[发明专利]一种非隔离开关电源的整流二极管压降补偿系统

权利要求书

1.一种非隔离开关电源的整流二极管压降补偿系统，基于非隔离高压降压交流直流转换拓扑结构，包括整流桥、输入滤波电容C1、电感L1、功率管M1、峰值电流采样电阻R5、整流二极管D1、隔离二极管D2、分压电阻R1和R2以及输出电容C2，芯片内部包括误差放大器OP1、采样电路、PFM调制器、驱动电路以及电阻R3和R4，非隔离高压降压交流直流转换拓扑结构的输出电压V_OUT通过隔离二极管D2和电阻R1和R2分压后经电阻R3连接误差放大器OP1的负输入端和电阻R4的一端，误差放大器OP1的正输入端连接基准电压VREF，误差放大器OP1的输出信号V_EA连接采样电路的同时连接电阻R4的另一端，将误差放大器OP1的输出信号V_EA通过电阻R4反馈到误差放大器OP1的负输入端，采样电路的输出经PFM调制器和驱动电路后，连接至功率管M1的栅极；

其特征在于：增设延时电路和二极管压降补偿电路并对采样电路进行了改进；

所述二极管压降补偿电路包括电流源IP1、NMOS管M2、M3、M4、M5和M6，PMOS管M7、M8和M9以及电容C4和电阻R7；延时电路的输入端连接PFM调制器的输出，延时电路的输出信号T_CM连接NMOS管M3的栅极，电流源IP1的输入端连接电源VDD，电流源IP1的输出端连接NMOS管M3的漏极、NMOS管M2的栅极、NMOS管M4的栅极、NMOS管M6的漏极及电容C4的一端，电容C4的另一端连接芯片地，NMOS管M3的源极连接NMOS管M2的漏极，NMOS管M2的源极连接芯片地，NMOS管M4的漏极连接PMOS管M7的栅极和漏极以及PMOS管M9的栅极和PMOS管M8的栅极，NMOS管M4的源极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接芯片地，PMOS管M7的源极、PMOS管M8的源极和PMOS管M9的源极均连接电源VDD，PMOS管M8的漏极连接NMOS管M5的漏极和栅极以及NMOS管M6的栅极，NMOS管M5的源极和NMOS管M6的源极均连接芯片地，PMOS管M9的漏极作为二极管压降补偿电路的输出端输出补偿电流I_CM；

所述采样电路包括开关K1、电容C3、电压跟随器OP2和电阻R6，开关K1的一端连接误差放大器OP1的输出信号V_EA，开关K1的另一端连接电容C3的一端和电压跟随器OP2的正端，开关K1由PFM调制器控制，当PFM调制器的PFM信号变为低电平5us后，控制开关K1闭合1us，将误差放大器OP1的输出信号V_EA的电压采样至电容C3，电容C3的另外一端连接芯片地，电压跟随器OP2的负端与电压跟随器OP2的输出端互连并连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接PMOS管M9的漏极并作为采样电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的非隔离开关电源的整流二极管压降补偿系统，其特征在于：系统的工作过程如下：PFM调制器的输出经过延时电路产生控制信号T_CM进入二极管压降补偿电路，二极管压降补偿电路输出的补偿电流信号I_CM与采样电路的输出叠加后产生的补偿电压信号V_CM进入PFM调制器，PFM调制器高电平信号的延时时间持续到采样结束，即T_CM信号的低电平时间从采样结束持续到功率管M1开启，之后变为高电平；二极管压降补偿电路根据T_CM的低电平时间控制二极管压降补偿电路输出的补偿电流信号I_CM的大小，重载时系统工作频率高，T_CM时间短，产生的补偿电流I_CM小，轻载时工作频率低，T_CM时间长，产生的补偿电流I_CM大，与此同时重载时峰值电流大，整流二极管D1产生的压降大，电阻R3的输入端FB采样电压偏高使误差放大器OP1的输出偏高，对应小的补偿电流，产生的补偿电压信号V_CM较低；轻载时峰值电流小，整流二极管D1产生的压降小，电阻R3输入端FB采样电压偏低使误差放大器OP1的输出偏低，对应大的补偿电流，产生补偿电压信号V_CM较高，进而二极管压降补偿电路补偿了由于整流二极管D1压降不同导致误差放大器OP1输出的采样电压误差，通过补偿误差放大器OP1输出的采样电压的方式，抵消峰值电流变化引起的整流二极管D1压降变化，实现系统输出电压的恒定。