[发明专利]一种电压采样方法及电压采样电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关变换器领域，特别涉及开关变换器中反馈电压的采样方法及电压采样电路。

背景技术

电源是各种电子设备的心脏，是电子设备不可或缺的一部分，开关电源(也称为开关变换器)在电源技术中占有重要地位，现代电源大都采用开关电源技术，其具有变换效率高、体积小、动态响应速度快等优点。

现有开关变换器的电路结构框图如图1-1所示，输入电压Vin通过功率变换电路进行功率传输和电压变换后形成输出电压Vo，功率变换电路主要由功率开关器件(如三极管或MOS管)、二极管、电感、电容和变压器连接组成；为了使开关变换器的输出电压稳定，需要使用控制电路或控制IC对变换器进行闭环控制，而控制电路或控制IC通常会通过两个采样电阻Rf1和Rf2对变换器的输出电压Vo进行采样并得到反馈电压VFB，VFB输入到控制电路或控制IC内部的误差放大器的反向输入端，并与连接至误差放大器同相输入端的基准电压Vref进行比较，然后将比较后的误差电压进行放大处理后从误差放大器的输出端Comp输出并形成电压信号Vc，然后将Vc输入给PWM调制器，PWM调制器将接收到的电压信号Vc与斜坡电压Vcs进行比较后形成PWM信号，以驱动功率变换电路中的开关器件的导通与关断，并调节开关器件的驱动占空比，从而维持输出电压的稳定。

开关变换器作为闭环控制系统，误差放大器(Error Ampl ifi er，简称为EA)也称为误差比较放大器，其输出端Comp通常被引出至控制电路或控制IC的外部，以便对开关变换器进行环路补偿控制，使变换器对各种扰动都能够快速响应，从而能够高效、稳定、可靠地工作。误差放大器对输出电压进行采样、比较和误差放大后，其输出电压Vc能够反映因变换器的输入电压或输出负载的变化导致的变换器的输出电压Vo的变化，所以常常会从Comp端采样以输出给其他的控制电路或保护电路，以实现各种控制或保护功能。但是，直接采样误差放大器的输出端电压时，通常会改变其阻抗特性甚至引入干扰信号，从而对变换器的环路产生干扰，导致变换器工作不稳定、环路响应速度变慢，甚至引起输出电压抖动等，使变换器的可靠性降低。

现有的一种较为简单的采样输出负载的方式如图1-2所示，在变换器输出负极与功率变换电路之间串接一只采样电阻Rs1，以将变换器输出负载的变化量转化为电压变化量VRs1，VRs1即采样电阻Rs1两端的电压，其数值为负值，即VRs1＜0；VRs1输入给一个运算放大器的反向输入端，运算放大器简称为运放，其同相输入端通过电阻Rs2接变换器的输出负极，则运放的的同相输入端电压始终为零，运放的输出端输出采样电压Vs1，若变换器的输出负载增加或减轻，则Vs1将随之增大或减小；在需要原副边隔离的变换器中，Vs1可以通过隔离电路(如光耦隔离、磁隔离等)的隔离传输后反馈到变换器的原边形成另一采样电压Vs2；不论是Vs1还是Vs2，都可以输出给某一控制电路或保护电路，以实现开关变换器的各种控制或保护功能。但这种采样方式存在的问题是，因采样电阻Rs1直接串接在变换器的输出负极走线中，在变换器的输出负载较重时Rs1引起的损耗急剧增加，发热严重，可靠性下降；例如，若Rs1取值为10mΩ，变换器的输出负载Io为10A时，电阻Rs1引起的损耗PRs1＝Io²×Rs1＝10×10×0.01W＝1W，则Rs1需要使用功率和体积较大的精密电阻，即便如此，其发热也会非常严重，并且造成的损耗可能难以接受。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电压采样方法及电压采样电路，不仅电路简单、成本低廉，还可有效抑制因采样误差放大器的输出端电压而带来的环路不稳定的问题，从而使变换器稳定可靠地工作。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的是：提供一种电压采样方法，其特征在于：使用一种电压采样电路，所述的电压采样电路的输出端作为电压采样点进行电压采样，改变现有的直接连接控制电路或控制IC的误差放大器的输出端以采样其输出电压的方式，可以使采样后的电压携带的干扰杂波减少，对变换器的控制环路无干扰，并提高变换器的稳定性。

优选的，所述的一种电压采样电路包括由第一电阻和第一电容串联后组成的第一RC串联支路，所述的电压采样点为第一RC串联支路的串联节点。

优选的，所述的一种电压采样电路包括至少两路RC串联支路，每一路RC串联支路均由电阻和电容串联组成，第二RC串联支路并联在第一电容的两端，第三RC串联支路并联在第二电容的两端，依此类推，最后一路RC串联支路的串联节点作为所述的电压采样点。