基于混合信號的反饋補償電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混合信號的反饋補償電路及方法，將誤差電流信號整流后形成第一電流信號，并對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；當補償電壓信號達到閾值電壓時，進行計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電；通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，通過計數(shù)方向信號決定所述計數(shù)的方向，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。本發(fā)明通過對較小的補償電容多次充放電，充放電的次數(shù)通過計數(shù)信號來表征，再根據(jù)閾值電壓及補償電容的容值可知計數(shù)信號所表征的補償電壓，并轉(zhuǎn)化為模擬補償信號，從而使得小電容能夠等效于大電容，可將其集成于片內(nèi)，集成化程度高。
【專利說明】基于混合信號的反饋補償電路及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于混合信號的反饋補償電路及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在一個閉環(huán)系統(tǒng)中，需要對反饋信號進行采樣，并將反饋信號與基準信號進行比較，得到誤差信號，并由補償電容對誤差信號做補償處理后，得到補償信號。反饋補償是一個動態(tài)的過程，補償信號隨著誤差信號的變化而有所變化，這個過程誤差信號對補償電容進行充放電。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，特別是功率因數(shù)校正等系統(tǒng)中，反饋信號上往往存在工頻紋波，為了準確得到一個工頻周期內(nèi)的平均反饋電壓，往往需要較大容值的積分電容對誤差電壓積分才能得到平均反饋電壓。該積分電容一般在幾百納法左右，而這種大電容無法集成于片內(nèi)，只能分立設(shè)置在芯片外部，增大了電路的占用面積，集成化程度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于混合信號的反饋補償電路及方法，使用小電容實現(xiàn)反饋補償，可集成于片內(nèi)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的基于混合信號的反饋補償電路，包括整流電路、補償電容、電容倍增電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，
[0006]將原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號；
[0007]所述的整流電路接收誤差電流信號，對誤差電流信號進行整流處理后，產(chǎn)生第一電流信號；
[0008]所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；
[0009]所述的電容倍增電路接收補償電壓信號，在補償電壓信號達到閾值電壓時，觸發(fā)電容倍增電路計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電；
[0010]所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
[0011]優(yōu)選地，比較所述的原始采樣信號與參考信號的大小，產(chǎn)生計數(shù)方向信號，所述電容倍增電路接收所述計數(shù)方向信號，以決定其計數(shù)方向。
[0012]優(yōu)選地，所述的整流電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電流鏡和第二電流鏡，所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管串聯(lián)，第一開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第一端連接，所述第一開關(guān)管的第二端與第一電流鏡的輸入端連接，所述第二開關(guān)管的第二端與第二電流鏡的輸入端連接，所述第二電流鏡的輸出端與第一開關(guān)管和第一電流鏡的公共端連接；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的公共端作為整流電路的輸入端，用于接收誤差電流信號，根據(jù)誤差電流信號的方向?qū)ǖ谝婚_關(guān)管或第二開關(guān)管。
[0013]優(yōu)選地，所述的電容倍增電路包括比較模塊、邏輯控制電路和加減計數(shù)器，所述比較模塊接收補償電壓信號和閾值電壓，產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述的邏輯控制電路接收觸發(fā)信號，產(chǎn)生放電信號和計數(shù)指令，通過放電信號對補償電容放電，所述的加減計數(shù)器接收計數(shù)指令后計數(shù)，并產(chǎn)生表征當前數(shù)值的計數(shù)信號。
[0014]優(yōu)選地，所述的邏輯控制電路包括RS觸發(fā)器和窄脈沖電路，比較模塊的輸出端接所述RS觸發(fā)器的S端，所述的窄脈沖電路連接在RS觸發(fā)器的R端與RS觸發(fā)器的輸出端之間，通過窄脈沖電路發(fā)出放電信號使補償電容放電。
[0015]優(yōu)選地，所述的補償電容上連接有接地開關(guān)，由放電信號控制接地開關(guān)導通，以對補償電容放電。
[0016]本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是，提供一種基于混合信號的反饋補償電路，包括以下步驟:
[0017]將采樣得到的原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號；
[0018]由整流電路對所述誤差電流信號進行整流，產(chǎn)生第一電流信號；
[0019]所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；
[0020]當補償電壓信號達到閾值電壓時，進行計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電；
[0021]通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
[0022]優(yōu)選地，所述的整流電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電流鏡和第二電流鏡，所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管串聯(lián)，第一開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第一端連接，所述第一開關(guān)管的第二端與第一電流鏡的輸入端連接，所述第二開關(guān)管的第二端與第二電流鏡的輸入端連接，所述第二電流鏡的輸出端與第一開關(guān)管和第一電流鏡的公共端連接；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的公共端作為整流電路的輸入端，用于接收誤差電流信號，根據(jù)誤差電流信號的方向?qū)ǖ谝婚_關(guān)管或第二開關(guān)管。
[0023]優(yōu)選地，比較所述的原始采樣信號與參考信號的大小，產(chǎn)生計數(shù)方向信號，所述計數(shù)方向信號決定所述計數(shù)的方向。
[0024]采用本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:將誤差電流信號整流后形成第一電流信號，并對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；當補償電壓信號達到閾值電壓時，進行計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電，通過計數(shù)方向信號決定所述計數(shù)的方向；通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。本發(fā)明通過對較小的補償電容多次充放電，充放電的次數(shù)通過計數(shù)信號來表征，再根據(jù)閾值電壓及補償電容的容值可知計數(shù)信號所表征的補償電壓，并轉(zhuǎn)化為模擬補償信號，從而使得小電容能夠等效于大電容，可將其集成于片內(nèi)，集成化程度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明之基于混合信號的反饋補償電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的工作波形圖。

【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0028]為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0029]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0030]本發(fā)明的核心在于，提供一種基于混合信號的反饋補償電路，包括:
[0031]包括整流電路、補償電容、電容倍增電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，
[0032]將原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號；
[0033]所述的整流電路接收誤差電流信號，對誤差電流信號進行整流處理后，產(chǎn)生第一電流信號；
[0034]所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；
[0035]所述的電容倍增電路接收補償電壓信號，在補償電壓信號達到閾值電壓時，觸發(fā)電容倍增電路計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電；
[0036]所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
[0037]另一方面，提供一種基于混合信號的反饋補償方法，包括以下步驟:
[0038]將采樣得到的原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號；
[0039]由整流電路對所述誤差電流信號進行整流，產(chǎn)生第一電流信號；
[0040]所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號；
[0041]當補償電壓信號達到閾值電壓時，進行計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電；
[0042]通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
[0043]對于實施例的具體細節(jié)和優(yōu)選方案，結(jié)合以下附圖詳細說明:
[0044]參考圖1所示，示意了基于混合信號的反饋補償電路的電路結(jié)構(gòu)。原始采樣信號Vfb與參考信號V KEF分別輸入誤差放大器EA進行誤差處理，產(chǎn)生誤差電流信號IE。
[0045]所述的整流電路包括第一開關(guān)管N、第二開關(guān)管P、第一電流鏡201和第二電流鏡202。所述誤差電流信號、接入第一開關(guān)管N和第二開關(guān)管P的公共端。
[0046]誤差電流信號Ie的電流方向為正方向(以圖1顯示自左往右為正方向)時，此時誤差電流信號Ie使第二開關(guān)管P導通，并經(jīng)第二電流鏡202流向第一電流鏡201，從第一電流鏡201輸出整流后的電流。在誤差電流信號、的電流方向為負方向時，誤差電流信號IE則往回抽電，使第一開關(guān)管N導通，并流向第一電流鏡201，從第一電流鏡201輸出整流后的電流。通過上述整流，無論誤差電流信號Ie的方向為正還是為負，在第一電流鏡201輸出的電流方向一致，從而實現(xiàn)了對誤差電流信號Ie的整流，并對補償電容C充電，在補償電容C上形成補償電壓信號Vramp。
[0047]補償電壓信號Vmp和閾值電壓V KEF—RAMP分別輸入第一比較器COMPI，當補償電壓信號Vramp達到閾值電壓V KEF KAMP時，觸發(fā)RS觸發(fā)器發(fā)出計數(shù)指令CLK，RS觸發(fā)器輸出端為上升沿時，窄脈沖電路發(fā)出上升沿觸發(fā)的窄脈沖，可以觸發(fā)連接在補償電容C上的開關(guān)M導通，使補償電容C放電。
[0048]所述的原始采樣信號Vfb與參考信號Vkef分別輸入第二比較器COMP2，輸出計數(shù)方向信號Sign，計數(shù)方向信號Sign可以表征原始采樣信號Vfb與參考信號V KEF的大小，也可以表征誤差電流信號Ie的方向，因此也就決定了補償?shù)姆较?，故根?jù)計數(shù)方向信號Sign判斷加一還是減一。
[0049]加減計數(shù)器接收計數(shù)指令CLK和計數(shù)方向信號Sign信號，當計數(shù)方向信號Sign為I時，表征此時誤差電流信號為正方向，故可進行正向計數(shù)，反之則反向計數(shù)。加減計數(shù)器輸出表征當前數(shù)值的數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換后得到模擬補償信號V。。
[0050]參考圖2所示，示意了本發(fā)明的工作波形圖，圖中僅列舉了原始采樣信號Vfb大于參考信號Vkef的情況，由于補償電容C在電流的作用下充放電，故補償電壓信號Vramp呈現(xiàn)為鋸齒波(也可稱為三角波)，補償電壓信號Vramp的最高點等于閾值電壓V KEF,P，補償電壓信號Vramp每達到閾值電壓VREF—RAMP一次，則由RS觸發(fā)器發(fā)出一個窄脈沖，形成計數(shù)指令CLK，加減計數(shù)器每接收一個脈沖即執(zhí)行一次加一運算。在上述情況下，第二比較器COMP2輸出計數(shù)方向信號Sign為1，因此加減計數(shù)器進行正向計數(shù)，計數(shù)信號越大，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到的模擬補償信號V。也就越大。為了示意清楚，在相應的模擬補償信號V。上方標注了對應的計數(shù)信號的數(shù)值，但不限于圖中所示數(shù)值。
[0051]通過對補償電容C的多次充放電，可將補償電容C等效于為大電容，Vc =(n/2N).Veeoa, η為計數(shù)信號的數(shù)值，N為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，VKEF—DAS數(shù)模轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部基準。等效電容 Ceq 一 (C*V REF—RAMP ? n) /Vc,
[0052]Ceq= (C.2 Ν.Veef eamp) /Veeoa,舉例，令:
[0053]Veef eamp= V KEF DA;數(shù)模轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為 N = 10 ;n = 8 ;則 Ceq= 2 10-C = 1024C，因此，本發(fā)明能夠大大減小現(xiàn)有技術(shù)的補償電容，若現(xiàn)有技術(shù)采用220nF，則本電路只需使用214.8pF的補償電容，能夠很容易集成于芯片內(nèi)。
[0054]在原始采樣信號Vfb小于參考信號Vkef的情況下，由于向下計數(shù)的原理與上述圖2的一致，故在此不做贅述。
[0055]以上所述的實施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:包括整流電路、補償電容、電容倍增電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 將原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號； 所述的整流電路接收誤差電流信號，對誤差電流信號進行整流處理后，產(chǎn)生第一電流信號; 所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號； 所述的電容倍增電路接收補償電壓信號，在補償電壓信號達到閾值電壓時，觸發(fā)電容倍增電路計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電； 所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:比較所述的原始采樣信號與參考信號的大小，產(chǎn)生計數(shù)方向信號，所述電容倍增電路接收所述計數(shù)方向信號，以決定其計數(shù)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:所述的整流電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電流鏡和第二電流鏡，所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管串聯(lián)，第一開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第一端連接，所述第一開關(guān)管的第二端與第一電流鏡的輸入端連接，所述第二開關(guān)管的第二端與第二電流鏡的輸入端連接，所述第二電流鏡的輸出端與第一開關(guān)管和第一電流鏡的公共端連接；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的公共端作為整流電路的輸入端，用于接收誤差電流信號，根據(jù)誤差電流信號的方向?qū)ǖ谝婚_關(guān)管或第二開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:所述的電容倍增電路包括比較模塊、邏輯控制電路和加減計數(shù)器，所述比較模塊接收補償電壓信號和閾值電壓，產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述的邏輯控制電路接收觸發(fā)信號，產(chǎn)生放電信號和計數(shù)指令，通過放電信號對補償電容放電，所述的加減計數(shù)器接收計數(shù)指令后計數(shù)，并產(chǎn)生表征當前數(shù)值的計數(shù)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:所述的邏輯控制電路包括RS觸發(fā)器和窄脈沖電路，比較模塊的輸出端接所述RS觸發(fā)器的S端，所述的窄脈沖電路連接在RS觸發(fā)器的R端與RS觸發(fā)器的輸出端之間，通過窄脈沖電路發(fā)出放電信號使補償電容放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于混合信號的反饋補償電路，其特征在于:所述的補償電容上連接有接地開關(guān)，由放電信號控制接地開關(guān)導通，以對補償電容放電。
7.一種基于混合信號的反饋補償方法，其特征在于:包括以下步驟: 將采樣得到的原始采樣信號與參考信號進行比較得到誤差電流信號； 由整流電路對所述誤差電流信號進行整流，產(chǎn)生第一電流信號； 所述的第一電流信號對補償電容充電，在所補償電容上形成補償電壓信號； 當補償電壓信號達到閾值電壓時，進行計數(shù)并得到計數(shù)信號，同時對補償電容放電； 通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述的計數(shù)信號，將計數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬補償信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合信號的反饋補償方法，其特征在于:所述的整流電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電流鏡和第二電流鏡，所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管串聯(lián)，第一開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第一端連接，所述第一開關(guān)管的第二端與第一電流鏡的輸入端連接，所述第二開關(guān)管的第二端與第二電流鏡的輸入端連接，所述第二電流鏡的輸出端與第一開關(guān)管和第一電流鏡的公共端連接；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的公共端作為整流電路的輸入端，用于接收誤差電流信號，根據(jù)誤差電流信號的方向?qū)ǖ谝婚_關(guān)管或第二開關(guān)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合信號的反饋補償方法，其特征在于:比較所述的原始采樣信號與參考信號的大小，產(chǎn)生計數(shù)方向信號，所述計數(shù)方向信號決定所述計數(shù)的方向。
【文檔編號】G05F1/56GK104503526SQ201410662701
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】徐孝如, 游步東 申請人:矽力杰半導體技術(shù)(杭州)有限公司