[发明专利]一种应用于原边反馈反激变换器的数字信号采样电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字开关电源，尤其涉及一种应用于原边反馈反激变换器的数字信号采样电路及其控制方法。

背景技术

随着数字技术的发展，数字电源由于其自身的优点，越来越受到重视，在AC-DC和DC-DC开关电源中，越来越多的控制系统采用数字方式实现，相对于模拟控制器，数字控制器有以下优点：数字电源克服现代电源的复杂性，它实现了数字和模拟技术的融合，提供了很强的适应性与灵活性，具备直接监视、处理并适应系统条件的能力，能够满足几乎任何电源要求。数字电源还可通过远程诊断以确保持续的系统可靠性，实现故障管理、过电压(流)保护、自动冗余等功能。由于数字电源的集成度很高，系统的复杂性并不随功能的增加而增加过多，外围器件很少，减少了占板面积，简化了设计制造流程，同时，数字电源的自动诊断、调节的能力使调试和维护工作变得轻松，另外数字电源管理芯片易于在多相以及同步信号下进行多相式并联应用，可扩展性与重复性优秀，轻松实现负载均流，减少EMI，并简化滤波电路设计。正是由于这些优点，数字电源才会变成未来开关电源的发展趋势。

数字采样技术对于推动数字电源的发展有着不可替代的作用，传统的数字信号采样是在电源芯片内部集成一个ADC采样电路，通过这样的技术固然能够获得准确的数字信号，但是集成一个ADC电路不但加大了芯片的面积，提高了成本，更主要的是提高了芯片自身的功耗。为了解决这样的问题，IWATT公司提出了一种比较经典的拐点采样算法，如图1所示，在这个算法中，只需要两个DAC电路和几个比较器电路，就能准确得到输出电压的数字化信息，应用IWATT公司的这个算法，相对于传统的ADC采样，大大减小了芯片的面积和功耗。但是两个DAC电路和几个比较器也占据了芯片的一部分面积，对芯片的面积和功耗还是会产生一定的影响。

发明内容

为克服现有技术的局限和不足，本发明提供一种用于原边反馈反激变换器的数字信号采样算法。

本发明采用以下技术方案：一种应用于原边反馈反激变换器的数字信号采样电路，原边反馈反激变换器的主拓扑包含整流桥、滤波电容C1、电阻R3、变压器T1、续流二极管D1、储能电容C2、电容C3、负载R_L、开关管Q1、采样分压电阻R1和R2、二极管D2、电流采样电阻Rsense，其中变压器有三个绕组：原边绕组Np，副边绕组Ns，辅助绕组Naux，辅助绕组和副边绕组的同名端相同，并且和原边绕组同名端相反，电阻R3、电容C3和二极管D2构成RCD电路，保证开关管Q1的安全工作，其特征在于：

设置控制模块，控制模块的采样电压输入端Vsense连接分压电阻R1与R2的连接端，控制模块的采样电流输入端Isense连接开关管Q1的源极与电流采样电阻Rsense的连接端，控制模块输出的占空比信号duty连接开关管Q1的栅极；

所说控制模块包括采样模块和数字控制核心，采样模块包括比较器1和比较器2以及时间计算模块和误差产生电路，比较器1和比较器2的正输入端都连接采样电压输入Vsense，比较器1的负输入端连接固定电压Vr，该电压Vr由副边绕组Ns与辅助绕组Naux匝数比和采样分压电阻R1、R2决定；比较器2的负输入端连接内部基准给的0电位固定电压Vzvs；比较器1和比较器2的输出信号都输入到时间计算模块，时间计算模块根据比较器1和比较器2的输出信号，应用计数器得到时间T1和T2，时间T1和T2都输入到误差产生电路，误差产生电路根据时间T1和T2的大小关系得到误差信号e(n),当T2＝2*T1时，输出的误差信号e(n)为0；当T2<2*T1时，输出一个正的误差信号e(n)，误差信号e(n)是一个正数字量，它的大小和T2与2*T1的差有关，T2与2*T1的差越大，误差信号e(n)越大；当T2>2*T1时，输出一个负的误差信号e(n)，误差信号e(n)是一个负数字量，它的大小和T2与2*T1的差有关，T2与2*T1的差越大，误差信号e(n)越小；

误差信号e(n)和采样电流输入信号Isense为数字控制核心的两个输入信号，数字控制核心是一个通用的数字负反馈控制模块，包括数字补偿器、比较器3和RS触发器，误差信号e(n)经过数字补偿器得到采样电流阈值Ipeak连接到比较器3的负输入端，采样电流信息Isense连接比较器3的正输入端，比较器3的输出连接RS触发器的R端，固定频率的脉冲信号SET连接RS触发器的S端，RS触发器输出占空比信号duty连接开关管Q1的栅极。