CN112098708B - 用于次级边pd控制器的线电压信息检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路及检测方法，属于电压检测技术领域，由HS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过高边偏置电压作为输入以判断原边线电压的工作状态和原边开关频率；LS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过低边偏置电压作为输入以生成VDS开启信号；VD电路经比例电路连接于VD平台电压且由VDS开启信号判断获取VD采样电压，通过VD采样电压与VD初始电压比较，得当前周期的VD最高电压并通过VD最高电压计算得到高边偏置电压，以达到能够检测原边线电压有效值以及AC/DC控制器开关频率的目的。

Description

用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路及检测方法

技术领域

本发明属于电压检测的技术领域，具体而言，涉及一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路及检测方法。

背景技术

次级边PD控制器通常用于控制连到电源系统的次级线圈的功率晶体管以控制该次级线圈上的输出电压，在应用中，该次级边PD控制器的系统图如图1所示。

在正常工作时，SR（次级）侧VDS波形根据线电压VIN有效值及负载不同产生变化，如图2所示，在该图中，VIN为原边输出交流电源电压等效值，NPS为变压器原副边匝比。

上述可知，由于VDS波形随VIN有效值及开关频率变化，且会存在谐振类正弦波形干扰正确采样线电压信息，为了从SR（次级）侧VDS波形中检测出原边控制器开关频率及线电压有效值，需要取合适的比较阈值与此波形进行比较，同时需要对VDS波形的平台电压（VBUS+VIN/NPS）正确采样。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路及检测方法以达到能够检测原边线电压有效值以及AC/DC控制器开关频率的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，该检测电路包括：

HS比较电路，所述HS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过高边偏置电压作为输入以判断原边线电压的工作状态和原边开关频率；

LS比较电路，所述LS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过低边偏置电压作为输入以生成VDS开启信号；

VD电路，所述VD电路经比例电路连接于VD平台电压且由VDS开启信号判断获取VD采样电压，通过VD采样电压与VD初始电压比较，以得到当前周期的VD最高电压并通过该VD最高电压计算得到所述高边偏置电压。

进一步地，所述VD平台电压通过50:1比例电路分别连接于HS比较电路、LS比较电路和VD电路。

进一步地，所述VBUS电压连接有10:1电阻网络，且LS比较电路和LS比较电路分别通过5:1比例电路连接于10:1电阻网络。

进一步地，所述HS比较电路包括：

HS比较器，所述HS比较器的正极端连接于所述50:1比例电路，HS比较器的输出端生成原边线电压的工作状态及原边开关频率；

ADDER1加法器，所述ADDER1加法器的输出端连接于HS比较器的负极端，且ADDER1加法器的输入端分别连接于高边偏置电压和5:1比例电路。

进一步地，所述LS比较电路包括：

LS比较器，所述LS比较器的正极端连接于所述50:1比例电路，LS比较器的输出端生成VDS开启信号；

ADDER2加法器，所述ADDER2加法器的输出端连接于LS比较器的负极端，且ADDER2加法器的输入端分别连接于低边偏置电压和5:1比例电路。

进一步地，所述VD电路包括：

TG1传输门，所述TG1传输门的输入端连接于所述50:1比例电路，且TG1传输门通过所述VDS开启信号开启以获取VD采样电压；

与TG1传输门输出端连接的TG2传输门；

VD比较器，所述VD比较器的正极端分别与TG2传输门的输出端和VD初始电压连接，VD比较器的负极端连接于所述50:1比例电路，且VD比较器的输出端连接至TG2传输门的控制端。

进一步地，所述VDS开启信号经前沿消隐电路延迟后输入至所述TG1传输门的控制端，以确保能够采样到有效的VD电压值。

进一步地，所述TG1传输门与TG2传输门之间连接有缓冲器，在TG2传输门与缓冲器之间设有电容并通过该电容存储VD采样电压的电压信息。

在本发明中还公开了一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测方法，该检测方法包括：

设定低边偏置电压，低压偏置电压与分压后的VBUS电压相加后得到低侧阈值电压，通过低侧阈值电压与分压后的VD平台电压作比较生成VDS开启信号；

根据VDS开启信号启动采集VD平台电压以得到VD采样电压，并将VD采样电压与设定的VD初始电压作比较，得到当前周期的VD最高电压；

根据VD最高电压计算高边偏置电压，高边偏置电压与分压后的VBUS电压相加得到高侧阈值电压，通过高侧阈值电压与分压后的VD平台电压作比较判断原边线电压的工作状态和原边开关频率。

进一步地，所述VDS开启信号需经过间隔时间延迟后启动采集VD平台电压。

发明的有益效果为：

1. 采用本发明所提供的用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路及检测方法，其设计低边阈值略高于VBUS电压，通过低边阈值比较器比较得到波形的开启信号，经Blanking Time延迟时间由采样电路获取VD采样电压，由自适应高边阈值比较器比较得到原边开关频率及线电压信息，以能够准确检测原边线电压有效值以及AC/DC控制器开关频率。

附图说明

图1是次级边PD控制器系统框图；

图2是次级边VDS波形的示意图；

图3是本发明所提供的用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路的整体电路图；

图4是VDS信号比较采样原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

如图3、图4所示，在本实施例中具体公开了一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，通过该检测电路能够判断原边线电压工作于110V还是220V以及原边开关频率，基于的原理为：设计低侧阈值电压（TH_LS）略高于VBUS电压，通过低边阈值比较器比较得到波形开启信息，由自适应高边阈值比较器比较得到原边开关频率及线电压信息，由采样电路经延迟时间Blanking Time采样VDS平台电压（VBUS+VIN/NPS）。具体的，该检测电路包括：HS比较电路、LS比较电路以及VD电路。

①HS比较电路

HS比较电路包括：HS比较器和ADDER1加法器。将所述HS比较器的正极端连接于50:1比例电路，并经过50:1比例电路连接于VD平台电压，以VD平台电压的1/50作为正极端输入电压，50:1比例电路由串联的两个电阻组成，该串联电路的一端连接于VD平台电压，且两个电阻之间连接于HS比较器的正极端。

HS比较器的负极端连接至ADDER1加法器的输出端，且ADDER1加法器的输入端分别连接于高边偏置电压OS_HS和5:1比例电路；其中，高边偏置电压OS_HS是根据VD电路经VD最高电压计算得到的且高边偏置电压OS_HS略低于VD最高电压，在实际应用时，可设定为VD最高电压×0.75的系数；5:1比例电路一端连接于10:1电阻网络，以将VBUS电压通过10:1电阻网络采样后再用5:1比例电路得到1/50的VBUS电压作为ADDER1加法器的输入。

由1/50的VBUS电压和高边偏置电压OS_HS相加得到高侧阈值电压（TH_HS），高侧阈值电压（TH_HS）与VD平台电压比较作为HS比较器输出端的输出信号，输出信号经处理后可判断生成原边线电压的工作状态及原边开关频率，即判断原边线电压工作于110V还是220V以及原边开关频率，以实现该检测电路的最终功能。

②LS比较电路

所述LS比较电路包括：LS比较器和ADDER2加法器。所述LS比较器的正极端连接于50:1比例电路，并经过50:1比例电路连接于VD平台电压，以VD平台电压的1/50作为正极端输入电压，该50:1比例电路为共用的比例电路，其由串联的两个电阻组成，该串联电路的一端连接于VD平台电压，且两个电阻之间连接于LS比较器的正极端；

LS比较器的负极端与ADDER2加法器的输出端连接，且ADDER2加法器的输入端分别连接于低边偏置电压OS_LS和5:1比例电路；其中，低边偏置电压OS_LS是人为设定的且低边偏置电压OS_LS略高于VBUS电压，在实际应用中，低边偏置电压应当稍大于VBUS电压，且将低边偏置电压OS_LS选定为0.1-0.45V的范围之间；其中，5:1比例电路一端连接于10:1电阻网络，以将VBUS电压通过10:1电阻网络采样后再用5:1比例电路得到1/50的VBUS电压作为ADDER2加法器的输入。

由1/50的VBUS电压和低边偏置电压OS_LS相加后得到低侧阈值电压（TH_LS），低侧阈值电压（TH_LS）与VD电压进行比较得到VDS开启信号，VDS开启信号由LS比较器的输出端输出并作为VD电路中的开启信号。

③VD电路

VD电路包括：TG1传输门、TG2传输门和VD比较器，所述TG1传输门的输入端连接于所述50:1比例电路，并经过50:1比例电路连接至VD平台电压，且TG1传输门的控制端通过VDS开启信号反馈的高电平以开启，通过TG1传输门对VD平台电压采样以获取VD采样电压。为确保TG1传输门能够采集到VD平台电压的有效值，在LS比较器的输出端输出VDS开启信号后，需将VDS开启信号经前沿消隐电路延迟后输入至所述TG1传输门的控制端，此时，TG1传输门能够采集VD平台电压的有效值。

TG2传输门的输入端与TG1传输门输出端连接，且TG2传输门的输出端与VD比较器的正极端连接，同时，TG2传输门的开启由VD比较器的输出的VD_Hold信号所决定；

VD比较器，所述VD比较器的正极端分别与TG2传输门的输出端和VD初始电压连接，VD比较器的负极端连接于所述50:1比例电路，同样，由50:1比例电路连接至VD平台电压，且VD比较器的输出端连接至TG2传输门的控制端，其中，VD初始电压为人为设定的电压值。

在TG1传输门与TG2传输门之间连接有缓冲器Buffer，在TG2传输门与缓冲器Buffer之间设有电容C2并通过该电容C2存储VD采样电压的电压信息，在TG1传输门与缓冲器Buffer之间设有电容C1且电容C1的另一端接地，在TG2传输门的输出端连接有电容C3且电容C3的另一端接地。

由VDS开启信号触发TG1传输门采样VD平台电压并获取VD采样电压，通过VD采样电压与VD初始电压比较，以得到当前周期的VD最高电压并通过该VD最高电压计算得到高边偏置电压，具体计算时，例如：可选择高边偏置电压为VD最高电压×0.75的系数。

实施例2

在本实施例中还具体公开了一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测方法，该检测方法包括：

通过人为设定低边偏置电压，将低压偏置电压与比例系数为1/50的VBUS电压通过ADDER2加法器相加后得到低侧阈值电压（TH_LS），通过LS比较器将低侧阈值电压（TH_LS）与比例系数为1/50的VD平台电压作比较，若低侧阈值电压（TH_LS）低于1/50的VD平台电压，则由LS比较器生成VDS开启信号ON Signal；否则，则不产生VDS开启信号ON Signal；

VDS开启信号需经过间隔时间延迟后传输至TG1传输门，触发TG1传输门对VD平台电压采样并获取有效的VD采样电压，将VD采样电压经过缓冲器Buffer存储于电容C2中；

通过VD比较器将VD采样电压与初始设定的VD初始电压作比较，当VD采样电压大于VD初始电压，VD比较器的输出端输出VD_Hold信号并触发TG2传输门打开，并得到当前周期为止的VD最高电压（VD_Highest）；若VD采样电压小于VD初始电压，VD比较器的输出端不会输出VD_Hold信号，TG2传输门维持关闭，并以当前周期的VD初始电压为VD最高电压；

根据VD最高电压由公式：VD最高电压×0.75的系数=高边偏置电压，计算得到高边偏置电压，高边偏置电压与1/50的VBUS电压通过ADDER1加法器相加得到高侧阈值电压（TH_HS），通过HS比较器将高侧阈值电压（TH_HS）与1/50的VD平台电压作比较，以此判断原边线电压的工作状态和原边开关频率，即判断原边线电压工作于110V还是220V以及原边线开关频率，并产生探测器信号Detector Signal进行输出，以实现该检测电路的最终功能。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，其特征在于，该检测电路包括：

HS比较电路，所述HS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过高边偏置电压作为输入以判断原边线电压的工作状态和原边开关频率；HS比较电路包括：

HS比较器，所述HS比较器的正极端连接于50:1比例电路，HS比较器的输出端生成原边线电压的工作状态及原边开关频率；

ADDER1加法器，所述ADDER1加法器的输出端连接于HS比较器的负极端，且ADDER1加法器的输入端分别连接于高边偏置电压和5:1比例电路；

LS比较电路，所述LS比较电路分别经比例电路连接于VD平台电压和VBUS电压，并通过低边偏置电压作为输入以生成VDS开启信号；LS比较电路包括：

LS比较器，所述LS比较器的正极端连接于50:1比例电路，LS比较器的输出端生成VDS开启信号；

ADDER2加法器，所述ADDER2加法器的输出端连接于LS比较器的负极端，且ADDER2加法器的输入端分别连接于低边偏置电压和5:1比例电路；

VD电路，所述VD电路经比例电路连接于VD平台电压且由VDS开启信号判断获取VD采样电压，通过VD采样电压与VD初始电压比较，以得到当前周期的VD最高电压并通过该VD最高电压计算得到所述高边偏置电压；VD电路包括：

TG1传输门，所述TG1传输门的输入端连接于50:1比例电路，且TG1传输门通过所述VDS开启信号开启以获取VD采样电压；

与TG1传输门输出端连接的TG2传输门；

VD比较器，所述VD比较器的正极端分别与TG2传输门的输出端和VD初始电压连接，VD比较器的负极端连接于50:1比例电路，且VD比较器的输出端连接至TG2传输门的控制端；

所述VD平台电压通过50:1比例电路分别连接于HS比较电路、LS比较电路和VD电路；所述VBUS电压连接有10:1电阻网络，且LS比较电路和LS比较电路分别通过5:1比例电路连接于10:1电阻网络。

2.根据权利要求1所述的用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，其特征在于，所述VDS开启信号经前沿消隐电路延迟后输入至所述TG1传输门的控制端。

3.根据权利要求1所述的用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，其特征在于，所述TG1传输门与TG2传输门之间连接有缓冲器，在TG2传输门与缓冲器之间设有电容并通过该电容存储VD采样电压的电压信息。

4.一种用于次级边PD控制器的线电压信息检测方法，其特征在于，该检测方法应用于如权利要求1-3任意一项所述的用于次级边PD控制器的线电压信息检测电路，该检测方法包括：

设定低边偏置电压，低压偏置电压与分压后的VBUS电压相加后得到低侧阈值电压，通过低侧阈值电压与分压后的VD平台电压作比较生成VDS开启信号；

根据VDS开启信号启动采集VD平台电压以得到VD采样电压，并将VD采样电压与设定的VD初始电压作比较，得到当前周期的VD最高电压；

根据VD最高电压计算高边偏置电压，高边偏置电压与分压后的VBUS电压相加得到高侧阈值电压，通过高侧阈值电压与分压后的VD平台电压作比较判断原边线电压的工作状态和原边开关频率。

5.根据权利要求4所述的用于次级边PD控制器的线电压信息检测方法，其特征在于，所述VDS开启信号需经过间隔时间延迟后启动采集VD平台电压。

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