一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统技术方案

本发明专利技术公开一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统，所述开关电源系统调节输出电压的步骤如下：在开关电源初级侧间接获取系统输出电压，通过控制初级开关管对输出电压初次调节；在开关电源次级侧直接获取系统实际输出电压，得到系统实际输出电压和负载需求电压之间的电压差值，根据该电压差值对输出电压二次调节。上述技术方案，克服了传统初级反馈的输出电压精度差及响应速度慢的问题，又消除采用次级模拟负反馈电源系统所需的用于调节反馈网络的相位及增益裕度的复杂电路,结合模拟及数字反馈的优点形成双反馈电源系统，提高开关电源输出精度及控制精度，同时降低电路结构复杂度，为未来对输出要求越来越高的电源系统提供新的研究方向。统提供新的研究方向。统提供新的研究方向。

【技术实现步骤摘要】
一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统


[0001]本专利技术涉及电路控制
，尤其是涉及一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统。

技术介绍

[0002]开关电源的原边反馈方式是通过原边辅助绕组上的电压去间接感知负载需求电压，再通过原边控制芯片控制开关管通断时间，实现对输出电压、输出电流的调节；虽然原边反馈具备结构简单、成本较低的优点，然而，由于开关电源系统原边反馈为通过采样初级原边绕组上的电压，而此电压或电流作为输出电压或输出电流的间接表征，采样精度较低，在不同的工作条件下存在较大控制误差，同时，极大的影响了系统输出的瞬态响应速度，一般在要求比较高的使用环境下，原边反馈输出特性较差的特点很难满足要求，因此只能用在小功率、对动态响应及控制精度要求不高的应用场景。
[0003]开关电源的副边反馈方式是在开关电源的次级输出端直接检测系统的输出电压、输出电流，通过电流电压的反馈网络进行误差放大处理后产生一个模拟的反馈量，再通过光耦等初次级之间的传输介质将该反馈量传递至变压器原边侧IC的反馈接收引脚，原边控制IC根据反馈信号调节开关管通断时间，实现对输出电压、输出电流的控制；虽然副边反馈具备精度高、动态响应好的优点，但是，由于其反馈网络结构复杂，对于不同输出状态下的反馈信号的相位裕量以及增益大小有较高要求，同时需要专用仪器才能检测相位裕量和增益大小，一旦反馈网络的参数设定不合适，将严重影响产品性能的可靠性，而目前的快充系统都是宽范围的多额定电流及电压输出档位，每一种电压电流档位都需要满足安全的相位裕量以及增益大小，且各档位之间的反馈相位裕量以及增益大小的参数设定会相互影响，故相对于传统单输出档位的电源系统，极易产生可靠性问题，因此需要较高的调试时间成本以及研发人力成本，拉长了系统研发周期。同时，复杂的系统反馈控制网络带来的元器件数量的增加，也不利于产品轻薄短小的设计发展趋势。
[0004]另外，在反馈系统中，具有数字反馈和模拟反馈两种方式，数字反馈具有电路结构简单、控制精度高，以及没有模拟反馈中相位裕量以及增益大小的参数设定问题，但是存在反馈速度较慢的缺点；模拟反馈具有反馈或响应速度快的优点，但是系统结构复杂、元器件数量多、反馈参数设置复杂、抗干扰能力差等缺点。

技术实现思路

[0005]为了提高开关电源输出信息的调节精度，降低产品电路结构复杂度，降低系统研发周期，本申请提供一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统，该系统同时具备原边反馈电路结构简洁的优势，以及副边反馈高精度、响应速度快的优点，同时本申请结合模拟反馈与数字反馈的相关优点，建立一套全新的电源反馈控制系统，其高精度、高可靠性、快速响应及简洁的电路结构，更加适应于未来的产品设计需求及发展方向。
[0006]第一方面，本申请提供一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统，采用
如下的技术方案：所述开关电源系统用于调节输出电压，所述开关电源系统包括：第一初级模拟反馈信号采样处理模块、第一调节模块、第一次级数字反馈信号采样及驱动模块、第一隔离传输模块、第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块；第一初级模拟反馈信号采样处理模块，用于采样初级绕组反馈电压，并将当前所述反馈电压处理后产生对应的反馈信号，将所述反馈信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块，用于根据所述反馈信号控制初级开关管的通断时间，调节系统输出端的输出电压V
out
，使输出电压V
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的值趋近于负载的需求电压V
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的值；第一次级数字反馈信号采样及驱动模块，用于直接获取次级侧的系统实际输出电压，并将当前系统实际输出电压处理后产生次级数字反馈信号，将所述次级数字反馈信号通过第一隔离传输模块传递至第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块；第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块，用于根据接收到的所述次级数字反馈信号生成对应的电压基准信号，将所述电压基准信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块，还用于根据所述电压基准信号控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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。
[0007]通过采用上述技术方案，在初级侧间接采样获取系统输出电压，通过控制初级开关管的通断时间，对输出电压进行初次调节，使输出电压趋近于负载需求电压；在开关电源次级侧直接获取系统当前实际输出电压，得到系统当前实际输出电压和负载需求电压之间的电压差值，根据该电压差值对输出电压进行二次调节，提高了开关电源系统对输出电压的调节精度，并消除了系统环路中相关器件的误差对输出电压的影响，使系统输出的一致性得到显著提升。
[0008]在一个具体的可实施方案中，所述第一初级模拟反馈信号采样处理模块包括第一初级反馈信号采样电路和第一采样信号处理电路；第一初级反馈信号采样电路，用于采样初级绕组反馈电压，将所述反馈电压输出至第一采样信号处理电路；第一采样信号处理电路，用于将当前所述反馈电压处理后产生对应的反馈信号，将所述反馈信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块。
[0009]在一个具体的可实施方案中，第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块用于根据所述反馈信号控制初级开关管的通断时间，调节系统输出端的输出电压V
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，具体包括：第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块，用于将第一初级模拟反馈信号采样处理模块输出的反馈信号与预设的基准电压之间的误差进行放大及处理后得到反馈误差信号，并根据所述反馈误差信号生成PFM/PWM控制信号以控制初级开关管的通断时间，来调节系统输出端的输出电压V
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，使输出电压V
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的值趋近于负载的需求电压V
req
的值；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块还用于根据所述电压基准信号控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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，具体包括：第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块，用于根据第一次级数字反馈信号解码及
基准产生模块输出的电压基准信号更新预设的基准电压，并根据更新后的基准电压生成PFM/PWM控制信号以控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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[0010]在一个具体的可实施方案中，所述第一次级数字反馈信号采样及驱动模块包括第一ADC电路、第一数字处理及基准控制逻辑电路、第一数字反馈信号产生电路和第一数字反馈信号驱动电路；第一ADC电路，用于直接获取次级侧的系统实际输出电压，并将当前系统实际输出电压转换为对应的数字信号后输出至第一数字处理及基准控制逻辑电路；第一数字处理及基准控制逻辑电路，用于根据所述数字信号得到当前系统实际输出电压，将当前系统实际输出电压与负载的需求电压V
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比对处理后得到电压差值
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V，将所述电压差值
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V输出至第一数字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时具备模拟反馈和数字反馈的开关电源系统，其特征在于，所述开关电源系统用于调节输出电压，所述开关电源系统包括：第一初级模拟反馈信号采样处理模块(11)、第一调节模块(12)、第一次级数字反馈信号采样及驱动模块(13)、第一隔离传输模块(14)、第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)；第一初级模拟反馈信号采样处理模块(11)，用于采样初级绕组反馈电压，并将当前所述反馈电压处理后产生对应的反馈信号，将所述反馈信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)，用于根据所述反馈信号控制初级开关管的通断时间，调节系统输出端的输出电压V
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，使输出电压V
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的值趋近于负载的需求电压V
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的值；第一次级数字反馈信号采样及驱动模块(13)，用于直接获取次级侧的系统实际输出电压，并将当前系统实际输出电压处理后产生次级数字反馈信号，将所述次级数字反馈信号通过第一隔离传输模块(14)传递至第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)；第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)，用于根据接收到的所述次级数字反馈信号生成对应的电压基准信号，将所述电压基准信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)，还用于根据所述电压基准信号控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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。2.根据权利要求1所述的开关电源系统，其特征在于：所述第一初级模拟反馈信号采样处理模块(11)包括第一初级反馈信号采样电路(111)和第一采样信号处理电路(112)；第一初级反馈信号采样电路(111)，用于采样初级绕组反馈电压，将所述反馈电压输出至第一采样信号处理电路(112)；第一采样信号处理电路(112)，用于将当前所述反馈电压处理后产生对应的反馈信号，将所述反馈信号输出至第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)。3.根据权利要求1所述的开关电源系统，其特征在于：第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)用于根据所述反馈信号控制初级开关管的通断时间，调节系统输出端的输出电压V
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，具体包括：第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)，用于将第一初级模拟反馈信号采样处理模块(11)输出的反馈信号与预设的基准电压之间的误差进行放大及处理后得到反馈误差信号，并根据所述反馈误差信号生成PFM/PWM控制信号以控制初级开关管的通断时间，来调节系统输出端的输出电压V
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，使输出电压V
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的值趋近于负载的需求电压V
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的值；第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)还用于根据所述电压基准信号控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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，具体包括：第一PFM/PWM控制信号产生及驱动模块(12)，用于根据第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)输出的电压基准信号更新预设的基准电压，并根据更新后的基准电压生成PFM/PWM控制信号以控制初级开关管的通断时间，进一步调节系统输出端的输出电压V
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。4.根据权利要求1所述的开关电源系统，其特征在于：所述第一次级数字反馈信号采样及驱动模块(13)包括第一ADC电路(131)、第一数字处理及基准控制逻辑电路(132)、第一数
字反馈信号产生电路(133)和第一数字反馈信号驱动电路(134)；第一ADC电路(131)，用于直接获取次级侧的系统实际输出电压，并将当前系统实际输出电压转换为对应的数字信号后输出至第一数字处理及基准控制逻辑电路(132)；第一数字处理及基准控制逻辑电路(132)，用于根据所述数字信号得到当前系统实际输出电压，将当前系统实际输出电压与负载的需求电压V
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比对处理后得到电压差值
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V，将所述电压差值
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V输出至第一数字反馈信号产生电路(133)；第一数字反馈信号产生电路(133)，用于根据所述电压差值
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V产生数字反馈信号，将所述数字反馈信号输出至第一数字反馈信号驱动电路(134)；第一数字反馈信号驱动电路(134)，用于根据所述数字反馈信号驱动第一隔离传输模块(14)，将所述数字反馈信号传递至第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)。5.根据权利要求1所述的开关电源系统，其特征在于：所述第一次级数字反馈信号解码及基准产生模块(15)包括第一次级数字反馈信号解码及逻辑控制电路(151)、第一DAC电路(152)、第一基准产生电路(153)；第一次级数字反馈信号解码及逻辑控制电路(151)，用于接收第一隔离传输模块(14)传递的数字反馈信号，并将所述数字反馈信号解码，将解码后的数字反馈信号输出至第一DAC电路(152)；第一DAC电路(152)，用于将所述解码后的数字反馈信号转换为对应的模拟信号，将所述模拟信号输出至第一基准产生电路(153)；第一基准产生电路(153)，用于根据所述模拟信号生成电压基准信号，并将所述电压基准信号输出至第一PFM/...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘万乐，
申请(专利权)人：苏州美思迪赛半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：