自適應采樣電路、原邊反饋恒壓系統(tǒng)及開關電源系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子領域，尤其涉及自適應采樣電路、原邊反饋恒壓系統(tǒng)及開關電源 系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 圖1是一種常用的原邊反饋恒壓系統(tǒng)。如圖所示，D1~D4是整流橋，C1為輸入 端電容，交流電壓經(jīng)過整流橋和電容C1之后濾波為直流電壓（Vbus) ;Rst是啟動電阻，一端 電連接至Vbus，另一端電連接至芯片引腳VCC ;C2是連接至芯片IC1的引腳VCC的電容；啟 動時，電阻Rst上流經(jīng)的電流給電容C2充電，當芯片IC1的引腳VCC的電壓達到芯片設定 的閾值電壓時，芯片啟動，輸出一開關信號以驅動場效應管Q1 ;IC1為控制芯片，Q1為功率 開關管，T1為變壓器，Res為原邊繞組電流采樣電阻，原邊繞組上流過的電流流經(jīng)啟動電阻 Res，啟動電阻Res的一端電連接至芯片IC1的CS引腳，另一端接地，芯片IC1的CS引腳的 電壓正比于原邊繞組電流；第一電阻R1和第二電阻R2為輔助繞組電壓的分壓電阻，F(xiàn)B為 芯片IC1的反饋引腳，用以間接反映輸出電壓；第五二極管D5、第四電阻R4和第四電容C4 是原邊RCD吸收電路；第六二極管D6是輔助邊二極管，第七二極管D7是副邊二極管，第三 電容C3是輸出電容。
[0003] 根據(jù)圖1所示，雖然反饋引腳FB的電位能間接反映輸出電壓，但是由于該電位表 現(xiàn)為脈沖電壓，如圖2所示的斷續(xù)模式的FB波形，其中GATE為芯片IC1的GATE引腳的波 形，F(xiàn)B為芯片IC1的FB引腳的波形，ip為變壓器原邊繞組電流波形，is為變壓器副邊繞組 電流波形。綜上，F(xiàn)B只是在一個周期的退磁時間（Tdemag)內(nèi)反映輸出電壓，于是需要采樣 電路在退磁時間內(nèi)的某個時刻采集FB引腳上的電壓信號。
[0004] 現(xiàn)有的原邊反饋恒壓系統(tǒng)控制芯片內(nèi)部的恒壓采樣電路大多采用固定時間采樣， 從原邊功率開關管關斷開始計時，經(jīng)過固定時間后對反饋電壓（FB)進行采樣。雖然比較 容易實現(xiàn)固定時間采樣電路，但是固定時間采樣電路存有一定的缺點：原邊反饋恒壓系統(tǒng) 為了實現(xiàn)低噪以及盡可能小的空載功耗，在不同負載時，芯片內(nèi)部通常將原邊電流峰值設 置為不同。當負載較重時，原邊電流峰值較高；當負載較輕時，原邊電流峰值較低。如圖 3所示：對于原邊反饋的恒壓系統(tǒng)來說，通常工作在斷續(xù)模式，對于不同的原邊電流峰值 (Ipp)，副邊電流峰值也等比例變化（Isp)，遵循如下等式：Isp = Nps*Ipp，其中，Nps為原 副邊匝比。若使用固定時間（Tsh)采樣，對于不同原邊電流峰值來說，采樣點處副邊二極管 上流過的電流（即副邊電流is)不一樣，導致采樣點處副邊二極管上的壓降（VD)不一樣， 為A VD的差異，該壓差異會加在輸出電壓上，Vo = Vs_VD，其中，Vs為變壓器副邊電 壓（通過反饋環(huán)路，Vs保持恒定），Vo為輸出電壓，不同負載時，VD有差異，于是，輸出電壓 也會有差異，進而輸出恒壓精度必然會降低，尤其對于輸出電壓較低的系統(tǒng)而言，該差異會 影響更大。
[0005] 因此，亟需提供一種新的自適應采樣電路及采用該電路的原邊反饋恒壓系統(tǒng)，以 解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，提供一種自適應采樣電路及采用該電路的原邊反饋恒壓系 統(tǒng)，其采用自適應采樣方式，以至采樣時間自動跟隨電流峰值變化而變化，與現(xiàn)有的固定時 間采樣方式相比，可以極大地減小甚至消除不同負載時采樣點處副邊二極管的電壓降之 差，從而使得輸出電壓精度得到提高。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種自適應米樣電路，包括：一峰值參考電壓生成模 塊、一運算模塊、一斜坡電壓生成模塊、一比較模塊、一脈沖生成模塊；其中，所述峰值參考 電壓生成模塊用于生成一電流峰值參考電壓；所述運算模塊與所述峰值參考電壓生成模塊 相連，用于將所述電流峰值參考電壓進行比例運算，并且輸出一采樣參考電壓至所述比較 模塊；所述斜坡電壓生成模塊用于產(chǎn)生一斜坡電壓，并且輸出至所述比較模塊；所述比較 模塊用于將所述采樣參考電壓與所述斜坡電壓進行比較，當所述斜坡電壓大于所述采樣參 考電壓時，輸出一高電平的采樣標識信號，當所述斜坡電壓小于或者等于所述采樣參考電 壓時，輸出一低電平的采樣標識信號；所述脈沖生成模塊用于接收采樣標識信號，并且在采 樣標識信號的上升沿，產(chǎn)生一窄脈沖信號，以至采用自適應采樣電路的開關電源系統(tǒng)的采 樣時間自動跟隨電流峰值變化而變化。
[0008] 在本發(fā)明的一實施例中，所述運算模塊包括：一運算放大器、一第一電阻和一第二 電阻；所述運算放大器的第一輸入端接收所述峰值參考電壓生成模塊的電流峰值參考電 壓，所述運算放大器的第二輸入端分別電連接至第一電阻的一端和第二電阻的一端；所述 第一電阻的另一端電連接至所述運算放大器的輸出端；所述第二電阻的另一端接地。
[0009] 在本發(fā)明的一實施例中，所述電流峰值參考電壓與所述采樣參考電壓成比例放大 關系。
[0010] 在本發(fā)明的一實施例中，所述電流峰值參考電壓與所述采樣參考電壓成比例縮小 關系。
[0011] 在本發(fā)明的一實施例中，所述斜坡電壓生成模塊包括：一第一固定偏置電流源、一 開關控制單元、一第一開關、一固定電壓源和一第一電容；其中所述第一固定偏置電流源通 過所述第一開關電連接至所述固定電壓源，且所述第一固定偏置電流源電連接至所述第一 電容的一端，所述第一電容的另一端接地；所述開關控制單元用于輸出一開關控制信號，以 控制所述第一開關的導通或關斷；當所述第一開關為導通時，所述第一電容的一端的電壓 等于所述固定電壓源的電壓，當所述第一開關為關斷時，所述第一固定偏置電流源對所述 第一電容進行充電，并且在所述第一電容的一端產(chǎn)生一與所述固定電壓源的電壓相等的電 壓為起點且上升的斜坡電壓。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，當所述開關控制信號為高電平時，所述第一開關為導通； 當所述開關控制信號為低電平時，所述第一開關為關斷。
[0013] 在本發(fā)明的一實施例中，所述斜坡電壓生成模塊包括：一第一固定偏置電流源、一 開關控制單元、一第一開關和一第一電容；其中所述第一固定偏置電流源通過所述第一開 關電連接地，且所述第一固定偏置電流源電連接至所述第一電容的一端，所述第一電容的 另一端接地；所述開關控制單元用于輸出一開關控制信號，以控制所述第一開關的導通或 關斷；當所述第一開關為導通時，所述第一電容的一端的電壓等于零，當所述第一開關為關 斷時，所述第一固定偏置電流源對所述第一電容進行充電，并且在所述第一電容的一端產(chǎn) 生一零電壓為起點且上升的斜坡電壓。
[0014] 在本發(fā)明的一實施例中，當所述開關控制信號為高電平時，所述第一開關為導通； 當所述開關控制信號為低電平時，所述第一開關為關斷。
[0015] 在本發(fā)明的一實施例中，所述比較模塊包括：一比較器，用于將所述采樣參考電壓 與所述斜坡電壓進行比較，根據(jù)比較結果輸出不同電平的采樣標識信號。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種印刷電路板，所述印刷電路板包括上述的自適 應米樣電路。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種原邊反饋恒壓系統(tǒng)，其包括一整流橋、一濾波模 塊、一啟動供電模塊、一驅動模塊、一原邊吸收模塊、一原邊電流米樣模塊、一電壓米樣模 塊、一變壓模塊、一副邊輸出模塊以及一負載；其中所述整流橋的輸入端與市電連接，用于 將交流電整流為直流電，并傳送至所述濾波模塊；所述濾波模塊用于對直流電進行濾波； 所述啟動供電模塊與所述濾波模塊連接，用于使所述驅動模塊啟動，并且給所述驅動模塊 供電；所述驅動模塊與所述原邊吸收模塊連接，用于進行恒壓控制，其中所述驅動模塊包括 一恒壓控制芯片和一場效應管，所述恒壓控制芯片包括權利要求1-8項中的任一項所述的 自適應采樣電路和環(huán)路控制模塊；所述原邊吸收模塊用于限制所述驅動模塊的場效應管在 關斷時漏極的最高電壓；所述原邊電流采樣模塊與所述驅動模塊連接，用于獲取原邊繞組 電流；所述變壓模塊與所述原邊吸收模塊連接，用于原邊、副邊、輔助邊繞組之間的電壓電 流的互相轉換；所述副邊輸出模塊用于輸出一副邊繞組的電壓至所述負載；所述電壓采樣 模塊連接至所述驅動模塊，用于獲取在一周期的退磁時間內(nèi)反饋電壓，并且傳送至所述驅 動模塊的所述自適應采樣電路；所述環(huán)路控制模塊用于接收所述自適應采樣電路的窄脈沖 信號，并且利用所述窄脈沖信號對反饋電壓信號進行采樣保持和誤差放大，同時控制所述 驅動模塊的場效應管的柵極，以形成整個環(huán)路的電壓閉環(huán)控制，進而使得所述原邊反饋恒 壓系統(tǒng)的采樣時間自動跟隨電流峰值變化而變化。
[0018] 在本發(fā)明的一實施例中，所述丨旦壓控制芯片進一步包括：一退磁檢測模塊、一負載 電流轉換模塊和一參考電壓生成模塊；其中，所述退磁檢測模塊連接至所述電壓采樣模塊， 用以獲取退磁時間；所述負載電流轉換模塊連接至所述退磁檢測模塊，用以根據(jù)所述退磁 時間和工作周期的關系，以生成正比于負載電流的比例電壓；所述參考電壓生成模塊連接 至所述負載電流轉換模塊，用于根據(jù)比例電壓產(chǎn)生電流峰值參考電壓，并傳送至所述自適 應采樣電路的峰值參考電壓生成模塊。
[0019] 在本發(fā)明的一實施例中，當負載不同時，通過設置所述自適應采樣電路中的固定 偏置電流源的電流值、所述斜坡電壓生成模塊的第一電容的電容值以及所述運算模塊的第 一電阻和第二電阻的電阻值，以使所述副邊輸出模塊中的第七二極管的電壓降之差為零。
[0020] 依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種開關電源系統(tǒng)，所述開關電源系統(tǒng)包括上述的 自適應采樣電路和一環(huán)路控制模塊，所述環(huán)路控制模塊用于接收所述自適應采樣電路所輸 出的窄脈沖信號，并且利用所述窄脈沖信號對反饋電壓信號進行采樣保持和誤差放大，以 實現(xiàn)