器输出信 号的波形示意图；
[0026] 图8a为图5所不电路中一种PWM控制器电路的具体实现结构不意图；
[0027]图8b为图8a中一种模拟加法器电路的具体实现结构示意图；
[0028]图9为图8b所示电路中P丽信号与运算放大器输出信号的波形示意图；
[0029]图10为图5所不电路中另一种PWM控制器电路的具体实现结构不意图；
[0030] 图11为本发明实施例提供的一种基于交流-直流转换器的输出电压采样的方法流 程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0032] 图4为本发明实施例提供的一种基于交流-直流转换器的输出电压采样电路结构 示意图。如图4所示，该电路包括:恒流控制电路和辅助绕组电路;其中，恒流控制电路包括 桥式整流器、电容C1、变压器T1、功率开关管Ml、整流二极管D1、电阻R1、电容C2和负载RL;辅 助绕组电路包括电阻R2、电阻R3和采样电路401。
[0033] 主级绕组中市电电压经桥式整流器、电容C1输送到变压器T1的主级电感上，主级 电感与功率开关管Ml串联接地。