开关电路的电感电流模拟电路、模拟方法及开关电源
阅读说明：本技术 开关电路的电感电流模拟电路、模拟方法及开关电源 (Inductive current simulation circuit and method of switching circuit and switching power supply ) 是由 徐爱民 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种开关电路的电感电流模拟电路、模拟方法及开关电源,基于误差放大电路,同步整流管导通时,所述误差放大电路将表征同步整流管电流的第一采样信号和表征电感电流模拟信号的第二采样信号进行误差放大,得到误差放大信号；根据同步整流管导通时的误差放大信号以及主功率管导通时的第一电流,重构电感电流,得到电感电流模拟信号。本发明可以得到电感电流的模拟信号,避免采样电感电流而带来的采样精度不准的问题。(The invention provides an inductive current analog circuit, an analog method and a switching power supply of a switching circuit, based on an error amplification circuit, when a synchronous rectifier tube is conducted, the error amplification circuit performs error amplification on a first sampling signal representing the current of the synchronous rectifier tube and a second sampling signal representing an inductive current analog signal to obtain an error amplification signal; and reconstructing the inductive current according to the error amplification signal when the synchronous rectifier tube is conducted and the first current when the main power tube is conducted, so as to obtain an inductive current analog signal. The invention can obtain the analog signal of the inductive current and avoid the problem of inaccurate sampling precision caused by sampling the inductive current.)
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种开关电路的电感电流模拟电路、模拟方法及开关电源。
背景技术
开关电路的控制方案中，常需要用到电感电流采样信号。在有些应用场合下，开关电路的主功率管的导通时间很短，使得电感充放电电流采样不准，进而影响开关电路的控制效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种可重构开关电路电感电流的电感电流模拟电路，用以解决电感电流采样不准的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种开关电路的电感电流模拟电路，所述开关电路包括主功率管和同步整流管，电感电流模拟电路包括：
误差放大电路，同步整流管导通阶段，接收表征同步整流管电流的第一采样信号和表征电感电流模拟信号的第二采样信号，输出误差放大信号；
输出电流产生电路，用以产生所述电感电流模拟信号；在同步整流管导通阶段，所述误差放大信号驱动输出电流产生电路；在主功率管导通阶段，通过第一电流驱动输出电流产生电路。
可选的，还包括第一电流产生电路，根据电感电流模拟信号、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压，产生所述第一电流。
可选的，还包括第一电流产生电路，在同步整流管刚导通的第一时间内，根据所述误差放大电路的输出电流方向，产生所述第一电流。
可选的，所述第一电流产生电路包括第一电容和第一开关管，根据电感电流模拟信号设定第一电容的充电电流，根据所述充电电流、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压设定第一电容的放电电流；所述充电电流整个工作周期内给第一电容充电，所述放电电流在主功率管导通期间给所述第一电容放电；所述第一电容电压驱动所述第一开关管，所述第一开关管电流为所述第一电流。
可选的，所述第一电流产生电路包括第一电容和第一开关管，在同步整流管刚导通的第一时间内，根据所述误差放大电路的输出电流方向，所述第一电容以第二电流充电或者以第二电流放电，所述第一电容电压驱动所述第一开关管，所述第一开关管电流为所述第一电流。
可选的，所述输出电流产生电路包括输出管和采样管，所述输出管一端和所述采样管的一端连接，所述采样管的另一端连接主功率管与同步整流管的公共连接端；在同步整流管导通阶段，所述误差放大信号驱动所述输出管；在主功率管导通阶段，所述第一电流驱动所述输出管，所述输出管电流表征电感电流模拟信号。
可选的，所述输出管的另一端连接一个电阻。
可选的，所述误差放大电路第一输入端连接同步整流管接地端，其第二端连接所述采样管和输出管的公共连接端；在同步整流管导通阶段，所述误差放大电路使能，输出所述误差放大信号。
可选的，开关电路为降压电路时，所述第一电容的充电电流表征所述电感电流模拟信号，所述第一电容的放电电流与充电电流和输入电压的乘积成正比，与输出电压成反比。
本发明还提供一种开关电路的电感电流模拟方法，所述开关电路包括主功率管和同步整流管，基于误差放大电路，同步整流管导通时，所述误差放大电路将表征同步整流管电流的第一采样信号和表征电感电流模拟信号的第二采样信号进行误差放大，得到误差放大信号；根据同步整流管导通时的误差放大信号以及主功率管导通时的第一电流，重构电感电流，得到电感电流模拟信号。
可选的，根据电感电流模拟信号、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压，产生所述第一电流。
可选的，在同步整流管刚导通的第一时间内，根据所述误差放大电路的输出电流方向，产生所述第一电流。
可选的，根据电感电流模拟信号设定第一电容的充电电流，根据所述充电电流、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压设定第一电容的放电电流；所述充电电流整个工作周期内给第一电容充电，所述放电电流在主功率管导通期间给所述第一电容放电；所述第一电容电压驱动第一开关管，所述第一开关管电流为所述第一电流。
可选的，在同步整流管刚导通的第一时间内，根据所述误差放大电路的输出电流方向，所述第一电容以第二电流充电或者以第二电流放电，所述第一电容电压驱动所述第一开关管，所述第一开关管电流为所述第一电流。
可选的，开关电路为降压电路时，所述第一电容的充电电流表征所述电感电流模拟信号，所述第一电容的放电电流与充电电流和输入电压的乘积成正比，与输出电压成反比。
本发明还提供一种开关电源，包括以上任意一种所述的电感电流模拟电路，以模拟开关电路的电感电流。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明基于误差放大电路，同步整流管导通时，所述误差放大电路将表征同步整流管电流的第一采样信号和表征电感电流模拟信号的第二采样信号进行误差放大，得到误差放大信号；根据同步整流管导通时的误差放大信号以及主功率管导通时的第一电流，重构电感电流，得到电感电流模拟信号。本发明可以重构电感电流，得到电感电流的模拟信号，避免采样电感电流而带来的采样精度不准的问题。
附图说明
图1为本发明电感电流模拟电路的控制框图；
图2为本发明电感电流模拟电路的原理图；
图3为本发明第一电流产生电路第一实施例原理图；
图4为本发明第一电流产生电路第二实施例原理图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，示意了本发明开关电路的电感电流模拟电路控制框图，开关电路包括主功率管和同步整流管，模拟电路包括运放U01、第一电流产生电路U02和输出电流产生电路U03。同步整流管导通(BG_ON)阶段，运放U01在使能，运放U01将表征同步整流管电流的第一采样信号VC1和表征电感电流模拟信号VC2的第二采样信号进行误差放大，运放U01的输出误差放大信号；在同步整流管导通阶段，所述误差放大信号驱动输出电流产生电路U03；在主功率管导通(TG_ON)阶段，第一电流产生电路U02产生第一电流I1驱动输出电流产生电路U03；所述输出电流产生电路U03输出电感电流模拟信号Imon。第一电流产生电路U02根据电感电流模拟信号Imon、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压，产生所述第一电流I1；或者，在同步整流管刚导通的第一时间内，根据所述运放U01的输出电流IA方向，产生所述第一电流I1。
如图2所示，示意了本发明开关电路的电感电流模拟电路实施例原理图，所述开关电路以降压电路为例，图中主功率管为M01管，同步整流管为M02管。所述模拟电路包括采样管M101、输出管M102、镜像电流管M103、运放U101和第一电流产生电路U02，所述采样管M101第一端连接降压电路中同步整流管M02第一端，所述采样管M101第二端连接输出管M102。在同步整流管M02导通阶段，所述运放U101第一输入端连接所述采样管M101第二端，所述运放U101第二输入端连接所述同步整流管M02第二端，所述运放U101输出端连接所述输出管M102的控制端。同步整流管M02导通阶段，同步整流管M02压降表征同步整流管M02电流，采样管M101压降表征输出管电流，由于同步整流管M02和采样管M101有公共连接端，故同步整流管M02的压降和采样管M101压降的误差，等于同步整流管M02第二端电压和采样管M101与输出管M102公共连接端电压的误差，故而运放U101输出电压表征同步整流管M02电流和输出管M102电流的误差。所述镜像电流管M103控制端和输出管M102的控制端连接，所述镜像电流管M103的电流为输出管M102电流的镜像电流。所述第一电流产生电路U102根据镜像电流管M103电流Imon、开关电路的拓扑结构、输入电压和输出电压，产生第一电流I1；或者，在同步整流管刚导通的第一时间内，所述第一电流产生电路根据所述运放U101输出电流的电流方向，产生第一电流I1。由于输出管M102控制端有寄生电容，寄生电容的充放电可改变输出管控制端的驱动电压，因此在主功率管导通阶段，设定所述第一电流I1驱动所述输出管M102，所述输出管电流为电感电流模拟信号，表征电感电流。本实施例中，可在输出管M102和镜像管M103的一端分别通过电阻R2和R3连接高电位端，以便让第一电流I1具有更好的线性状态。
如图3所示，示意了本发明第一电流产生电路第一实施例原理图，包括第一电容C201和开关管M201。以降压电路为例，在整个开关周期Ts期间，将图1中得到的镜像电流管M203的电流Imon给第一电容C201充电；在主功率管导通期间，第一电容C201放电，根据电感电流伏秒平衡原理，Imon*Ts＝Imon*Ton/D＝Imon*Ton*Vin/Vout，设定第一电容C201的放电电流为Imon*Vin/Vout；第一电容C201上电压驱动所述开关管M201，开关管M201上电流为所述第一电流I1。
如图4所示，示意了本发明第一电流产生电路第二实施例原理图，包括第一电容C201和开关管M201，在主功率管刚导通的一段时间内，当图2中运放U01的输出电流方向为输出管M102控制端电流的流入方向时，表明主功率管M01峰值电流偏高，第一电容C201放电；当图2中运放U01的输出电流方向为输出管M102控制端电流的流出方向时，输出管M102控制端Gate下拉电流时，表明主功率管M01峰值电流偏低，第一电容C201充电；第一电容C201的充电电流I201或者放电电流I202大小一致，为一个设定的电流。第一电容C301电压驱动所述开关管M201，开关管M201的电流为所述第一电流I1。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
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