一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路的製作方法
2023-09-19 00:53:45 2
專利名稱：一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電壓閉環穩定控制電路，特別是一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路。
背景技術：
在電源寬範圍輸入的情況下，普遍採取兩級級聯輸出的模式。而兩級式變換器系統，分為前級變換器和後級變換器，兩級變換器各自獨立工作時都穩定，級聯之後的系統有可能不穩定，這涉及到前後級變換器的阻抗匹配問題。常見的兩級級聯變換器的控制電路由運算放大器N1、運算放大器N2、運算放大器N3、運算放大器N4和電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4組成。前級變換器輸出電壓採樣信號作為輸入，通過由運算放大器NI和電阻R1、電阻R2、電阻R3組成的比例放大環節後，進入由運算放大器N2、電阻R4、電容Cl、電容C2組成的比例積分調節電路的負端，將外部電壓信號作為給定連至運算放大器N2的正端，運算放大器N2的輸出端連接前級變換器驅動控制晶片反饋端，形成電壓閉環控制前級變換器輸出。後級變換器輸出電壓採樣信號作為輸入，通過由運算放大器N3和電阻R5、電阻R6、電阻R7組成的比例放大環節後，進入由運算放大器N4、電阻R8、電容C3、電容C4組成的比例積分調節電路的負端，外部電壓信號作為給定連至運算放大器N4的正端，運算放大器N4的輸出端連接後級變換器驅動控制晶片反饋端，形成電壓閉環控制後級變換器輸出。同時保證級聯繫統中前級變換器的輸出阻抗和後級變換器的輸入阻抗滿足級聯繫統穩定性判據。這種方法對前後級變換器要求較高，如不滿足判據，該級聯繫統的電壓閉環則不易保持穩定。而且該方法中運算放大器容易受到外部幹擾，導致電壓閉環不易穩定。
發明內容
本發明的目的在於提供一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路，解決級聯變換器電壓閉環不易穩定的問題。一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路，包括:運算放大器N1、運算放大器N2、運算放大器N3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4，還包括:線性光耦N4，其中，線性光耦N4，包括:二極體V1、三極體V2和三極體V3。電阻Rl的一端與後級變換器的電壓輸出端印製導線連接，電阻Rl的另一端與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接；三極體V2的集電極與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接，三極體V2射極端與GNDl印製導線連接；運算放大器NI的反相輸入端與電容Cl的一端印製導線連接，電容Cl另一端分別與運算放大器NI的輸出端和電阻R2的一端印製導線連接，電阻R2的另一端與二極體Vl的陰極端印製導線連接；運算放大器NI的正相輸入端子與GNDl印製導線連接；二極體Vl的陽極端與供電電源印製導線連接，三極體V3的射極端與GND2印製導線連接，三極體V3的集電極端與運算放大器N2的反相輸入端印製導線連接；運算放大器N2的反相輸入端分別與電容C2的一端和電阻R3的一端印製導線連接，電容C2另一端與電阻R3另一端印製導線連接，電阻R3另一端與運算放大器N2的輸出端印製導線連接；運算放大器N2的輸出端與電阻R4的一端印製導線連接；運算放大器N2的正相輸入端與GND2印製導線連接；電阻R4的另一端與運算放大器N3的正相輸入端印製導線連接；電阻R5的一端與電阻R6的一端印製導線連接，電阻R6的一端與運算放大器N3的反相輸入端印製導線連接，電阻R5的另一端與前級變換器的輸出電壓端印製導線連接，電阻R6的另一端與GND2印製導線連接；運算放大器N3的反相輸入端與電容C3的一端印製導線連接，運算放大器N3的反相輸入端與電容C4的一端印製導線連接；電容C3的另一端與電阻R7的一端印製導線連接，電阻R7的另一端與電容C4的另一端印製導線連接，電阻R7的另一端與運算放大器N3的輸出端印製導線連接。後級變換器輸出電壓採樣值通過運算放大器NI和電阻R1、電阻R2、電容Cl將線性光耦N4內部二極體Vl導通，二極體Vl的導通同時控制三極體V2和三極體V3的導通。運算放大器N2和電阻R3、電阻R4實現比例放大，電容C2濾除幹擾，將後級變換器輸出電壓通過電阻R5、電阻R6分壓，將分壓值作為前級變換器控制電路的給定，通過由運算放大器N3、電阻R7、電容C3和電容C4組成的比例積分調節電路調節運算放大器N3的輸出電流，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯繫統輸出電壓。本發明具有電壓閉環穩定性高的特點，使用者可根據需要自行調整比例積分參數，從而調整控制精度以及穩定性，克服幹擾信號，適用任意兩級級聯開關電源的電壓閉環控制。
圖1 一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路的結構示意圖。
具體實施例方式一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路，包括:運算放大器N1、運算放大器N2、運算放大器N3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4，還包括:線性光耦N4，其中，線性光耦N4，包括:二極體V1、三極體V2和三極體V3。電阻Rl的一端與後級變換器的電壓輸出端印製導線連接，電阻Rl的另一端與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接；三極體V2的集電極與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接，三極體V2射極端與GNDl印製導線連接；運算放大器NI的反相輸入端與電容Cl的一端印製導線連接，電容Cl另一端分別與運算放大器NI的輸出端和電阻R2的一端印製導線連接，電阻R2的另一端與二極體Vl的陰極端印製導線連接；運算放大器NI的正相輸入端與GNDl印製導線連接；二極體Vl的陽極端與供電電源印製導線連接，三極體V3的射極端與GND2印製導線連接，三極體V3的集電極端與運算放大器N2的反相輸入端印製導線連接；運算放大器N2的反相輸入端分別與電容C2的一端和電阻R3的一端印製導線連接，電容C2另一端與電阻R3另一端印製導線連接，電阻R3另一端與運算放大器N2的輸出端印製導線連接；運算放大器N2的輸出端與電阻R4的一端印製導線連接；運算放大器N2的正相輸入端與GND2印製導線連接；電阻R4的另一端與運算放大器N3的正相輸入端印製導線連接；電阻R5的一端與電阻R6的一端印製導線連接，電阻R6的一端與運算放大器N3的反相輸入端印製導線連接，電阻R5的另一端與前級變換器的輸出電壓端印製導線連接，電阻R6的另一端與GND2印製導線連接；運算放大器N3的反相輸入端與電容C3的一端印製導線連接，運算放大器N3的反相輸入端與電容C4的一端印製導線連接；電容C3的另一端與電阻R7的一端印製導線連接，電阻R7的另一端與電容C4的另一端印製導線連接，電阻R7的另一端與運算放大器N3的輸出端印製導線連接。後級變換器輸出電壓採樣值通過運算放大器NI和電阻R1、電阻R2、電容Cl將線性光耦N4內部二極體Vl導通，二極體Vl的導通同時控制三極體V2和三極體V3的導通。運算放大器N2和電阻R3、電阻R4實現比例放大，電容C2濾除幹擾，將後級變換器輸出電壓通過電阻R5、電阻R6分壓，將分壓值作為前級變換器控制電路的給定，通過由運算放大器N3、電阻R7、電容C3和電容C4組成的比例積分調節電路調節運算放大器N3的輸出電流，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯繫統輸出電壓。運算放大器N1、運算放大器N2、光耦N4及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2構成一個隔離放大電路，後級變換器輸出電壓採樣值被放大後作為前級變換器控制電路的PI調節器的同向輸入端給定，比例積分調節電路由運算放大器N3及電阻R7、電容C3、C4構成，前級變換器輸出電壓採樣信號經過電阻R5和電阻R6的分壓，連至運算放大器的反向輸入端作為反饋信號，經過比例積分運算後的輸出提供至前級變換器控制晶片的反饋端，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯繫統輸出電壓。
權利要求
1.一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路，包括:運算放大器N1、運算放大器N2、運算放大器N3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4，其特徵在於還包括:線性光耦N4，其中，線性光耦N4，包括:二極體V1、三極體V2和三極體V3 ； 電阻Rl的一端與後級變換器的電壓輸出端印製導線連接，電阻Rl的另一端與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接；三極體V2的集電極與運算放大器NI的反相輸入端印製導線連接，三極體V2射極端與GNDl印製導線連接；運算放大器NI的反相輸入端與電容Cl的一端印製導線連接，電容Cl另一端分別與運算放大器NI的輸出端和電阻R2的一端印製導線連接，電阻R2的另一端與二極體Vl的陰極端印製導線連接；運算放大器NI的正相輸入端與GNDl印製導線連接；二極體Vl的陽極端與供電電源印製導線連接，三極體V3的射極端與GND2印製導線連接，三極體V3的集電極端與運算放大器N2的反相輸入端印製導線連接；運算放大器N2的反相輸入端分別與電容C2的一端和電阻R3的一端印製導線連接，電容C2另一端與電阻R3另一端印製導線連接，電阻R3另一端與運算放大器N2的輸出端印製導線連接；運算放大器N2的輸出端與電阻R4的一端印製導線連接；運算放大器N2的正相輸入端與GND2印製導線連接；電阻R4的另一端與運算放大器N3的正相輸入端印製導線連接；電阻R5的一端與電阻R6的一端印製導線連接，電阻R6的一端與運算放大器N3的反相輸入端印製導線連接，電阻R5的另一端與前級變換器的輸出電壓端印製導線連接，電阻R6的另一端與GND2印製導線連接；運算放大器N3的反相輸入端與電容C3的一端印製導線連接，運算放大器N3的反相輸入端與電容C4的一端印製導線連接；電容C3的另一端與電阻R7的一端印製導線連接，電阻R7的另一端與電容C4的另一端印製導線連接，電阻R7的另一端與運算放大器N3的輸出端印製導線連接； 後級變換器輸出電壓採樣值通過運算放大器NI和電阻R1、電阻R2、電容Cl將線性光耦N4內部二極體Vl導通，二極體Vl的導通同時控制三極體V2和三極體V3的導通；運算放大器N2和電阻R3、電阻R4實現比例放大，電容C2濾除幹擾，將後級變換器輸出電壓通過電阻R5、電阻R6分壓，將分壓值作為前級變換器控制電路的給定，通過由運算放大器N3、電阻R7、電容C3和電容C4組成的比例積分調節電路調節運算放大器N3的輸出電流，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯繫統輸出電壓； 運算放大器N1、運算放大器N2、光耦N4及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2構成一個隔離放大電路，後級變換器輸出電壓採樣值被放大後作為前級變換器控制電路的PI調節器的同向輸入端給定，比例積分調節電路由運算放大器N3及電阻R7、電容C3、C4構成，前級變換器輸出電壓採樣信號經過電阻R5和電阻R6的分壓，連至運算放大器的反向輸入端作為反饋信號，經過比例積分運算後的輸出提供至前級變換器控制晶片的反饋端，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯繫統輸出電壓。
全文摘要
本發明公開了一種級聯變換器的電壓閉環穩定控制電路，包括運算放大器、線性光耦、電阻和電容。各組成部分通過PCB印製板導線連接。後級變換器輸出電壓採樣值被放大後作為前級變換器控制電路的PI調節器的同向輸入端給定，前級變換器輸出電壓採樣信號經過分壓，送至運算放大器的反向輸入端作為反饋信號，經過比例積分運算後的輸出提供至前級變換器控制晶片的反饋端，實現控制前級變換器輸出電壓的功能，從而控制級聯變換器輸出電壓。本發明具有穩定性高的特點，根據需要自行調整比例積分參數，從而調整控制精度以及穩定性，克服幹擾信號，適用兩級級聯變換器的電壓閉環控制。
文檔編號G05F1/56GK103163930SQ20131011740
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日
發明者楊帆, 李東昊, 尚曉磊, 趙斌 申請人:北京機械設備研究所