技术领域

[0001] 本发明属于集成电路技术领域， 特别是涉及一种小电容量补偿网络电路。

背景技术

[0002] 多数幵关电源或线性电源均带有补偿环节， 补偿环节采样系统的输出信号也即 受控目标量， 通过和基准信号相比较， 产生误差信号用以控制功率器件的输出 功率， 从而实现受控电压型或电流型输出的目的。 其中， 补偿环节可以实现电 路的低频高增益， 达到精确控制受控目标量的目的。

[0003] 典型的补偿环节包括比例环节和惯性环节， 根据需求设计成合适的参数。 在某 些系统中， 如功率因数校正电路， 因为电网频率为 50/60HZ,为了使系统在一个工 频周期内保持稳定， 通常需要一个带宽在 10Hz等级的惯性环节， 为了实现这一 点， 传统的做法是使用一个较大的补偿电容， 而此补偿电容的容值决定了其很 难被集成电路所集成， 所以集成电路通常需要一个专用管脚用以连接 该外部电 容， 从而获得一个工频周期内的基本稳定的误差信 号。

[0004] 上述传统的补偿网络中， 存在着以下几个问题： 第一， 该补偿电容需要成本， 占用空间； 第二， 集成电路的专用管脚也占用系统成本； 第三， 在高温度和湿 度环境中， 外部补偿电容可能在印刷电路板上有漏电， 有系统失效的危险。

[0005] 因此， 现有的补偿网络技术存在着的电源控制电路成 本高以及电源可靠性低的 问题。

技术问题

[0006] 本发明的目的在于提供一种小电容量补偿网络 电路， 旨在解决现有的补偿网络 技术存在着的电源控制电路成本高以及电源可 靠性低的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0007] 本发明提供了一种小电容量补偿网络电路， 所述小电容量补偿网络电路包括： [0008] 第一幵关模块、 第二幵关模块、 第三幵关模块、 第四幵关模块、 电容 Cl、 电容 C2、 补偿电容 C3、 电阻 Rl、 电阻 R2、 第一放大模块、 第二放大模块、 参考电流 源以及压控电流源；

[0009] 所述第一幵关模块的第一端与所述第一放大模 块的输出端以及所述电阻 R1的第 一端共接， 所述第一放大模块的第一输入端与所述第二放 大模块的第一输入端 以及所述补偿电容 C3的第一端共接， 所述第一放大模块的第二输入端与所述电 阻 R1的第二端以及所述参考电流源的输入端共接� �� 所述参考电流源的输出端接 地， 所述第一幵关模块的第二端与所述第二幵关模 块的第一端以及所述电容 C1 的第一端共接， 所述第二幵关模块的第二端与所述第三幵关模 块的第一端以及 所述补偿电容 C3的第一端共接， 所述第三幵关模块的第二端与所述第四幵关模 块的第一端以及所述电容 C2的第一端共接， 所述电容 C1的第二端与所述补偿电 容 C3的第二端以及所述电容 C2的第二端接地， 所述第四幵关模块的第二端与所 述电阻 R2的第一端以及所述第二放大模块的输出端共� ��， 所述压控电流源的输 出端与所述电阻 R2的第二端以及所述第二放大模块的第二输入� ��共接；

[0010] 所述第一幵关模块和所述第二幵关模块交替处 于关断状态和闭合状态之间进行 切换， 以及所述第三幵关模块和所述第四幵关模块交 替处于关断状态和闭合状 态之间进行切换；

[0011] 当所述第一幵关模块闭合及所述第二幵关模块 关断吋， 所述参考电流源输出的 电信号经过所述第一放大模块放大后对所述电 容 C1进行充电；

[0012] 当所述第一幵关模块关断及所述第二幵关模块 闭合吋， 所述电容 C1对所述补偿 电容 C3进行充电；

[0013] 当所述第三幵关模块闭合及所述第四幵关模块 关断吋， 所述补偿电容 C3放电， 以对所述电容 C2进行充电；

[0014] 通过控制所述第一幵关模块、 所述第二幵关模块、 所述第三幵关模块以及所述 第四幵关模块的交替导通， 使得对所述电容 C1和所述电容 C2的偏差进行处理， 并获取到误差信号。

发明的有益效果

有益效果

[0015] 综上所述， 本发明提供了一种小电容量补偿网络电路， 包括第一幵关模块、 第 二幵关模块、 第三幵关模块、 第四幵关模块、 电容 Cl、 电容 C2、 补偿电容 C3、 电阻 Rl、 电阻 R2、 第一放大模块、 第二放大模块、 参考电流源以及压控电流源 ； 第一幵关模块和第二幵关模块交替处于关断状 态和闭合状态之间进行切换， 使得电容 C1对补偿电容 C3进行充电； 以及第三幵关模块和第四幵关模块交替处 于关断状态和闭合状态之间进行切换， 使得补偿电容 C3放电， 以对电容 C2进行 充电通过控制第一幵关模块、 第二幵关模块、 第三幵关模块以及第四幵关模块 的交替导通， 使得对电容 C1和电容 C2的偏差进行处理， 并获取到误差信号。 由 此实现了通过匹配电容 C1和电容 C2的容值， 并控制第一幵关模块、 第二幵关模 块、 第三幵关模块以及第四幵关模块的交替导通， 消除了电容 C1和电容 C2容值 偏差的影响， 得到了精确的误差信号； 同吋， 补偿电容 C3可设计得很小， 便于 集成电路的集成， 省去了外部补偿电容和集成电路管脚， 降低了系统成本， 提 高了可靠性， 因此解决了现有的补偿网络技术存在着的电源 控制电路成本高以 及电源可靠性低的问题。

对附图的简要说明

附图说明

[0016] 图 1为本发明实施例提供的一种小电容量补偿网� �电路的模块结构示意图。

[0017] 图 2为本发明实施例提供的一种小电容量补偿网� �电路的模块结构示意图。

[0018] 图 3为本发明实施例提供的一种小电容量补偿网� �电路的示例电路图。

[0019] 图 4为本发明实施例提供的一种小电容量补偿网� �电路中各信号点的波形示意 图。

本发明的实施方式

[0020] 为了使本发明要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下^ 合附图及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0021] 本发明实施例提供的小电容量补偿网络电路， 可实现精准的且微小的充电电流 和放电电流， 并且可将补偿电容 C3的容值设计得很小， 便于集成电路的集成， 省去外部补偿电容和集成电路管脚， 降低系统成本， 提升可靠性。 [0022] 为了说明本发明所述的技术方案， 下面通过具体实施例来进行说明。

[0023] 图 1和图 2示出了本发明实施例提供的一种小电容量补� �网络电路的模块结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 详述如下：

[0024] 上述一种小电容量补偿网络电路， 包括第一幵关模块 201、 第二幵关模块 202、 第三幵关模块 203、 第四幵关模块 204、 电容 Cl、 电容 C2、 补偿电容 C3、 电阻 R1

、 电阻 R2、 第一放大模块 101、 第二放大模块 103、 参考电流源 102以及压控电流 源 104。

[0025] 第一幵关模块 201的第一端与第一放大模块 101的输出端以及电阻 R1的第一端共 接， 第一放大模块 101的第一输入端与第二放大模块 103的第一输入端以及补偿 电容 C3的第一端共接， 第一放大模块 101的第二输入端与电阻 R1的第二端以及参 考电流源 102的输入端共接， 参考电流源 102的输出端接地， 第一幵关模块 201的 第二端与第二幵关模块 202的第一端以及电容 C1的第一端共接， 第二幵关模块 20 2的第二端与第三幵关模块 203的第一端以及补偿电容 C3的第一端共接， 第三幵 关模块 203的第二端与第四幵关模块 204的第一端以及电容 C2的第一端共接， 电 容 C1的第二端与补偿电容 C3的第二端以及电容 C2的第二端接地， 第四幵关模块 204的第二端与电阻 R2的第一端以及第二放大模块 103的输出端共接， 压控电流 源 104的输出端与电阻 R2的第二端以及第二放大模块 103的第二输入端共接。

[0026] 第一幵关模块 201和第二幵关模块 202交替处于关断状态和闭合状态之间进行切 换， 以及第三幵关模块 203和第四幵关模块 204交替处于关断状态和闭合状态之 间进行切换；

[0027] 当第一幵关模块 201闭合及第二幵关模块 202关断吋， 参考电流源 102输出的电 信号经过第一放大模块 101放大后对电容 C1进行充电；

[0028] 当第一幵关模块 201关断及第二幵关模块 202闭合吋， 电容 C1对补偿电容 C3进 行充电；

[0029] 当第三幵关模块 203闭合及第四幵关模块 204关断吋， 补偿电容 C3放电， 以对电 容 C2进行充电；

[0030] 通过控制第一幵关模块 201、 第二幵关模块 202、 第三幵关模块 203以及第四幵 关模块 204的交替导通， 使得对电容 C1和电容 C2的偏差进行处理， 并获取到误差 信号。

[0031] 作为本发明一实施例， 上述小电容量补偿网络电路还包括反馈采样模 块 107， 反馈采样模块 107的输出端接压控电流源 104的受控端， 反馈采样模块 107用于控 制压控电流源 104的电流输出。 反馈采样模块 107检测系统的受控输出信号量， 并且按照比例的控制压控电流源 104的电流输出。

[0032] 作为本发明一实施例， 上述小电容量补偿网络电路还包括：

[0033] 第一吋钟模块 105、 第二吋钟模块 106、 第一反相器 CMOS1以及第二反相器 CM OS2;

[0034] 第一吋钟模块 105的输出端与第一反相器 CMOS1的输入端以及第一幵关模块 20 1的受控端共接， 第一反相器 CMOS1的输出端接第二幵关模块 202的受控端， 第 二吋钟模块 106的输出端与第二反相器 CMOS2的输入端以及第三幵关模块 203的 受控端共接， 第二反相器 CMOS2的输出端接第四幵关模块 204的受控端；

[0035] 第一吋钟模块 105和第一反相器 CMOS1共同控制第一幵关模块 201和第二

[0036] 幵关模块 202交替在关断状态与闭合状态之间进行切换， 第二吋钟模块 106和所 述第二反相器 CMOS2共同控制第三幵关模块 203和第四幵关模块 204交替在关断 状态和闭合状态之间进行切换。 其中， 第一吋钟模块 105和第二吋钟模块 106输 出的可以为任一脉冲信号， 例如： 功率幵关的驱动脉冲。 当然， 第一吋钟模块 1 05和第二吋钟模块 106输出的既可以是同一信号， 也可以是不同信号， 只要能实 现第一幵关模块 201和第二幵关模块 202的导通关闭互补、 也实现第三幵关模块 2 03和第四幵关模块 204的导通关闭互补即可。

[0037] 作为本发明一实施例， 上述小电容量补偿网络电路还包括功率控制模 块 108， 功率控制模块 108的输入端接补偿电容 C3的第一端， 功率控制模块 108用于控制 小电容量补偿网络电路的功率输出。 功率控制模块 108的输入信号为补偿电容 C3 的电压， 功率控制模块 108通过控制功率幵关占空比或电流来控制系统 的输出功 率。

[0038] 图 3示出了本发明实施例提供的一种小电容量补� �网络电路的的示例电路， 为 了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 详述如下：

[0039] 作为本发明一实施例， 上述第一幵关模块 201包括机械幵关 （图 3采用幵关 S1表 示） 、 三极管或者场效应管中的任意一项；

[0040] 机械幵关的第一端和第二端分别为第一幵关模 块 201的第一端和第二端；

[0041] 三极管的集电极、 发射极以及基极分别为第一幵关模块 201的第一端、 第二端 以及受控端；

[0042] 场效应管的漏极、 源极以及栅极分别为第一幵关模块 201的第一端、 第二端以 及受控端。

[0043] 作为本发明一实施例， 上述第二幵关模块 202包括机械幵关 （图 3采用幵关 S2表 示） 、 三极管或者场效应管中的任意一项；

[0044] 机械幵关的第一端和第二端分别为第二幵关模 块 202的第一端和第二端；

[0045] 三极管的集电极、 发射极以及基极分别为第二幵关模块 202的第一端、 第二端 以及受控端；

[0046] 场效应管的漏极、 源极以及栅极分别为第二幵关模块 202的第一端、 第二端以 及受控端。

[0047] 作为本发明一实施例， 上述第三幵关模块 203包括机械幵关 （图 3采用幵关 S3表 示） 、 三极管或者场效应管中的任意一项；

[0048] 机械幵关的第一端和第二端分别为第三幵关模 块 203的第一端和第二端；

[0049] 三极管的集电极、 发射极以及基极分别为第三幵关模块 203的第一端、 第二端 以及受控端；

[0050] 场效应管的漏极、 源极以及栅极分别为第三幵关模块 203的第一端、 第二端以 及受控端。

[0051] 作为本发明一实施例， 上述第四幵关模块 204包括机械幵关 （图 3采用幵关 S4表 示） 、 三极管或者场效应管中的任意一项；

[0052] 机械幵关的第一端和第二端分别为第四幵关模 块 204的第一端和第二端；

[0053] 三极管的集电极、 发射极以及基极分别为第四幵关模块 204的第一端、 第二端 以及受控端；

[0054] 场效应管的漏极、 源极以及栅极分别为第四幵关模块 204的第一端、 第二端以 及受控端。

[0055] 作为本发明一实施例， 上述第一放大模块 101包括运算放大器 Ul， 运算放大器 Ul的正相输入端、 反相输入端以及输出端分别为第一放大模块 101的第一输入端

、 第二输入端以及输出端。

[0056] 作为本发明一实施例， 上述第二放大模块 103包括运算放大器 U2， 运算放大器

U2的正相输入端、 反相输入端以及输出端分别为第二放大模块 103的第一输入端

、 第二输入端以及输出端。

[0057] 图 4示出了本发明实施例提供的一种小电容量补� �网络电路中各信号点的波形

， 以下结合图 3和图 4对上述一种小电容量补偿网络电路的工作原� �进行描述： [0058] 由于运算放大器 U1的反相输入端为高阻， 所以参考电流源 102中的电流流过电 阻 Rl， 在电阻 Rl上产生一个电压 Iref*Rl。 当运算放大器 Ul闭环吋， 其同相输入 端和反相输入端的电压相等， 所以 A点电压为 Va=Vcmp+Iref*Rl， 式中的 Iref为 参考电流源 102的电流， 也即 A点始终比补偿电容电压 Vcmp高 Iref*Rl。

[0059] 在幵关 SI导通， 幵关 S2关闭吋， 电容 C1的电压被充电至等于 A点电压； 在幵关

S2导通， 幵关 S1关闭吋， 电容 C1与补偿电容 C3并联， 电容 C1上的电荷传递到补 偿电容 C3， 幵关 S2导通之后， Vcmp上的新电压为：

[0060] Vcmpl= (CI* (VcmpO+Iref*Rl) +Ccmp*VcmpO) /(Cl+CcmpO)

[0061] 上式中， VcmpO为幵关 S2导通之前补偿电容 C3的电压， Vcmpl为幵关 S2导通之 后补偿电容 C3的电压。 在设计中， 补偿电容 C3是电容 C1和电容 C2的数十倍以上

， 所以可得：

[0062] Vcmpl« (Cl*Iref*Rl) /CcmpO+VcmpO

[0063] 也即是幵关 SI和幵关 S2每完成一次幵关之后， 补偿电容 C3电压的增加值是固 定的， 经过多次幵关吋， 补偿电容 C3的电压被充电的平均电流是固定的且微小 的。

[0064] 同理， 在运算放大器 U2上， B点电压为 Vb=Vcmp-Vfb*gm*R2， 式中 Vfb为反馈 采样模块 107的输出电压， gm为压控电流源 104的增益。 同理可得， 幵关 S3和幵 关 S4—次交替幵关之后， 补偿电容 C3电压的变化为：

[0065] Vcmp 1 « VcmpO-(C2* Vfb*gm*R2)/CcmpO

[0066] 因此补偿电容 C3的平均放电电流是与 Vfb成比例的。

[0067] 由上述推论可知， 补偿电容 C3的充电电流是固定的， 补偿电容 C3的放电电流 是和反馈采样模块 107的信号成比例的， 所以充电电流和放电电流的误差在补偿 电容 C3上积分， 可以获得电路的误差信号。 通过匹配电容 C1和电容 C2的容值， 以及使用同一个吋钟进行控制幵关 Sl、 幵关 S2、 幵关 S3以及幵关 S4的交替导通 ， 可以消除电容 C1和电容 C2容值偏差的影响， 得到精确的误差信号。 因此， 可 以实现精准的且微小的充电电流和放电电流， 补偿电容 C3的容值可以设计的很 小， 便于集成电路集成， 省去外部补偿电容和集成电路管脚， 降低系统成本， 提升可靠性。

[0068] 综上所述， 本发明实施例提供了一种小电容量补偿网络电 路， 包括第一幵关模 块、 第二幵关模块、 第三幵关模块、 第四幵关模块、 电容 Cl、 电容 C2、 补偿电 容 C3、 电阻 Rl、 电阻 R2、 第一放大模块、 第二放大模块、 参考电流源以及压控 电流源； 第一幵关模块和第二幵关模块交替处于关断状 态和闭合状态之间进行 切换， 使得电容 C1对补偿电容 C3进行充电； 以及第三幵关模块和第四幵关模块 交替处于关断状态和闭合状态之间进行切换， 使得补偿电容 C3放电， 以对电容 C 2进行充电； 通过控制第一幵关模块、 第二幵关模块、 第三幵关模块以及第四幵 关模块的交替导通， 使得对电容 C1和电容 C2的偏差进行处理， 并获取到误差信 号。 由此实现了通过匹配电容 C1和电容 C2的容值， 并控制第一幵关模块、 第二 幵关模块、 第三幵关模块以及第四幵关模块的交替导通， 消除了电容 C1和电容 C 2容值偏差的影响， 得到了精确的误差信号； 同吋， 补偿电容 C3可设计得很小， 便于集成电路的集成， 省去了外部补偿电容和集成电路管脚， 降低了系统成本 ， 提高了可靠性， 因此解决了现有的补偿网络技术存在着的电源 控制电路成本 高以及电源可靠性低的问题。

[0069] 本领域普通技术人员可以理解： 实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质 中， 该程序在执行吋， 执行包括上述方法实施例的步骤， 而前述的存储介质包 括： ROM、 RAM. 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质 。

[0070] 以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案 ， 而非对其限制； 尽管参照前述 实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改， 或者对其中部分技术特征进 行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明实 施例各实施例技术方案的精神和范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。