线路补偿电路和方法以及具有线路补偿电路的电源技术

本发明专利技术提供了一种线路补偿电路和方法以及具有线路补偿电路的电源，所述线路补偿电路包括线电压感测电路和和电流限制调节器。所述线电压感测电路通过补偿电容器感测感应器电流的斜率，所述补偿电容器接收感测电压，所述感测电压代表所述电源的初级侧上的所述感应器电流。从所述补偿电容器生成的补偿电流由所述电流限制调节器使用以调节所述电源的输出电流限制。本发明专利技术适于不同电源拓扑结构并且通过感测感应器电流的斜率相对于准确性提供更稳固的线路补偿，从而允许与仅仅考虑到线电压的传统方法相比更好的恒定输出电流和/或功率限制控制。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年3月6日提交的美国临时申请No.62,129,257的权益，该申请以引用方式全文并入本文。
本专利技术整体涉及电路，并且更具体地讲但不排他性地，涉及用于电源的线路补偿电路。
技术介绍
电源可在初级侧上接收输入交流(AC)线电压以在次级侧上生成经调节的直流(DC)输出电压。电源可包括初级侧电流感测电路以估计次级侧上的用于调节的输出电流以及限制输出功率。例如，初级侧上的感应器电流可被感测到以估计输出电流。初级侧电流感测的一个问题是，由于总开关在初级侧上的关断传播延迟，所感测到的峰值感应器电流可能不会准确地反映实际峰值感应器电流。
技术实现思路
在一个实施例中，用于电源的线路补偿电路包括线电压感测电路和和电流限制调节器。线电压感测电路通过补偿电容器感测感应器电流的斜率，所述补偿电容器接收感测电压，所述感测电压代表电源的初级侧上的感应器电流。从补偿电容器生成的补偿电流由电流限制调节器使用以调节电源的输出电流限制。本专利技术的实施例适于不同电源拓扑结构并且通过感测感应器电流的斜率相对于准确性提供更稳固的线路补偿，从而允许与仅仅考虑到线电压的传统方法相比更好的恒定输出电流和/或功率限制控制。本领域技术人员将在阅读本公开的全文后容易明白本专利技术的这些和其他特征，本公开的全文包括附图和权利要求书。附图说明图1示出可结合本专利技术的实施例的示例性电源。图2示出波形，该波形示出从电源的初级侧感测真实感应器电流的困难。图3示出感应器电流的波形。图4示出根据本专利技术的实施例的线路补偿电路的示意图。图5示出根据本专利技术的实施例的线路补偿电路的示意图。图6示出根据本专利技术的实施例的电压极限调制器的示意图。图7示出根据本专利技术的实施例的线路补偿电路的示意图。在不同图示中使用相同附图标记指示相同或相似部件。具体实施方式在本公开中，提供许多特定细节，诸如电路、部件和方法的例子，以提供对本专利技术的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将认识到，可在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下实践本专利技术。在其他情况下，未示出或描述熟知细节以免模糊本专利技术的方面。图1示出可结合本专利技术的实施例的示例性电源。图1的电源具有离线回扫转换器拓扑结构以仅仅用于说明目的。应该指出的是，本专利技术的实施例还可用于其他电源拓扑结构中。在图1的例子中，桥整流器将输入AC线电压整流为整流电压，该整流电压由输入电容器CBLK1过滤以在变压器TX的初级绕组NP的一端上生成输入电压VBLK。初级绕组NP的另一端连接到开关元件，在该例子中所述开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)M1。晶体管M1的栅极可被控制以生成通过初级绕组NP的初级侧感应器电流ILP。感应器电流ILP在变压器TX的次级绕组NS上引起电流。电源的次级侧包括输出电路，该输出电路包括输出二极管DR和输出电容器CO。次级侧上的感应电流用于对输出电容器CO充电以及生成输出电压VO。将负载(未示出)连接到电源以接收输出电压VO和相应的输出电流IOUT。图1的电源包括与本公开不相关的其他部件，诸如反馈电路以及用于控制晶体管M1的开关操作以调节输出电压VO的控制器。这些和其他熟知的部件可使用常规电路来实施并且因此为了清晰说明而未示出。在图1的例子中，采用初级侧电流感测以出于调节目的估计输出电流IOUT和/或限制输出功率。例如，输出电流IOUT可从感应器电流ILP估计，该感应器电流ILP可从感测电压VCS感测到，该感测电压VCS在晶体管M1打开时通过感应器电流ILP在感测电阻器RCS上产生。初级侧电流感测的一个问题是，由于晶体管M1的关断延迟，从感测电阻器RCS感测到的峰值感应器电流IPK不会准确地反映感应器电流ILP的实际峰值感应器电流IPK，实际值。该问题参照图2的波形进一步示出。图2从上到下示出在晶体管M1的栅极处的理想栅极驱动信号(曲线121)，在晶体管M1的栅极处的实际栅极驱动信号(曲线122)，以及初级侧上的所得感应器电流ILP(曲线123)的波形。在图2中，ΔIPK为感应器电流ILP的实际峰值感应器电流IPK，实际值与感测峰值感应器电流IPK之间的差值。参见图2， IRK = VBLK Lp · Ton ]]> (式1) ΔIRK = VBLK Lp · ΔTdly ]]> (式2)IPK，实际值＝IPK+ΔIPK (式3)其中Ton为晶体管M1的开启时间，ΔTdly为晶体管M1的关断延迟，LP为初级绕组NP的电感，并且ΔIPK为感应器电流ILP的感测峰值感应器电流与实际峰值感应器电流之间的差值。应当注意，感应器电流ILP的感测峰值与实际峰值之间的差值是由于关断晶体管M1的延迟。如图3所示，感应器电流ILP的斜率m(曲线123)等于初级绕组NP上的输入电压VBLK除以初级绕组NP的电感LP。因为感应器电流ILP的斜率随输入电压VBLK和电感LP改变，所以晶体管M1的关断延迟ΔTdly引起ΔIPK，该ΔIPK随感应器电流ILP的斜率改变。感测感应器电流ILP的峰值的误差导致输出电流调节或输入功率限制随输入AC线电压和/或输入电压VBLK改
变，该输入电压VBLK从AC线电压生成。在本公开中，术语“线路补偿”是指补偿AC线电压和/或输入电压VBLK的变化。图4示出根据本专利技术的实施例的线路补偿电路310的示意图。线路补偿电路310可包括线电压感测电路311和外部电流限制调节器312。线路补偿电路310可在集成电路中实施，该集成电路包括线电压感测电路311和外部电流限制调节器312。可以理解，线路补偿电路310也可作为分立电路或分立电路和集成电路的组合来实施。电流限制调节器312是“外部”的，因为该电流限制调节器可以，但是未必在线电压感测电路311的外部。在一个实施例中，电流限制调节器312根据补偿电流调节电源的电流限制(图1，IOUT)，该补偿电流指示感应器电流ILP的斜率。在一个实施例中，电流限制调节器312根据补偿电流调节晶体管M1的关断。在图4的例子中，线路补偿电路310用于图1的电源中。可以理解，线路补偿电路310也可用于其他电源中。在图4的例子中，线电压感测电路311接收感测电压VCS，该感测电压VCS在晶体管M1打开时通过感应器电流ILP在感测电阻器RCS上产生(还参见图1)。例如，线路补偿电路310可作为集成电路来实施，该集成电路具有CS引脚以用于接收感测电压VCS。在一个实施例中，线电压感测电路311使用感测电压VCS通过补偿电容器CCOMP感测初级侧感应器电流的斜率并且从补偿电容器CCOMP上的电荷变化得到恒定补偿电流ICOMP(例如，参见图5和图7)。补偿电流ICOMP可在外部电流限制调节器312中有利地复制并且用于补偿AC线电压和/或输入电压VBLK的变化。在下文中将显而易见，本专利技术的实施例适于不同电源拓扑结构并且通过感测感应器电流的斜率(或输入电压与初级绕组电感的比率)相对于准确性提供更稳固的线路补偿，从而允许与仅仅考虑到线电压的传统方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线路补偿电路，其特征在于，包括：线电压感测电路，所述线电压感测电路接收感测电压，所述感测电压代表电源的变压器的初级绕组上的感应器电流并且在补偿电容器上呈现出所述感测电压以生成补偿电流，所述补偿电流对所述补偿电容器充电并且指示所述感应器电流的斜率；以及电流限制调节器，所述电流限制调节器使用所述补偿电流以通过控制总开关的关断来调节所述电源的输出电流限制，所述总开关耦合到所述变压器的所述初级绕组。

【技术特征摘要】
2015.03.06 US 62/129,257;2016.02.17 US 15/046,2561.一种线路补偿电路，其特征在于，包括：线电压感测电路，所述线电压感测电路接收感测电压，所述感测电压代表电源的变压器的初级绕组上的感应器电流并且在补偿电容器上呈现出所述感测电压以生成补偿电流，所述补偿电流对所述补偿电容器充电并且指示所述感应器电流的斜率；以及电流限制调节器，所述电流限制调节器使用所述补偿电流以通过控制总开关的关断来调节所述电源的输出电流限制，所述总开关耦合到所述变压器的所述初级绕组。2.根据权利要求1所述的线路补偿电路，其中所述线电压感测电路包括：电压缓冲器，所述电压缓冲器接收由所述感应器电流在感测电阻器上产生的所述感测电压；以及第一晶体管，所述第一晶体管与第二晶体管在所述电流限制调节器中形成电流镜以在所述电流限制调节器中生成所述补偿电流的复制。3.根据权利要求2所述的线路补偿电路，其中所述电流限制调节器用所述补偿电流的所述复制来调制限制阈值电压以生成调制的限制阈值电压，并且其中比较器比较所述调制的限制阈值电压与所述感测电压以确定何时关断所述总开关。4.根据权利要求2所述的线路补偿电路，其中所述电流限制调节器还包括补偿电阻器，所述补偿电阻器具有耦合以接收所述感测电压的第一末端以及耦合以接收所述补偿电流的所述复制的第二末端，并且其中比较器比较限制阈值电压与在所述补偿电阻器的所述第二末端上产生的补偿电压以确定何时关断所述总开关。5.根据权利要求1所述的线路补偿电路，其中所述线电压感测电路还包括晶体管，所述晶体管在所述总开关关断时复位所述补偿电容器。6.根据权利要求1所述的线路补偿电路，其中所述总开关为金属氧化物半导体场效应晶体管。7.根据权利要求1所述的线路补偿电路，其中所述线电压感测电路包括：放大器，所述放大器包括耦合以接收所述感测电压的正输入端子；以及充电晶体管，所述充电晶体管包括耦合到所述放大器的输出端子的栅极、耦合到所述补偿电容器的源极、以及漏极，其中所述放大器的负输入端子耦合到所述充电晶体管的所述源极。8.一种线路补偿方法，其特征在于，包括：接收感测电压，所述感测电压指示感应器电流，所述感应器电流在耦合到所述初级绕组的总开关打开时流过电源的变压器的初级绕组；从所述感测电压生成补偿电流，所述补偿电流指示所述感应器电流的所述斜率；以及使用所述补偿电流来调节所述电源的输出电流限制。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述感测电压耦合在补偿电容器上以用所述补偿电流对所述补偿电容器充电。10.根据权利要求8所述的方法，其中使用所述补偿电流来调节所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志波，大卫·昆斯特，
申请(专利权)人：快捷半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US