[发明专利]DCDC原边反馈电压检测设定电路及其方法

说明书

本发明提供一种DCDC原边反馈电压的检测设定电路，包括：稳压基准电流产生电路、采样电流产生电路、匹配电阻对、占空比调制电路及功率开关NMO。还提供一种DCDC原边反馈电压的检测设定方法。不仅避免了寄生电容引起的空载飘高、抗干扰能力差的问题，也不存在影响开关电源输出电压精度的问题。

技术领域

本发明属于DCDC原边反馈的反激开关电源技术领域，尤其涉及一种DCDC原边反馈电压的检测设定电路及其方法。

背景技术

原边反馈技术的基本原理是利用在消磁阶段反激变压器的各个绕组之间的电压成比例的特性，从而可以通过检测一个绕组的电压就可以检测到另一个绕组的电压值。所以，对于隔离型的反激开关电源来说，只要检测原边绕组的消磁电压就能感知隔离副边电压的大小，再经过PMW调制方式来控制功率开关管的占空比以达到稳定输出电压的目的。

如图1所示，在消磁阶段，变压器主绕组两端的电压差和辅助绕组N_A的电压都是与副边绕组上的电压成比例的，由于主绕组的绝对电压，即共模电压很高，难以检测绕组两端的压差。所以通过检测辅助绕组N_A上的电压来感知副边绕组上的电压，为了控制芯片也能从辅助绕组取电，一般绕组上电压设计得比较高，超过控制芯片检测引脚的工作范围，所以需要电阻分压来采样。然而，随着半导体行业的进一步深度发展，已经有越来越多的集成LDMOS功率器件和其它高压器件的BCD半导体工艺，用于设计在高输入共模电压下进行差分采样的器件耐压已到达100V甚至更高的，可以实现采样变压器主绕组的电压差来感知输出电压的大小，也可以设计高压LDO实现芯片自供电，那么可以去除辅助绕组，简化变压器的设计，减小体积和节约成本。

如图2所示，检测变压器主绕组来采样输出电压的原边反馈反激开关电源，N：1是变压器主绕组与副边绕组的匝数比，VOS是副边绕组两端的电压，电阻R_REF上的电压V_REF的理想波形如图3所示，在消磁阶段的波形有一个下降的小斜坡，是由输出电流在输出二极管电阻以及其它寄生电阻上产生的电压导致，随着消磁电流的减小，在此类电阻上产生的电压逐渐减小。所以一般选择采样快要消磁结束时，常称为消磁结束的拐点处的电压来感知输出电压，因为此时电流接近零而可以忽略掉二极管电阻和寄生电阻的影响，此时副边绕组两端电压VOS与V_RFE之间的关系是：

在电源的正常工作条件下，采样到的电压V_REF与基准电压1V进行差分放大，产生PWM调制的脉宽信号控制功率管开关的占空比，最终会把V_REF的稳定在1V，从而最终使得VOS稳定在：

输出电压V_OUT与VOS之间仅相差一个二极管压降，是较精确的固定值，所以把VOS稳定了，V_OUT也稳定了。

可以看出，通过设定电阻R_FB和R_REF的大小可以设定开关电源输出电压的大小，但是这种在电阻R_REF上产生绕组的消磁波形来进行采样在极轻负载时存在较大的缺陷：第一，因为在引脚R_REF处总会有寄生电容存在，特别有时为了增加抗干扰能力或环路的稳定性，在此处并联电容，就存在RC延时，在高频时容易引起波形发生畸变，特别是在极轻负载下消磁时间很短的情况下，导致最终检测到的波形不是真正反映输出电压的理想波形，实际采样到的电压比理想的要低，那么导致开关电源的输出电压飘高；第二，采样所需要的功耗与信号的抗干扰性不容易折中，若把R_REF设计得小一些，具有RC延时小、抗干扰能力强的优良特性，但是这明显会增加采样功耗，以及差分采样电路的设计难度，若把R_REF设计得大一些，功耗小了，但是RC延时大，抗干扰能力变差。