CN1908682B - 用于检测变压器的输入电压的检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测变压器的输入电压的电路。所述电路包括耦合至变压器的绕组的电流源电路。偏置电路耦合至所述电流源电路，并提供偏置电压至所述电流源电路。电流一电压电路耦合至所述电流源电路，以响应于自所述电流源电路输出的电流来产生第一电压。取样和保持电路通过取样所述第一电压来产生输出电压。切换电路耦合至所述取样和保持电路，以响应于所述输出电压产生切换信号以控制所述变压器的切换。所述变压器耦合至所述输入电压，且所述输出电压与所述变压器的所述输入电压相关。

Description

用于检测变压器的输入电压的检测电路

技术领域

本发明涉及一种功率转换器，且更明确地说涉及一种切换式功率转换器的控制电路。

背景技术

目前已广泛使用各种功率转换器来提供调节的电压和电流。由于安全原因，离线式功率转换器使用变压器来将其一次侧与二次侧隔离。因为变压器的反射电压可用于调节，所以功率转换器的控制器通常包含电压检测端，所述电压检测端耦合至变压器以检测变压器的反射电压。近来的发展中，揭示了许多控制方案，例如Yang等人的美国专利第6,853,563号“Primary-sidecontrolled flyback power converter”、Yang等人的美国专利第7,016,204号“Close-loop PWM controller for primary-side controlled powerconverters”，其中电压检测端是由反馈输入端来操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测电路，其使用电压检测端来检测变压器的输入电压。因此，不需要另外的反馈(feedback)输入端。

本发明提供一种用以检测变压器的输入电压的检测电路。所述检测电路包括：耦合至变压器的绕组的电流源电路；偏置电路耦合至所述电流源电路，并提供偏置电压至所述电流源电路；电流-电压电路耦合至所述电流源电路，以响应于自所述电流源电路输出的电流来产生第一电压；取样和保持电路通过取样所述第一电压产生输出电压；以及切换电路耦合至所述取样和保持电路，以响应于所述输出电压产生切换信号，所述切换信号控制所述变压器的切换。脉冲产生器耦合至所述取样和保持电路以及所述切换电路，以响应于所述切换信号来提供脉冲信号至所述取样和保持电路。所述取样和保持电路的操作为所述输出电压提供低通过滤。所述变压器耦合至所述输入电压。因此，所述输出电压与所述变压器的所述输入电压相关。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，所述附图并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与具体实施方式一起用来解释本发明的原理。

图1展示具有耦合至变压器的电压检测端的功率转换器的示意图。

图2展示本发明检测电路的较佳实施例。

图3展示本发明检测电路的较佳实施例的的信号波形图。

图4展示本发明检测电路脉冲产生器的较佳实施例的示意图。

具体实施方式

图1展示具有电压检测端的功率转换器100。变压器10包含一次侧绕组N_P、二次侧绕组N_S和辅助绕组N_A。二次侧绕组N_S通过整流器40和电容器45而耦合至功率转换器100的输出V_OUT。变压器10的一次侧绕组N_P自输入电压V_IN连接至晶体管20。晶体管20用来切换变压器10并调节功率转换器100的输出V_OUT。功率转换器100具有包含电压检测端IN的控制电路50，所述电压检测端IN通过分压器30而耦合至变压器10的辅助绕组N_A。电阻器32和35形成分压器30。图2展示控制电路50中检测电路200。图2所展示的检测电路200为本发明的较佳实施例，其包括耦合至电压检测端IN的第一电路210。第一电路210电流源电路，其可用一晶体管61形成。偏置电路220耦合至第一电路210以便为晶体管61的栅极提供偏置电压V_bias。恒定电流源70、电阻器71和晶体管62形成偏置电路220的较佳实施例。偏置电路220用以产生偏置电压V_bias。在变压器10的切换期间，当电压检测端IN处产生的电压低于电压V_S时，电压检测端IN的电压将被箝位至电压V_S。电压V_S由恒定电流源70的电流和电阻器71的电阻值决定。第一电路61输出的电流I_S可表示为，

$I_S=\frac{V_S-(-\frac{T_{\mathrm{NA}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×V_{\mathrm{IN}}\×K)}{R_{\mathrm{EQ}}}...\left(1\right)$

其中T_NA和T_NP分别是辅助绕组N_A和一次侧绕组N_P的绕组匝数；K是分压器30(电阻器32和35)的比率；R_EQ是电阻器32和35的等效电阻值；V_IN是变压器10的输入电压。

第二电路230耦合至第一电路210以响应于电流I_S来产生输出电压V_X。第二电路230包含电流-电压电路240以及取样和保持电路250。电流-电压电路240连接至第一电路210以响应于自第一电路210输出的电流I_S来产生第一电压V₀。取样和保持电路250通过取样第一电压V₀而进一步产生输出电压V_X。晶体管63、64和电阻装置65形成电流-电压电路240的较佳实施例。晶体管63经耦合至晶体管61以接收晶体管61的电流I₁。晶体管64将来自晶体管63的电流I₁镜射为电流I₂以应用至电阻装置65。第一电压V₀产生于电阻装置65处。取样和保持电路250的较佳实施例包含开关81、85和电容器82、86。开关81连接至电阻装置65以将第一电压V₀取样至电容器82。开关85连接至电容器82以将来自电容器82的信号取样至电容器86。电容器86的电容值大于电容器82的电容值。因此，开关85和电容器86的切换操作形成低通滤波器。输出电压V_X产生于电容器86处。因为变压器10耦合至输入电压V_IN，因此输出电压V_X与变压器10的输入电压V_IN相关。可通过以下方程序(2)和(3)来表示输出电压V_X：

$V_S=I_S\×G\×R_{65}\×\frac{1}{1+\frac{\mathrm{j\ω}}{{\mathrm{j\ω}}_0}}...\left(2\right)$

$V_X=\frac{V_S+(\frac{T_{\mathrm{NA}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×V_{\mathrm{IN}}\×K)}{R_{\mathrm{EQ}}}\×G\×R_{65}\×\frac{1}{1+\frac{\mathrm{j\ω}}{{\mathrm{j\ω}}_0}}...\left(3\right)$

其中G是由晶体管63和64的几何比率决定的增益；R₆₅是电阻装置65的电阻值；ω₀是低通滤波器的主极点(dominant pole)。

控制电路50中的切换电路150产生切换信号V_SW用以调整功率转换器100.切换信号V_SW通过输出缓冲器90产生控制电路50中的驱动信号V_G以便控制如图1中所展示的晶体管20以调整功率转换器100。切换信号V_SW进一步控制开关81的导通/关断。因此，在晶体管20导通期间，开始取样第一电压V₀。脉冲产生器83根据切换信号V_SW的下降沿(falling edge)产生脉冲信号PLS以控制开关85。开关85是在开关81取样之后受控以执行取样。图3展示控制电路50中的切换信号V_SW、驱动信号V_G和脉冲信号PLS的信号波形。输出缓冲器90导致传播延迟T_D1。脉冲信号PLS的另一延迟时间T_D2和脉冲宽度T_D3由脉冲产生器83产生。

图4展示本发明脉冲产生器83较佳实施例的示意图。恒定电流源110、晶体管115、电容器116和NOR门117形成第一脉冲产生器。第一脉冲产生器响应于切换信号V_SW的下降沿而产生第一脉冲信号。恒定电流源120、晶体管125、电容器126和NOR门127形成第二脉冲产生器。第二脉冲产生器应于第一脉冲信号的下降沿而产生脉冲信号PLS。恒定电流源110的电流值和电容器116的电容值决定第一脉冲信号的脉冲宽度。第一脉冲信号的脉冲宽度产生延迟时间T_D2。恒定电流源120的电流值和电容器126的电容值决定脉冲信号PLS的脉冲宽度T_D3。

所属领域的技术人员将容易了解，可在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明的结构作出各种修改和变更。鉴于前文所述，倘若对本发明作出的修改和变更在所附权利要求书及其等效物的范围内，则希望本发明涵盖这些修改和变更。

Claims (3)

1.一种输入电压检测电路，其包括：

电流源电路，其耦合至变压器的绕组；

偏置电路，耦合至所述电流源电路，并提供偏置电压至所述电流源电路；

电流-电压电路，其耦合至所述电流源电路，以响应于自所述电流源电路输出的电流来产生第一电压；

取样和保持电路，其通过取样所述第一电压来产生输出电压；和

切换电路，耦合至所述取样和保持电路，以响应于所述输出电压产生切换信号，所述切换信号控制所述变压器的切换，

其中所述变压器耦合至输入电压，且所述输出电压与所述变压器的所述输入电压相关。

2.根据权利要求1所述的输入电压检测电路，其进一步包括脉冲产生器，所述脉冲产生器耦合至所述取样和保持电路以及所述切换电路，并响应于所述切换信号提供脉冲信号至所述取样和保持电路。

3.根据权利要求1所述的输入电压检测电路，其中所述电流源电路是通过电阻器耦合至所述变压器的所述绕组。

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