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申请/专利权人：南京桐润新能源有限公司

摘要：本发明公开了一种隔离式原边电压采样方法，属于电子技术领域，包括变压器T1、原边电路、副边主输出电路和电压采样电路，解决了原边无采样芯片，用副边控制芯片采样电路且不共地的技术问题，本发明通过采集变压器副边电压，计算出输入电压，减小设计难度，提高电源功率密度，降低成本。

主权项：1.一种隔离式原边电压采样方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立一种隔离式原边电压采样电路，包括变压器T1、原边电路、副边主输出电路和电压采样电路；变压器T1包括原边线圈Np、第一副边线圈Ns1和第二副边线圈Ns，原边线圈Np的两端为变压器T1的1脚和2脚，第一副边线圈Ns1的两端为变压器T1的3脚和4脚，第二副边线圈Ns两端为变压器T1的4脚和5脚；原边电路包括场效应管Q1和电容C5，场效应管Q1的S极连接外部开关电源的地线AGND、D极连接变压器T1的2脚，变压器T1的1脚连接外部开关电源输出的正电压Vin，场效应管Q1的G极连接外部开关电源控制信号DRV，电容C1的一端连接地线AGND、另一端连接正电压Vin；副边主输出电路包括二极管D2和电容C4，二极管D2的正极连接变压器T1的3脚、负极输出电源V1，变压器T1的4脚输出地线EGND，电容C4的一端连接地线EGND、另一端连接电源V1；电压采样电路包括采样输出端Vin_adc、电阻R1、电容C1、二极管D1、电容C2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C3，变压器T1的5脚通过电阻R1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极通过电阻R3连接采样输出端Vin_adc，二极管D1的正极还通过电容C1连接地线EGND，二极管D1的负极通过并联连接的电容C2和电容R2连接地线EGND，采样输出端Vin_adc还通过并联连接的电阻R4和电容C3连接地线；所述外部开关电源为隔离式反激开关电源，所述外部开关电源控制信号DRV由隔离式反激开关电源提供；将采样输出端Vin_adc连接在外部控制器的AD输入端；步骤2：设定所述电容C1的容值为C1、电容C2容值为C2、电阻R1的阻值为R1、电阻R2的阻值为R2、电阻R3的阻值为R3和电阻R4的阻值为R4，那么C1、C2、R1、R2、R3和R4之间的关系如以下公式：C1C2，R1[R3+R4×R2÷R3+R4+R2]，τ1＝R1×C1，τc＝R1×C2，τd＝[R3+R4×R2÷R3+R4+R2]×C2；τ1为RC时间常数，τd为放电时间常数，τc为充电时间常数τc，τcτd；步骤3：设定变压器T1的5脚上的电压为Vos，在场效应管Q1导通的期间，变压器T1的原边Np的匝数、正电压Vin、第二副边线圈Ns的匝数和电压Vos之间的关系如以下公式：VinVos＝NpNs；步骤4：电压Vos经过R1，C1滤波电路后，通过二极管D1给电容C2充电，二极管D1的压降为0.7V，设定电容C2两端电压为Vc2，则：Vc2＝Vos-0.7×[1-exp-tτc]；步骤5：在场效应管Q1关断期间，由于有二极管D1隔离，并且τcτd，则关断期间电容C2两端电压Vos不变；在经过时间t后C2充满电，t＝n×T；n≧5τc÷Ton，T为场效应管Q1的开关周期，Ton为Q1开通时间；由于放电时间常数τd大于充电时间常数τc，此后电容C2维持最大电压Vc2max不变：Vc2max＝Vos-0.7；步骤6：采样输出端Vin_adc的值通过以下公式计算：Vin_adc＝[R4÷R3+R4]×Vc2max＝[R4÷R3+R4]×Vin×Ns÷Np-0.7；步骤7：外部控制器通过步骤2到步骤6中提供的公式和方法，并根据采样输出端Vin_adc计算出正电压Vin和电源V1的值。

全文数据：一种隔离式原边电压采样电路及其方法技术领域本发明属于电子技术领域，特别涉及一种隔离式原边电压采样电路及其方法。背景技术随着开关电源技术发展迅速，开关电源的使用要求也越来越高。大多数隔离式开关电源将主控制芯片放在电源的副边，而控制电路需要对原边电压进行检测。目前检测原边输入电压的比较普遍做法是，在原边加入采样单片机再通过隔离单元把原边电压值传输给副边。但由于涉及到原边单片机供电、隔离单元等，不仅增加了成本而且增加了设计难度。隔离电源系统为了实现日益复杂的控制及保护逻辑，都需要集成辅助电源系统以给副边的控制系统和驱动系统供电。而电源的原边电压采样一般采用原边防止传感器及单片机方法然后通过隔离的串口通讯传递给副边的单片机，这样就增加了电路成本。发明内容本发明的目的是提供一种隔离式原边电压采样电路及其方法，解决了原边无采样芯片，用副边控制芯片采样电路且不共地的技术问题。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种隔离式原边电压采样电路，包括变压器T1、原边电路、副边主输出电路和电压采样电路；变压器T1包括原边线圈Np、第一副边线圈Ns1和第二副边线圈Ns，原边线圈Np的两端为变压器T1的1脚和2脚，第一副边线圈Ns1的两端为变压器T1的3脚和4脚，第二副边线圈Ns两端为变压器T1的4脚和5脚；原边电路包括场效应管Q1和电容C5，场效应管Q1的S极连接外部开关电源的地线AGND、D极连接变压器T1的2脚，变压器T1的1脚连接外部开关电源输出的正电压Vin，场效应管Q1的G极连接外部开关电源控制信号DRV，电容C1的一端连接地线AGND、另一端连接正电压Vin；副边主输出电路包括二极管D2和电容C4，二极管D2的正极连接变压器T1的3脚、负极输出电源V1，变压器T1的4脚输出地线EGND，电容C4的一端连接地线EGND、另一端连接电源V1；电压采样电路包括采样输出端Vin_adc、电阻R1、电容C1、二极管D1、电容C2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C3，变压器T1的5脚通过电阻R1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极通过电阻R3连接采样输出端Vin_adc，二极管D1的正极还通过电容C1连接地线EGND，二极管D1的负极通过并联连接的电容C2和电容R2连接地线EGND，采样输出端Vin_adc还通过并联连接的电阻R4和电容C3连接地线。优选的，所述外部开关电源为隔离式反激开关电源，所述外部开关电源控制信号DRV由隔离式反激开关电源提供。一种隔离式原边电压采样方法，包括如下步骤：步骤1：建立一种隔离式原边电压采样电路，将采样输出端Vin_adc连接在外部控制器的AD输入端；步骤2：设定所述电容C1的容值为C1、电容C2容值为C2、电阻R1的阻值为R1、电阻R2的阻值为R2、电阻R3的阻值为R3和电阻R4的阻值为R4，那么C1、C2、R1、R2、R3和R4之间的关系如以下公式：C1＝5τd，C2两端电压降到新的峰值并保持不变。步骤7：外部控制器通过步骤2到步骤6中提供的公式和方法，并根据采样输出端Vin_adc计算出正电压Vin和电源V1的值。优选的，所述外部控制器为ARM9控制器。本发明所述的一种隔离式原边电压采样电路及其方法，解决了采用二极管进行隔离采样变压器副边电压的技术问题，本发明通过采集变压器副边电压，计算出输入电压，减小设计难度，降低成本，本发明在集成的辅助电源系统中在不增加额外一些成本及电路逻辑的情况下通过比较巧妙的电感原理及峰值保持原理实现了精确的原边电压采样功能，省掉了行业常见的原边的采样计算电路及中间的一些隔离芯片。精简了系统元器件种类，节省成本及空间。同时也不损失辅助电源的稳定性和易维护性。

权利要求：1.一种隔离式原边电压采样电路，其特征在于：包括变压器T1、原边电路、副边主输出电路和电压采样电路；变压器T1包括原边线圈Np、第一副边线圈Ns1和第二副边线圈Ns，原边线圈Np的两端为变压器T1的1脚和2脚，第一副边线圈Ns1的两端为变压器T1的3脚和4脚，第二副边线圈Ns两端为变压器T1的4脚和5脚；原边电路包括场效应管Q1和电容C5，场效应管Q1的S极连接外部开关电源的地线AGND、D极连接变压器T1的2脚，变压器T1的1脚连接外部开关电源输出的正电压Vin，场效应管Q1的G极连接外部开关电源控制信号DRV，电容C1的一端连接地线AGND、另一端连接正电压Vin；副边主输出电路包括二极管D2和电容C4，二极管D2的正极连接变压器T1的3脚、负极输出电源V1，变压器T1的4脚输出地线EGND，电容C4的一端连接地线EGND、另一端连接电源V1；电压采样电路包括采样输出端Vin_adc、电阻R1、电容C1、二极管D1、电容C2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C3，变压器T1的5脚通过电阻R1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极通过电阻R3连接采样输出端Vin_adc，二极管D1的正极还通过电容C1连接地线EGND，二极管D1的负极通过并联连接的电容C2和电容R2连接地线EGND，采样输出端Vin_adc还通过并联连接的电阻R4和电容C3连接地线。2.如权利要求1所述的一种隔离式原边电压采样电路，其特征在于：所述外部开关电源为隔离式反激开关电源，所述外部开关电源控制信号DRV由隔离式反激开关电源提供。3.一种隔离式原边电压采样方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立一种隔离式原边电压采样电路，将采样输出端Vin_adc连接在外部控制器的AD输入端；步骤2：设定所述电容C1的容值为C1、电容C2容值为C2、电阻R1的阻值为R1、电阻R2的阻值为R2、电阻R3的阻值为R3和电阻R4的阻值为R4，那么C1、C2、R1、R2、R3和R4之间的关系如以下公式：C1C2，R1[R3+R4×R2÷R3+R4+R2]，τ1＝R1×C1，τc＝R1×C2，τd＝[R3+R4×R2÷R3+R4+R2]×C2；τ1为RC时间常数，τd为放电时间常数，τc为充电时间常数τc，τcτd；步骤3：设定变压器T1的5脚上的电压为Vos，在场效应管Q1导通的期间，变压器T1的原边Np的匝数、正电压Vin、第二副边线圈Ns的匝数和电压Vos之间的关系如以下公式：VinVos＝NpNs；步骤4：电压Vos经过R1，C1滤波电路后，通过二极管D1给电容C2充电，二极管D1的压降为0.7V，设定电容C2两端电压为Vc2，则：Vc2＝Vos-0.7×[1-exp-tτc]；步骤5：在场效应管Q1关断期间，由于有二级管D1隔离，并且τcτd，则关断期间电容C2两端电压Vos不变；在经过时间t后C2充满电，t＝n×T；n≧5τc÷Ton，T为场效应管Q1的开关周期，Ton为Q1开通时间；由于放电时间常数τd大于充电时间常数τc，此后电容C2维持最大电压Vc2max不变：Vc2max＝Vos-0.7；步骤6：采样输出端Vin_adc的值通过以下公式计算：Vin_adc＝[R4÷R3+R4]×Vc2max＝[R4÷R3+R4]×Vin×Ns÷Np-0.7；步骤7：外部控制器通过步骤2到步骤6中提供的公式和方法，并根据采样输出端Vin_adc计算出正电压Vin和电源V1的值。4.如权利要求3所述的一种隔离式原边电压采样方法，其特征在于：所述外部控制器为ARM9控制器。

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