一種開關(guān)電源的動態(tài)過程檢測方法和快速響應(yīng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源快速響應(yīng)電路和動態(tài)過程檢測方法，既能得到高的輸出電壓精度又具有快的動態(tài)響應(yīng)速度。不僅具有副邊反饋控制方式的輸出電壓精度，在輸出負載突然發(fā)生變化的動態(tài)過程中，它能夠快速檢測到這一事件的發(fā)生并在副邊電壓負反饋之前動作，及時調(diào)節(jié)輸出電壓，從而又具有原邊反饋一樣的動態(tài)響應(yīng)速度。
【專利說明】一種開關(guān)電源的動態(tài)過程檢測方法和快速響應(yīng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源的動態(tài)過程檢測方法和快速響應(yīng)電路，特別涉及副邊反饋開關(guān)電源的動態(tài)過程檢測方法和快速響應(yīng)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著開關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展，開關(guān)電源已成為用電器的主要供電電源，并且用變壓器實現(xiàn)電器隔離來提高安全性。圖1是常用的副邊反饋控制的反激式開關(guān)電源，電阻Rl和R2是輸出電壓采樣電阻，它們的分壓作為TL431的輸入信號，該信號經(jīng)過由TL431和光耦組成的跨導放大器放大后傳輸?shù)娇刂菩酒腇B輸入端。所以FB端口的電壓Vfb反映了電源輸出電壓Vott的大小，常稱為電壓反饋環(huán)路，又因為是從變壓器的副邊感應(yīng)反饋輸出電壓，所以又可稱為副邊電壓反饋環(huán)路?？刂破鞲鶕?jù)Vfb的大小調(diào)制GATE輸出的占空比大小來控制輸出電壓，當輸出電壓Vqut偏高時光耦從FB弓丨腳抽取更多的電流，使Vfb下降，GATE輸出的占空比變小，輸出電壓Vtot逐漸下降；當輸出電壓偏小時光耦從FB引腳抽取更小的電流，使Vfb增加，GATE輸出的占空比變大，輸出電壓Vqut逐漸增加。因此通過環(huán)路的不斷調(diào)整使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。由于這種副邊控制是從輸出端直接采樣電壓，可使得輸出電壓精度很高，所以大量使用在對輸出電壓精度要求高的應(yīng)用中。但是副邊控制的電壓反饋環(huán)路的帶寬限制了動態(tài)響應(yīng)的速度，為了使得輸出電壓精度高、環(huán)路穩(wěn)定性好，反饋環(huán)路的帶寬受限，以及為了滿足低待機功耗FB處的擺率受限，使得電源輸出Vtot的負載突變時，即出現(xiàn)動態(tài)過程，響應(yīng)速度慢而使得輸出變化幅度很大。特別地，隨著人們對環(huán)保意識的增強，為了提高較輕負載的效率和減小待機功耗，現(xiàn)在的電源控制器在輕負載時常設(shè)定降頻模式，在某個載(如半載)以下時芯片的工作頻率隨著負載的減小，控制器的工作頻率逐漸減小，從而減小開關(guān)損耗和空載功耗，但是由于輕負載和空載時頻率的減小使得輸出動態(tài)響應(yīng)更差。
[0003]為了減小TL431和光耦帶來的成本和功耗以及帶寬的限制，如圖2所示的原邊反饋控制器解決了這些問題，具有自己的控制優(yōu)勢。它在變壓器消磁時通過采樣輔助繞組的端口電壓\來采樣輸出電壓，因為變壓器的次邊繞組與輔助繞組是同向的，在變壓器消磁時兩個端口電壓的Vs與Va成比例關(guān)系，即:G =|.乙，其中Na和Ns分別是變壓器輔助繞組和次邊繞組的匝數(shù)。又Vott與Vs只相差一個二極管壓降，只要采樣時將該壓降補償而抵消掉后，電壓\就與輸出電壓Vtot成正比，所以控制器在FB端口采樣Va的分壓后的電壓就反映了輸出電壓的大小。通過調(diào)節(jié)GATE的占空比來調(diào)節(jié)FB處的采樣電壓就可以控制輸出電壓在設(shè)定的值。由于輸出電壓是通過變壓器的繞組在原邊反饋回來的，所以稱為原邊反饋控制。變壓器的反饋是磁的傳播，速度非常快，幾乎無延時，所以原邊反饋可以快速地采樣輸出電壓，并對輸出電壓進行調(diào)節(jié)。所以頻率在音頻22K以上的原邊反饋控制具有很好的快速動態(tài)響應(yīng)，然而由于輸出二極管在不同電流、溫度下的壓降不一樣，并且它的大小改變直接影響輸出電壓的大小，另外變壓器匝數(shù)、分壓電阻Rs和Rsi的精度也直接影響輸出電壓的精度，所以原邊反饋控制方式的輸出電壓精度遠不如副邊控制方式的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1、本發(fā)明的一個目的是提供一種快速響應(yīng)電路，包括:控制器的FR端、控制器的FB端、控制器的CS端和控制器的GATE端、輸出電壓采樣電路、比較判斷電路、控制信號產(chǎn)生電路、PWM信號產(chǎn)生器和電流產(chǎn)生電路；
[0005]所述的輸出電壓米樣電路的第一輸入端口與所述的控制器的FR端相連,第二輸入端口與所述的控制器的GATE端相連；所述的輸出電壓采樣電路的第一輸出端口與所述的比較判斷電路的第一輸入端口相連，所述的輸出電壓采樣電路的第二輸出端口與所述的比較判斷電路的第二輸入端口相連；所述的輸出電壓采樣電路不僅每周期采樣并保存當前周期的采樣電壓，而且還保存當前周期之前的周期的采樣電壓，并將保存的采樣電壓傳送給所述的比較判斷電路；
[0006]所述的比較判斷電路的第一輸入端口和第二輸入端口分別接收來自所述輸出電壓采樣電路第一輸出端口和第二輸出端口的采樣電壓，并根據(jù)采樣電壓的大小來判斷是否發(fā)生動態(tài)事件，并將快速響應(yīng)有效信號通過比較判斷電路的輸出端口發(fā)送給所述的控制信號產(chǎn)生電路；
[0007]所述的控制信號產(chǎn)生電路的第一輸入端口接收到來自所述比較判斷電路的快速響應(yīng)有效信號后，會產(chǎn)生兩路快速響應(yīng)控制脈沖信號，第一路控制信號通過控制信號產(chǎn)生電路的第一輸出端口傳送給PWM信號產(chǎn)生器的第一輸入端口，第二路控制信號通過控制信號產(chǎn)生電路的第二輸出端口傳送給電流產(chǎn)生電路的輸入端口 ；控制信號產(chǎn)生電路的第二輸入端口接收來自所述的PWM信號產(chǎn)生器的第二輸出端口的工作時鐘信號；
[0008]所述的PWM信號產(chǎn)生器的第二輸入端口與所述控制器的FB端相連，第三輸入端口與所述控制器的CS引腳相連，所述的PWM信號產(chǎn)生器的第一輸出端口與所述控制器的GATE端相連；所述的PWM信號產(chǎn)生器接收到所述的第一路控制信號后，迅速提升所述控制器的GATE端的輸出占空比；
[0009]所述的電流產(chǎn)生電路的輸入端接收到所述的第二路控制信號后，產(chǎn)生大電流給所述的控制器的FB端充電。
[0010]優(yōu)選的,所述的輸出電壓米樣電路包括脈沖發(fā)生器、第一傳輸門、第二傳輸門、第一電容、第二電容、電壓跟隨器、和循環(huán)計數(shù)器；所述第一傳輸門的第一傳輸端口與所述輸出電壓米樣電路的第一輸入端口連接，所述第一傳輸門的正負控制端口分別與脈沖發(fā)生器的有效高低電平輸出端口相連；所述第一傳輸門的第二傳輸端口分別于電壓跟隨器的正輸入端、第一電容的正輸入端和輸出電壓米樣電路的第一輸出端相連；所述電壓跟隨器的輸出端口、所述電壓跟隨器的負輸入端口和所述第二傳輸門的第一傳輸端口相連；所述的第二傳輸門的正負控制端口分別與所述循環(huán)計數(shù)器的有效正負輸出端口相連；所述的第二傳輸門的第二傳輸端口、所述第二電容的正端與所述輸出電壓采樣電路的第二輸出端口相連；第一電容的負端和第二電容的負端連接到“地”;所述脈沖發(fā)生器的輸入端口和所述循環(huán)計數(shù)器的輸入端口與所述輸出電壓采樣電路的第二輸入端口相連。
[0011]優(yōu)選的，所述的第一電容保存當前周期的電壓，所述的第二電容保存當前周期之前I?4個周期的電壓。
[0012]優(yōu)選的，所述的比較判斷電路包括第一 P溝道MOS管、第二 P溝道MOS管、第五電阻、電流鏡和第一比較器；第一 MOS管的柵極與所述比較判斷電路的第一輸入端口相連，第一MOS管的漏極接“地”，第一MOS管的源極與第五電阻的第二端口相連；第二MOS管的柵極與所述比較判斷電路的第二輸入端口相連，第二 MOS管的漏極接“地”，第二 MOS管的的源極分別與第一比較器負輸入端口和電流鏡輸出端口相連；第五電阻的第一端口、電流鏡輸出端口與第一比較器正輸入端口相連；第一比較器輸出端口與所述比較判斷電路的輸出端口相連。
[0013]優(yōu)選的，所述控制信號產(chǎn)生電路包括:第一 RS觸發(fā)器和控制脈寬計數(shù)器；第一 RS觸發(fā)器的觸發(fā)端口 S與所述的控制信號產(chǎn)生電路的第一輸入端口相連；控制脈寬計數(shù)器的輸入端口與第一 RS觸發(fā)器輸出端口 Q相連,第一輸出端口與第一 RS觸發(fā)器的觸發(fā)端口 R相連，控制脈寬計數(shù)器的第二輸出端口、第三輸出端口和第四輸出端口分別與所述控制信號產(chǎn)生電路的第二輸出端口、第一輸出端口和第二輸入端口相連。
[0014]優(yōu)選的，所述PWM信號產(chǎn)生器包括三極管、第一電阻、第三電阻和第四電阻、第二比較器、振蕩器、第二 RS觸發(fā)器和第四P溝道MOS管；三極管的基極、三極管集電極和第一電阻的第二端口分別與所述PWM信號產(chǎn)生器的第二輸入端口相連；三極管的發(fā)射極、第三電阻的第一端口和第四P溝道MOS管的漏極分別與振蕩器的輸入端口相連；第三電阻的第二端口和第四電阻的第一端口與第二比較器的正輸入端口相連；第二比較器的負輸入端口與所述PWM信號產(chǎn)生器的第三輸入端口相連，第二比較器的輸出端口與第二觸發(fā)器置端口R相連；振蕩器的輸出端口分別與第二 RS觸發(fā)器的端口 S和PWM信號產(chǎn)生器的第二輸出端口相連；第二 RS觸發(fā)器輸出端口 Q與PWM信號產(chǎn)生器的第一輸出端口相連；第一電阻的第一端口和第四P溝道MOS管的源極接內(nèi)部電源VCC ;第四電阻R4第二端口接“地”。
[0015]優(yōu)選的，所述電流產(chǎn)生電路包括第三P溝道開關(guān)管和第二電阻；第三P溝道開關(guān)管的漏極與第二電阻的第一端口相連，第三P溝道開關(guān)管的柵極與所述電流產(chǎn)生電路的輸入端口相連，第三P溝道開關(guān)管的源極接內(nèi)部電源VCC ;第二電阻的第二端口與所述電流產(chǎn)生電路的輸出端口相連。
[0016]本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用上述快速響應(yīng)電路的動態(tài)過程檢測方法，所述方法包括:
[0017]所述的輸出電壓采樣電路通過采樣變壓器輔助繞組的分壓來感應(yīng)輸出電壓的變化，稱為第一原邊電壓反饋環(huán)路，所述的第一原邊電壓反饋環(huán)路不僅每周期采樣并保存當前周期的采樣電壓，而且還保存當前周期的之前I?4個周期的采樣電壓；所述輸出電壓采樣電路將當前周期和前I?4個周期的采樣電壓傳送給所述比較判斷電路；
[0018]所述的比較判斷電路根據(jù)前I?4個周期的采樣電壓和當前周期的采樣電壓的大小來判斷輸出是否發(fā)生動態(tài)過程，若前I個至4個周期的采樣電壓比與當前周期采樣電壓的差值大于AV，AV是一個設(shè)定的基準電壓，則認為輸出發(fā)生動態(tài)事件，并發(fā)出快速響應(yīng)有效信號給控制信號產(chǎn)生電路；
[0019]所述的控制信號產(chǎn)生電路接收到來自所述比較判斷電路的快速響應(yīng)有效信號后，會產(chǎn)生兩路快速響應(yīng)控制脈沖信號，第一路控制信號傳送給PWM信號產(chǎn)生器，第二路控制信號傳送給電流產(chǎn)生電路；
[0020]所述的PWM信號產(chǎn)生器接收到所述第一路控制信號后，迅速提升GATE的輸出占空比；
[0021]所述的電流產(chǎn)生電路接收到所述第二路控制信號后，產(chǎn)生大電流給副邊電壓反饋環(huán)路的控制器輸入端FB充電，提高FB端口的電壓。
[0022]所述第一路控制脈沖信號使得控制器輸出占空比迅速增加，可遏制電源輸出電壓由于突然加載而下掉的趨勢，所述第二路控制信號使得FB端口電壓增加，從而所述第一路控制脈沖信號消失后還能維持大的占空比，電源輸出電壓快速地恢復到設(shè)定值，實現(xiàn)了快速動態(tài)響應(yīng)的目的。
[0023]控制器的FB引腳為第二副邊電壓反饋環(huán)路的反饋端口，第二副邊電壓反饋環(huán)路由TL431、采樣電阻、補償電容形成的輸出電壓采樣網(wǎng)絡(luò)和光耦構(gòu)成。第二副邊電壓反饋環(huán)路保證了高的電源輸出電壓精度，同時又可以通過第一原邊電壓反饋環(huán)路大大提高輸出電壓的動態(tài)響應(yīng)速度，并且這種快速響應(yīng)速度的提高是短時間作用，之后又由第二副邊反饋環(huán)路自行調(diào)節(jié)輸出電壓，避免了第一原邊電壓反饋環(huán)路對第二副邊電壓反饋的長期強制作用，從而不會影響穩(wěn)態(tài)時的輸出電壓。
[0024]本發(fā)明所述的一種開關(guān)電源動態(tài)過程檢測方法和快速響應(yīng)電路，既能得到高的輸出電壓精度又具有快的動態(tài)響應(yīng)速度。不僅具有副邊反饋控制方式的輸出電壓精度，在輸出負載突然發(fā)生變化的動態(tài)過程中，它能夠快速檢測到這一事件的發(fā)生并在副邊電壓負反饋之前動作，及時調(diào)節(jié)輸出電壓，從而又具有原邊反饋一樣的動態(tài)響應(yīng)速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為副邊反饋控制的反激式開關(guān)電源的應(yīng)用電路圖
[0026]圖2為原邊反饋控制的反激式開關(guān)電源的應(yīng)用電路圖
[0027]圖3為包含本發(fā)明動態(tài)過程檢測和快速響應(yīng)電路的控制器的應(yīng)用電路圖
[0028]圖4為本發(fā)明實施例一所述的快速響應(yīng)電路的原理圖
[0029]圖5為本發(fā)明電壓米樣模塊的對輸出電壓的米樣波形

【具體實施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]實施例一
[0032]圖4是實施例一的電路原理圖。一種開關(guān)電源的快速響應(yīng)電路，包括:包括控制器的FR端、控制器的FB端、控制器的CS端、控制器的GATE端、輸出電壓采樣電路101、比較判斷電路102、控制信號產(chǎn)生電路103、PWM信號產(chǎn)生器104、電流產(chǎn)生電路105。輸出電壓采樣電路有兩個輸入端口 Dll和D14，兩個輸出端口 D12和D13，輸入端口 Dll與控制器的FR引腳相連，另一個輸入端口 D14與GATE引腳相連，兩個輸出端口 D12和D13分別輸出Vo_new和Vo_old信號給比較判斷電路102的兩個輸入端口 ；比較判斷電路102的另一個輸出端口輸出Vo_fast信號給控制信號產(chǎn)生電路103的一個輸入端口 ；103的另一個輸入端口接收來自PWM信號產(chǎn)生器104的CLK信號，另外，103還有兩個輸出端口，一個輸出Fa控制信號給PWM信號產(chǎn)生器104，另一個輸出Fe2控制信號給電流產(chǎn)生電路105 ；PWM信號產(chǎn)生器104的一個輸出端口與控制器的GATE引腳相連；電流產(chǎn)生電路的一個數(shù)端口與控制器的FB端口以及PWM信號產(chǎn)生器104的一個輸入端口相連。
[0033]輸出電壓采樣電路101包括:脈沖發(fā)生器、傳輸門TG1、保存當前周期的電壓采樣電容Cl、電壓跟隨器0ΡΑ、傳輸門TG2、當前周期之前I?4個周期電壓保存電容C2、循環(huán)計數(shù)器。傳輸門TGl的第一傳輸端口 Al與Dll端口連接,正負控制端口分別與脈沖發(fā)生器的有效高低電平輸出端口相連；TG1的第二傳輸端口 B1、0PA的正輸入端、電容Cl的正輸入端與D12端口一起相連；0ΡΑ的輸出端口、OPA的負輸入端口與傳輸門TG2的第一傳輸端口 A2相連；傳輸門TG2的正負控制端口分別與循環(huán)計數(shù)器的有效正負輸出端口相連；TG2的第二傳輸端口 B2、電容C2的正端與D13端口相連；電容Cl和C2各自的負端口連接到“地”;脈沖發(fā)生器和循環(huán)計數(shù)器的輸入端口與D14相連。
[0034]所述比較判斷電路102包括:電位平移P溝道MOS管MPl和MP2、回差設(shè)置電阻R5、電流鏡、比較器CMP1。MPl的柵極與D21端口相連，漏極接“地”，源極與電阻R5的第二端口相連;MP2的柵極與D22端口相連，漏極接“地”，源極與比較器負輸入端口、電流鏡輸出端口相連；電阻R5的第一端、電流鏡輸出端口與比較器正輸入端口相連；比較器輸出端口與D23端口相連。
[0035]所述控制信號產(chǎn)生電路103包括:RS觸發(fā)器RS1、控制脈寬計數(shù)器。觸發(fā)器RSl的“I”觸發(fā)端口 S與D31端口相連；控制脈寬計數(shù)器的輸入端口與RS觸發(fā)器輸出端口 Q相連，第一輸出端口與RSl觸發(fā)器的“O”觸發(fā)端口 R相連，另外三個端口分別與端口 D32、D33、D34相連。
[0036]所述PWM信號產(chǎn)生器104包括:電平移位三極管Ql、上拉電阻R1、分壓電阻R3和R4、PWM比較器CMP2、振蕩器、RS觸發(fā)器RS2、P溝道MOS管MP4。三極管Ql的基極、集電極、電阻Rl的第二端口與D41端口相連；三極管的發(fā)射極、電阻R3的第一端口、P溝道MOS管MP4的漏極與振蕩器的輸入端口相連；電阻R3的第二端口、R4的第一端口與PWM比較器CMP2的正輸入端口相連；比較器的負輸入端口與D42端口相連，輸出端口與觸發(fā)器RS2的置“O”端口 R相連；振蕩器的輸出端口與觸發(fā)器RS2的置“I”端口 S、D44端口相連；觸發(fā)器RS2輸出端口 Q與D45端口相連；電阻Rl第一端口和MP4源極接內(nèi)部電源VCC ；電阻R4第二端口接“地”。
[0037]所述電流產(chǎn)生電路105包括:P溝道開關(guān)管MP3、電阻R2。MP3的漏極與電阻R2的第一端口相連，柵極與D52端口相連，源極接內(nèi)部電源VCC ；電阻R2的第二端口與D51端口相連。
[0038]各電路模塊的工作原理如下:
[0039]所述輸出電壓采樣電路101的工作原理:在GATE變?yōu)榈碗娖胶?，F(xiàn)R出現(xiàn)消磁的電壓波形，它的大小反映了電源輸出電壓的大小，延遲一小段采樣延遲時間后脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號，開通傳輸門一小段時間通過電容Cl把FR的電壓大小保存下來，采樣過程的波形如圖5所示；電壓跟隨器OPA把Cl的電壓進行復制，以提供一定的驅(qū)動能力；循環(huán)計數(shù)器每4個(不限定)周期開通一次傳輸門TG2，使電容C2上的電壓等于電容Cl上的電壓。所以101的作用就是，每個周期(不限定)電容Cl采樣電源的輸出電壓，每4個周期電容C2復制一次Cl上的電壓，這樣一來，C2上保存的電壓就是剛剛過去的I?4個周期前的輸出電壓。
[0040]所述比較判斷電路102的工作原理:P溝道MOS管MPl和MP2的柵極分別接收電容Cl和電容C2上的電壓，MPl和MP2的作用是分別對Cl和C2上的電壓進行電位平移，即在Cl和C2的電壓上分別疊加一個相同的PMOS管的源柵電壓Vse，電流鏡產(chǎn)生的電流在電阻R5上產(chǎn)生一個小電壓Δ V,從而比較器輸入正端的電壓減去輸入負端的電壓等于電容Cl上的電壓Vo_new與Δ V之和再減去電容C2上的電壓Vo_old,也就是說Vo_new與Vo_old相同的情況下，比較器CMPl的正輸入端電壓要比負輸入端的高出Λ V，那么只有當Vo_new比Vo_old低出AV時比較器CMPl的輸出變?yōu)榈碗娖?，表示電源輸出電壓出現(xiàn)較大的跌落了。
[0041]所述控制信號產(chǎn)生電路103的工作原理:當電源輸出電壓出現(xiàn)較大跌落時，會把觸發(fā)器RSl觸發(fā)成“I”狀態(tài)，即把電源輸出電壓出現(xiàn)較大跌落這一事件記錄下來。緊接著，控制脈寬計時器輸出兩路控制信號FCl和FC2，它們是低電平有效。103的輸入端口 D34接收芯片工作時鐘信號CLK，時鐘周期T作為FCl和FC2的最小單位時間。FCl和FC2有效信號消失后，觸發(fā)器RSl又被置成“O”狀態(tài)，再次等待動態(tài)事件的發(fā)生。
[0042]所述PWM信號產(chǎn)生器104的工作原理:上拉電阻R1、電位平移三級管Ql、分壓電阻R3和R4、比較器CMP2、觸發(fā)器RS2 —起組成常用的PWM信號產(chǎn)生電路，控制GATE端口輸出脈寬的占空比來穩(wěn)定輸出電源的電壓。振蕩器的頻率也受FB端口電壓的控制，可根據(jù)負載的大小控制芯片的工作頻率，優(yōu)化輕負載時的效率。MP4的柵極變?yōu)榈碗娖綍r，三極管發(fā)射極電壓迅速提高，從而頻率迅速增加；CMP2的正輸入端口的電壓迅速增加，從而CS端口峰值電流迅速增加。那么，GATE的占空比和頻率都迅速增加。
[0043]所述電流產(chǎn)生電路105的工作原理:P溝道MOS管MP3的柵極變?yōu)榈碗娖胶?，MP3導通，那么電源VCC通過較小的電阻R2產(chǎn)生的電路Ifb給FB端口外接的補償電容迅速充電。
[0044]可見，以上5個模塊電路共同完成了輸出電壓突然跌落這一動態(tài)過程的檢測、控制信號的發(fā)出和快速響應(yīng)這一系列的任務(wù)。通過FR端口采樣輸出電壓的大小，并且本周期采樣到的電壓要與之前采樣得到的電壓進行比較，只有本周采樣的電壓比以前的低AV以上才認為是輸出電壓出現(xiàn)大的跌落。AV適當設(shè)計就可以避免干擾等原因引起的輸出電壓跌落而誤判為動態(tài)過程的跌落的情況。在104中通過P溝道MOS管MP4導通，迅速提高頻率和占空比，可以立刻遏制輸出電壓由于突然加載而出現(xiàn)較大跌落的趨勢。因為這種迅速提高占空比的方式是強制性的，是不顧及FB端口的反饋電壓的，是開環(huán)的，所以不能長期地這樣強制性提高頻率和占空比，否則有可能使電源的輸出電壓充電過高而損壞電源，過一段時間后必須撤銷這種強制作用讓環(huán)路的負反饋作用自動調(diào)節(jié)電源輸出電壓。然而104中強制提高占空比和頻率的信號撤銷后，F(xiàn)B端口的電壓可能由于外接補償電容大而沒有上升到所需要的電壓，使得占空比和頻率再次降低，輸出電壓再次跌落。從而，在105中通過給FB端口外接的電容充電來迅速提高FB端口的電壓，等到104中的強制作用撤銷后占空比和頻率不會再次降低，而是由FB端口的反饋來自動調(diào)節(jié)輸出電壓。所以104和105共同完成了快速響應(yīng)的過程，既能立刻遏制輸出電壓跌落的趨勢而使得跌落幅度小，又能最終通過環(huán)路的自身調(diào)節(jié)輸出電壓，防止了強制性的調(diào)節(jié)過度。到達了快速響應(yīng)快、準、狠的有益效果。
[0045]實施例二
[0046]本實施例在于提出一種利用實施例一中所述電路的動態(tài)過程檢測方法，其特征在于:
[0047]輸出電壓采樣電路通過采樣變壓器輔助繞組的分壓(即所述控制器FR引腳出的信號電壓)來感應(yīng)輸出電壓的變化，不僅每周期采樣并保存當前周期的采樣電壓，而且還保存前一個或幾個周期的采樣電壓；所述輸出電壓采樣電路將當前周期和當前周期之前I?4個周期的采樣電壓傳送給所述比較判斷電路，然后所述比較判斷電路根據(jù)這兩個電壓的大小來判斷輸出是否發(fā)生動態(tài)過程，若前I個至4個周期的采樣電壓比與當前周期采樣電壓的差值大于AV，AV是一個設(shè)定的基準電壓(例如50mV)，則認為輸出發(fā)生動態(tài)事件，并發(fā)出快速響應(yīng)有效信號給控制信號產(chǎn)生電路；
[0048]所述控制信號產(chǎn)生電路接收到來自所述比較判斷電路的快速響應(yīng)有效信號后，會產(chǎn)生兩路快速響應(yīng)控制脈沖信號，第一路控制信號傳送給PWM信號產(chǎn)生器，第二路控制信號傳送給電流產(chǎn)生電路；
[0049]所述PWM信號產(chǎn)生器接收到所述第一路控制信號后，迅速提升GATE的輸出占空比；
[0050]所述電流產(chǎn)生電路接收到所述第二路控制信號后，產(chǎn)生大電流給副邊電壓反饋環(huán)路的控制器輸入端FB充電，提高FB端口的電壓。
[0051]本發(fā)明的實施方式不限于此，按照本發(fā)明的上述內(nèi)容，利用本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電源的快速響應(yīng)電路，其特征在于:包括控制器的FR端、控制器的FB端、控制器的CS端、控制器的GATE端、輸出電壓采樣電路、比較判斷電路、控制信號產(chǎn)生電路、PWM信號產(chǎn)生器和電流產(chǎn)生電路； 所述的輸出電壓米樣電路的第一輸入端口與所述的控制器的FR端相連,第二輸入端口與所述的控制器的GATE端相連；所述的輸出電壓采樣電路的第一輸出端口與所述的比較判斷電路的第一輸入端口相連，所述的輸出電壓采樣電路的第二輸出端口與所述的比較判斷電路的第二輸入端口相連；所述的輸出電壓采樣電路不僅每周期采樣并保存當前周期的采樣電壓，而且還保存當前周期之前的周期的采樣電壓，并將保存的采樣電壓傳送給所述的比較判斷電路； 所述的比較判斷電路的第一輸入端口和第二輸入端口分別接收來自所述輸出電壓采樣電路第一輸出端口和第二輸出端口的米樣電壓，并根據(jù)米樣電壓的大小來判斷是否發(fā)生動態(tài)事件，并將快速響應(yīng)有效信號通過比較判斷電路的輸出端口發(fā)送給所述的控制信號產(chǎn)生電路； 所述的控制信號產(chǎn)生電路的第一輸入端口接收到來自所述比較判斷電路的快速響應(yīng)有效信號后，會產(chǎn)生兩路快速響應(yīng)控制脈沖信號，第一路控制信號通過控制信號產(chǎn)生電路的第一輸出端口傳送給PWM信號產(chǎn)生器的第一輸入端口，第二路控制信號通過控制信號產(chǎn)生電路的第二輸出端口傳送給電流產(chǎn)生電路的輸入端口 ；控制信號產(chǎn)生電路的第二輸入端口接收來自所述的PWM信號產(chǎn)生器的第二輸出端口的工作時鐘信號； 所述的PWM信號產(chǎn)生器的第二輸入端口與所述控制器的FB端相連，第三輸入端口與所述控制器的CS引腳相連，所述的PWM信號產(chǎn)生器的第一輸出端口與所述控制器的GATE端相連；所述的PWM信號產(chǎn)生器接收到所述的第一路控制信號后，迅速提升所述控制器的GATE端的輸出占空比； 所述的電流產(chǎn)生電路的輸入端接收到所述的第二路控制信號后，產(chǎn)生大電流給所述的控制器的FB端充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述的輸出電壓采樣電路包括脈沖發(fā)生器、第一傳輸門、第二傳輸門、第一電容、第二電容、電壓跟隨器、和循環(huán)計數(shù)器；所述第一傳輸門的第一傳輸端口與所述輸出電壓米樣電路的第一輸入端口連接，所述第一傳輸門的正負控制端口分別與脈沖發(fā)生器的有效高低電平輸出端口相連；所述第一傳輸門的第二傳輸端口分別于電壓跟隨器的正輸入端、第一電容的正輸入端和輸出電壓米樣電路的第一輸出端相連；所述電壓跟隨器的輸出端口、所述電壓跟隨器的負輸入端口和所述第二傳輸門的第一傳輸端口相連；所述的第二傳輸門的正負控制端口分別與所述循環(huán)計數(shù)器的有效正負輸出端口相連；所述的第二傳輸門的第二傳輸端口、所述第二電容的正端與所述輸出電壓采樣電路的第二輸出端口相連；第一電容的負端和第二電容的負端連接到“地”；所述脈沖發(fā)生器的輸入端口和所述循環(huán)計數(shù)器的輸入端口與所述輸出電壓采樣電路的第二輸入端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述的第一電容保存當前周期的電壓，所述的第二電容保存當前周期之前I?4個周期的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述的比較判斷電路包括第一P溝道MOS管、第二 P溝道MOS管、第五電阻、電流鏡和第一比較器；第一 MOS管的柵極與所述比較判斷電路的第一輸入端口相連，第一 MOS管的漏極接“地”，第一 MOS管的源極與第五電阻的第二端口相連；第二 MOS管的柵極與所述比較判斷電路的第二輸入端口相連，第二 MOS管的漏極接“地”，第二 MOS管的的源極分別與第一比較器負輸入端口和電流鏡輸出端口相連；第五電阻的第一端口、電流鏡輸出端口與第一比較器正輸入端口相連；第一比較器輸出端口與所述比較判斷電路的輸出端口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述控制信號產(chǎn)生電路包括:第一 RS觸發(fā)器和控制脈寬計數(shù)器；第一 RS觸發(fā)器的觸發(fā)端口 S與所述的控制信號產(chǎn)生電路的第一輸入端口相連；控制脈寬計數(shù)器的輸入端口與第一 RS觸發(fā)器輸出端口 Q相連,第一輸出端口與第一 RS觸發(fā)器的觸發(fā)端口 R相連，控制脈寬計數(shù)器的第二輸出端口、第三輸出端口和第四輸出端口分別與所述控制信號產(chǎn)生電路的第二輸出端口、第一輸出端口和第二輸入端口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述PWM信號產(chǎn)生器包括三極管、第一電阻、第三電阻和第四電阻、第二比較器、振蕩器、第二 RS觸發(fā)器和第四P溝道MOS管；三極管的基極、三極管集電極和第一電阻的第二端口分別與所述PWM信號產(chǎn)生器的第二輸入端口相連；三極管的發(fā)射極、第三電阻的第一端口和第四P溝道MOS管的漏極分別與振蕩器的輸入端口相連；第三電阻的第二端口和第四電阻的第一端口與第二比較器的正輸入端口相連；第二比較器的負輸入端口與所述PWM信號產(chǎn)生器的第三輸入端口相連，第二比較器的輸出端口與第二觸發(fā)器置端口 R相連；振蕩器的輸出端口分別與第二 RS觸發(fā)器的端口 S和PWM信號產(chǎn)生器的第二輸出端口相連；第二 RS觸發(fā)器輸出端口 Q與PWM信號產(chǎn)生器的第一輸出端口相連；第一電阻的第一端口和第四P溝道MOS管的源極接內(nèi)部電源VCC;第四電阻R4第二端口接“地”。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)電路，其特征在于:所述電流產(chǎn)生電路包括第三P溝道開關(guān)管和第二電阻；第三P溝道開關(guān)管的漏極與第二電阻的第一端口相連，第三P溝道開關(guān)管的柵極與所述電流產(chǎn)生電路的輸入端口相連，第三P溝道開關(guān)管的源極接內(nèi)部電源VCC ;第二電阻的第二端口與所述電流產(chǎn)生電路的輸出端口相連。
8.一種利用上述快速響應(yīng)電路的動態(tài)過程檢測方法，其特征在于: 所述的輸出電壓采樣電路通過采樣變壓器輔助繞組的分壓來感應(yīng)輸出電壓的變化，稱為第一原邊電壓反饋環(huán)路，所述的第一原邊電壓反饋環(huán)路不僅每周期采樣并保存當前周期的采樣電壓，而且還保存當前周期的之前I?4個周期的采樣電壓；所述輸出電壓采樣電路將當前周期和前I?4個周期的采樣電壓傳送給所述比較判斷電路； 所述的比較判斷電路根據(jù)前I?4個周期的采樣電壓和當前周期的采樣電壓的大小來判斷輸出是否發(fā)生動態(tài)過程，若前I個至4個周期的采樣電壓比與當前周期采樣電壓的差值大于Λ V，AV是一個設(shè)定的基準電壓，則認為輸出發(fā)生動態(tài)事件，并發(fā)出快速響應(yīng)有效信號給控制信號產(chǎn)生電路； 所述的控制信號產(chǎn)生電路接收到來自所述比較判斷電路的快速響應(yīng)有效信號后，會產(chǎn)生兩路快速響應(yīng)控制脈沖信號，第一路控制信號傳送給PWM信號產(chǎn)生器，第二路控制信號傳送給電流產(chǎn)生電路； 所述的PWM信號產(chǎn)生器接收到所述第一路控制信號后，迅速提升GATE的輸出占空比； 所述的電流產(chǎn)生電路接收到所述第二路控制信號后，產(chǎn)生大電流給副邊電壓反饋環(huán)路的控制器輸入端FB充電，提高FB端口的電壓。
【文檔編號】H02M3/335GK104201897SQ201410439149
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月31日
【發(fā)明者】唐盛斌 申請人:廣州金升陽科技有限公司