智能高頻開關電源的製作方法

2023-07-14 05:44:06

專利名稱：智能高頻開關電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的高可靠性智能高頻開關電源，特別涉及其中的調壓電 路部分，屬電源技術領域。
背景技術：
智能高頻開關電源由監控單元、電源調壓模塊和功率變換電路組成，電源通過對 監控單元的設置發出PWM調壓信號，調壓模塊將PWM調壓信號轉換成監控設置電壓後送到 功率變換電路的輸入端，達到調整系統輸出電壓的目的。目前，常見智能高頻開關電源的調 壓模塊只能從起始狀態降壓，監控單元的起始狀態輸出100%脈寬的PWM調壓信號，通過設 定得到需要的系統輸出電壓；也有的智能高頻開關電源的調壓模塊只能從起始狀態升壓， 監控單元的起始狀態輸出的是0脈寬的PWM調壓信號，通過設定得到需要的系統輸出電壓。 100%脈寬和0脈寬分別對應電源的最高和最低輸出電壓，但若調壓信號失效時，電源系統 輸出最高或最低電壓，這樣對電池組可造成過衝或過放，影響電池組的使用壽命，同時還可 能導致用電設備不能正常工作。另有一種電源系統在每個電源調壓模塊內部都設有獨立的 CPU,當監控單元正常時，電源調壓模塊的CPU根據監控單元的調壓命令調整輸出電壓，當 監控單元的調壓信號失效或監控單元退出工作時，電源調壓模塊的CPU控制其輸出電壓， 使電源系統輸出正常的電池組浮充電壓。這樣雖然能獲得較好的調壓效果，使系統安全穩 定地工作，但系統電路複雜，成本高。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足而提供一種結構簡單、工作穩定可靠 的智能高頻開關電源。本實用新型所稱問題是以下述技術方案解決的一種智能高頻開關電源，它包括監控單元、電源調壓模塊和功率變換電路，所述電 源調壓模塊包括兩個結構相同的調壓單元、一個差分放大器和一個誤差放大器，所述監控 單元輸出的PWM調壓信號一路接第一調壓單元的輸入端，另一路經反相器接第二調壓單元 的輸入端，所述兩個調壓單元的輸出端分別接差分放大器的兩個輸入端，所述差分放大器 的輸出信號經誤差放大器控制功率變換電路。上述智能高頻開關電源，所述調壓單元由光電耦合器、第一運算放大器、電阻、電 容組成，所述光電耦合器的輸入端經第一電阻接來自監控單元的PWM調壓信號，其光敏管 的發射極接地，集電極經第二電阻接參考電壓，所述第一運算放大器與第三電阻和第一電 容接成積分濾波電路，其反相輸入端經第四電阻接光電耦合器光敏管的集電極，同相輸入 端經第五電阻接地，輸出端經第六電阻接差分放大器的輸入端。上述智能高頻開關電源，所述差分放大器由第二運算放大器、電阻、電容組成，所 述第二運算放大器的反相輸入端接第一調壓單元的輸出端，同相輸入端接第二調壓單元的 輸出端並經第七電阻接地，輸出端接誤差放大器的輸入端；第八電阻先與第二電容串聯，再與第九電阻並聯後連接於第二運算放大器的反相輸入端與輸出端之間。上述智能高頻開關電源，所述誤差放大器由第三運算放大器、電阻組成，其中，第 十一電阻為第三運算放大器的同相輸入端偏置電阻，第十二電阻和第十三電阻為反相輸入 端的偏置電阻，第三運算放大器的輸出端接功率變換電路的輸入端。本實用新型採用兩個調節方向相反的調壓單元與差分放大器一起，將來自監控單 元的PWM調壓信號轉換成監控設置電壓，監控設置電壓的初始值既可以升高，也可以降低， 因此可以將電源系統的初始值設置為額定電壓值，監控單元的起始狀態輸出50%脈寬，當 調壓信號失效時，電源系統輸出電池組浮充電壓，這樣就不會造成電池組過充電或過放電， 並能保證用電設備正常工作。本實用新型結構簡單、成本低廉，能夠在調壓信號失效時或監控單元退出工作時， 穩定而可靠地工作，保證了電池組和用電設備的安全。

圖1是本實用新型的電原理圖。圖中各標號為RGLT1、第一調壓單元；RGLT2、第二調壓單元；CTRL、監控單元；U1、 反相器；U2、光電耦合器；F1、第一運算放大器；F2、第二運算放大器；F3、第三運算放大器； F4、第四運算放大器；PWR、功率變換電路；Cl、第一電容；C2、第二電容；Rl R13、第一 第 十三電阻。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型的工作原理是監控單元CTRL下發調壓信號PWM+，該信號 經反相器Ul反向後得到PWM-，PWM+與PWM-分別經兩個調壓單元的光電耦合器U2隔離傳 輸，光電耦合器U2的次級加入高頻開關電源模塊的基準電壓VREF，得到幅值為基準電壓的 脈寬電壓信號，兩脈寬電壓信號經由第一運算放大器(Fl)構成的積分濾波電路積分濾波 後得到電壓信號U+和U-, U+和U-同時送由第二運算放大器(F2)構成的差分放大器比較 後輸出電壓信號Ue，Ue與基準電壓疊加後進由第三運算放大器(F3)構成的誤差放大器的 同相輸入端，誤差放大器的反向輸入端接該電源模塊的輸出電壓反饋網絡，誤差放大器的 輸出控制電源模塊的功率變換部分調整輸出電壓。PWM+的起始狀態是50%的脈寬信號， PWM-是與PWM+相位互補的50%的脈寬信號，此時U+ = U-,所以Ue是一個固定的偏置電壓 信號，電源模塊輸出額定電壓，即電池組的浮充電壓。當PWM+大於50%脈寬時，U+大於U-， Ue電壓上升，誤差放大器的同相輸入端電壓上升，電源模塊的輸出電壓升高；當PWM+小於 50%脈寬時，U+小於U-，Ue電壓下降，誤差放大器的同相輸入端電壓下降，電源模塊的輸出 電壓降低；當監控單元調壓信號失效或退出工作時，電源模塊的基準電壓為PWM+和PWM-提 供偏置，U+ = U-，所以Ue是一個固定的偏置電壓信號，電源模塊輸出電池組的浮充電壓。
權利要求一種智能高頻開關電源，其特徵是，它包括監控單元(CTRL)、電源調壓模塊和功率變換電路，所述電源調壓模塊包括兩個結構相同的調壓單元、一個差分放大器和一個誤差放大器，所述監控單元(CTRL)輸出的PWM調壓信號一路接第一調壓單元(RGLT1)的輸入端，另一路經反相器(U1)接第二調壓單元(RGLT2)的輸入端，所述兩個調壓單元的輸出端分別接差分放大器的兩個輸入端，所述差分放大器的輸出信號經誤差放大器連接功率變換電路。
2.根據權利要求1所述智能高頻開關電源，其特徵在於，所述調壓單元由光電耦合器 (U2)、第一運算放大器(Fl)、電阻、電容組成，所述光電耦合器(U2)的輸入端經第一電阻 (Rl)接來自監控單元(CTRL)的PWM調壓信號，其光敏管的發射極接地，集電極經第二電阻 (R2)接參考電壓，所述第一運算放大器(Fl)與第三電阻(R3)、第一電容(Cl)接成積分濾 波電路，其反相輸入端經第四電阻(R4)接光電耦合器(U2)光敏管的集電極，同相輸入端經 第五電阻(R5)接地，輸出端經第六電阻(R6)接差分放大器的一個輸入端。
3.根據權利要求1或2所述智能高頻開關電源，其特徵在於，所述差分放大器由第二 運算放大器(F2)、電阻和電容組成，其中，所述第二運算放大器(F2)的反相輸入端接第一 調壓單元(RGLTl)的輸出端，同相輸入端接第二調壓單元(RGLT2)的輸出端並經第七電阻 (R7)接地，輸出端接誤差放大器的輸入端；第八電阻(R8)、第二電容(C2)與第九電阻(R9) 組成反饋電路連接於第二運算放大器(F2)的反相輸入端與輸出端之間。
4.根據權利要求3所述智能高頻開關電源，其特徵在於，所述誤差放大器由第三運算 放大器(F3)、電阻組成，其中，第十一電阻(Rll)為第三運算放大器(F3)的同相輸入端偏 置電阻，第十二電阻(R12)和第十三電阻(R13)為反相輸入端的偏置電阻，第三運算放大器 (F3)的輸出端接功率變換電路的輸入端。
專利摘要一種智能高頻開關電源，它包括監控單元、電源調壓模塊和功率變換電路，所述電源調壓模塊包括兩個結構相同的調壓單元、一個差分放大器和一個誤差放大器，所述監控單元輸出的PWM調壓信號接第一調壓單元的輸入端，並經反相器接第二調壓單元的輸入端，所述兩個調壓單元的輸出端分別接差分放大器的兩個輸入端，所述差分放大器的輸出信號經誤差放大器控制功率變換電路。本實用新型結構簡單、成本低廉，能夠在調壓信號失效時或監控單元退出工作時，穩定而可靠地工作，保證了電池組和用電設備的安全。
文檔編號H02M3/04GK201717784SQ20102017266
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者蘭建克, 初慶來, 張子千, 朱志勇, 李佔尊, 王冀芳, 王慶元, 王新強, 王樹貴, 苑永峰, 葛鵬, 趙赫, 韓玉傑 申請人:石家莊國耀電子科技有限公司;深圳市國耀電子科技有限公司