自適應采樣電路、控制器及電源轉換裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種自適應采樣電路、控制器及電源轉換裝置；自適應采樣電路，包括：脈沖生成單元，一端用于接收時鐘控制信號，另一端電性連接第一開關的控制端，在時鐘控制信號的上升沿生成一單脈沖信號輸出至第一開關的控制端；第一開關，第一接點電性連接峰值電壓輸出節點，第二接點接地；保持電容，一端電性連接峰值電壓輸出節點，另一端接地；輸入電壓跟隨單元，輸入端用于接收輸入電壓，輸出端電性連接峰值電壓輸出節點。本實用新型專利技術實現精確采樣得到采樣電阻上電壓的峰值電壓信號，可以顯著提高最終輸出到負載上的電流以及功率的精度以及批量一致性。

Adaptive sampling circuit, controller and power conversion device

The utility model provides a sampling circuit, a controller and a power conversion device includes an adaptive; adaptive sampling circuit, pulse generating unit is used to receive the clock signal, the other control switch is electrically connected to the first end, the clock control signal on the rising edge of control to generate a single pulse signal to the first switch at the end of the first switch; the first contact is electrically connected with the peak voltage of the output node, second point grounding; keep the capacitor is electrically connected with the peak voltage of the output node, the other end is grounded; input voltage follower unit input terminal for receiving the input voltage, the output end is electrically connected to the output node voltage peak. The utility model realizes the accurate sampling to obtain the peak voltage signal of the voltage on the sampling resistance, and can obviously improve the accuracy of the current and power output and the batch consistency.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及集成電路驅動領域
，尤其涉及一種應用于需要電壓采樣的電源轉換裝置的自適應采樣電路、控制器及電源轉換裝置。
技術介紹
隨著功率半導體技術以及現代控制理論的快速發展，電源轉換裝置，特別是和市電直接相連接的電源轉換裝置迅速普及。電源轉換裝置可以直接將市電的功率轉換后供給低壓負載。參考圖1，現有電源轉換裝置架構示意圖。控制器12、功率管開關管MP以及磁性器件13相互配合，直接將經過整流橋11整流后市電10的功率轉換給低壓負載14。控制器12通常通過采樣電路121采樣與功率開關管MP相串聯的采樣電阻RCS上的電壓信號，取得負載14上的電流或功率信息；然后通過控制電路122處理，反饋給驅動電路123，以控制功率開關管MP的開啟和關閉，實現控制負載14上的電流或是功率為一預設值。因此，采樣電路121在電源轉換裝置中是一個非常重要的功能模塊，采樣電路121的精度決定整個電源轉換裝置輸出的電壓、電流或功率的精度。參考圖2，現有采樣電路示意圖。現有的采樣電路121，包括時鐘控制信號CLK，采樣第一開關SW1，保持電容C1。采樣電路121通過采樣該采樣電阻RCS上的電壓VCS，得到峰值電壓VCSPK。在控制電路122輸出的時鐘控制信號CLK為高電平時，采樣電阻Rcs上的電壓信號VCS作為輸入電壓直接對保持電容C1充電，電容C1上的電壓和輸入電壓VCS相等；當時鐘控制信號CLK變成低電平時，保持電容C1保持此刻的輸入電壓為VCSPK，并作為采樣輸出電壓VO輸出到控制電路122。請一并參考圖1-3，其中圖3為圖2所示現有采樣電路的關鍵點波形圖。從圖1所示電源轉換裝置架構示意圖可以看出，當時鐘控制信號CLK從高電平變成低電平后，還需要經過驅動電路123，以及功率開關管MP從開啟狀態到關閉狀態的固有延時Td；因此輸入電壓VCS并不是在時鐘控制信號CLK變成低電平以后，立刻變成0。由圖3可以看出，由于固有延時Td的存在，導致采樣輸出電壓VO并不是每個開關周期內采樣電阻RCS上的電壓VCS的真實的峰值電壓VCSPK。為了解決固有延時Td帶來的電壓采樣誤差，現有采樣電路還會采用延時采樣的方法。但是延時時間一致性的問題又會帶來輸出批量一致性的問題。特別是在隔離高功率因數電路中，系統在每個開關周期內，VCS電壓的斜率和峰值都不一樣，所以延時采樣并不能解決輸出負載線性調整率以及批量一致性的問題。
技術實現思路
本技術的目的在于，針對現有電源轉換裝置中的采樣電路存在由電壓采樣所引起的輸出負載線性調整率以及批量一致性的問題，提供一種自適應采樣電路、控制器及電源轉換裝置，實現精確采樣得到采樣電阻上電壓的峰值電壓信號，可以顯著提高最終輸出到負載上的電流以及功率的精度以及批量一致性。為實現上述目的，本技術提供了一種自適應采樣電路，包括：脈沖生成單元、第一開關、保持電容以及輸入電壓跟隨單元；所述脈沖生成單元，一端用于接收時鐘控制信號，另一端電性連接所述第一開關的控制端，所述脈沖生成單元在所述時鐘控制信號的上升沿生成一單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端；所述第一開關，第一接點電性連接峰值電壓輸出節點，第二接點接地；所述保持電容，一端電性連接所述峰值電壓輸出節點，另一端接地；所述輸入電壓跟隨單元，輸入端用于接收輸入電壓，輸出端電性連接所述峰值電壓輸出節點；當所述脈沖生成單元生成所述單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端后，所述第一開關導通使得所述保持電容進行放電；當所述單脈沖信號變成低電平關閉所述第一開關后，所述輸入電壓跟隨單元在所述輸入電壓大于等于所述保持電容上的峰值電壓時，保持所述峰值電壓跟隨所述輸入電壓的變化并通過所述峰值電壓輸出節點輸出，在所述輸入電壓低于所述峰值電壓時，斷開所述輸入電壓跟隨單元和所述峰值電壓輸出節點之間的連接，所述保持電容保持此時的峰值電壓作為最大峰值電壓并通過所述峰值電壓輸出節點輸出。為實現上述目的，本技術還提供了一種用于電源轉化裝置的控制器，所述控制器包括：控制電路、驅動電路以及本技術所述的自適應采樣電路；所述控制電路分別與所述自適應采樣電路以及所述驅動電路電性連接，用于接收輸出電壓，并根據接收到的輸出電壓生成時鐘控制信號；所述自適應采樣電路用于接收所述時鐘控制信號，并根據所述時鐘控制信號采樣所述控制器的輸入電壓獲取峰值電壓作為輸出電壓輸出；所述控制電路進一步根據接收到的輸出電壓生成開關控制信號輸出至所述驅動電路；所述驅動電路用于根據所述開關控制信號控制與負載電性連接的功率開關管的開啟和關閉。為實現上述目的，本技術還提供了一種電源轉換裝置，包括與交流電源電性連接的整流橋、以及與所述整流橋電性連接的磁性器件和負載，所述裝置還包括：功率開關管、電壓采樣模塊以及本技術所述的控制器；所述功率開關管的控制端電性連接所述控制器，第一接點與負載電性連接，第二接點電性連接所述電壓采樣模塊；所述電壓采樣模塊，用于生成在一采樣周期內的采樣電壓，并作為輸入電壓傳送至所述控制器的所述自適應采樣電路；所述自適應采樣電路采樣所述輸入電壓獲取峰值電壓并輸出作為輸出電壓；所述控制器的所述控制電路根據所述輸出電壓生成開關控制信號，通過所述控制器的所述驅動電路控制所述功率開關管的開啟和關閉，從而實現對所述負載的恒流或者恒功率控制。為實現上述目的，本技術還提供了一種自適應采樣方法，采用本技術所述的自適應采樣電路，其特征在于，包括如下步驟：1)自適應采樣電路接收時鐘控制信號，并在所述時鐘控制信號的上升沿生成一單脈沖信號，導通與保持電容并聯的第一開關，以使所述保持電容進行放電；2)通過所述單脈沖信號關閉所述第一開關，將所述自適應采樣電路接收到的輸入電壓輸出到所述保持電容上；3)判斷所述輸入電壓是否大于等于所述保持電容上的峰值電壓，若是執行步驟4)，否則執行步驟5)；4)保持所述峰值電壓跟隨所述輸入電壓的變化，并通過所述峰值電壓輸出節點輸出；5)斷開所述自適應采樣電路的所述輸入電壓跟隨單元和所述自適應采樣電路的所述峰值電壓輸出節點之間的連接，所述保持電容保持此時的峰值電壓作為最大峰值電壓并通過所述峰值電壓輸出節點輸出。本技術的優點在于：通過本技術所述的自適應采樣電路可以自適應輸入電壓的變化，在輸入電壓不低于輸出電壓時，保持其輸出電壓跟隨輸入電壓的變化；同時在輸入電壓低于輸出電壓時，自適應的斷開輸出電壓和輸入電壓之間的連接關系。可以精確的采樣到輸入電壓的峰值電壓以及最大峰值電壓，而且不受控制器內部延時以及輸入信號電壓斜率的影響。附圖說明圖1，現有電源轉換裝置架構示意圖；圖2，現有采樣電路示意圖；圖3為圖2所示現有采樣電路的關鍵點波形圖；圖4，本技術所述的電源轉換裝置架構示意圖；圖5，本技術所述的自適應采樣電路架構的示意圖；圖6為圖5所示本技術所述的采樣電路的關鍵點波形圖；圖7，本技術所述的自適應采樣電路第一實施例的示意圖；圖8，本技術所述的自適應采樣電路第二實施例的示意圖；圖9，本技術所述的自適應采樣方法的流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術提供的自適應采樣電路、自適應采樣方法、控制器及電源轉換裝置做詳細說明。參考圖4，本技術所述的電源轉換裝置架構示意圖。所述的電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自適應采樣電路，其特征在于，包括：脈沖生成單元、第一開關、保持電容以及輸入電壓跟隨單元；所述脈沖生成單元，一端用于接收時鐘控制信號，另一端電性連接所述第一開關的控制端，所述脈沖生成單元在所述時鐘控制信號的上升沿生成一單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端；所述第一開關，第一接點電性連接峰值電壓輸出節點，第二接點接地；所述保持電容，一端電性連接所述峰值電壓輸出節點，另一端接地；所述輸入電壓跟隨單元，輸入端用于接收輸入電壓，輸出端電性連接所述峰值電壓輸出節點；當所述脈沖生成單元生成所述單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端后，所述第一開關導通使得所述保持電容進行放電；當所述單脈沖信號變成低電平關閉所述第一開關后，所述輸入電壓跟隨單元在所述輸入電壓大于等于所述保持電容上的峰值電壓時，保持所述峰值電壓跟隨所述輸入電壓的變化并通過所述峰值電壓輸出節點輸出，在所述輸入電壓低于所述峰值電壓時，斷開所述輸入電壓跟隨單元和所述峰值電壓輸出節點之間的連接，所述保持電容保持此時的峰值電壓作為最大峰值電壓并通過所述峰值電壓輸出節點輸出。

【技術特征摘要】
1.一種自適應采樣電路，其特征在于，包括：脈沖生成單元、第一開關、保持電容以及輸入電壓跟隨單元；所述脈沖生成單元，一端用于接收時鐘控制信號，另一端電性連接所述第一開關的控制端，所述脈沖生成單元在所述時鐘控制信號的上升沿生成一單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端；所述第一開關，第一接點電性連接峰值電壓輸出節點，第二接點接地；所述保持電容，一端電性連接所述峰值電壓輸出節點，另一端接地；所述輸入電壓跟隨單元，輸入端用于接收輸入電壓，輸出端電性連接所述峰值電壓輸出節點；當所述脈沖生成單元生成所述單脈沖信號輸出至所述第一開關的控制端后，所述第一開關導通使得所述保持電容進行放電；當所述單脈沖信號變成低電平關閉所述第一開關后，所述輸入電壓跟隨單元在所述輸入電壓大于等于所述保持電容上的峰值電壓時，保持所述峰值電壓跟隨所述輸入電壓的變化并通過所述峰值電壓輸出節點輸出，在所述輸入電壓低于所述峰值電壓時，斷開所述輸入電壓跟隨單元和所述峰值電壓輸出節點之間的連接，所述保持電容保持此時的峰值電壓作為最大峰值電壓并通過所述峰值電壓輸出節點輸出。2.根據權利要求1所述的自適應采樣電路，其特征在于，所述輸入電壓跟隨單元包括第一誤差放大器和第二開關；所述第一誤差放大器，第一輸入端用于接收所述輸入電壓，第二輸入端電性連接所述峰值電壓輸出節點，輸出端電性連接所述第二開關的控制端；所述第二開關，第一接點電性連接一電源，第二接點電性連接所述峰值電壓輸出節點；當所述輸入電壓大于等于所述峰值電壓時，所述第一誤差放大器和所述第二開關組成負反饋控制環路，使得所述峰值電壓跟隨所述輸入電壓的變化；當所述輸入電壓低于所述峰值電壓時，所述第一誤差放大器輸出控制信號關斷所述第二開關，使得所述輸入電壓跟隨單元和所述峰值電壓輸出節點之間的連接斷開。3.根據權利要求2所述的自適應采樣電路，其特征在于，所述第二開關為P型MOS管；所述P型MOS管的柵極電性連接所述第一誤差放大器的輸出端，所述P型MOS管的源極電性連接一電源，所述P型MOS管的漏極電性連接所述峰值電壓輸出節點。4.根據權利要求2所述的自適應采樣電路，其特征在于，所述第二開關為N型MOS管；所述N型MOS管的柵極電性連接所述第一誤差放大器的輸出端，所述N型MOS管的源極電性連接所述峰值電壓輸出節點，所述N型MOS管的漏極電性連接一電源。5.根據權利要求2所述的自適應采樣電路，其特征在于，所述第二開關為三極管。6.一種用于電源轉化裝置的控制器，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭儒富，
申請(專利權)人：上海晶豐明源半導體股份有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31