[发明专利]一种采样保持与膝点检测电路

说明书

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种采样保持与膝点检测电路。本发明电路的缓冲器和比较器复用一个折叠式共源共栅结构，省去了额外的运放，降低了电路了功耗和成本。在反馈电压到达膝点时，电压波形会急剧下降，而缓冲器自身存在延时，两个电压之间形成压差使得比较器翻转，从而检测得到膝点信号，进而将采样开关打开，采样电容Csubgt;delay/subgt;存储的电荷分享到保持电容Csubgt;hold/subgt;，一个窄脉冲时间后，关闭比较器，同时采样开关断开，完成采样工作，得到膝点电压值。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种采样保持与膝点检测电路。

背景技术

近年来，随着电子设备的发展，电子设备追求具有更高功率密度，更高效率以及更小体积的电源。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。传统的反激式变换器采用光耦器件和TL431对输出电压信息进行采样，然而光耦器件和TL431占用体积大，没有办法实现内部集成，不利于实现小型化，且光耦器件受温度和辐照影响较大，采样精度会受环境影响。因此，原边反馈反激式变换器因其更简单的外围结构设计、更小的体积和更低的成本受到市场青睐。

由于采样的精确度决定了输出电压的精确度，原边反馈反激式变换器设计的关键点之一就是采样保持和膝点检测电路的设计。具体而言，如图1所示，在副边导通原边关断的时候，输出电压信息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钳位电路将反馈电压V_FB钳位到VIN，从而使得反馈电阻R_FB两端的电压仅包含反激电压信息，再通过参考电阻R_REF产生反馈参考电压V_RREF，反馈参考电压V_RREF传递到采样保持和膝点检测电路中，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。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。

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。还有的方案采用电阻-电容组成延时电路将经过延时后的电压与V_FB通过额外的比较器进行比较得到膝点，这种方法采用了额外的比较电路，因此功耗相对较大。

发明内容

本发明主要设计实现了一种采样保持与膝点检测电路，该电路的缓冲器和比较器复用一个折叠式共源共栅结构，省去了额外的运放，降低了电路了功耗和成本。在反馈电压到达膝点时，电压波形会急剧下降，而缓冲器自身存在延时，两个电压之间形成压差使得比较器翻转，从而检测得到膝点信号，进而将采样开关打开，采样电容C_delay存储的电荷分享到保持电容C_hold，一个窄脉冲时间后，关闭比较器，同时采样开关断开，完成采样工作，得到膝点电压值。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种采样保持与膝点检测电路，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，包括缓冲器、比较器、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一电阻、第一电容、第二电容和电压源；

所述缓冲器的同相输入端接反馈电压，其反相输入端接其输出端，缓冲器的输出端依次通过第一电阻和第一电容后接地，将缓冲器的使能信号定义为第一使能信号，输出定义为延迟电压；