隔离式电压变换系统及原边控制电路和方法

技术领域

本发明涉及电子领域，具体但不限于涉及一种隔离式电压变换系统及其原边控制电路和线电压前馈补偿方法。

背景技术

隔离式变换器以其抗干扰能力强、安全性较高、易实现升降压转换和易实现多路输出等诸多优点而被广泛应用于开关电源领域。隔离式变换器通常包括整流电路、原边电路和副边电路等。通过原副边控制电路的精准控制，能够使隔离式变换器安全稳定地进行输出。采用在变压器中增加辅助绕组进行反馈的原边反馈控制(PSR)由于不需要光耦做原副边通信从而节省成本因而在低功率交流直流(ACDC)中得到广泛应用。准谐振(QR)控制是PSR系统中常用的一种控制策略，QR系统原边开关管导通在原边开关的漏极电压谐振谷底导通从而减少开关的损耗，提高了系统效率。

在隔离式电压变换系统中，在忽略变压器损耗以及控制环路本身消耗的能量，原边传送到副边的能量以及输出电压在负载上消耗的能量满足能量守恒定律。在一个工频周期内，准谐振式隔离式电压变换电路输入端消耗的能量等于0.5C(Vpeak

在现有的调节机制中，当输出电压因线电压变化而变化时，控制环路会根据输出电压反馈信号调整原边电流峰值的基准。然而，因控制环路中低通滤波模块的存在，原边电流峰值调整的速度太慢，调整幅度不够，导致具有较大的输出电压纹波。另一方面，如在反激式电压变换系统中，当线电压下降时，输出能量下降，控制环路需要控制原边电流峰值上升，则副边电流峰值也随之上升，将增大工作周期，造成频率下降，导致原边补充能量进一步降低而增大输出电压纹波。因此，QR系统存在着尤其是低压重载下输出电压纹波大的缺陷。

有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种隔离式电压变换系统及其原边控制电路和线电压前馈补偿方法。

根据本发明的一个方面，一种用于隔离式电压变换电路的原边控制电路，包括：第一控制电路，提供第一控制信号用于控制当隔离式电压变换电路满足准谐振状态时将原边开关由第一状态切换为第二状态；第二控制电路，提供第二控制信号用于当原边电流上升至参考阈值时将原边开关由第二状态切换为第一状态；其中第二控制电路包括线电压补偿电路，线电压补偿电路用于获取表征隔离式电压变换电路输入端的线电压的线电压信号并基于线电压信号产生补偿信号，第二控制电路采用补偿信号对参考阈值进行补偿。

在一个实施例中，第二控制电路进一步包括：电流基准信号产生电路，产生电流基准信号；加法电路，基于电流基准信号和补偿信号产生补偿后电流基准信号；以及比较电路，比较表征流过原边开关的电流的电流采样信号和补偿后电流基准信号，并基于比较结果提供第二控制信号用于将原边开关由导通状态切换为关断状态。

在一个实施例中，第二控制电路进一步包括：电流基准信号产生电路，产生电流基准信号；减法电路，基于表征流过原边开关的电流的电流采样信号和补偿信号的差值产生补偿后电流采样信号；以及比较电路，比较补偿后电流采样信号和电流基准信号，并基于比较结果提供第二控制信号用于将原边开关由导通状态切换为关断状态。

在一个实施例中，第二控制电路进一步包括：电流基准信号产生电路，产生电流基准信号；以及补偿比较电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端接收表征流过原边开关的电流的电流采样信号，第二输入端接收电流基准信号，第三输入端接收补偿信号，补偿比较电路的输出端提供第二控制信号用于将原边开关关断。

在一个实施例中，线电压补偿电路包括电流控制电压源，电流控制电压源的输入端耦接隔离式电压变换电路的辅助绕组，电流控制电压源的输出端提供补偿信号。

在一个实施例中，电流控制电压源包括：电流镜，获取正比于线电压的线电压电流信号；电流变换电路，获取参考电流与线电压电流信号的差值电流信号；以及电流-电压转换电路，其输入端耦接电流变换电路的输出端和电阻，电流-电压转换电路的输出端提供正比于差值电流信号的电压信号作为补偿信号。

在一个实施例中，电流-电压转换电路进一步接收上限电流基准信号，当差值电流信号与电阻的乘积大于上限电流基准信号时，补偿信号被上限电流基准信号限制。

在一个实施例中，隔离式电压变换电路包括反激式电压变换电路，原边开关具有第一端、第二端和控制端，原边开关的第一端耦接隔离式电压变换电路的原边绕组的第二端，原边绕组的第一端接收线电压，原边开关的第二端耦接采样电阻用于提供反映原边电流的电流采样信号，采样电阻的另一端耦接原边地，原边开关的控制端耦接原边控制电路的输出端，其中第一控制电路在当原边开关的第一端的电压下降到谷底时导通原边开关。

在一个实施例中，原边控制电路进一步包括触发电路，其第一输入端耦接第一控制电路的输出端，其第二输入端耦接第二控制电路的输出端，其输出端耦接原边开关的控制端。

在一个实施例中，第一状态为关断状态，第二状态为导通状态。

在一个实施例中，电流基准信号产生电路包括：采样保持电路，其输入端耦接隔离式电压变换电路的辅助绕组用于获取反馈信号，其输出端提供将反馈信号进行采样保持的采样保持信号；误差放大电路，其输入端耦接采样保持电路的输出端；低通滤波电路，其输入端耦接误差放大电路的输出端；以及幅度调制电路，其输入端耦接低通滤波电路的输出端，其输出端提供电流基准信号。

根据本发明的另一个方面，一种隔离式电压变换系统包括：整流电路，其输入端耦接市电交流电源，其输出端提供线电压；隔离式电压变换电路，其输入端耦接整流电路的输出端，其输出端提供输出电压用于驱动负载；以及如上任一实施例所述的原边控制电路。

在一个实施例中，隔离式电压变换电路包括：原边绕组，其第一端耦接整流电路的输出端；

原边开关，其第一端耦接原边绕组的第二端；采样电阻，其第一端耦接原边开关的第二端，其第二端耦接原边地；副边绕组，与原边绕组耦合，副边绕组耦接副边整流管并提供输出电压；以及辅助绕组，与原边绕组耦合，用于提供表征输出电压变化的反馈信号；其中原边控制电路的第一输入端耦接原边开关的第二端，原边控制电路的第二输入端耦接辅助绕组，原边控制电路的输出端耦接原边开关的控制端。

根据本发明的又一个方面，提出了一种用于隔离式电压变换电路的原边控制电路，其中隔离式电压变换电路的输入端接收线电压，隔离式电压变换电路的输出端用于耦接负载，隔离式电压变换电路采用准谐振控制和原边反馈控制，所述原边控制电路用于当表征流过隔离式电压变换电路原边开关电流的电流采样信号达到电流基准信号时关断原边开关，其中原边控制电路进一步基于线电压产生补偿信号并将补偿信号用于补偿电流采样信号或电流基准信号。

在一个实施例中，隔离式电压变换电路包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，原边控制电路包括：准谐振原边控制电路，耦接辅助绕组，当辅助绕组上的反馈电压在谷底位置时准谐振原边控制电路控制原边开关导通；电流基准信号产生电路，耦接辅助绕组，电流基准信号产生电路基于反馈电压产生电流基准信号；以及线电压补偿电路，耦接辅助绕组，线电压补偿电路基于辅助绕组上的电流信号获取表征线电压的电压信号并产生补偿信号。

根据本发明的再一个方面，一种用于隔离式电压变换电路中线电压前馈补偿方法包括：当隔离式电压变换电路满足准谐振状态时将原边开关由第一状态切换为第二状态；当原边电流上升至参考阈值时将原边开关由第二状态切换为第一状态；以及根据隔离式电压变换电路的输入端的线电压的纹波对原边电流峰值进行补偿。

在一个实施例中，根据隔离式电压变换电路的输入端的线电压的纹波对原边电流峰值进行补偿的方法包括：基于线电压产生补偿信号；基于隔离式电压变换电路的输出电压产生电流基准信号；获取表征流过原边开关的电流的电流采样信号；将补偿信号与电流基准信号进行相加或从电流采样信号中减去补偿信号实现对参考阈值的补偿。

在一个实施例中，隔离式电压变换电路包括原边开关和相互耦合的原边绕组、副边绕组和辅助绕组，其中原边绕组的第一端获取线电压，原边绕组的第二端耦接原边开关；其中线电压通过辅助绕组上的电流信号来检测，并基于该电流信号产生补偿信号。

在一个实施例中，电流基准信号基于辅助绕组上的电压值产生。

本发明提出的隔离式电压变换系统及其原边控制电路和线电压前馈补偿方法，可用于有效降低或消除准谐振控制的隔离式电压变换电路中输出电压的纹波，特别是低压重载条件下的纹波。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的隔离式电压变换系统；

图2示出了根据本发明一实施例的反激式电压变换系统；

图3示出了根据本发明一实施例的对应图2中电路的信号波形示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的第二控制电路示意图；

图5示出了根据本发明另一实施例的第二控制电路示意图；

图6示出了根据本发明一实施例的原边控制电路示意图；

图7示出了根据本发明一实施例的波形示意图；

图8示出了根据本发明一实施例的补偿后电流基准信号示意图；

图9示出了根据本发明一实施例的补偿信号Vcomp波形示意图；

图10示出了根据本发明一实施例的用于隔离式电压变换电路中线电压前馈补偿方法流程示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。

图1示出了根据本发明一实施例的隔离式电压变换系统。该隔离式电压变换系统包括隔离式电压变换电路100和原边控制电路10，其中原边控制电路10控制隔离式电压变换电路100中的原边开关Q。原边开关为隔离式电压变换电路100的主功率开关。隔离式电压变换电路100的输入端接收线电压Vline，隔离式电压变换电路100的输出端提供输出电压Vout，隔离式电压变换电路100在原边开关Q的开关动作下将线电压Vline变换成输出电压Vout，输出电压Vout用于驱动负载。优选地，线电压Vline为市电交流电经整流电路整流并经输入电容滤波后的桥后电压信号。原边控制电路10包括第一控制电路11、第二控制电路12和逻辑驱动电路13。其中第一控制电路11提供第一控制信号C1用于控制原边开关Q在满足准谐振状态时由第一状态切换为第二状态，第二控制电路12提供第二控制信号C2用于当原边电流Ip上升至参考阈值Iref时将原边开关Q由第二状态切换为第一状态。优选地，第一状态为关断状态，第二状态为导通状态。在一个实施例中，第一控制电路11在检测到原边开关Q的两端电压差下降至谷底位置时将原边开关Q导通，实现原边开关Q的零电压导通，提高系统效率，原边开关Q的端电压下降至谷底位置时为满足准谐振状态时，这种控制可称为准谐振控制。逻辑驱动电路13的两个输入端分别接收第一控制信号C1和第二控制信号C2，逻辑驱动电路13的输出端耦接原边开关Q的控制端用于通过控制信号CTL控制原边开关Q的导通和关断。在一个实施例中，逻辑驱动电路13如图6中的逻辑驱动电路65所示。优选地，隔离式电压变换电路包括反激式电压变换电路，如图2所示。但是，隔离式电压变换电路也可具有与图2所示反激式电压变换电路不同的结构，如为正激式电压变换电路。第二控制电路12包括线电压补偿电路121，线电压补偿电路121用于获取表征隔离式电压变换电路100输入端的线电压Vline的线电压信号并基于线电压信号产生线电压的前馈型补偿信号Vcomp，用于实现基于线电压Vline的纹波去调整原边电流的幅值。第二控制电路12采用补偿信号Vcomp对参考阈值Iref进行补偿。使得原边电流参考阈值Iref受桥后线电压前馈补偿控制，用于消除或降低由于线电压Vline波动造成的输出电压Vout的波动。

基于线电压产生的补偿信号Vcomp对参考阈值Iref的补偿可通过将补偿信号用于补偿电流采样信号实现，也可通过将补偿信号用于补偿电流基准信号来实现，其中当表征流过隔离式电压变换电路原边开关电流的电流采样信号达到电流基准信号时关断原边开关。补偿方法具体可包括将补偿信号Vcomp增加至表征电流峰值的电流基准信号或从原边电路的电流采样信号中减去补偿信号Vcomp来实现，参看图4或图5的实施例。

图2示出了根据本发明一实施例的反激式电压变换系统。反激式电压变换系统包括整流电路21、反激式电压变换电路和原边控制电路20。其中整流电路21用于将交流电源Vac整流成直流电源。优选地，整流电路21的输入端耦接市电交流电源Vac，其输出端提供线电压Vline。反激式电压变换电路的输入端耦接整流电路21的输出端，反激式电压变换电路的输出端提供输出电压Vout用于驱动负载RL。其中反激式电压变换电路包括原边绕组Lp、原边开关Q、采样电阻Rcs、副边绕组Ls、副边整流管D和辅助绕组Lm。原边绕组Lp的第一端耦接整流电路21的输出端用于接收线电压Vline。原边开关Q的第一端耦接原边绕组Lp的第二端，原边开关Q的第二端耦接采样电阻Rcs的第一端用于产生反映流过原边开关Q的电流(原边电流Ip)的电流采样信号Vcs，采样电阻Rcs的第二端耦接原边地GND，原边开关Q的控制端耦接原边控制电路20的输出端。变压器T的原边绕组Lp、副边绕组Ls和辅助绕组Lm相互耦合，副边绕组Ls耦接副边整流管D并提供输出电压Vout。辅助绕组Lm与原边绕组Lp耦合，用于提供表征输出电压Vout变化的反馈信号FB。通过辅助绕组Lm等非光耦传输方式获取输出电压Vout反馈信号的反馈控制为原边反馈控制。其中原边控制电路20的第一输入端耦接原边开关Q的第二端用于获取表征原边电流Ip的电流采样信号Vcs，原边控制电路20的第二输入端耦接辅助绕组Lm用于获取反馈信号FB，原边控制电路20的输出端提供控制信号CTL并耦接原边开关Q的控制端用于驱动原边开关Q。在一个实施例中，当原边开关Q的第一端的电压下降到谷底时导通原边开关Q。优选地，原边开关Q包括金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，其中原边开关Q的第一端为其漏极端，原边开关Q的第二端为其源极端，原边开关Q的控制端为其栅极端。原边开关Q也可为其他类型的功率开关管。

在一个实施例中，控制上述采用准谐振控制和原边反馈控制的隔离式电压变换电路的原边控制电路在当表征流过隔离式电压变换电路原边开关电流Ip的电流采样信号Vcs达到电流基准信号时关断原边开关Q，其中原边控制电路20进一步基于线电压Vline产生补偿信号并将补偿信号用于补偿电流采样信号Vcs幅值或电流基准信号。优选地，电流采样信号Vcs随原边电流Ip的增加而增加，当电流采样信号Vcs上升至大于电流基准信号Vref时，则控制原边开关Q由导通状态切换为关断状态。根据本领域的公知常识，也可控制电流采样信号随原边电流上升而下降，例如负电压，则可以在电流采样信号下降至小于电流基准信号时关断原边开关，实现相同的控制。

在另一个实施例中，原边开关Q也可作为原边控制电路的一部分。图示的原边开关Q和原边控制电路20可封装在同一电子封装件中，或制作在同一半导体芯片上。

隔离式电压变换电路不限于图2所示的实施例。隔离式电压变换电路可以为其他的拓扑或具有不同或额外的连接关系，例如隔离式电压变换电路的原边电路进一步包括漏感回馈电路，副边整流管D位于副边绕组的异名端和副边地之间等。

图3示出了根据本发明一实施例的对应图2中电路的信号波形示意图。图3分别示出了流过原边开关Q的原边电流Ip，流过副边绕组Ls的副边电流Is，控制原边开关Q的控制信号CTL和反馈信号FB。在时间t1，原边电流Ip上升至参考阈值Iref，控制信号CTL由高电平状态变换为低电平状态，用于将原边开关Q由导通状态变换为关断状态，原边能量传送至副边，副边绕组Ls上副边电流Is达到峰值并在向输出电容Co或负载供能后开始缓慢下降。此时辅助绕组Lm上的反馈信号FB开始上升至高值，该值能反映输出电压Vout和线电压Vline。在时间t2，系统满足准谐振状态，如检测到副边电流Is下降至零值，或原边开关Q的端电压下降至预设的谷底值或零值时，用于将控制信号CTL由低电平设置为高电平，用于将原边开关Q由关断状态切换为导通状态，原边电流Ip开始上升，原边电路开始蓄积能量，同时反馈信号FB下降。准谐振状态的检测可采用任何现有的或适用的零电压检测技术或消磁检测技术。其中反馈信号FB能反映线电压Vline的变化，其取决于线电压Vline、原边绕组Lp和辅助绕组Lm的绕组匝比以及分压电阻Rup和Rdown。因此，通过反馈信号来产生补偿信号并对参考阈值Iref进行补偿，可以消除或有效降低线电压Vline纹波造成的输出电压Vout中的纹波。

图4示出了根据本发明一实施例的第二控制电路示意图。第二控制电路包括线电压补偿电路41、电流基准信号产生电路42、加法电路43和比较电路44。其中电流基准信号产生电路42产生电流基准信号Vref。在一个实施例中，电流基准信号Vref也基于反馈信号FB产生，但其控制环路包含低频滤波模块，为慢反应环路。加法电路43具有第一输入端和第二输入端，分别耦接线电压补偿电路41的输出端和电流基准信号产生电路42的输出端，加法电路43基于电流基准信号Vref和补偿信号Vcomp产生补偿后电流基准信号Vref-comp，其中补偿后电流基准信号Vref-comp＝Vref+Vcomp。比较电路44具有第一输入端、第二输入端和输出端，比较电路的第一输入端耦接加法电路43的输出端，比较电路44的第二输入端耦接电流采样电阻用于获取电流采样信号Vcs，比较电路44比较表征流过原边开关的电流Ip的电流采样信号Vcs和补偿后电流基准信号Vref-comp，并基于比较结果提供第二控制信号C2，当电流采样信号Vcs大于补偿后电流基准信号Vref-comp时，第二控制信号C2用于将原边开关Q由导通状态切换为关断状态。根据图2所示实施例，电流采样信号Vcs＝Ip*Rcs。

图5示出了根据本发明另一实施例的第二控制电路示意图。第二控制电路包括线电压补偿电路51、电流基准信号产生电路52、减法电路53和比较电路54。其中电流基准信号产生电路52产生电流基准信号Vref。在一个实施例中，电流基准信号Vref也基于反馈信号FB产生，但其控制环路包含低频滤波模块，为慢反应环路。减法电路53具有第一输入端和第二输入端，分别耦接线电压补偿电路51的输出端和电流采样电路的输出端用于获取原边电流Ip的电流采样信号Vcs，减法电路53基于电流采样信号Vcs和补偿信号Vcomp的差值产生补偿后电流采样信号Vcs-comp，其中补偿后电流采样信号Vcs-comp＝Vcs-Vcomp。比较电路54具有第一输入端、第二输入端和输出端，比较电路54的第一输入端耦接减法电路53的输出端用于获取补偿后电流采样信号Vcs-comp＝Vcs-Vcomp，比较电路54的第二输入端耦接电流基准信号产生电路52的输出端用于接收电流基准信号Vref，比较电路54比较补偿后电流采样信号Vcs-comp和电流基准信号Vref，并基于比较结果提供第二控制信号C2，当补偿后电流采样信号Vcs-comp大于电流基准信号Vref时，第二控制信号C2用于将原边开关由导通状态切换为关断状态。

图6示出了根据本发明一实施例的原边控制电路示意图。原边控制电路包括准谐振原边控制电路61、电流基准信号产生电路62、线电压补偿电路63、补偿比较电路64和逻辑驱动电路65。准谐振原边控制电路61、电流基准信号产生电路62和线电压补偿电路63的输入端均与辅助绕组Lm耦接用于接收反馈信号FB。其中准谐振原边控制电路61形成图1所示第一控制电路11的全部或部分，用于产生第一控制信号C1。电流基准信号产生电路62、线电压补偿电路63和补偿比较电路64形成图1所示第二控制电路12的全部或部分，用于产生第二控制信号C2。逻辑驱动电路65可包括触发电路651和驱动电路652，用于根据第一控制信号C1和第二控制信号C2产生控制信号CTL。

在一个实施例中，准谐振原边控制电路61包括消磁检测电路，消磁检测电路通过检测反馈信号的变化获取原边开关第一端电压第一次下降至谷底的时间，用于获得消磁时间并在此时导通原边开关。参见图3，在一个实施例中，当反馈信号FB下降斜率超过预设值时，指示原边开关端电压下降至谷底位置，此时第一控制信号C1由无效状态(如低电平)转换为有效状态(如高电平)，用于导通原边开关。

电流基准信号产生电路62产生电流基准信号Vref。在图示的实施例中，电流基准信号Vref基于反馈信号FB产生。电流基准信号产生电路62可包括采样保持电路621、误差放大电路622、低通滤波电路623和幅度调制电路624。其中采样保持电路621的输入端耦接辅助绕组Lm用于获取反馈信号FB，采样保持电路621将反馈信号FB进行采样保持并在采样保持电路621的输出端提供采样保持信号。采样保持信号反映反馈信号FB的值。误差放大电路622的输入端耦接采样保持电路621的输出端，误差放大电路622的输出端耦接低通滤波电路623的输入端，低通滤波电路623的输出端耦接幅度调制电路624的输入端，幅度调制电路624的输出端提供电流基准信号Vref，电流基准信号根据反馈信号的采样保持信号经过误差放大并经低通滤波后而产生，用于对输出电压的低通信号成分进行控制。电流基准信号产生电路62可具有其他的结构，可直接产生固定电流基准信号，或采用其它的电路结构生成。电流基准信号产生电路62为慢速环路，无法对输出电压进行快速反馈，如无线电压补偿电路63，则容易因线电压的纹波引起输出电压的纹波。

在图6所示的实施例中，线电压补偿电路63包括电流控制电压源，电流控制电压源63的输入端耦接隔离式电压变换电路的辅助绕组Lm，参见图2所示的反馈节点FB，电流控制电压源63的输出端提供补偿信号Vcomp。电流控制电压源63包括电流镜631、电流变换电路632和电流-电压转换电路633。其中电流镜631的输入端耦接反馈节点FB，电流镜631的输出端提供正比于线电压Vline的线电压电流信号Iline，其中电流信号Iline＝Vline/(K1*Npa*Rup)，其中Npa为原边绕组Lp与辅助绕组Lm的绕组匝比，Rup为FB分压电阻的上阻阻值，K为电流镜倍数。电流变换电路632耦接电流镜631，电流变换电路632包括参考电流源I0，电流变换电路632获取参考电流I0与线电压电流信号Iline的差值电流信号I0-Iline，其中I0表征目标线电压的值。电流-电压转换电路633的输入端耦接电流变换电路632的输出端和电阻R0，电流-电压转换电路633的输出端提供正比于差值电流信号的电压信号作为补偿信号Vcomp，补偿信号Vcomp＝(I0-Iline)*K2＝(I0-Vline/(K1*Npa*Rup))*K2，其中K2为电阻R0和R1与R2的电阻分压比K3的乘积。当线电压增加时，补偿信号Vcomp下降。电流-电压转换电路633可进一步接收上限电流基准信号Vref2，当差值电流信号与电阻(I0-Iline)*R0的乘积大于上限电流基准信号Vref2时，补偿信号Vcomp被上限电流基准信号限制在Vcomp＝Vref*K3，即补偿信号Vcomp＝min((I0-Iline)*R0，Vref2)*K3。

线电压补偿电路也可具有其他的结构。在一个实施例中，线电压补偿电路的输入端直接通过电阻分压电路耦接至整流电路的输出端，线电压补偿电路的输出端提供线电压补偿信号。

补偿比较电路64具有三个输入端包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和一个输出端，其中第一输入端接收表征流过原边开关的电流的电流采样信号Vcs，第二输入端接收电流基准信号Vref，第三输入端接收补偿信号Vcomp，补偿比较电路64的输出端提供第二控制信号C2。补偿比较电路64判断Vcs-Vref-Vcomp是否大于零，若大于零，则输出有效状态的第二控制信号C2。第二控制信号C2有效时用于将原边开关Q关断。

逻辑驱动电路65包括触发电路651和驱动电路652，触发电路651的第一输入端(置位端)耦接第一控制电路61的输出端用于接收第一控制信号C1，触发电路652的第二输入端耦接第二控制电路(62，63，64)的输出端，触发电路652的输出端通过驱动电路652耦接原边开关Q的控制端。触发电路651根据第一控制信号C1和第二控制信号C2输出脉冲宽度调制信号PWM，脉冲宽度调制信号PWM经驱动电路652放大，提供适于驱动原边开关Q的控制信号CTL。在一个实施例中，当第一控制信号C1由低电平转换为高电平时，触发电路651被置位，PWM信号由低电平变换为高电平用于导通原边开关Q，当第二控制信号C2由低电平转换为高电平时，触发电路被复位，PWM信号由高电平变换为低电平用于关断原边开关Q。

图7示出了根据本发明一实施例的波形示意图。从上到下的信号分别为线电压Vline，原边电流的电流采样信号Vcs，电流基准信号Vref，补偿信号Vcomp，补偿后参考电压Vref-comp和输出电压Vout。线电压Vline可为市电交流电的经整流滤波的桥后信号，其形状为直流馒头波形状。为了使输出能量均衡，电流采样信号Vcs的包络线也具有反相的馒头波成分。补偿信号Vcomp基于线电压Vline产生并随着线电压Vline的下降而升高。采用补偿信号Vcomp对电流基准信号Vref进行补偿后，补偿后电流基准信号Vref-comp为原电流基准信号Vref与补偿信号Vcomp的和值。经过这样的控制，Vcs信号中的包络通过补偿信号Vcomp来提供，而不需要通过电流基准信号Vref来提供，即不需要输出电压Vout波动来提供，这样输出电压Vout就可以保持一条直线了，即消除或降低了输出电压中的纹波。

图6实施例实现了基于桥后电压即线电压Vline前馈补偿Vcs信号的峰值来降低输出电压纹波。其提取了线电压Vline的纹波信息，基于线电压Vline的纹波直接去调整信号Vcs的幅值，而不经过反馈信号FB的采样及后续低通滤波等控制处理，因此Vcs信号幅值的调整不经过现有技术中的慢环路，而是直接通过提取线电压Vline纹波信息的快速前馈补偿环路进行调整，从而实现了对线电压纹波的有效补偿，降低了输出电压Vout的纹波。

在一个实施例中，采用上述快速反应的前馈补偿环路，输出电压Vout几乎完全没有工频纹波量。线电压Vline纹波产生的能量差，完全由前馈补偿环路(包括线电压补偿电路63和补偿比较电路64)弥补。

图8示出了根据本发明一实施例的补偿后电流基准信号示意图。其中横坐标代表负载深度，从左至右分别由轻载变化至中载再至重载。纵坐标代表补偿后电流基准信号Vref-comp的值。实线81代表补偿后电流基准信号Vref-comp，虚线82代表未经补偿的电流基准信号Vref，其中在轻载和中载阶段，实线81和虚线82重合。也即系统在负载较轻时，补偿信号Vcomp接近零值。在重载时补偿后电流基准信号Vref-comp才发生偏移，即只有在重载时才进行补偿信号Vcomp对电流基准信号Vref的补偿。

图9示出了根据本发明一实施例的补偿信号Vcomp波形示意图。其中横坐标表示反馈信号，其反映线电压水平。纵坐标表示补偿信号Vcomp的水平。当线电压越低，补偿信号Vcomp绝对值越大，对参考阈值的补偿作用越明显，当线电压越低，补偿信号Vcomp绝对值越小，对参考阈值的补偿作用降低。

从图8和图9可以看到，原边控制电路在重载低输入电压时对线电压的补偿作用较大，而在轻载或高输入电压时，补偿作用较低，因此可以消除或降低低输入重载条件下线电压的纹波引起的输出电压纹波。

图10示出了根据本发明一实施例的用于隔离式电压变换电路中线电压前馈补偿方法流程示意图。该方法包括在步骤1001，在正常工作中，检测隔离式电压变换电路是否满足准谐振状态，准谐振状态为原边开关端电压为谷底值或隔离式电压变换电路的副边电流降为零值等情况。隔离式电压变换电路可为反激式电压变换电路，但不限于反激式电压变换电路。在一个实施例转换，隔离式电压变换电路包括原边开关Q和相互耦合的原边绕组Lp、副边绕组Is和辅助绕组Lm，其中原边绕组Lp的第一端获取线电压Vline，原边绕组Lp的第二端耦接原边开关Q，线电压可为市电交流电经过整流滤波后的信号。检测隔离式电压变换电路的准谐振状态可通过检测隔离式电压变换电路的辅助绕组上的电压是否降至预设范围来确定，也可以采用任何其它适用的开关零电压检测技术或消磁检测技术。在检测到隔离式电压变换电路满足准谐振状态时，进入步骤1002，将原边开关Q由第一状态切换为第二状态。优选地，第一状态为关断状态，第二状态为导通状态。在步骤1003，检测隔离式电压变换电路的原边电路中的原边电流Ip是否上升至参考阈值Iref。当检测到原边电流Ip上升至参考阈值Iref时，进入步骤1004，将原边开关Q由第二状态切换为第一状态，参考阈值Iref即体现了原边电流Ip的峰值。其中方法进一步包括在步骤1005：基于隔离式电压变换电路的输入端的线电压Vline的纹波对原边电流峰值Iref进行补偿。基于隔离式电压变换电路的输入端的线电压Vline的纹波对原边电流峰值进行补偿的方法可包括：基于线电压Vlinne产生补偿信号Vcomp，基于隔离式电压变换电路的输出电压Vout产生电流基准信号Vref，获取表征流过原边开关Q的电流的电流采样信号Vcs，以及将补偿信号Vcomp与电流基准信号Vref进行相加或从电流采样信号Vcs中减去补偿信号Vcomp以实现对原边电流峰值的补偿。其中基于线电压Vline的纹波产生补偿信号Vcomp具体可通过直接耦接至整流电路的输出端检测线电压Vline来产生补偿信号，也可采用如图2和图6所示的辅助绕组Lm上的电流信号来检测线电压并采用电流控制电压源63实现基于该电流信号产生补偿信号Vcomp。基于隔离式电压变换电路的输出电压Vout产生电流基准信号Vref具体也可通过隔离式电压变换电路的辅助绕组Lm获取输出电压Vout的反馈信息，并基于辅助绕组Lm上的电压值产生电流基准信号Vref，可参看图6的电流基准信号产生电路62实施例。获取电流采样信号可通过检测与原边开关Q串联的电流采样电阻Rcs上的电压。将补偿信号与电流基准信号进行相加或从电流采样信号中减去补偿信号实现对参考阈值的补偿即可通过图4和图5的实施例实现，也可通过图6所示的补偿比较电路实现。

本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。