新型输入线补偿电路及方法

技术领域

本发明涉及一种新型输入线补偿电路及方法，属于反激式开关电源控制技术领域。

背景技术

随着科技的发展，电力电子技术也在不断的发展与创新，基于电力电子技术的开关电源已广泛应用于各种电子设备和电气设备中，如通讯设备、军工设备、工业设备、家用电器和数码产品等。然而，对于反激式开关电源，如图1所示，其输出功率的大小与电源的开关频率、线圈峰值电流有关。而芯片的峰值电流又与原边线圈导通时长、输入电压Vin的大小有关。原边线圈导通时间越长，峰值电流就越高；输入电压Vin越高，原边线圈电流上升越快，当芯片检测到原边线圈达到峰值电流后，就会将功率管Q1关断。由于寄生电容与关断延时的存在，即使将功率管Q1关断，原边线圈的电流还会继续上升，直到原边线圈被完全关断。通常，同一系统的延时时间为定时。

为保证在不同输入电压Vin下，原边线圈达到的峰值电流与芯片设置电流一致，需考虑输入线补偿。输入线补偿电路减小了不同输入电压下，功率管Q1因关断延时带来的影响，其通过对CS电压提前进行补偿以控制峰值电流与芯片设置电流一致。但是当其CS引脚短路到地时，功率管Q1的源极始终是低电平，功率管Q1无法被关断，导致原边线圈一直导通，整个电源将会烧坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型输入线补偿电路及方法，其能够保护反激式开关电源以避免反激式开关电源被烧坏，方便快捷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型输入线补偿电路，集成于反激式开关电源的电源芯片中，所述反激式开关电源包括与辅助线圈连接的第一电阻、D触发器及在所述D触发器的控制下开启或关断的功率管，所述功率管的开启或关断以控制所述反激式开关电源的功率输出，所述新型输入线补偿电路包括：

电流镜模块，与所述第一电阻连接，且用以产生与所述第一电阻上的第一电流成比例的第二电流；

补偿模块及调节模块，所述补偿模块和调节模块并联后接入所述电流镜模块，用以将所述第二电流分流，以在所述调节模块中形成第三电流，在所述补偿模块中形成第四电流；

触发模块，用以检测所述补偿模块的电压；

所述调节模块还接入所述反激式开关电源的外接可调电阻，调节所述外接可调电阻的电阻值以调节所述第三电流，从而调节所述第四电流，进而控制所述补偿模块的电压，当所述补偿模块的电压大于所述反激式开关电源的峰值电流控制模块的输出电压VCST，则所述触发模块用以触发所述D触发器以控制所述功率管关断；

所述新型输入线补偿电路还包括保护模块，所述保护模块用以连接所述补偿模块和所述触发模块，所述保护模块用以在检测到所述补偿模块处于短路状态时，使得所述触发模块触发以使得功率管关断。

进一步地，所述调节模块包括限流电阻及调节引脚COMP，所述限流电阻的第一端与所述电流镜模块连接，所述限流电阻的第二端与所述调节引脚COMP连接，所述调节引脚COMP接入所述外接可调电阻的第一端，所述外接可调电阻的第二端接地。

进一步地，所述补偿模块包括补偿电阻及检测引脚CS，所述补偿电阻的第一端与所述电流镜模块连接，所述补偿电阻的第二端与所述检测引脚CS连接，所述检测引脚CS还接入所述反激式开关电源的第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地。

进一步地，所述补偿模块还包括第一二极管，所述第一二极管的第一端接入所述电流镜模块，所述第一二极管的第二端与所述补偿电阻的第一端连接。

进一步地，所述触发模块包括比较器及逻辑与门，所述比较器的同相输入端与所述反激式开关电源的峰值电流控制模块的输出端连接，所述比较器的反相输入端接入所述补偿电阻的第一端，所述比较器的输出端与所述逻辑与门的第一输入端连接，所述逻辑与门的第二输入端与所述保护模块的第一端连接，所述逻辑与门的输出端与所述D触发器连接，所述保护模块的第二端与所述补偿电阻的第二端连接。

进一步地，所述电流镜模块包括第一电流镜、第二电流镜、放大器及所述放大器的跟随器，所述第一电流镜的栅极和漏极连接后与所述第二电流镜的栅极连接，所述第二电流镜的源极、第一电流镜的源极与VDD连接，所述第二电流镜的漏极与所述调节模块和补偿模块连接，所述第一电流镜的漏极与所述跟随器的漏极连接，所述跟随器的源极与所述放大器的反相输入端连接，并接入所述第一电阻的一端，所述放大器的同相输入端输入电压，所述放大器的输出端与所述跟随器的栅极连接。

进一步地，所述第一电阻的第一端与所述辅助线圈连接，所述第一电阻的第二端与所述跟随器的源极连接，所述第一电流的大小为：

其中，I

本发明还提供了一种新型输入线补偿方法，适用于反激式开关电源中，所述方法包括如下步骤：

原边线圈导通，以使得与所述原边线圈互感的辅助线圈上为负电，通过第一电阻产生第一电流；

通过电流镜模块形成与所述第一电流成比例的第二电流；

所述第二电流被第一支路和第二支路分流为第三电流及第四电流，所述第一支路的第三电流的大小可调；

调节所述第三电流以调节所述第四电流的大小，以调节所述第二支路的补偿电阻的压降；

当所述第二支路的电压大于所述反激式开关电源的峰值控制电路的输出电压VCST时，触发所述反激式开关电源的D触发器，以使得所述D触发器将所述反激式开关电源的功率管关断；

当所述第二支路的检测引脚CS短路到地时，所述第二支路通过保护模块触发所述D触发器，以使得所述D触发器将所述反激式开关电源关断。

本发明的有益效果在于：通过设置有保护模块，以使得当反激式开关电源的检测引脚CS出现短路到地时，保护模块可及时通过D触发器控制功率管关断，继而及时将反激式开关电源关断，以保护反激式开关电源，同时避免了CS耦合干扰，增强电路的可靠性；

通过设置有调节引脚COMP，调节引脚COMP与外接可调电阻连接，在电源芯片与功率管合封，不能通过补偿引脚CS进行输入线补偿时，可通过调节外接可调电阻以调节电流来进行补偿，从而保证电源输入线补偿的有效性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为现有技术中的反激式开关电源示意图。

图2为本申请的新型输入线补偿电路的模块框图。

图3为本申请的新型输入线补偿电路的电路原理图。

图4为本申请的新型输入线补偿电路在反激式开关电源中的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图2至图4，本发明的一较佳实施例中的一种新型输入线补偿电路，集成于反激式开关电源的电源芯片中，所述反激式开关电源包括用以将交流变直流的整流电路、与所述整流电路连接的第一电容C1、第二电容C2及原边线圈NP，与所述原边线圈NP互感的副边线圈NS及辅助线圈NA、及与所述辅助线圈NA连接的电源芯片POWER IC。

所述反激式开关电源还包括与原边线圈NP两端连接的第四电阻R4及与第四电阻R4并联的第三电容C3、接入第三电容C3与原边线圈NP回路的第六二极管D6、与副边线圈NS两端连接的第五电容C5、接入第五电容C5和副边线圈NS回路的第七二极管D7。

所述反激式开关电源还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第八二极管D8、第四电容C4、及功率管Q1，第一电阻R1的第一端与辅助线圈NA的一端连接，第一电阻R1的第二端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与辅助线圈NA的另一端连接，第八二极管D8的第一端与第一电阻R1的第一端连接，第八二极管D8的第二端与第四电容C4的第一端连接，第四电容C4的另一端与第三电阻R3的第二端连接，第五电阻R5的第一端接入电源芯片的调节引脚COMP、第二电阻R2的第一端接入电源芯片的检测引脚CS，第五电阻R5、第二电阻R2、第四电容C4及第三电阻R3的第二端并立案后接地，电源芯片的一个引脚也接地，功率管Q1的漏极与电源芯片的DRAIN引脚连接，功率管Q1的源极与电源芯片的补偿引脚CS、第二电阻R2的第一端连接，功率管Q1的栅极与电源芯片的GATE引脚连接，电源芯片的VS引脚与第一电阻R1的第二端、第三电阻R3的第一端连接。在本实施例中，第五电阻R5为外接可调电阻R5，及第五电阻R5的阻值可调进而实现调节电流的大小。

电源芯片内集成设置有与VS引脚连接的误差放大器(EA)、与误差放大器(EA)连接的峰值电流控制模块(CS)及振荡模块(OSC)、与振荡模块(OSC)连接的D触发器、及与D触发器连接的驱动模块，功率管Q1通过D触发器的控制以开启或关断，进而控制所述反激式开关电源的功率输出。

请结合图2及图3，为了保证在不同的输入锻压Vin下，原边线圈NP达到的峰值电流与电源芯片设置的电流一致，因此，所述反激式开关电源还包括新型输入线补偿电路，其具体包括：电流镜模块1、调节模块3、补偿模块2及触发模块4，所述电流镜模块1与第一电阻R1连接，用以产生与第一电阻R1上的第一电流I1成比例的第二电流I2，所述补偿模块2和调节模块3并联后接入所述电流镜模块1，用以将所述第二电流I2分流，以在所述调节模块3中形成第三电流I3，在所述补偿模块2中形成第四电流I4，而触发模块4用以检测所述补偿模块2的电压，当所述补偿模块2的电压大于所述反激式开关电源的峰值电流控制模块的输出电压VCST，则所述触发模块4用以触发所述D触发器以控制所述功率管关断。所述补偿模块2还接入所述反激式开关电源的外接可调电阻R5，呈上述，外接可调电阻为第五电阻R5，调节所述外接可调电阻R5的电阻值以调节所述第三电流I3，从而调节所述第四电流I4，以控制所述补偿模块2的电压。

具体的，所述调节模块3包括限流电阻RA及调节引脚COMP，所述限流电阻RA的第一端与所述电流镜模块1连接，所述限流电阻RA的第二端与所述调节引脚COMP连接，所述调节引脚COMP接入所述外接可调电阻R5的第一端，所述外接可调电阻R5的第二端接地。

所述补偿模块2包括补偿电阻RB及检测引脚CS，所述补偿电阻RB的第一端与所述电流镜模块1连接，所述补偿电阻RB的第二端与所述检测引脚CS连接，所述检测引脚CS还接入所述反激式开关电源的第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接入所述外接可调电阻R5的第二端并接地。

所述补偿模块2还包括第一二极管D1，该第一二极管D1用以保证调节引脚COMP出现短路等情况时不会出现难以通过触发模块4将功率管Q1关断的情况。其中，所述第一二极管D1的第一端接入所述电流镜模块1，所述第一二极管D1的第二端与所述补偿电阻RB的第一端连接。

所述触发模块4包括比较器CMP及逻辑与门，所述比较器CMP的同相输入端与峰值电流控制模块CS的输出端连接，所述比较器CMP的反相输入端接入所述补偿电阻RB的第一端，所述比较器CMP的输出端与所述逻辑与门的第一输入端连接，所述逻辑与门的第二输入端与所述保护模块5的第一端连接，所述逻辑与门的输出端与所述D触发器连接，所述保护模块5的第二端与所述补偿电阻RB的第二端连接。其中，峰值电流控制模块CS向比较器输出VCST电压信号。

所述电流镜模块1包括第一电流镜M1、第二电流镜M2、放大器及放大器的跟随器M3，所述第一电流镜M1的栅极和漏极连接后与所述第二电流镜M2的栅极连接，所述第二电流镜M2的源极、第一电流镜M1的源极与VDD连接，所述第二电流镜M2的漏极与所述调节模块3和补偿模块2连接，所述第一电流镜M1的漏极与所述跟随器M3的漏极连接，所述跟随器M3的源极与所述放大器AMP的反相输入端连接，并接入所述第一电阻R1的一端，所述放大器AMP的同相输入端输入电压，所述放大器AMP的输出端与所述跟随器M3的源极连接。

所述第一电阻R1的第二端与所述跟随器M3的源极连接，所述第一电流I1的大小为：

其中，I

本申请的新型输入线补偿电路的工作原理为：当原边线圈NP导通时，由于辅助线圈上的电压为负，因此在第一电阻R1上产生第一电流I1，其第一电流I1的电流大小为I1＝(VB-VNA)/R1。由于原边线圈NP、副边线圈NS、辅助线圈NA之间存在互感，因此辅助线圈NA上的电压与原边线圈NP上的电压即输入电压Vin之间为负相关的关系，即输入电压Vin越大，则辅助线圈NA上的电压就越小，但绝对值随Vin的增大而成比例增大，因此第一电流I1随输入电压Vin的变化而等比例变化。此时，通过电流镜M1、M2可以得到与第一电流I1成比例的第二电流I2。第二电流I2流过通过补偿模块2和调节模块3分为两条支路，以产生第三电流I3和第四电流I4，其中，补偿模块2的第四电流I4经补偿电阻RB流向与检测引脚CS连接的第二电阻R2，调节模块3的第三电流I3经限流电阻RA、外接可调电阻R5流向地。通过调节外接可调电阻R5的大小，就可以调节第三电流I3的大小，随之调节第四电流I4的大小。第四电流I4能够用来控制补偿电阻RB上的电压△VRB。当第四电流I4较大时，△VRB较大，检测引脚CS处的电压为VCS，则补偿模块2的电压VCS+△VRB就会较快达到VCST电压信号的电压；当第四电流I4较小时，△VRB较小，则补偿模块2的电压VCS+△VRB就会较慢达到VCST电压信号的电压。当VCS+△VRB达到VCST电压，比较器CMP就会输出低电平复位信号，D触发器输出PWM＝0信号将功率管Q1关断。

当补偿引脚CS短路到地时，由于补偿引脚CS与第二电阻R2之间没有接入其他补偿电阻，因此可以通过保护模块快速准确检测到补偿引脚CS短路的情况，并及时通过D触发器将功率管Q1关断。

为了保证补偿引脚COMP出现短路等情况时，比较器CMP无法输出低电平，进而使得D触发器无法将功率管Q1关断，因此需要在RA和RB之间增加二极管D1。

本发明还提供了一种新型输入线补偿方法，适用于反激式开关电源中，所述方法包括如下步骤：

原边线圈导通，以使得与所述原边线圈互感的辅助线圈上为负电，通过第一电阻产生第一电流；

通过电流镜模块形成与所述第一电流I1成比例的第二电流I2；

所述第二电流I2被第一支路和第二支路分流为第三电流I3及第四电流I4，所述第一支路的第三电流I3的大小可调；

调节所述第三电流I3以调节所述第四电流I4的大小，以调节所述第二支路的补偿电阻RB的电压；

当所述第二支路的电压大于所述反激式开关电源的峰值控制电路的输出电压VCST时，触发所述反激式开关电源的D触发器，以使得所述D触发器将所述反激式开关电源的功率管关断；

当所述第二支路的检测引脚CS短路到地时，所述第二支路通过保护模块5触发所述D触发器，以使得所述D触发器将所述反激式开关电源关断。

综上所述：通过设置有保护模块5，以使得当反激式开关电源的检测引脚CS出现短路到地时，保护模块5可及时通过D触发器控制功率管关断，继而及时将反激式开关电源关断，以保护反激式开关电源，同时避免了CS耦合干扰，增强电路的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。