線損補償裝置、開關電源系統和線損補償方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及開關電源技術領域，特別涉及一種線損補償裝置、開關電源系統和線 損補償方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子數碼產品的不斷發展，對供電電源的要求也不斷提高。為了滿足電子數 碼產品的多樣性和性能優化的需要，電子數碼產品需要更為穩定的供電電源，以確保在各 種情況下能夠穩定工作。這就需要供電系統具有線損補償功能，以補償由于在電線上損耗 的電壓對輸出電壓的影響。
[0003] 如圖1、圖2所示分別為現有技術中初級控制開關電源充電器應用電路圖和原理 框圖。如圖1所示，整個開關電源系統是通過對三極管Q1的開關控制來達到交流電轉換為 穩定的直流電壓的。當三極管Q1開啟時，直流輸入電壓給初級電感（1-4)充電。當三極管 Q1關閉時，初級電感（1-4)上的能量向次級（5-6)傳遞，因而輸出電壓的檢測只能發生在次 級二極管D7的消磁時間內。輸出電壓經過變壓器次級繞組（5-6)和輔助繞組（2-3)的耦 合以及R3,R4電阻分壓后送往芯片內部，如圖2所示，芯片根據從反饋端采樣到的輸出電 壓FB，并通過采樣保持輸出，并與基準電壓信號Vref相比較輸出誤差放大的VEA信號，并 根據VEA信號和消磁時間TDS輸出PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調制）和PFM (PulseFrequencyModulation,脈沖頻率調制)，進而控制三極管Q1的導通時間和工作頻 率，以實現恒定的輸出電壓。
[0004] 上述處理方法存在的缺陷在于，最后得到的輸出電壓是一個恒定量，在滿載和空 載的情況下，會導致提供給下游系統的電源電壓差距太大，導致在整個系統工作過程中輸 出不穩定，不利于系統的正常工作。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[0006] 為此，本發明的第一個目的在于提出一種線損補償裝置，該裝置將損失在負載電 路導線上的變量電壓補償在開關電源的輸出電壓中，使得下游系統的電壓保持穩定，完善 了開關電源系統的負載調整。
[0007] 本發明的第二個目的在于提出一種開關電源系統。
[0008] 本發明的第三個目的在于提出一種線損補償方法。
[0009] 為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的線損補償裝置，包括：采樣模塊，用 于采樣所述開關電源的反饋電壓信號；誤差放大模塊，用于獲取所述反饋電壓信號，并將所 述反饋電壓信號與預設的基準電壓信號進行比較以得到誤差放大的反饋電壓信號；控制模 塊，用于根據所述誤差放大的反饋電壓信號生成反饋電流信號和開關信號，所述開關信號 用于控制所述開關電源的功率開關管；消磁時間采樣模塊，用于采樣所述開關電源的消磁 時間；以及補償模塊，用于根據所述消磁時間和所述反饋電流信號生成補償電流信號，并疊 加到所述開關電源的輸出控制電路進行補償。
[0010] 根據本發明實施例的線損補償裝置，通過將損失在負載電路導線上的變量電壓補 償在開關電源的輸出電壓中，使得下游系統的電壓保持穩定，完善了開關電源系統的負載 調整，補償電壓保持模塊將外置器件內置減少外部器件，以起到將補償電壓信號減緩的作 用，解決輸出電壓正反饋對系統穩定性造成的影響，減少了系統外圍器件，更加利于系統的 集成化。
[0011] 為了實現上述目的，本發明第二方面實施例的開關電源系統包括開關電源和上述 的線損補償裝置。其中，所述線損補償裝置與所述開關電源相連，所述線損補償裝置將其生 成的所述補償電流信號疊加到所述開關電源的輸出控制電路進行補償。
[0012] 根據本發明實施例的開關電源系統，通過線損補償裝置能夠實現在全負載范圍內 導線壓降的精確補償，從而完善了開關電源系統的負載調整，補償電壓保持模塊將外置器 件內置減少外部器件，以起到將補償電壓信號減緩的作用，解決輸出電壓正反饋對系統穩 定性造成的影響，減少了系統外圍器件，更加利于系統的集成化，并且使系統更加穩定。
[0013] 為了實現上述目的，本發明第三方面實施例的線損補償方法包括以下步驟：采樣 所述開關電源的反饋電壓信號；將所述反饋電壓信號與預設的基準電壓信號進行比較以得 到誤差放大的反饋電壓信號；根據所述誤差放大的反饋電壓信號生成反饋電流信號和開關 信號，其中，所述開關信號用于控制所述開關電源的功率開關管；采樣所述開關電源的消磁 時間；以及根據所述消磁時間和所述反饋電流信號生成補償電流信號，并疊加到所述開關 電源的輸出控制電路進行補償。
[0014] 根據本發明實施例的線損補償方法，通過將損失在負載電路導線上的變量電壓補 償在開關電源的輸出電壓中，使得下游系統的電壓保持穩定，完善了開關電源系統的負載 調整，補償電壓保持模塊將外置器件內置減少外部器件，以起到將補償電壓信號減緩的作 用，解決輸出電壓正反饋對系統穩定性造成的影響，減少了系統外圍器件，更加利于系統的 集成化。
[0015] 本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0016] 本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ：
[0017] 圖1是現有技術中初級控制開關電源充電器應用電路圖；
[0018] 圖2是現有技術中初級控制開關電源充電器原理框圖；
[0019] 圖3 (a)是根據本發明一個實施例的線損補償裝置的結構示意圖；
[0020] 圖3 (b)是根據本發明另一個實施例的線損補償裝置的結構示意圖；
[0021] 圖4是根據本發明實施例的消磁信號波形圖；
[0022] 圖5是根據本發明實施例的線損補償裝置中的控制模塊和補償電壓生成單元的 電路圖；
[0023] 圖6是根據本發明實施例的線損補償裝置中的補償電壓保持單元的電路圖；
[0024] 圖7是根據本發明實施例的線損補償裝置中的補償電流生成單元的電路圖；
[0025] 圖8是根據本發明另一個實施例的線損補償裝置中的補償電流生成單元的電路 圖；
[0026] 圖9是根據本發明實施例的開關電源系統的結構示意圖；
[0027] 圖10是根據本發明實施例的線損補償方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0029] 下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡 化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且 目的不在于限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重 復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此 夕卜，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到 其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0030] 在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語"安裝"、"相連"、 "連接"應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可 以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據 具體情況理解上述術語的具體含義。
[0031] 參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的實施例的這些和其他方面。在這些描述 和附圖中，具體公開了本發明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發明的實施 例的原理的一些方式，但是應當理解，本發明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發明的 實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
[0032] 下面參照圖3 (a)至圖8來描述本發明第一方面實施例的線損補償裝置。
[0033] 圖3 (a)是根據本發明一個實施例的線損補償裝置的結構示意圖。如圖3 (a)所 示，線損補償裝置包括采樣模塊1〇〇、誤差放大模塊200、控制模塊300、消磁時間采樣模塊 400、補償模塊500。
[0034] 具體地，采樣模塊100用于采樣開關電源的反饋電壓信號。誤差放大模塊200用于 獲取反饋電壓信號，并與預設的基準電壓信號進行比較以得到誤差放大的反饋電壓信號。 控制模塊300用于根據誤差放大的反饋電壓信號生成反饋電流信號和開關信號，開關信號 用于控制開關電源的功率開關管。消磁時間采樣模塊400用于采樣開關電源的消磁時間。 補償模塊500用于根據消磁時間和反饋電流信號生成補償電流信號，并疊加到開關電源的 輸出控制電路進行補償。
[0035] 更具體地，采樣模塊100用于采樣開關電源的反饋電壓信號。其中，采樣模塊100 通過對反饋電壓端（FB端)的反饋信號VFB進行檢測，實現對反饋電壓信號的采樣并保持，并 將采樣、保持的信號Vsample提供給后續誤差放大模塊200處理，其中保持為可選的。
[0036] 誤差放大模塊200用于獲取反饋電壓信號，并與預設的基準電壓信號進行比較以 得到誤差放大的反饋電壓信號VEA，提供給后續控制模塊300。
[0037] 控制模塊300用于根據誤差放大的反饋電壓信號生成反饋電流信號和開關信號， 開關信號可以用于控制開關電源的功率開關管，例如控制開關電源的功率開關管的導通時 間、工作頻率或者其它參數。
[0038] 消磁時間米樣模塊400用于米樣開關電源的消磁時間TDS。具體地，在本發明的一 個實施例中，消磁時間TDS可以由電感的電磁感應定律和變壓器電流比方程得到。
[0039] 補償模塊500用于根據消磁時間和反饋電流信號生成補償電流信號，并疊加到開 關電源的輸出控制電路進行補償。具體來講，補償模塊500用于根據