[发明专利]一种膝点检测和采样保持电路

说明书

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种膝点检测和采样保持电路。本发明利用电阻和电容对反馈信号进行延时，将延时后的信号与反馈信号输入到比较器中进行比较。在反馈信号达到膝点时，会急剧下降，此时反馈信号的电压值会小于经过延时的反馈信号，从而使得比较器翻转，得到膝点到达的信号，检测到膝点的信号控制采样开关打开，采样电容存储的膝点电压值传输的保持电容，完成膝点采样工作，得到精确的膝点电压值。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种膝点检测和采样保持电路。

背景技术

近年来，随着电子设备的发展，电子设备要求电源具有更高的功率密度，更高的效率以及更小的体积。早期主要的电源类型，线性稳压电源已经不能满足这些日益提高的要求，因此，开关电源成为主流的趋势。其中反激式变换器作为隔离式开关变换器的一种，在能够进行电气隔离的同时，具有结构简单，成本低，外围元件少的特点，被广泛地应用在低功率消费类电子产品中。原边反馈反激式变换器相较于副边反馈反激式变换器，原理更加简单，成本更低，同时省去了光耦元件而具有高可靠性的优点，而受到市场青睐。

对于原边反馈反激式变换器而言，如图1所示，输出电压信息在副边导通原边关断的时候，通过原边绕组反激到原边体现在功率管漏端电压V_SW上，再通过VIN钳位电路使得反馈电阻R_FB两端的电压仅包含反激电压信息，再通过参考电阻V_REF产生反馈电压V_FB，反馈电压V_FB传递到膝点检测和采样保持电路中，系统通过采样得到的输出电压信息对占空比进行调节，从而实现恒定电压输出。因此，输出电压的准确检测才能够保证系统的输出电压有较高的精度。如图2所示，膝点电压为副边电感电流为零的时刻的功率管漏端V_SW电压值，即为A点。在膝点处，副边的寄生阻抗产生的压降由于副边电感电流为零而不对V_SW产生影响，此时的V_SW能够更加精确地描述输出电压的信息。因此，准确的膝点检测对高精度的原边反馈反激式变换器来说尤为重要。

现有的膝点检测和采样保持方案中，有使用多路电路进行依次采样，得到多个采样值，通过上一个采样点的电压减去固定的电压值与当前采样电压值进行对比，得到真实采样值，再将最真实的采样值送到后续模块的采样方法，然而这种方法需要使用多个电容来对采样值进行存储，不利于片内集成，而且对多路电路依次采样的控制电路也较为复杂，且采样的精确度不高。数字辅助利用模数转换器ADC和数模转换器DAC也常被用于精确膝点检测，但是成本通常过于高昂。

发明内容

本发明主要设计实现了一种高精度的膝点检测和采样保持电路，利用电阻和电容对反馈信号进行延时，将延时后的信号与反馈信号输入到比较器中进行比较。在反馈信号达到膝点时，会急剧下降，此时反馈信号的电压值会小于经过延时的反馈信号，从而使得比较器翻转，得到膝点到达的信号，检测到膝点的信号控制采样开关打开，采样电容存储的膝点电压值传输的保持电容，完成膝点采样工作，得到精确的膝点电压值。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种膝点检测和采样保持电路，用于检测原边反馈反激式变换器在副边电感电流为零时的膝点电压，包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一NMOS管、第二NMOS管、电阻、第一电容、第二电容和电压源；

所述第一运算放大器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接其输出端，第一运算放大器的输出端依次通过电阻和第一电容后接地，将电阻和第一电容的连接点输出的电压信号定义为延迟电压；

所述第二运算放大器的同相输入端接延迟电压，其反相输入端接电压源的正端，电压源的负端接反馈电压，将第二运算放大器的输出电压定义为判断电压，所述电压源产生固定失调电压；

所述第一NMOS管的漏极接延迟电压，其栅极接第一使能信号；