[发明专利]开关电源的OCP补偿电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术，尤其涉及一种开关电源的OCP补偿电路及方法。

背景技术

开关电源中，OCP补偿是一种连续模式在不同输入电压情况下保证输出功率一致性的技术方案。通常，检测点极限值都会在固定值的基础上叠加一个随占空比增大而增大的增量，该增量值就是OCP补偿量。

从系统输出功率一致性的需要来讲，随着占空比变大，需要的OCP补偿量也要大。然而，在输入电压比较低的时候，会存在一个很严重的问题，如图1所示。在一般应用中，检测点随占空比增大呈线性增长，那么当输入电压比较低的时候，检测点线性增长的斜率会很小，至少比检测点极限值线的斜率要小，这样要达到检测点极限值线上的某个点，比如在占空比为D₁时的检测点为V₁，理论上讲必须是通过需要的理想线才能到达目标。但是实际上，由于需要的理想线在占空比小于D₁时已经超过了检测点极限值线，这样会在占空比为0的时候立刻响应检测点极限值线，因而达不到需要的理想线。由上，最终平衡的结果是只能达到实际线，也就是在占空比为0时，刚好没有碰到检测点极限值线，而之后就一直没有碰到检测点极限值线，只能通过占空比最大值的限制将开关强制关断。

因此，将OCP补偿量做大，又不影响检测点在有效占空比内的增长线，一直是连续模式在不同输入电压情况下保证输出功率一致性的难题。

现有技术中的OCP补偿量通常是采用随占空比变化的线性补偿方式或者分段线性补偿方式，如图2A至图2D所示。其中，图2A是在有效占空比范围0～D_MAX内的线性补偿；图2B是在占空比较小的一段0～D1的补偿量为0，中间一段D1～D2线性补偿，最后一段D2～D_MAX维持最大值不变；图2C是在占空比较小的一段0～D1线性补偿，后面一段D1～D_MAX维持最大值不变；图2D是占空比较小的一段0～D1以较小的斜率线性补偿，后面一段D1～D_MAX以更大的斜率线性补偿。

图3示出了分段线性补偿方式的一种实现电路10，该电路10包括：

第一电流源31，产生电流I₁；

第二电流源38，由第一PMOS管39控制开通，产生一个电流I₃，电流I₁和受控制的电流I₃对电容C充电产生分段线性电压信号22；

第一PMOS管39，由第一输入数字信号28控制，对第二电流源38进行开通和断开的控制；

第一NMOS管32，由第二输入数字信号21控制，对分段线性电压信号22进行置零和断开的控制；

PNP三极管37，由输入模拟信号27控制，对分段线性电压信号22进行最高点钳位控制；

第二NMOS管34，由运算放大器33的输出信号24控制，源端产生跟随分段线性电压信号22的信号23，通过第二PMOS管35、第二NMOS管34和电阻R，信号23被转换为电流I₂，电流I₂与分段线性电压信号22和电阻R相关；

第三PMOS管36输出补偿电流I₀，即反映OCP补偿量的电流，该补偿电流I₀由电流I₂镜像产生。

其中，分段线性电压信号22为电容C两端的电压信号，电容C的一端连接电流源31的输出端、第一PMOS管39的漏端、PNP三极管37的发射极、第一NMOS管32的漏端以及运算放大器33的正端，电容C的另一端连接地。第一PMOS管39的源端连接电流源38的一端，栅端接收第一输入数字信号28，电流源38的另一端连接电源VDD。PNP三极管37的集电极接地GND，基极接收输入模拟信号27。第一NMOS管32的源端接地，栅端接收第二输入数字信号21。运算放大器33的负端连接电阻R的一端和第二NMOS管34的源端，输出端连接第二NMOS管34的栅端，电阻R的另一端连接地。第二NMOS管34的漏端25连接第二PMOS管35的漏端。电流源31输出的电流为I₁，电流源38输出的电流为I₃，第二PMOS管35的源漏电流为I₂。第二PMOS管35的漏端连接自身的栅端，并连接第三PMOS管36的栅端，第二PMOS管35和第三PMOS管36的源端连接电源VDD，第二PMOS管36的漏端26作为输出端，第三PMOS管36的源漏电流为I₀。