一種開關電源反饋電路的製作方法
2023-08-10 17:07:01 2
一種開關電源反饋電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種開關電源反饋電路，包括邏輯控制電路、基準電壓調節電路；還包括輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓低壓段反饋補償環路；所述的邏輯控制電路產生控制所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路切換的切換信號和所述的基準電壓調節電路所需的相應的基準電壓信號；所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路均為三型補償環路。由於採用了輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓低壓段反饋補償環路，可以實現減小輸出紋波以及滿足環路增益裕量與相位裕量的技術問題。
【專利說明】—種開關電源反饋電路【技術領域】
[0001]本實用新型涉及開關電源，特別涉及一種開關電源輸出雙環路反饋電路，是一種設置在LLC諧振拓撲高頻開關電源寬電壓輸出的電路。
【背景技術】
[0002]傳統的LLC (邏輯電路控制)諧振拓撲是一種原邊橋臂MOS管實現ZVS (ZeroVoltage Switch零電壓開關)，副邊實現ZCS (Zero Current Switch零電流開關)的軟開關電路的開關電源，由於採用了 CPU等智能晶片，實現了智能控制，因此其效率高，EMI幹擾低、成本低等優點，其缺點是輸入電壓範圍窄，輸出電壓也窄，如果在寬電壓輸出的情況下，至少以下幾個不良影響:其紋波電壓變化大，環路增益裕量和相位裕量變化也大。
實用新型內容
[0003]本發明要解決的是:解決目前傳統的LLC諧振拓撲結構的開關電源電路紋波電壓變化大，環路增益裕量和相位裕量變化大的不足，提供一種開關電源反饋電路，該電路減小輸出紋波以及滿足環路增益裕量與相位裕量的技術問題。
[0004]本實用新型所採用的技術方案是:一種開關電源反饋電路，包括邏輯控制電路、基準電壓調節電路；還包括輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路；所述的邏輯控制電路產生控制所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路切換的切換信號和所述的基準電壓調節電路所需的相應的基準電壓信號；
[0005]所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路均為三型補償環路。
[0006]進一步的，上述的開關電源反饋電路中:所述的三型補償環路包括運算放大器U、二極體D、電阻R3、電阻R4、電阻R`5、電阻R6、電阻R7、電容C3、電容C4、電容C5 ；
[0007]所述的運算放大器U的異相端接轉換控制信號，同相端接高電平、輸出接所述的二極體D的陽極，二極體的陰極接反饋信號Vs ；
[0008]所述的電容C4、電容C5和電阻R4串連，所述的電容C3、電阻R3、電阻R5和電阻R6串連，電容C4和電容C3的另一端接所述的二極體D的陰極，電阻R4和電阻R6另一端相連通過電阻R7接30V電壓，電阻R3和電阻R5連接處與電容C4和電容C5連接處相連；
[0009]電阻R4、電阻R6和電阻R7的連接端為反饋輸出信號。
[0010]進一步的，上述的開關電源反饋電路中:在所述的所述的三型補償環路中還包括電容Cl、電容C2，所述的電容Cl和電容C2串連，一端接所述的運算放大器U的同相端，另一端接高電平，所述的電容Cl和電容C2的連接處接地。
[0011]進一步的，上述的開關電源反饋電路中:在所述的所述的三型補償環路中還包括電阻R1、電阻R2、電阻R8 ;所述的電阻Rl和電阻R2並聯在運算放大器U的異相端與地之間，運算放大器U的異相端通過電阻R8接高電平。
[0012]進一步的，上述的開關電源反饋電路中:所述的邏輯控制電路輸出的邏輯信號Vi通過控制電路接入到所述的運算放大器U的異相端；所述的控制電路包括NPN型三極體Q、電阻R8、電阻R9和電容C6 ;邏輯信號Vi通過電阻R8接入三極體Q的基極，三極體Q的基極還通過電阻R9和電容C6組成的並聯電路接地；三極體Q的集電極接所述的運算放大器U的異相端，三極體Q的發射極接地。
[0013]進一步的，上述的開關電源反饋電路中:所述的基準電壓調節電路包括運算放大器U18A，濾波器、電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R238 ；
[0014]所述的邏輯控制電路輸出的基準電壓信號通過濾波器後接電阻R81社會秩序到運算放大器U18A的同相端；運算放大器U18A的異相端通過電阻R82接地，同時通過電阻R83接運算放大器U18A的輸出端，在運算放大器U18A的輸出端接電阻R238輸出調節後的基準電壓。
[0015]本實用新型的有益效果是，由於採用了輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓低壓段反饋補償環路，可以實現減小輸出紋波以及滿足環路增益裕量與相位裕量的技術問題。
[0016]以下將結合附圖和實施例，對本實用新型進行較為詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的原理框圖。
[0018]圖2是本實用新型的三型補償環路原理圖。
[0019]圖3是本實用新型中的邏輯信號輸入電路。
[0020]圖4是本實用新型實施例的基準調節電路。
[0021]圖5是本實用新型實施例的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓低壓段反饋補償環路原理圖。
[0022]圖6是本實用新型的邏輯控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例1，如圖1所示，一種開關電源反饋電路，包括邏輯控制電路、基準電壓調節電路、輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓低壓段反饋補償環路；邏輯控制電路產生控制輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路切換的切換信號和基準電壓調節電路所需的相應的基準電壓信號。
[0024]輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路均為三型補償環路。三型補償環路包括運算放大器U、二極體D、電阻R1、電阻R2、電阻R8、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、電容C5 ;如圖2所示。
[0025]運算放大器U的異相端接轉換控制信號，同相端接高電平、輸出接所述的二極體D的陽極，二極體的陰極接反饋信號Vs ;電容C4、電容C5和電阻R4串連，所述的電容C3、電阻R3、電阻R5和電阻R6串連，電容C4和電容C3的另一端接所述的二極體D的陰極，電阻R4和電阻R6另一端相連通過電阻R7接30V電壓，電阻R3和電阻R5連接處與電容C4和電容C5連接處相連；電阻R4、電阻R6和電阻R7的連接端為反饋輸出信號。電容Cl和電容C2串連，一端接所述的運算放大器U的同相端，另一端接高電平，電容Cl和電容C2的連接處接地。電阻Rl和電阻R2並聯在運算放大器U的異相端與地之間，運算放大器U的異相端通過電阻R8接高電平。
[0026]另外，邏輯控制電路輸出的邏輯信號Vi通過控制電路接入到所述的運算放大器U的異相端；控制電路包括NPN型三極體Q、電阻R8、電阻R9和電容C6 ;如圖3所示，邏輯信號Vi通過電阻R8接入三極體Q的基極，三極體Q的基極還通過電阻R9和電容C6組成的並聯電路接地；三極體Q的集電極接所述的運算放大器U的異相端，三極體Q的發射極接地。
[0027]如圖4所示是基準電壓調節電路包括運算放大器U18A，濾波器、電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R238 ;邏輯控制電路輸出的基準電壓信號通過濾波器後接電阻R81社會秩序到運算放大器U18A的同相端；運算放大器U18A的異相端通過電阻R82接地，同時通過電阻R83接運算放大器U18A的輸出端，在運算放大器U18A的輸出端接電阻R238輸出調節後的基準電壓(ADJ)，它輸出到UllA和UllB運算放大器的正極。
[0028]如圖5是本實施例的一個輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路的具體電路。其中
[0029]輸出電壓高壓段反饋補償環路包括電阻R55，電阻181，電容C165，NPN三極體Q17、單運算放大器U11B，二極體D16，電容C150，電阻R254，電容C189，電容C188，電阻R239，電阻R252，電阻R253，電阻R258，電阻R259組成。
[0030]輸出電壓低壓段反饋補償環路包括電阻R56，電阻R184，電容C166，NPN三極體Q21，單運算放大器U11A，二極體D18，電阻R161，電容C89，電容C71，電容C69，電阻R129，電阻R158,電阻R160,電阻R159,電阻R157。
[0031]上面兩個電路結構基本相同，都是一種傳統的三型補償環路，與圖2所示的電路相同。
[0032]上面圖5中，運算放大器Ul IA和Ul IB以及反饋光耦的穩定的供電電源Vs是外加穩壓電源；光耦部分的作用通過運算放大器的電平低於VS使光耦有電流通過，光耦內部發光二極體發光，通過光耦的CTR傳輸比得到光耦的集電極和發射極之間有電流經過，COMP根據不同的電壓調節不同的開關頻率，電源輸出同樣負載，不同開關頻率，輸出電壓不一樣。穩定的輸出電壓，穩定的負載，UllA和UllB電平穩定，經過光耦使COMP也就得到穩定的電壓，從而電源開關頻率也就穩，+30V是電源輸出電壓反饋信號。
[0033]本實施例中，根據後臺調節命令，CPU通過2腳和4腳發出高低電平控制UllB的6腳和UllA的2腳如圖6所示，當CPU的2腳高電平和4腳低電平的時候，三極體Q21導通，Q17截止，使UllB的7腳電平低於VS，D16導通，使UllB運算放大器參與電壓環路補償反饋，而Ul IA中的I腳電平與VS電平相等，D18反向截止，使Ul IA運算放大器不參與電壓環路補償反饋，相反，CPU的2腳低電平和4腳高電平的時候，三極體Q21截止，Q17導通，使UllA中的I腳低於VS，D18導通，使UllA運算放大器參與電壓環路補償反饋，而使UllB的7腳電平與VS電平相等，D16反向截止不參與電壓環路補償反饋。
[0034]其工作過程簡述如下:
[0035]在寬輸出電壓的情況下，把整個輸出電壓分為輸出高電壓段和輸出低電壓段，能在兩個環路當中的每一個電壓環路補償反饋都能滿足紋波與環路增益裕量和相位裕量要求的電壓點作為輸出高壓段和輸出低壓段的臨界點A±B% *A，當後臺命令從輸出電壓高電壓段往輸出低電壓段調節時，大於A-B% *A為輸出電壓高壓段，小於A-B% *A為輸出電壓低壓段，當後臺命令從輸出電壓低壓段往輸出電壓高壓段調節時，大於A+B% *A為輸出電壓高壓段，低於A+B% *A為輸出電壓低壓段，也就是利用土*A作為輸出電壓高壓段和輸出電壓低壓段切換的回差，在後臺電壓調節時，如果調節同在輸出電壓高壓段或者是同在輸出電壓低壓段時，只需讓一個電壓反饋補償環路參與，在本電路中，在輸出電壓低壓段內調節輸出電壓時，CPU的4腳出低電平，CPU的2腳出高電平，三極體Q21截止，Q17導通，使Ul IA中的I腳電平低於VS電平，D18導通，使Ul IA運算放大器參與電壓環路補償反饋，而使UllB的7腳電平與VS電平相等，D16反向截止，UllB不參與電壓環路補償反饋，CPU的35腳通過改變PWM的方式調節所希望的基準電壓，在輸出電壓高壓段內調節輸出電壓時，CPU的4腳出高電平，CPU的2腳出低電平，三極體Q21導通，Q17截止，使UllA中的I腳電平與VS電平相等，D18反向截止，UlIA不參與電壓環路補償反饋，而使UlIB的7腳電平低於VS電平，D16導通，使UllB運算放大器參與電壓環路補償反饋，CPU的35腳通過改變PWM的方式調節所希望的基準電壓，也就是說在同一電壓段調節輸出電壓時，CPU只需改變基準，其他控制運算放大器的邏輯電平保持不變。在輸出電壓高壓段往輸出電壓低壓段切換時，先CPU的35腳通過改變PWM的方式調節所希望的基準電壓，再CPU的4腳由高電平變低電平，三極體Q17截止，UllB的7腳電平低於VS電平，而使D16導通，使UllB運算放大器也參與輸出電壓環路補償反饋，最後CPU的2腳由低電平變高電平，三極體Q21導通，UlIA的I腳電平與VS電平相等，而使D18反向截止，此時UllA退出輸出電壓環路補償反饋；當輸出電壓低壓段往輸出電壓高壓段切換時，先CPU的35腳通過改變PWM的方式調節所希望的基準電壓，再CPU的2腳由高電平變低電平，三極體Q21截止，Ul IA的I腳電平低於VS電平，而使D18導通，使UlIA運算放大器也參與輸出電壓環路補償反饋，最後CPU的4腳由低電平變為高電平，三極體Q17導通，UllB的7腳電平與VS電平相等，而使D16反向截止，此時UllB退出輸出電壓環路補償反饋。在運算放大器UllA與UllB分別組成的三型補償環路與傳統的三型補償環路是一樣的，可以通過調節系統響應速度改變輸出電壓的紋波，在這裡不再敘述。
[0036]針對LLC諧振拓撲寬電壓輸入寬輸出電壓，在LLC諧振拓撲前一級可以加一個BOOST升壓電路，這樣可以滿足寬電壓輸入，對應不同輸出電壓，CPU根據不同的輸出電壓通過光耦調節原邊的BOOST電路的輸出電壓，這樣改變LLC諧振拓撲的輸入電壓，對於固定變壓器匝比的情況下，也可以改善環路增益和環路相位，另外，這樣也可以拓展成多個電壓反饋補償電路，使每個電壓反饋補償電路應用於比較窄的輸出電壓段，更加容易滿足輸出電壓紋波和環路增益裕量和環路相位裕量。
[0037]綜上所述，本實用新型開關電源輸出雙環路反饋控制技術電路，採用了安全設計和編程設計，提高了 LLC諧振電源寬電壓輸出電源的可靠性，解決了 LLC諧振拓撲開關電源寬電壓輸出的紋波與環路的增益裕量和相位裕量的技術問題，由於本新型開關電源輸出雙環路反饋控制技術採用了 CPU編程設計，外圍器件少，控制非常智能，可實現輸出電壓上報後臺、輸出功率上報後臺、電源溫度上報後臺、還可以用作輸出電壓檢測及輸出過壓保護、與後臺通信等功能，體現了本新型開關電源輸出雙環路反饋控制技術電路的實用性和可靠性，也代表了當今開關電源輸出雙環路反饋控制技術的發展趨勢和前沿技術。
【權利要求】
1.一種開關電源反饋電路，包括邏輯控制電路、基準電壓調節電路；其特徵在於:還包括輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路；所述的邏輯控制電路產生控制所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路切換的切換信號和所述的基準電壓調節電路所需的相應的基準電壓信號； 所述的輸出電壓低壓段反饋補償環路和輸出電壓高壓段反饋補償環路均為三型補償環路。
2.根據權利要求1所述的開關電源反饋電路，其特徵在於:所述的三型補償環路包括運算放大器U、二極體D、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C3、電容C4、電容C5 ； 所述的運算放大器U的異相端接轉換控制信號，同相端接高電平、輸出接所述的二極體D的陽極，二極體的陰極接反饋信號Vs ； 所述的電容C4、電容C5和電阻R4串連，所述的電容C3、電阻R3、電阻R5和電阻R6串連，電容C4和電容C3的另一端接所述的二極體D的陰極，電阻R4和電阻R6另一端相連通過電阻R7接30V電壓，電阻R3和電阻R5連接處與電容C4和電容C5連接處相連； 電阻R4、電阻R6和電阻R7的連接端為反饋輸出信號。
3.根據權利要求2所述的開關電源反饋電路，其特徵在於:在所述的所述的三型補償環路中還包括電容Cl、電容C2，所述的電容Cl和電容C2串連，一端接所述的運算放大器U的同相端，另一端接高電平，所述的電容Cl和電容C2的連接處接地。
4.根據權利要求2所述的開關電源反饋電路，其特徵在於:在所述的所述的三型補償環路中還包括電阻R1、電阻R2、電阻R8 ;所述的電阻Rl和電阻R2並聯在運算放大器U的異相端與地之間，運算放大器U的異相端通過電阻R8接高電平。
5.根據權利要求2至4中任一所述的開關電源反饋電路，其特徵在於:所述的邏輯控制電路輸出的邏輯信號Vi通過控制電路接入到所述的運算放大器U的異相端；所述的控制電路包括NPN型三極體Q、電阻R8、電阻R9和電容C6 ;邏輯信號Vi通過電阻R8接入三極體Q的基極，三極體Q的基極還通過電阻R9和電容C6組成的並聯電路接地；三極體Q的集電極接所述的運算放大器U的異相端，三極體Q的發射極接地。
6.根據權利要求1所述的開關電源反饋電路，其特徵在於:所述的基準電壓調節電路包括運算放大器U18A，濾波器、電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R238 ； 所述的邏輯控制電路輸出的基準電壓信號通過濾波器後接電阻R81社會秩序到運算放大器U18A的同相端；運算放大器U18A的異相端通過電阻R82接地，同時通過電阻R83接運算放大器U18A的輸出端，在運算放大器U18A的輸出端接電阻R238輸出調節後的基準電壓。
【文檔編號】H02M1/14GK203674971SQ201320818100
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】劉世清, 蔣中為 申請人:深圳市金威源科技股份有限公司