輸出電壓反饋電路、隔離式變換器和用于其的集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及輸出電壓反饋電路、隔離式變換器和用于其的集成電路，所述輸出電壓反饋電路包括第一隔離電阻、第二隔離電阻、運算放大器、第一阻抗網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗網(wǎng)絡(luò)；第一隔離電阻連接在第一反饋輸入端和運算放大器的正相輸入端之間；第二隔離電阻連接在第二反饋輸入端和運算放大器的反相輸入端之間；第一阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在運算放大器的正相輸入端和反饋電路接地點之間；第二阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在運算放大器的反相輸入端和運算放大器的輸出端之間；運算放大器的輸出端與反饋電壓輸出端連接；其中，第一隔離電阻和第二隔離電阻的為大阻值電阻。本發(fā)明不需要光耦仍能實現(xiàn)對于輸出電壓的隔離反饋。
【專利說明】輸出電壓反饋電路、隔離式變換器和用于其的集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及一種輸出電壓反饋電路、隔離式變換器和用于其的集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隔離式變換器被廣泛應(yīng)用于各種離線供電系統(tǒng)中。隔離式變換器通常包括原邊功率電路和副邊功率電路，兩者通過具有原邊繞組和副邊繞組的變壓器隔離。
[0003]隔離式變換器通過功率開關(guān)控制流過原邊繞組的電流，從而實現(xiàn)在副邊側(cè)電路輸出恒定的電壓或恒定的電流。為了實現(xiàn)對于功率開關(guān)的控制，需要獲得輸出電壓的反饋值。
[0004]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用光耦反饋的隔離式變換器的電路示意圖。如圖1所示，隔離式變換器10用于將輸入的直流電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓V-。隔離式變換器10通過光耦11從副邊功率電路反饋與輸出電壓Vrat相關(guān)的反饋電壓Vfb，反饋電壓Vfb被輸入到開關(guān)控制電路12，開關(guān)控制電路12根據(jù)反饋電壓和其它參量，例如原邊電流峰值，控制功率開關(guān)S導通和關(guān)斷，實現(xiàn)恒壓或恒流輸出。
[0005]光耦可以為反饋電路提供較好的隔離，但是，光耦壽命短，在惡劣條件下工作不可靠，還會使得使用光耦的輸出電壓反饋電路反饋結(jié)構(gòu)損耗較大、效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需使用光耦來進行隔離反饋的輸出電壓反饋電路、隔離式變換器和用于其的集成電路。
[0007]在第一方面，本發(fā)明提供一種輸出電壓反饋電路，用于對隔離式變換器的輸出電壓進行反饋，所述輸出電壓反饋電路包括第一隔離電阻、第二隔離電阻、運算放大器、第一阻抗網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗網(wǎng)絡(luò)；
[0008]所述第一隔離電阻連接在第一反饋輸入端和所述運算放大器的正相輸入端之間；
[0009]所述第二隔離電阻連接在第二反饋輸入端和所述運算放大器的反相輸入端之間；
[0010]所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在所述運算放大器的正相輸入端和反饋電路接地點之間；
[0011]所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在所述運算放大器的反相輸入端和所述運算放大器的輸出端之間；
[0012]所述運算放大器的輸出端與反饋電壓輸出端連接；
[0013]其中，所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電阻值均大于預定電阻值以使得在第一反饋輸入端和第二反饋輸入端施加預定電壓時流過所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電流的電流強度小于預定電流強度。
[0014]優(yōu)選地，所述預定電阻值大于等于1000K Ω。[0015]優(yōu)選地，所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電阻值相同；
[0016]所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)和所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)具有相同的阻抗值。
[0017]優(yōu)選地，所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)包括第一電阻；所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)包括第二電阻。
[0018]優(yōu)選地，所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)還包括與所述第一電阻并聯(lián)的第一濾波電路；
[0019]所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)還包括與所述第二電阻并聯(lián)的第二濾波電路。
[0020]優(yōu)選地，所述第一濾波電路包括串聯(lián)連接的第一濾波電阻和第一濾波電容；所述第二濾波電路包括串聯(lián)連接的第二濾波電阻和第二濾波電容；或者
[0021]所述第一濾波電路包括第一濾波電容；所述第二濾波電路包括第二濾波電容。
[0022]優(yōu)選地，所述輸出電壓反饋電路包括第一箝位二極管和第二箝位二極管；
[0023]所述第一箝位二極管連接在所述運算放大器的正相輸入端和所述反饋電路接地點之間；
[0024]所述第二箝位二極管連接在所述運算放大器的反相輸入端和所述反饋電路接地點之間。
[0025]在第二方面，本發(fā)明提供一種隔離式變換器，包括原邊功率電路、副邊功率電路、開關(guān)控制電路；
[0026]所述隔離式變換器還包括如上所述的輸出電壓反饋電路；
[0027]所述開關(guān)控制電路包括反饋電壓輸入端，所述輸出電壓反饋電路的反饋電壓輸出端與所述反饋電壓輸入端連接；所述輸出電壓反饋電路的第一反饋輸入端與副邊功率電路的電壓輸出端連接；所述輸出電壓反饋電路的第二反饋輸入端與副邊功率電路的接地點連接；所述輸出電壓反饋電路的反饋電路接地點與原邊功率電路的接地點連接。
[0028]在第三方面，本發(fā)明提供一種用于隔離式變換器的集成電路，所述集成電路包括開關(guān)控制電路和運算放大器；所述開關(guān)控制電路包括反饋電壓輸入端，所述運算放大器的輸出端與所述反饋電壓輸入端連接；
[0029]所述運算放大器用于構(gòu)成如上所述的輸出電壓反饋電路。
[0030]本發(fā)明通過利用大阻值的電阻替代光耦來進行副邊側(cè)和原邊側(cè)的反饋隔離，由此，在以相同的隔離效果實現(xiàn)輸出電壓反饋的同時，簡化了輸出電壓反饋電路結(jié)構(gòu)，提高了輸出電壓反饋電路可靠性和可集成度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0032]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中使用光耦反饋的隔離式變換器的電路示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明第一實施例的隔離式變換器的電路示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明實施例的阻抗網(wǎng)絡(luò)的一個實施方式的示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明實施例的阻抗網(wǎng)絡(luò)的另一個實施方式的示意圖；
[0036]圖5是可以用于本發(fā)明實施例的隔離式變換器的集成電路的示意圖；
[0037]圖6是本發(fā)明第二實施例的隔離式變換器的電路示意圖。
【具體實施方式】[0038]以下的優(yōu)選實施例進行描述的，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。
[0039]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0040]同時，應(yīng)當理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個元件或子電路通過電氣連接或電磁連接構(gòu)成的導電回路。當稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件或電路“連接在”兩個節(jié)點之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0041]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0042]本發(fā)明可以被應(yīng)用于任何隔離式變換器，在以下的詳細描述中，僅以反激式變換器(flyback converter)為例解釋本發(fā)明的具體工作原理。
[0043]圖2是本發(fā)明實施例的隔離式變換器的電路示意圖。如圖2所示，隔離式變換器20包括變壓器T、功率開關(guān)S、開關(guān)控制電路21、輸出電壓反饋電路22和副邊整流電路23。變壓器T包括相互耦合的原邊繞組LI和副邊繞組L2。副邊整流電路23與副邊繞組L2連接。
[0044]在本發(fā)明中，原邊功率電路是指在隔離式變換器中原邊繞組一側(cè)用于傳遞能量的電流信號從輸入端口進入后經(jīng)過的電路。
[0045]優(yōu)選地，如圖2所示，本實施例的隔離式變換器20還可以包括連接在功率開關(guān)S和接地點之間的采樣電阻Rsm。采樣電阻Rsm不與接地點連接的一端連接到開關(guān)控制電路21的電流采樣信號輸入端SEN，為開關(guān)控制電路21提供原邊功率電路的電流采樣信號。在此前提下，原邊繞組LI和功率開關(guān)S以及采樣電阻Rsm的串聯(lián)電路構(gòu)成了原邊功率電路。
[0046]在本實施例中，功率開關(guān)S可以是任何可控半導體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導體場效應(yīng)管(MOSFET)等。
[0047]當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，雖然圖2中示出了采樣電阻Rsm，但是，其對于本發(fā)明的技術(shù)方案并非必須的，在開關(guān)控制電路21的控制機制不需要原邊電流采樣信號的前提下，可以省略采樣電阻Rsm，此時，功率開關(guān)S直接與接地點連接，原邊繞組LI和功率開關(guān)S構(gòu)成原邊功率電路。
[0048]在本發(fā)明中，副邊功率電路是指在隔離式變換器中副邊繞組一側(cè)接收能量并輸出能量的電路。通常，原邊功率電路的接地點和副邊功率電路的接地點之間絕緣。
[0049]在圖2中，副邊繞組L2和副邊整流電路23構(gòu)成副邊功率電路。原邊功率電路輸入電壓母線的輸入電壓Vin并通過變壓器T傳送到副邊功率電路輸出。開關(guān)控制電路21的驅(qū)動信號輸出端DRV與功率開關(guān)S連接，輸出開關(guān)控制信號控制功率開關(guān)SI的導通和關(guān)斷。[0050]輸出電壓反饋電路22的輸入端口與副邊整流電路23的輸出端口連接，也即，輸出電壓反饋電路22第一反饋輸入端In1與副邊功率電路的電壓輸出端連接，第二反饋輸入端in2與副邊功率電路的接地點gndi連接。輸出電壓反饋電路的反饋電壓輸出端fb與開關(guān)控制電路的反饋電壓輸入端FB連接。
[0051]輸出電壓反饋電路的反饋電路接地點gndf與原邊功率電路的接地點gnd2連接。
[0052]具體地，如圖2所示，輸出電壓反饋電路22包括第一隔離電阻R1、第二隔離電阻R2、運算放大器AMP、第一阻抗網(wǎng)絡(luò)Zl和第二阻抗網(wǎng)絡(luò)Z2。
[0053]第一隔離電阻Rl連接在第一反饋輸入端In1和運算放大器AMP的正相輸入端A之間；第二隔離電阻R2連接在第二反饋輸入端in2和運算放大器AMP的反相輸入端B之間。
[0054]第一阻抗網(wǎng)絡(luò)Zl連接在運算放大器AMP的正相輸入端A和反饋電路接地點gndf之間。
[0055]第二阻抗網(wǎng)絡(luò)Z2連接在運算放大器AMP的反相輸入端B和運算放大器AMP的輸出端之間。運算放大器AMP的輸出端作為輸出電壓反饋電路的反饋電壓輸出端fb。
[0056]其中，為了實現(xiàn)原邊功率電路和副邊功率電路之間的隔離，第一隔離電阻Rl和第二隔離電阻R2為大電阻，其電阻值被設(shè)置為均大于預定電阻值以使得在第一反饋輸入端和第二反饋輸入端施加預定范圍的電壓時(也即通常情況下隔離式變換器輸出端會出現(xiàn)的電壓極限值)流過所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電流的電流強度趨近于零，也即，小于預定電流強度。所述的預定電流強度可以依據(jù)國家或者行業(yè)相關(guān)標準設(shè)置，以滿足安全性方面的要求。
[0057]在一個優(yōu)選的實施方式中，所述預定電阻值大于等于1000KΩ。在第一隔離電阻Rl和第二隔離電阻R2被選取為具有大于1000K Ω的阻值時，在正常情況下隔離式變換器20的輸出電壓Vrat作用于輸出電壓反饋電路的輸入端口時，流過第一隔離電阻Rl和第二隔離電阻R2的電流強度趨近于零，從而使得原邊功率電路和副邊功率電路之間具有良好的隔離，具有較好的安全性。而且，由于以差分運算放大器的方式來進行反饋，原邊功率電路和副邊功率電路接地點之間的共模噪聲影響被最小化。
[0058]在一個優(yōu)選的實施方式中，第一隔離電阻Rl的電阻值為IOM Ω，第二隔離電阻Rl的電阻值為IOM Ω。實際應(yīng)用中，所述第一隔離電阻和第二隔離電阻可根據(jù)國家安規(guī)標準的規(guī)定，達到隔離電壓要求即可。
[0059]同時，由于實際存在電連接，輸出電壓Vrat的變化會在運算放大器的輸出端的反饋電壓Vfb得到體現(xiàn)。
[0060]根據(jù)圖2所示的電路結(jié)構(gòu)，對于運算放大器的正相輸入端A:
【權(quán)利要求】
1.一種輸出電壓反饋電路，用于對隔離式變換器的輸出電壓進行反饋，所述輸出電壓反饋電路包括第一隔離電阻、第二隔離電阻、運算放大器、第一阻抗網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗網(wǎng)絡(luò)； 所述第一隔離電阻連接在第一反饋輸入端和所述運算放大器的正相輸入端之間； 所述第二隔離電阻連接在第二反饋輸入端和所述運算放大器的反相輸入端之間； 所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在所述運算放大器的正相輸入端和反饋電路接地點之間；所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)連接在所述運算放大器的反相輸入端和所述運算放大器的輸出端之間； 所述運算放大器的輸出端作為所述輸出電壓反饋電路的反饋電壓輸出端； 其中，所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電阻值均大于預定電阻值以使得在第一反饋輸入端和第二反饋輸入端施加預定電壓時流過所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電流的電流強度小于預定電流強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述預定電阻值大于等于1000K Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述第一隔離電阻和所述第二隔離電阻的電阻值相同； 所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)和所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)具有相同的阻抗值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)包括第一電阻；所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)包括第二電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述第一阻抗網(wǎng)絡(luò)還包括與所述第一電阻并聯(lián)的第一濾波電路； 所述第二阻抗網(wǎng)絡(luò)還包括與所述第二電阻并聯(lián)的第二濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述第一濾波電路包括串聯(lián)連接的第一濾波電阻和第一濾波電容；所述第二濾波電路包括串聯(lián)連接的第二濾波電阻和第二濾波電容；或者 所述第一濾波電路包括第一濾波電容；所述第二濾波電路包括第二濾波電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出電壓反饋電路，其特征在于，所述輸出電壓反饋電路包括第一箝位二極管和第二箝位二極管； 所述第一箝位二極管連接在所述運算放大器的正相輸入端和所述反饋電路接地點之間； 所述第二箝位二極管連接在所述運算放大器的反相輸入端和所述反饋電路接地點之間。
8.一種隔離式變換器，包括原邊功率電路、副邊功率電路、開關(guān)控制電路； 所述隔離式變換器還包括如權(quán)利要求1-7中任一項所述的輸出電壓反饋電路； 所述開關(guān)控制電路包括反饋電壓輸入端，所述輸出電壓反饋電路的反饋電壓輸出端與所述反饋電壓輸入端連接；所述輸出電壓反饋電路的第一反饋輸入端與副邊功率電路的電壓輸出端連接；所述輸出電壓反饋電路的第二反饋輸入端與副邊功率電路的接地點連接；所述輸出電壓反饋電路的反饋電路接地點與原邊功率電路的接地點連接。
9.一種用于隔離式變換器的集成電路，所述集成電路包括開關(guān)控制電路和運算放大器；所述開關(guān)控制電路包括反饋電壓輸入端，所述運算放大器的輸出端與所述反饋電壓輸入端連接；所述運算放大器用于構(gòu)成輸出 電壓反饋電路。
【文檔編號】H02M1/14GK103780098SQ201410065311
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】曹何金生 申請人:矽力杰半導體技術(shù)(杭州)有限公司