自适应过流补偿电路及方法与流程

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种自适应过流补偿电路及方法。

背景技术：

1、在现有的电源系统中，从驱动发出关断信号到功率开关管的真正关断过程中有个延迟时间td，导致功率开关管的实际关断电流ip_ocp要比设计的关断电流ip_ocp_set大。那么在输入电压vin变化时，会导致功率开关管的实际关断电流ip_ocp也跟着变化。如图1所示，当输入电压为vin1时，当原边电流ip达到设定的原边峰值电流ip_ocp_set(导通时间为ton1)时发出关断控制信号，经过延迟时间td后功率开关管真正关断，此时，实际原边峰值电流为ip_ocp1；当输入电压为vin2时，当原边电流ip达到设定的原边峰值电流ip_ocp_set(导通时间为ton2)时发出关断控制信号，经过延迟时间td后功率开关管真正关断，此时，实际原边峰值电流为ip_ocp2；由于输入电压vin1对应的原边电流的上升速度大于输入电压vin2对应的原边电流的上升速度(ton1小于ton2)，因此，原边峰值电流ip_ocp1的值大于原边峰值电流为ip_ocp2的值。即由于延迟时间td的存在，不同的输入电压导致了不同的原边峰值电流，所以实际的过流点i p_ocp也不相同。从图1中可以看出，实际过流点：图2为实际关断电流与功率开关管导通时间ton的关系。

2、因此，如何避免输入电压对实际过流点的影响、提高电源系统的稳定性，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应过流补偿电路及方法，用于解决现有技术中不同输入电压导致实际原边峰值电流不同的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自适应过流补偿电路，用于对开关电源电路的输出电流进行过流补偿，所述自适应过流补偿电路至少包括：

3、输入电压检测模块、延迟时间检测模块、补偿量产生模块、比较模块、逻辑控制模块及驱动模块；

4、所述输入电压检测模块对所述开关电源电路的输入电压进行检测；

5、所述延迟时间检测模块对所述驱动模块发出关断信号的时刻到所述开关电源电路的功率开关管实际关断的时刻之间的时间进行检测，以获取延迟时间；

6、所述补偿量产生模块连接所述输入电压检测模块及所述延迟时间检测模块的输出端，在所述延迟时间内对所述输入电压的检测信号进行累积，并根据累积结果产生相应的补偿信号；

7、所述比较模块获取所述输出电流的采样信号与所述补偿量产生模块的输出信号之和，并与参考信号进行比较；

8、所述逻辑控制模块连接于所述比较模块的输出端，基于所述比较模块的输出信号产生所述功率开关管的驱动信号；

9、所述驱动模块连接于所述逻辑控制模块的输出端，基于所述驱动信号产生所述功率开关管的栅极电压。

10、可选地，所述输入电压检测模块包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻与所述第二电阻串联在所述输入电压与地之间，所述第一电阻与所述第二电阻的连接节点输出所述输入电压的检测信号。

11、可选地，所述延迟时间检测模块基于所述驱动模块的输出信号及所述采样信号获取所述延迟时间，所述延迟时间从所述驱动信号的上升沿开始到所述采样信号的下降沿结束。

12、更可选地，所述补偿量产生模块包括第一电压电流转换单元、第二电压电流转换单元、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容及第三电阻；

13、所述第一电压电流转换单元连接所述输入电压检测模块，将所述输入电压的检测信号转换为相应的第一电流；

14、所述第一开关的一端连接所述第一电压电流转换单元的输出端，另一端连接所述第一电容的上极板，控制端连接所述延迟时间检测模块，所述第一开关在延迟时间内导通；

15、所述第一电容的下极板接地；所述第二开关并联于所述第一电容的两端，所述第二开关在所述驱动模块发出导通信号时导通；

16、所述第三开关的一端连接所述第一电容的上极板，另一端连接所述第二电容的上极板，所述第三开关在所述第一开关关断后且所述第二开关导通前导通；所述第二电容的下极板接地；

17、所述第二电压电流转换单元连接所述第二电容的上极板，将所述第二电容的电压转换为相应的第二电流；

18、所述第三电阻的一端连接所述第二电压电流转换单元的输出端，另一端接收所述采样信号，所述第三电阻与所述第二电压电流转换单元的连接节点连接所述比较模块的输入端。

19、更可选地，所述第一电压电流转换单元及所述第二电压电流转换单元采用跨导放大器实现。

20、更可选地，所述补偿量产生模块还包括电压跟随器，所述电压跟随器连接于所述第二电容的上极板与所述第二电压电流转换单元的输入端之间。

21、更可选地，所述开关电源电路为反激式交流转直流变换器，所述功率开关管的实际关断点满足：

22、

23、k2＝gm1·r3；

24、其中，ip_ocp为所述功率开关管的实际关断点对应的电流；vref为所述参考信号的电压值；rcs为所述输出电流的采样电阻阻值；vin为所述输入电压；td为所述延迟时间；k1为所述输入电压与所述输入电压的检测信号的比值；gm1为所述输入电压的检测信号转换为第一电流的转换系数；gm2为所述第二电容的电压转换为第二电流的转换系数；r3为所述第三电阻的阻值；c1为所述第一电容的容值；lp为所述开关电源电路中变压器主绕组的电感量。

25、为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种自适应过流补偿方法，所述自适应过流补偿方法至少包括：

26、对开关电源电路的输入电压进行检测，对发出关断信号到所述开关电源电路的功率开关管实际关断的延迟时间进行检测；

27、将所述输入电压的检测信号与所述延迟时间的检测信号相乘，并基于乘积产生补偿量；

28、将所述补偿量与所述开关电源电路的输出电流采样信号相加后与参考信号进行比较；

29、基于比较结果产生所述开关电源电路的功率开关管的驱动信号，并控制所述功率开关管的过流点电流固定在预设值。

30、可选地，所述延迟时间从所述驱动信号的上升沿开始到所述采样信号的下降沿结束。

31、更可选地，在所述延迟时间内对所述输入电压的检测信号进行累积以实现所述输入电压的检测信号与所述延迟时间的检测信号的相乘。

32、如上所述，本发明的自适应过流补偿电路及方法，具有以下有益效果：

33、本发明的自适应过流补偿电路及方法具有自适应补偿的特点，可获得固定的过流点，不随输入电压的变化而变化，同时也不随延迟时间的变化而变化。

技术特征：

1.一种自适应过流补偿电路，用于对开关电源电路的输出电流进行过流补偿，其特征在于，所述自适应过流补偿电路至少包括：

2.根据权利要求1所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述输入电压检测模块包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻与所述第二电阻串联在所述输入电压与地之间，所述第一电阻与所述第二电阻的连接节点输出所述输入电压的检测信号。

3.根据权利要求1所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述延迟时间检测模块基于所述驱动模块的输出信号及所述采样信号获取所述延迟时间，所述延迟时间从所述驱动信号的上升沿开始到所述采样信号的下降沿结束。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述补偿量产生模块包括第一电压电流转换单元、第二电压电流转换单元、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容及第三电阻；

5.根据权利要求4所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述第一电压电流转换单元及所述第二电压电流转换单元采用跨导放大器实现。

6.根据权利要求4所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述补偿量产生模块还包括电压跟随器，所述电压跟随器连接于所述第二电容的上极板与所述第二电压电流转换单元的输入端之间。

7.根据权利要求4所述的自适应过流补偿电路，其特征在于：所述开关电源电路为反激式交流转直流变换器，所述功率开关管的实际关断点满足：

8.一种自适应过流补偿方法，其特征在于，所述自适应过流补偿方法至少包括：

9.根据权利要求8所述的自适应过流补偿方法，其特征在于：所述延迟时间从所述驱动信号的上升沿开始到所述采样信号的下降沿结束。

10.根据权利要求8或9所述的自适应过流补偿方法，其特征在于：在所述延迟时间内对所述输入电压的检测信号进行累积以实现所述输入电压的检测信号与所述延迟时间的检测信号的相乘。

技术总结
本发明提供一种自适应过流补偿电路及方法，包括：输入电压检测模块，检测输入电压；延迟时间检测模块，检测驱动模块发出关断信号的时刻到功率开关管实际关断时刻之间的时间，获取延迟时间；补偿量产生模块，在延迟时间内对输入电压的检测信号进行累积，并根据累积结果产生相应的补偿信号；比较模块，获取输出电流的采样信号与补偿量产生模块的输出信号之和，并与参考信号进行比较；逻辑控制模块，基于比较模块的输出信号产生功率开关管的驱动信号；驱动模块，基于驱动信号产生功率开关管的栅极电压。本发明的自适应过流补偿电路及方法具有自适应补偿的特点，可获得固定的过流点，不随输入电压的变化而变化，同时也不随延迟时间的变化而变化。

技术研发人员：盛欢,李亮
受保护的技术使用者：华润微集成电路（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15