[发明专利]一种原边反馈开关电源的线损补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种原边反馈开关电源的线损补偿系统，还涉及一种原边反馈开关电源的线损补偿方法。

背景技术

在中小功率应用中，原边反馈开关电源无需像传统的副边反馈开关电源那样使用光耦和TL431，这有利于减少系统元器件的数目、缩小电路板的空间和降低系统成本，因而得到了越来越广泛的应用。

图1所示是一个典型的原边反馈开关电源示意图。其中100是交流电源，101是整流桥电路，102是输入电容，103是高压启动电阻，104是VDD滤波电容，105是原边反馈控制器IC，106是辅助绕组到VDD的整流二极管，107是RCD吸收回路，108是功率管，109是电感电流检测电阻，110是FB分压电阻，111是变压器(初级边、次级边、辅助绕组的匝数分别是np、ns、na)，112是输出整流二极管，113是输出滤波电容，114是输出端线缆的等效电阻，115是负载。Vo_PCB是PCB板边输出电压，Vo是线端输出电压(线端输出电压Vo是系统实际的输出电压)。

根据图1，容易推算出PCB板边输出电压Vo_PCB和线端输出电压Vo的表达式为：

其中FB指对应节点的电压，R1和R2是FB分压电阻的阻值，n_s和n_a分别是次级边和辅助绕组的匝数，V_D是输出整流二极管112的压降，I_O是输出电流，R_cable是输出端线缆的等效电阻114。

观察Vo的表达式，可以发现：在Rcable无法忽略(一般可以达到百mΩ量级)的情况下，输出电压Vo会随着负载电流的增大而减小。如图2所示，在整个负载范围内，线端输出电压Vo比PCB板边输出电压Vo_PCB小，把二者之间的差值称作线损。负载电流越大，线损越大；线缆电阻Rcable越大，线损也越大。在这种情况下，系统无法或者很难实现恒压输出。

此外，为了消除轻载时的音频噪音，原边反馈控制器IC设置了CS节点电压峰值在轻载状态和极轻载状态时是0.3V而重载时是0.5V，这会使得输出整流二极管的压降V_D在不同负载时不同，重载状态下的压降大于轻载状态和极轻载状态。如果不做相应的补偿，会进一步恶化线损问题，系统的恒压输出效果更差。

针对以上问题，可以考虑外置的线损补偿方式，但是外置补偿需要额外增加元器件，进而增加系统的成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种原边反馈开关电源的线损补偿系统及其方法，在不增加外部元件的基础上，综合考虑输出导线的线损压降和不同负载下V_CS电压峰值变化对输出整流二极管压降的影响，通过补偿电流到原边反馈开关电源反馈控制器的电压反馈引脚FB的方式实现原边反馈开关电源的精准稳压输出。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种原边反馈开关电源的线损补偿系统，其特征在于：包括带有反馈网络的闭环误差放大电路、采样电路、负载检测模块和线损补偿模块；

所述闭环误差放大电路、采样电路、负载检测模块依次连接，采样电路的输出端和负载检测模块的输出端均作为线损补偿模块的输入与线损补偿模块连接，所述线损补偿模块内部包含有电压控制电流源电路；

所述闭环误差放大电路由误差放大器(EA)和反馈网络组成；

所述原边反馈开关电源具有带电压反馈引脚FB的反馈控制器，采集反馈控制器的电压反馈引脚的电压值，记为电压V_FB；

电压V_FB通过误差放大器与参考电压V_ref进行误差比较放大，输出电压V_COMP0至采样电路；

所述采样电路以与原边反馈开关电源相同工作频率的控制信号对V_COMP0进行采样，输出电压记为V_COMP；