[发明专利]开关模式电源系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于感测开关模式电源(SMPS)中的输出电 流的方法和装置，特别地，涉及使用初级侧感测的方法和装置。

背景技术

我们将描述改进的技术，该技术能够设计具有相对精确控制的输 出电流限制的开关模式电源，在实施例中，该电源不需要电源次级侧 的电流感测组件。

许多SMPS应用要求输出电流被限制在或维持在特定值。一种实 现这一点的方法包括位于转换器次级侧的某种形式的输出电流感测， 将此信息传送回位于初级侧的电源转换器控制器。这种方法提供了精 确的电流感测方法，但是产生了附加的次级侧组件的成本。

可以通过监控并将初级侧开关电流限制为特定值来实现相对粗 糙的电流限制。通过感测经过初级开关的电流并对其进行积分，将积 分器的时间常数和切换时间相关联，以这种方式来估计输出电流，可 以提高精确度。然而，以这种方式进行的输出电流感测的精确度依赖 于电源转换的效率、开关的切换时间等等。

可以在以下文献中找到关于SMPS输出电流控制的背景技术：US 6,833,692：Method and apparatus for maintaining an approximate constant current output characteristic in a switched mode power supply；US 6,781,357：Method and apparatus for maintaining a constant load current with line voltage in a Swtich Mode Power Supply；US 6,977,824：Control circuit for controlling output current at the primary side of a power converter；US 6,862,194：Flyback power converter having a constant voltage and a constant current output under primary-side PWM control； US 6,853,563：Primary-side controlled flyback power converter；以及 US 6,625,042：Power supply arrangement comprising a DC/DC converter with primary-side control loop；US 7,016,204：close-loop PWM controller or primary-side controlled power converters；以及EP 0 636 889A。后一 文献表明，在(SMPS的)电源开关传导期间流经该电源开关的平均 电流实质上与电源的输出电流成比例，其比例因子已经准确地知道并 且是恒定的，然而，事实上当且仅当对SMPS的输入电压恒定的情况 下才是如此。

发明内容

我们将描述改进的技术，用于感测SMPS的输出电流，并用于通 过初级侧感测来测量输出电流。

因此，根据本发明提供了一种用于估计开关模式电源(SMPS) 的输出电流的模块，所述SMPS包括变压器，所述变压器至少具有耦 合到SMPS的输入的初级绕组和耦合到SMPS的输出的次级绕组，所 述SMPS具有电源切换器件，用于响应于驱动信号，将电源切换到所 述变压器的所述初级绕组，所述模块包括：电流感测输入，用于接收 感测所述变压器的所述初级绕组中的电流的电流感测信号；电压感测 输入，用于从所述变压器的所述初级绕组或辅助绕组接收电压感测信 号；驱动信号输入，用于接收所述驱动信号；信号平均器，耦合到所 述驱动信号输入以及所述电流感测输入，以在所述驱动信号控制所述 电源切换器件对所述初级绕组施加电源的时间段上对所述电流感测信 号进行平均，并提供平均的电流感测信号；定时信号产生器，耦合到 所述电压感测输入，以产生定时信号，所述定时信号指示所述次级绕 组向所述SMPS输出提供电源的时间段的持续时间；乘法器，耦合到 所述信号平均器的输出，并耦合到所述定时信号产生器的输出，以将 所述平均的电流感测信号与由所述定时信号指示的、所述次级绕组向 所述SMPS输出提供电源的时间段占所述SMPS的总循环周期的分数 相乘；以及输出，耦合到所述乘法器的输出，以提供估计所述SMPS 的所述输出电流的信号。