[实用新型]原边反馈开关电源多阶环路控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及反激式开关电源控制技术领域，尤其是一种原边反馈开关电源多阶环路控制电路。

背景技术

反激式开关电源因其应用结构简单及成本较低而被广泛应用。原边反馈控制技术无需光耦器件和TL431来隔离采样次级侧输出电压信号进行环路调制，因此应用更简单，成本更低，广泛应用在中小功率开关电源领域。

随着电子产品性能的不断提高，开始对开关电源的输出动态响应和输出电压纹波等指标提出更高要求。其中输出动态响应和输出纹波这两个指标本身互为矛盾，低输出电压纹波需要系统环路频率响应有较大的相位裕量，而较大的相位裕量又会降低系统的动态响应，这两个指标的矛盾在原边反馈开关电源中尤为明显。此外，电子设备性能增强也使得开关电源输出负载电流不断增加，这会在输出线缆上产生显著的线缆压降，这需要开关电源芯片内部来补偿，以保证线端输出电压相对恒定。

目前主流的原边反馈开关电源是采用低阶单环路控制，即通过开关电源控制系统中单一变量来同时控制输出动态响应、输出电压纹波及线补量等直流量，这容易导致系统环路不稳定，或相关指标很难满足设计要求，或需要额外增加系统成本。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种原边反馈开关电源多阶环路控制电路，将系统环路分解成快速环路、慢速环路和DC环路，分别控制环路中不同变量参数，以解决系统快速动态响应、系统稳定性等矛盾问题，简化系统设计。本实用新型采用的技术方案是：

一种原边反馈开关电源多阶环路控制电路，包括：采样保持模块、基准模块、误差放大器、环路控制单元、线缆压降补偿模块、电流源、峰值电流比较器、驱动电路、锁存器；

采样保持模块的输入端用于采样表示变压器次级电压的反馈信号并保持；

采样保持模块的输出端接误差放大器的反相输入端，误差放大器的同相输入端接基准模块的输出端，误差放大器的输出端接环路控制单元的输入端；

环路控制单元包括快速环路、慢速环路和DC环路；快速环路控制开关电源的开关频率的变化，快速环路的输出端接锁存器的S输入端；慢速环路控制开关电源的峰值电流阈值的变化，慢速环路的输出端接峰值电流比较器的反相输入端；DC环路控制误差放大器的失调、开关电源的输出线补电压的变化，DC环路的输出端接线缆压降补偿模块，线缆压降补偿模块接电流源，电流源的输出接采样保持模块的输入端；

锁存器的R输入端接峰值电流比较器的输出端，锁存器的Q输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端作为多阶环路控制电路的驱动端；峰值电流比较器的同相输入端作为多阶环路控制电路的初级电流采样反馈端。

进一步地，快速环路包括PWM比较器、锯齿信号发生器；PWM比较器的同相输入端接锯齿信号发生器的输出端，反相输入端接误差放大器的输出端，PWM比较器的输出端接锁存器的S输入端；

慢速环路包括限幅跟随器、第一开关电容网络、峰值电流基准模块；限幅跟随器的输入端接误差放大器的输出端，输出端接第一开关电容网络的输入端，第一开关电容网络的输出端接峰值电流基准模块的输入端，峰值电流基准模块的输出接峰值电流比较器的反相输入端；误差放大器的输出信号经过限幅跟随器，最大最小值被限幅后的误差信号输入到第一开关电容网络进行积分迭代；

DC环路包括第二开关电容网络，第一开关电容网络积分后的信号经过第二开关电容网络进行积分迭代。

具体地，第一开关电容网络包括电容C222、C223和电控开关K224；电容C222的一端接限幅跟随器的输出端并通过电控开关K224接电容C223的一端，电容C223的一端作为第一开关电容网络的输出端；电容C222和C223的另一端均接初级地。

更进一步地，第一开关电容网络在每一个PWM开关周期进行一次积分迭代。

具体地，第二开关电容网络包括电控开关K231和K232、电容C233、C234；电控开关K231的一端接第一开关电容网络的输出端，另一端接电控开关K232的一端和电容C233的一端，电容C233的另一端接初级地；电控开关K232的另一端接电容C234的一端并连接线缆压降补偿模块；电容C234的另一端接初级地。

更进一步地，开关K231和K232控制信号是互为反向的窄脉冲信号，将第一开关电容网络积分后的信号通过开关K231和K232逐周期向电容C233和C234传递信号，一个PWM开关周期传递一次。