一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路的製作方法

2023-07-14 13:42:46 2

一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路的製作方法
【專利摘要】本發明所述的一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，包括輸入濾波電路、功率轉換電路、高頻變壓器、輸出整流電路、輸出濾波電路、控制電路、光電耦合隔離電路、輔助電源、輸出電流取樣電路、電流調理電路，單元電路，所述單元電路包括電壓環反饋控制電路、輸出過流保護電路和自動均流控制電路；本發明所述的控制電路，提高了控制開關電源輸出電壓的穩定性、開關電源輸出並聯時，自動控制各路電流平均輸出、當開關電源輸出過載時，可以有效保障開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。該電路具有靜態電流小、均流精度高、系統響應性能好、抗幹擾能力強等特點，可廣泛應用於各類開關電源中。
【專利說明】—種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路
[0001]

【技術領域】
[0002]本發明涉及開關電源電路領域，具體涉及一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路。
[0003]

【背景技術】
[0004]開關電源通常包括功率級電路和反饋控制電路。反饋控制電路的功能是在輸入電壓、內部參數和外接負載變化時，調節功率級電路中的開關系統的導通和關斷時間，以使開關電源的輸出電壓或者輸出電流保持恆定。而現有的開關電源反饋控制電路，往往適應環境比較局限性，各種保護不全面。在惡劣環境中不可靠、熱穩定性不好，不能有效保障開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。


【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，該電路提高了控制開關電源輸出電源的穩定，當開關電源輸出並聯時，自動控制各路電流平均輸出、當開關電源輸出過載時，可以有效保障開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。
[0006]為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案:
一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，包括輸入濾波電路、功率轉換電路、高頻變壓器、輸出整流電路、輸出濾波電路、控制電路、光電耦合隔離電路、輔助電源、輸出電流取樣電路、電流調理電路，單元電路，所述單元電路包括電壓環反饋控制電路、輸出過流保護電路和自動均流控制電路；所述輸入濾波電路經由所述功率轉換電路分別與所述控制電路的輸出端、所述高頻變壓器的輸入端連接；所述控制電路的輸入端經輔助電源與輸入濾波電路的輸出端相連，所述高頻變壓器的輸出端依次經由所述輸出整流電路、輸出濾波電路與電源負載相連；所述輸出濾波電路的輸出端經輸出電流取樣電路與電流調理電路的輸入端相連，所述電流調理電路的輸出端與自動均流控制電路的輸入端相連，所述自動均流控制電路的輸出端經輸出過流保護電路與電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述自動均流控制電路的輸出端經電壓環反饋控制電路與輸出濾波電路的輸出端相連，所述電壓環反饋控制電路的輸出端與光電耦合隔離電路的輸入端相連，所述光電耦合隔離電路的輸出端與控制電路的輸入端相連。
[0007]所述自動均流控制電路包括供電電壓鎖定、電壓基準，均流驅動放大器、均流檢測放大器、電流檢測放大器、誤差放大器、調整放大器和多個電阻；所述均流驅動放大器的正向輸入端經第一電阻接地，其反向輸入端經第二電阻接地，均流驅動放大器的輸出端經二極體分兩路，一路與輸出過流保護電路相連，另一路經第三電阻與均流驅動放大器的反向輸入端相連；所述均流檢測放大器的正向輸入端連接在相串聯的第四電阻和第五電阻之間的節點處，所述第四電阻的另一端接地，第五電阻另一端與二極體的負極相連，所述均流檢測放大器的反向輸入端連接在相串聯的第六電阻和第七電阻之間的節點處，第六電阻的另一端接地，第七電阻的另一端分別與均流檢測放大器的輸出端、誤差放大器的正向輸入端相連；所述誤差放大器的反向輸入端經電源與電流檢測放大器的輸出端相連，誤差放大器的輸出端與穩壓二極體的負極相連，穩壓二極體的正極接地；所述電流檢測放大器的正向輸入端接地，其反向輸入端經第八電阻與電流調理電路的輸出端相連，電流檢測放大器的輸出端連接在相串聯的第九電阻和第十電阻之間的節點處，第九電阻的另一端與電流檢測放大器的反向輸入端相連，第十電阻的另一端與均流驅動放大器的正向輸入端相連；所述調整放大器由放大器和三極體組成，所述放大器的正向輸入端經電源與誤差放大器的輸出端相連，其反向輸入端與三集管的發射極相連，所述三極體的集電極與電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述放大器的輸出端與三極體的基極相連；所述供電電壓欠壓鎖定經電阻與輸出過流保護電路的輸入端相連，所述電壓基準與所述電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述電壓基準和供電電壓欠壓鎖定的一端接地，另一端相連。
[0008]所述電壓環反饋控制電路為誤差放大器構成的反饋電路，所述輸出過流保護電路包括比較器；所述誤差放大器的正向輸入端分兩路，一路經電源接地，另一路與比較器的輸出端相連，其反向輸入端與調整放大器相連，所述誤差放大器的輸出端與光電耦合隔離電路的輸入端相連，所述比較器的正向輸入端與所述二極體的負極相連，其反向輸入端與供電電源欠壓鎖定相連。
[0009]本發明的有益效果是:本發明所述的控制電路，增加了電壓環反饋控制電路、自動均流控制電路和輸出過流保護電路，提高了控制開關電源輸出電壓的穩定性、開關電源輸出並聯時，自動控制各路電流平均輸出、當開關電源輸出過載時，可以有效保障開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。該電路具有靜態電流小、均流精度高、系統響應性能好、抗幹擾能力強等特點，可廣泛應用於各類開關電源中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的電路框圖；
圖2為本發明的單元電路的電路框圖；
圖3為本發明的單元電路的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0012]如圖1?圖3所示，本實施例的基於電壓反饋負載及自動均流的集成控制電路，包括輸入濾波電路1、功率轉換電路2、高頻變壓器3、輸出整流電路4、輸出濾波電路5、控制電路8、光電耦合隔離電路9、輔助電源7、輸出電流取樣電路14、電流調理電路15，單元電路10，該單元電路10由電壓環反饋控制11、輸出過流保護電路12、自動均流控制電路13組成。開關電源的輸出電流經過輸出電流取樣電路14並經電流調理電路15，轉換電壓信號輸入到自動均流控制電路13，經過放大及驅動後，作為自動均流控制信號，調節電壓環控制電路11，同時輸入到輸出過流保護電路12，控制開關電源負載6兩端的電壓。
[0013]輸入濾波電路I經由功率轉換電路2分別與控制電路8的輸出端、高頻變壓器3的輸入端連接；控制電路8的輸入端經輔助電源7與輸入濾波電路I的輸出端相連，高頻變壓器3的輸出端依次經由輸出整流電路4、輸出濾波電路5與電源負載6相連；輸出濾波電路5的輸出端經輸出電流取樣電路14與電流調理電路15的輸入端相連，電流調理電路15的輸出端與自動均流控制電路13的輸入端相連，自動均流控制電路13的輸出端經輸出過流保護電路12與電壓環反饋控制電路11的輸入端相連，自動均流控制電路13的輸出端經電壓環反饋控制電路11與輸出濾波電路5的輸出端相連，電壓環反饋控制電路11的輸出端與光電耦合隔離電路9的輸入端相連，光電耦合隔離電路9的輸出端與控制電路8的輸入端相連。
[0014]自動均流控制電路13包括供電電壓鎖定16、電壓基準17，均流驅動放大器U1、均流檢測放大器U2、電流檢測放大器U3、誤差放大器U4、調整放大器18和電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10 ;均流驅動放大器Ul的正向輸入端經第一電阻Rl接地，其反向輸入端經第二電阻R2接地，均流驅動放大器Ul的輸出端經二極體Dl分兩路，一路與輸出過流保護電路12相連，另一路經第三電阻R3與均流驅動放大器Ul的反向輸入端相連；均流檢測放大器U2的正向輸入端連接在相串聯的第四電阻R4和第五電阻R5之間的節點處，第四電阻R4的另一端接地，第五電阻R5另一端與二極體Dl的負極相連，均流檢測放大器U2的反向輸入端連接在相串聯的第六電阻R6和第七電阻R7之間的節點處，第六電阻R6的另一端接地，第七電阻R7的另一端分別與均流檢測放大器U2的輸出端、誤差放大器U4的正向輸入端相連；誤差放大器U4的反向輸入端經電源與電流檢測放大器U3的輸出端相連，誤差放大器U4的輸出端與穩壓二極體D2的負極相連，穩壓二極體D2的正極接地；電流檢測放大器U3的正向輸入端接地，其反向輸入端經第八電阻R8與電流調理電路15的輸出端相連，電流檢測放大器U3的輸出端連接在相串聯的第九電阻R9和第十電阻RlO之間的節點處，第九電阻R9的另一端與電流檢測放大器U3的反向輸入端相連，第十電阻RlO的另一端與均流驅動放大器Ul的正向輸入端相連；調整放大器18由放大器U5和三極體Ql組成，放大器U5的正向輸入端經電源與誤差放大器U4的輸出端相連,其反向輸入端與三集管Ql的發射極相連，三極體Ql的集電極與電壓環反饋控制電路11的輸入端相連，放大器U5的輸出端與三極體Ql的基極相連；供電電壓欠壓鎖定16的一端依次經電阻R12、R13、R14接地，三極體Ql的集電極經電阻R15、R16與光電耦合隔離電路9的輸入端相連，供電電壓欠壓鎖定15經穩壓二極體D3電阻R17、R18與電阻R16相連，穩壓二極體D3的正極接地；電壓基準17與電壓環反饋控制電路11的輸入端相連，電壓基準17和供電電壓欠壓鎖定16的一端分別接地，另一端相互連接。
[0015]電壓環反饋控制電路11為誤差放大器U6構成的反饋電路，輸出過流保護電路12包括比較器U7;其中誤差放大器U6的正向輸入端經電源接地，其反向輸入端經電阻R19、電容Cl與光電稱合電路9的輸入端相連,誤差放大器U6的輸出端連接在光電稱合電路9的輸入端和電容Cl之間；比較器U7的正向輸入端與二極體Dl的負極相連,其反向輸入端連接在電阻R13和R14之間，比較器U7的輸出端與誤差放大器U6的正向輸入端相連。
[0016]電壓環反饋控制電路11是對輸出電壓進行採樣，與電壓基準17進行比較，通過運算放大器構成比例積分電路，控制開關電源的脈衝寬度調製器(PWM)導通佔空比，實現輸出電壓穩定；自動均流控制電路13是對輸出電流進行採樣，通過R、C濾波，輸入到電流檢測放大器(信號放大40倍)，提供給均流驅動放大器(1:1，作為均流母線輸出:SHARE BUS)的正向輸人端和誤差放大器的反向輸人端。當開關電源輸出並聯使用時，SHARE BUS在所有並聯模塊中屬於最高電位，作為主模塊，當輸出電流發生偏差時，SHARE BUS電壓信號提供給誤差放大器的正向輸人端，通過調整放大器調節開關電源的輸出電壓，使得各路電流平均輸出；過流保護電路12是通過自動均流控制電路13對輸出電流的採用放大，提供給比較器U7的正向端，將其與比較器U7的反向端的參考電壓值進行比較，電源正常工作時，比較器U7的輸出信號為低電平；當負載電流達到過流保護點(假設為電源額定負載電流的1.4倍)，比較器U7的輸出信號為高電平，控制電壓環反饋控制電路11，關斷PWM輸出，輸出電壓關斷，從而保護開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。
[0017]電壓反饋控制電路是通過電阻R18、R11對輸出電壓取樣，與基準電壓通過R19、C1與誤差放大器構成的比例積分電路，進行比較放大，經過光電耦合電路9，輸入到控制電路8，調節控制電路8導通佔空比，形成閉環反饋控制系統，實現輸出電壓穩定。自動均流控制電路13是通過輸出電流取樣電路14，經過電流調理電路15後，輸入到電流檢測放大器U2進行信號放大，經均流驅動放大器Ul驅動，作為均流母線，控制各模塊的輸出電流，同時輸入到均流檢測放大器U2，與電流檢測放大器U2信號通過誤差放大器U6比較放大，調節調整放大器18，調節輸出電壓，實現自動均流；輸出過流保護電路12是將自動均流控制電路13中均流母線信號作為輸出過流信號輸入，與基準電壓通過比較器U7比較，控制電壓環反饋控制電路11的電壓基準，當輸出超過1.4倍額定負載時，比較器輸出電平翻轉，基準電壓被拉低，調節光電耦合器9，關斷控制電路8輸出脈衝，輸出電壓關斷，實現過流保護。
[0018]本發明所述的控制電路，增加了電壓環反饋控制電路、自動均流控制電路和輸出過流保護電路，提高了控制開關電源輸出電壓的穩定性、開關電源輸出並聯時，自動控制各路電流平均輸出、當開關電源輸出過載時，可以有效保障開關電源內部功率元件以及系統供電電路工作在安全區域。該電路具有靜態電流小、均流精度高、系統響應性能好、抗幹擾能力強等特點，可廣泛應用於各類開關電源中。
[0019]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，包括輸入濾波電路、功率轉換電路、高頻變壓器、輸出整流電路、輸出濾波電路、控制電路、光電耦合隔離電路、輔助電源、輸出電流取樣電路、電流調理電路，其特徵在於:還包括單元電路，所述單元電路包括電壓環反饋控制電路、輸出過流保護電路和自動均流控制電路；所述輸入濾波電路經由所述功率轉換電路分別與所述控制電路的輸出端、所述高頻變壓器的輸入端連接；所述控制電路的輸入端經輔助電源與輸入濾波電路的輸出端相連，所述高頻變壓器的輸出端依次經由所述輸出整流電路、輸出濾波電路與電源負載相連；所述輸出濾波電路的輸出端經輸出電流取樣電路與電流調理電路的輸入端相連，所述電流調理電路的輸出端與自動均流控制電路的輸入端相連，所述自動均流控制電路的輸出端經輸出過流保護電路與電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述自動均流控制電路的輸出端經電壓環反饋控制電路與輸出濾波電路的輸出端相連，所述電壓環反饋控制電路的輸出端與光電耦合隔離電路的輸入端相連，所述光電耦合隔離電路的輸出端與控制電路的輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，其特徵在於:所述自動均流控制電路包括供電電壓鎖定、電壓基準，均流驅動放大器(Ul)、均流檢測放大器(U2)、電流檢測放大器(U3)、誤差放大器(U4)、調整放大器和多個電阻(Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、RlO);所述均流驅動放大器(Ul)的正向輸入端經第一電阻(Rl)接地，其反向輸入端經第二電阻(R2)接地，均流驅動放大器(Ul)的輸出端經二極體(Dl)分兩路，一路與輸出過流保護電路相連，另一路經第三電阻(R3)與均流驅動放大器(Ul)的反向輸入端相連；所述均流檢測放大器(U2)的正向輸入端連接在相串聯的第四電阻(R4)和第五電阻(R5)之間的節點處，所述第四電阻(R4)的另一端接地，第五電阻(R5)另一端與二極體(Dl)的負極相連，所述均流檢測放大器(U2)的反向輸入端連接在相串聯的第六電阻(R6)和第七電阻(R7)之間的節點處，第六電阻(R6)的另一端接地，第七電阻(R7)的另一端分別與均流檢測放大器(U2)的輸出端、誤差放大器(U4)的正向輸入端相連；所述誤差放大器(U4)的反向輸入端經電源與電流檢測放大器(U3)的輸出端相連，誤差放大器(U4)的輸出端與穩壓二極體(D2)的負極相連，穩壓二極體(D2)的正極接地；所述電流檢測放大器(U3)的正向輸入端接地，其反向輸入端經第八電阻(R8)與電流調理電路的輸出端相連，電流檢測放大器(U3)的輸出端連接在相串聯的第九電阻(R9)和第十電阻(RlO)之間的節點處，第九電阻(R9)的另一端與電流檢測放大器(U3)的反向輸入端相連，第十電阻(RlO)的另一端與均流驅動放大器(Ul)的正向輸入端相連；所述調整放大器由放大器(U5)和三極體(Ql)組成，所述放大器(U5)的正向輸入端經電源與誤差放大器(U4)的輸出端相連，其反向輸入端與三集管(Ql)的發射極相連，所述三極體(Ql)的集電極與電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述放大器(U5)的輸出端與三極體(Ql)的基極相連；所述供電電壓欠壓鎖定16的一端經電阻與輸出過流保護電路的輸入端相連，所述電壓基準與所述電壓環反饋控制電路的輸入端相連，所述電壓基準和供電電壓欠壓鎖定的一端接地，另一端相連。
3.根據權利要求1所述的一種基於電壓環反饋及負載自動均流的集成控制電路，其特徵在於:所述電壓環反饋控制電路為誤差放大器(U6)構成的反饋電路，所述輸出過流保護電路包括比較器(U7);所述誤差放大器(U6)的正向輸入端分兩路，一路經電源接地，另一路與比較器(U7)的輸出端相連，其反向輸入端與調整放大器相連，所述誤差放大器(U6)的輸出端與光電耦合隔離電路的輸入端相連，所述比較器(U7)的正向輸入端與所述二極體(Dl)的負極相連，其反向輸入端與供電電源欠壓鎖定相連。
【文檔編號】H02M3/335GK104377964SQ201410711630
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】袁柱六, 吳向東, 鄭東, 宋敏燕, 袁寶山, 毛寒松, 於靈, 範昶, 楊建杭, 朱健強 申請人:中國電子科技集團公司第四十三研究所