开关电源峰值电流控制中的电压前馈方法技术

本发明专利技术公开了一种开关电源中峰值电流控制的电压前馈方法，包括开关电源主电路和控制电路，在主电路初级侧串接有功率元件，控制电路主要有采样电路、比较器、压控延迟单元和驱动器件组成，该方法包括电压采样并与比较器阀值比较，大于比较器阀值后比较器翻转，压控延迟单元受比较器翻转信号触发按特定算法产生延迟电压信号至驱动器件后控制功率元件的开闭以控制开关电源中的峰值电流；本方法提高了整个系统的可靠性，简化了系统的设计，降低了对元器件的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源峰值电流控制的方法，尤其涉及一种开关电源峰值电 流控制中电压前馈的方法。
技术介绍
在开关电源系统中， 一般都包含了峰值电流限制模块。峰值电流限制模块 的引入，加强了系统的可靠性，降低了对元器件的要求，使得系统输出的可控 性得到提高。现有的峰值电流限制模块是这样工作的系统通过电流检测装置实时检测 系统电流，并与设定值比较，如果系统电流小于设定值，则允许电流继续增加；如果系统电流大于设定值，则输出控制信号驱动功率管关闭。如图1所示，在功率管100开启期间，电感电流在输入电压作用下逐渐上升，采样电阻Rcs上 的电压Vcs跟随上升。当Vcs电压上升到阈值电压Vth时，比较器101发出控 制信号给驱动器件102，驱动器件102按照控制信号的要求关闭功率管100。 在上述方案中,系统设计的初衷是按照下式控制峰值电流//^^ =，，该方案忽略了系统延迟时间对峰值电流的影响。在功率管100开启期间，Vcs电 压逐渐上升，当电压上升到阀值电压Vth时，比较器101的输出从高变低，驱动 器件102接受到输入信号的变化后开始把GATE电压也从高电平拉到低电平。 在这个过程中，比较器101本身有延迟，驱动器件102也有延迟。在延迟的这 段时间内，功率管IOO的栅极电压还没有来得及改变，功率管依然开启，峰值 电流会继续增加，直到功率管IOO栅极电压被拉低关闭为止。设系统延迟时间为r。， 则<formula>formula see original document page 3</formula>其中，ra"e是输入电压；7b是系统延迟时间；丄严/变压器初级线圈的电感量上式中，第一部分^是系统控制目标数值，第二部分^^是系统延迟引起 ACS 丄尸W的峰值电流偏离控制目标的数值。当输入电压变化范围非常大时，系统延迟引 起的峰值电流的偏离量也非常大，以交流/直流转换器为例，通常要求较宽的输入电压范围，如交流85V到265V，输入直流电压变化范围达250V，按照图1 的电路，峰值电流在不同输入电压下将发生很大的变化。因此，有必要引入电 压前馈功能来补偿输入电压变化对峰值电流的影响。如图2所示系统中，在系统运行期间，VDD电压基本保持恒定，流过电阻206的电流为^'"卜W"，由于W/"e远大于rZ)D，该电流可以近似为^。在 及 i 控制器内部通过放大该电流并把这个电流和现有的阀值电压叠加，产生新的阀值电压来控制峰值电流。这样峰值电流就变成=--1--.由上式可见，要在不同输入电压下获得相等的峰值电流，必须调节外部电路使得^^等于i!^i，也就是说当外部电感量^^发生变化或者外部电流取样电阻i "发生变化的时候，都必须调节补偿系数/U在图2中，调节补偿系数 fc就是调节启动电阻206，这将影响系统的启动时间和待机功耗。此外，在现有 技术中，为了实现电压前馈，增加了一个管脚W"，不可避免的增加了系统复杂 度和成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种开关电源中峰值电流控制的电压 前馈方法，在准确的峰值电流限制的同时，提高系统的可靠性，简化系统设计。为解决上述技术问题，本专利技术开关电源中峰值电流控制的电压前馈方法， 包括开关电源主电路和控制电路，在主电路初级侧串接有功率元件，控制电路 主要有采样电路、比较器、压控延迟单元和驱动器件组成，该方法包括如下步 骤步骤一、开关电源开启，主电路功率元件流过电流，该电流流经采样电路形成一采样电压vcs;步骤二、随着主电路功率元件流过电流的增加，采样电压Vcs不断升高， 当采样电压vcs大于比较器的阀值电压时，比较器输出翻转，输出一控制信号 至压控延迟单元；步骤三、压控延迟单元受到控制信号触发后，按下式中的7V③产生延迟 =-h--h--甘出t 一 * /縱兵干，7 , 二--7 w%/皿是固定电流值 7V"是固定延迟时间Rcs是采样电路电阻ra"e是输入电压；TD是系统延迟时间；丄/W变压器初级线圈的电感量//^d是主电路峰值电流； 步骤四、经步骤三延迟后的压控延迟单元输出一控制信号至驱动器件，驱动器件控制主电路功率元件关闭，以实现开关电源中峰值电流的控制。由于本专利技术采用了上述技术方案，即在开关电源的控制电路中加入压控延迟单元，并按一定的算法实现电压前馈延迟，以达到开关电源中峰值电流控制的目的，提高了整个系统的可靠性，简化了系统的设计，降低了对元器件的要求。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明 图1为现有开关电源峰值电流控制的原理图， 图2为另一种现有开关电源峰值电流控制的原理图， 图3为本专利技术开关电源峰偉电流控制的原理图。具体实施例方式如图3所示，本专利技术，包括开关 电源主电路和控制电路，在主电路初级侧串接有功率元件300，控制电路主要 有采样电路、比较器301、压控延迟单元302和驱动器件303组成，该方法包 括如下步骤步骤一、开关电源开启，主电路功率元件300流过电流，该电流流经采样电路形成一采样电压vcs;步骤二、随着主电路功率元件300流过电流的增加，采样电压Vcs不断升高，当采样电压Vcs大于比较器301的阀值电压时，比较器301输出翻转，输出一控制信号至压控延迟单元302;步骤三、压控延迟单元302受到控制信号触发后，按下式中的7Vco产生延迟<formula>formula see original document page 6</formula>甘由 <formula>formula see original document page 6</formula>/^是固定电流值 7k是固定延迟时间Rcs是采样电路电阻 ra"e是输入电压；r。是系统延迟时间；i^7'变压器初级线圈的电感量 //^d是主电路峰值电流； 将7VcD的表达式代入/;7ed的表达式中，则得到 <formula>formula see original document page 6</formula>,在&计中将7kv设计成等于7b，那么/，^ = ， + //^ 将不再和输入电压W/"e和初级电感量丄F"/有关系，这样就解决了峰值电流随输入电压改变而改变，同时也随初 级电感量改变而改变的问题；步骤四、经步骤三延迟后的压控延迟单元302输出一控制信号至驱动器件 303，驱动器件303控制主电路功率元件300关闭，以实现开关电源中峰值电 流的控制。 权利要求1、一种，包括开关电源主电路和控制电路，在主电路初级侧串接有功率元件，控制电路主要有采样电路、比较器、压控延迟单元和驱动器件组成，其特征在于该方法包括如下步骤步骤一、开关电源开启，主电路功率元件流过电流，该电流流经采样电路形成一采样电压Vcs；步骤二、随着主电路功率元件流过电流的增加，采样电压Vcs不断升高，当采样电压Vcs大于比较器的阀值电压时，比较器输出翻转，输出一控制信号至压控延迟单元；步骤三、压控延迟单元受到控制信号触发后，按下式中的TVCD产生延迟其中，IFIX是固定电流值TFIX是固定延迟时间Rcs是采样电路电阻Vline是输入电压；TD是系统延迟时间；Lpri变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源峰值电流控制中的电压前馈方法，包括开关电源主电路和控制电路，在主电路初级侧串接有功率元件，控制电路主要有采样电路、比较器、压控延迟单元和驱动器件组成，其特征在于：该方法包括如下步骤：　步骤一、开关电源开启，主电路功率元件流过电流，该电流流经采样电路形成一采样电压Ｖｃｓ；　步骤二、随着主电路功率元件流过电流的增加，采样电压Ｖｃｓ不断升高，当采样电压Ｖｃｓ大于比较器的阀值电压时，比较器输出翻转，输出一控制信号至压控延迟单元；　步骤三、压控延迟单元受到控制信号触发后，按下式中的Ｔ↓［ＶＣＤ］产生延迟　Ｉｐｅａｋ＝Ｖｔｈ／Ｒｃｓ＋Ｖｌｉｎｅ＊Ｔ↓［Ｄ］／Ｌｐｒｉ＋Ｖｌｉｎｅ＊Ｔ↓［ＶＣＤ］／Ｌｐｒｉ　其中，Ｔ↓［ＶＣＤ］＝Ｌｐｒｉ＊Ｉ↓［ＦＩＸ］／Ｖｌｉｎｅ－Ｔ↓［ＦＩＸ］Ｉ↓［ＦＩＸ］是固定电流值Ｔ↓［ＦＩＸ］是固定延迟时间Ｒｃｓ是采样电路电阻　Ｖｌｉｎｅ是输入电压；Ｔ↓［Ｄ］是系统延迟时间；Ｌｐｒｉ变压器初级线圈的电感量　Ｉｐｅａｋ是主电路峰值电流；　步骤四、经步骤三延迟后的压控延迟单元输出一控制信号至驱动器件，驱动器件控制主电路功率元件关闭，以实现开关电源中峰值电流的控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：喻明凡，任善华，
申请(专利权)人：上海辰蕊微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]