一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法及電路，具體為：在開關(guān)電源副邊同名端與副邊地間串接電容；控制開關(guān)電源副邊同名端電壓為正，對電容充電，其充電后的電壓為開關(guān)電源輸出電壓與變壓器副邊繞組電壓之和；控制開關(guān)電源副邊同名端電壓為負(fù)，反激開關(guān)電源給負(fù)載供電，保持開關(guān)電源輸出電壓恒定，開關(guān)電源的輸出電壓作為運(yùn)算放大器的反相電壓輸入信號，電容電壓作為差分放大電路的正相電壓輸入信號，采集差分放大電路輸出端的電壓輸出信號；利用電壓輸出信號與兩輸入端電壓差值的倍數(shù)關(guān)系，確定變壓器副邊繞組電壓，進(jìn)而根據(jù)變壓器原副邊繞組匝數(shù)比確定變壓器原邊繞組電壓。應(yīng)用本發(fā)明具有檢測精度高、操作簡單的特點(diǎn)。
【專利說明】—種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法及電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展迅速，開關(guān)電源的使用要求也越來越高。大多數(shù)開關(guān)電源將控制電路和通訊芯片放在開關(guān)電源的二次側(cè)，而控制電路需要對一次側(cè)的輸入電壓進(jìn)行檢測，目前較普遍的方式是利用光耦來實(shí)現(xiàn)這種隔離的電壓檢測，但光耦檢測存在電流轉(zhuǎn)換比一致性差，溫度穩(wěn)定性較差，誤差大等缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的之一在于提供一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法，具有檢測精度高、操作簡單的特點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法，具體為:
[0006]在隔離反激式高頻開關(guān)電源的副邊同名端與副邊地之間串接電容；
[0007]控制隔離反激式高頻開關(guān)電源的副邊同名端電壓為正，此時(shí)對電容充電，其充電后的電壓為反激開關(guān)電源輸出電壓與變壓器副邊繞組電壓之和；
[0008]控制隔離反激式高頻開關(guān)電源的副邊同名端電壓為負(fù)，此時(shí)隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸出電壓作為差分放大器的反相電壓輸入信號，電容充電后的電壓作為差分放大器的同相電壓輸入信號，米集差分放大器輸出端的輸出電壓信號；
[0009]利用差分放大器輸出端的電壓與其兩輸入端電壓差值即變壓器副邊繞組電壓的倍數(shù)關(guān)系，確定變壓器副邊繞組電壓；
[0010]根據(jù)變壓器副邊繞組電壓與變壓器原邊繞組電壓的比值關(guān)系確定變壓器原邊繞組電壓，即得隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓。
[0011]本發(fā)明的目的之二在于提供一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，具有檢測精度高、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0013]一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，包括第二二極管D2、第三二極管D3、第二電容C2和差分放大電路；第二二極管D2的陽極連接反激式開關(guān)電源的變壓器副邊繞組同名端第二二極管D2的陰極連接差分放大電路的同相輸入端；第二電容C2的一端連接第二二極管D2的陰極，第二電容C2的另一端連接變壓器副邊地；差分放大電路的同相輸入端連接第二二極管D2的陰極，差分放大器電路的反相輸入端連接第三二極管D3的陰極，第三二極管D3的陽極連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端，差分放大電路的輸出端作為電壓測試采樣點(diǎn)連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端。
[0014]進(jìn)一步地，還包括接于差分放大器輸出端的RC濾波電路。
[0015]進(jìn)一步地，所述RC濾波電路包括第三電容C3、第五電阻R8，所述第三電容C3的一端通過第五電阻R8連接差分放大器Ul的輸出端，第三電容C3的另一端接變壓器副邊地。
[0016]進(jìn)一步地，所述差分放大電路包括放大器U1、第一電阻R3、第二電阻R4、第三電阻R5和第四電阻R6 ;所述第一電阻R3的一端連接第二二極管D2的陰極，第一電阻R3的另一端連接放大器的同相輸入端；第二電阻R4連接于放大器同相輸入端與變壓器副邊地之間；第二電阻R5連接于第三二極管D3的陰極與放大器反相輸入端之間；第四電阻R6連接于放大器反相輸入端與放大器輸出端之間，放大器的輸出端為電壓測試米樣點(diǎn)；第一電阻R3阻值與第三電阻R5阻值的比值與第二電阻R4和第四電阻R6阻值的比值相等。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0018]應(yīng)用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)隔離式變壓器原邊電壓檢測，具有精度高，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的特點(diǎn)，可以方便地加在反激式開關(guān)電源電路中，對于輸入電壓范圍特別寬時(shí)非常適用。同時(shí)，當(dāng)開關(guān)電源采用反激式開關(guān)電源電路作為輔助電源時(shí)，基于本設(shè)計(jì)可以利用已有的反激輔助電源方便的實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的輸入電壓檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為隔離反激式高頻開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提供的隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路的一種具體實(shí)施例；
[0022]圖4為采用了圖3所示隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路的一種具體實(shí)施例的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0024]圖1為隔離反激式高頻開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖，包括直流輸入電源、PWM控制器、開關(guān)管Q1、變壓器TX1、輸出整流濾波電路。變壓器TXl包括原邊繞組、副邊繞組，所述變壓器原邊繞組同名端接直流輸入電源，異名端接所述開關(guān)管Ql的漏極，開關(guān)管Ql的柵極與所述PWM控制器的輸出端相連接，開關(guān)管的源極與變壓器原邊地相連；輸出整流濾波電路包括第一二極管Dl和第一電容Cl ;變壓器的副邊繞組的同名端接在第一二極管Dl的陰極，第一二極管Dl的陽極接在副邊的地和第一電容Cl的第二端，變壓器副邊的異名端接在第一電容Cl的第一端。
[0025]本發(fā)明的檢測方法是:在隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端與副邊地之間串接電容C2 ;控制隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端電壓為正，此時(shí)對電容C2充電，其充電后的電壓為反激開關(guān)電源輸出電壓與變壓器副邊繞組電壓之和；控制隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端電壓為負(fù)，此時(shí)隔離高頻反激式開關(guān)電源的輸出電壓作為差分放大器Ul的反相端電壓輸入信號，電容C2充電后的電壓作為差分放大器Ul的正相電壓輸入信號，米集差分放大器Ul輸出端的電壓輸出信號；利用差分放大器Ul輸出端的電壓與其兩輸入端電壓差值即變壓器副邊繞組電壓的倍數(shù)關(guān)系，確定變壓器副邊繞組電壓；根據(jù)變壓器副邊繞組電壓與變壓器原邊繞組電壓的比值關(guān)系確定變壓器原邊繞組電壓，即得隔離高頻反激式開關(guān)電源的輸入電壓。
[0026]圖2給出了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的檢測電路實(shí)施方式，包括第二二極管D2、第三二極管D3、第二電容C2和差分放大電路；第二二極管D2的陽極連接反激式開關(guān)電源的變壓器副邊繞組同名端第二二極管D2的陰極連接差分放大電路的同相輸入端；第二電容C2的一端連接第二二極管D2的陰極，第二電容C2的另一端連接變壓器副邊地；差分放大電路的同相輸入端連接第二二極管D2的陰極，差分放大電路的反相輸入端連接第三二極管D3的陰極，第三二極管D3的陽極連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端，差分放大電路的輸出端作為電壓測試采樣點(diǎn)連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端。
[0027]PWM控制器通過驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)管Ql使所述變壓器TXl原邊繞組Pl在所述開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)存儲能量，變壓器TXl副邊繞組SI的同名端在所述開關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)釋放能量，即變壓器為反激式接法。在所述開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)所述變壓器原邊和副邊繞組兩端的電壓差是固定比例的，其計(jì)算關(guān)系式為Us = UpXNs/Np，其中Up為變壓器TXl副邊兩端的電壓，Us為變壓器TXl原邊繞組兩端的電壓，即直流輸入的電壓，Ns為變壓器TXl副邊的匝數(shù)，Np為變壓器TXl原邊的匝數(shù)。
[0028]在所述開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)所述變壓器TXl副邊同名端電壓為正，此時(shí)第二二極管D2正向?qū)?，并給第二電容C2進(jìn)行充電，第二電容C2上的電壓大小等于反激開關(guān)電源輸出電壓與變壓器TXl副邊繞組電壓Us之和。
[0029]在開關(guān)管Ql關(guān)斷后變壓器TXl副邊繞組電壓反向，變壓器TXl中的能量通過第一二極管Dl給反激開關(guān)電源輸出第一電容Cl和負(fù)載供電。第二二極管D2反向截止。差分放大器Ul反相輸入端通過第三電阻R5和第三二極管D3接在反激式開關(guān)電源電源的輸出端的正極。第三二極管D3的作用是平衡第二二極管D2損失的管壓降，可以提高本發(fā)明的電壓采集精度。通過設(shè)置差分放大電路的放大倍數(shù)可以在所述差分運(yùn)算放大器Ul輸出端得到一個(gè)與所述變壓器TXl原邊的直流輸入電壓成比例的直流電壓信號，采集此直流電壓信號；
[0030]所述差分電壓放大電路包括放大器、第一電阻R3、第二電阻R4、第三電阻R5和第四電阻R6 ;所述第一電阻R3的一端連接第二二極管D2的陰極，第一電阻R3的另一端連接放大器的同相輸入端；第二電阻R4連接于放大器同相輸入端與變壓器副邊地之間；第二電阻R5連接于第三二極管D3的陰極與放大器反相輸入端之間；第四電阻R6連接于放大器反相輸入端與放大器輸出端之間，放大器的輸出端為電壓測試米樣點(diǎn)。所述差分放大電路的放大倍數(shù)為Uo/Ui = R6/R4，(Uo是差分電壓放大電路輸出端的電壓，Ui是所述差分電壓放大電路同相輸入端的電壓與反相輸入端的電壓的差值)。由該式可知改變第四電阻R6與第二電阻R4的比值可以在放大器Ul輸出端得到不同的電壓值。為了便于計(jì)算，使第一電阻R3的阻值與第三電阻R5的阻值相等；第二電阻R4與第四電阻R6的阻值相等。所述變壓器副邊繞組兩端的電勢差經(jīng)過差分放大電路按比例縮小后得到一個(gè)較小的直流電壓。
[0031]利用采集到的直流電壓信號與差分放大電路兩輸入端電壓差值即變壓器副邊繞組電壓的倍數(shù)關(guān)系，確定變壓器副邊繞組電壓；進(jìn)而根據(jù)變壓器副邊繞組電壓與變壓器原邊繞組電壓的比值關(guān)系確定變壓器原邊繞組電壓，即得隔離高頻反激式開關(guān)電源的輸入電壓。
[0032]圖3為一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路的具體實(shí)施例，輸入電壓48V，PWM工作頻率10kHZ,反激變壓器原副邊匝比為1:1，差分放大電路采用的放大比例為1/10。為便于講述，所述圖中電路采用了與圖2中大致相同的器件編號，除圖2中的電路結(jié)構(gòu)外，還包括差分放大器Ul輸出端的RC濾波電路，所述RC濾波電路包括第三電容C3和第五電阻R8,第三電容C3的一端通過第五電阻R8連接差分放大器Ul的輸出端,第三電容C3的另一端接變壓器副邊地。RC濾波電路作用是平滑差分放大器的輸出電壓，以及提高差分放大電路的抗干擾能力。
[0033]圖4為一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路的一種具體實(shí)施例的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的波形圖，從圖4可看出電壓檢測輸出端的電壓大小約為4.76V，誤差在I %以內(nèi)。
[0034]當(dāng)利用反激式高頻開關(guān)電源作為大功率電源輔助電源時(shí)，因?yàn)榉醇な诫娫摧斎肱c大功率電源輸入為并聯(lián)連接，利用本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)對大功率電源輸入電壓隔離檢測。
[0035]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種隔離高頻反激式開關(guān)電源的輸入電壓檢測方法，具體為: 在隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端與副邊地之間串接電容； 控制隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端電壓為正，此時(shí)對電容充電，其充電后的電壓為反激開關(guān)電源輸出電壓與變壓器副邊繞組電壓之和； 控制隔離高頻反激式開關(guān)電源的副邊同名端電壓為負(fù)，此時(shí)隔離高頻反激式開關(guān)電源的輸出電壓作為差分放大器的反相電壓輸入信號，電容充電后的電壓作為差分放大器的正相電壓輸入信號，米集差分放大器輸出端的電壓輸出信號； 利用差分放大器輸出端的電壓與其兩輸入端電壓差值即變壓器副邊繞組電壓的倍數(shù)關(guān)系，確定變壓器副邊繞組電壓； 根據(jù)變壓器副邊繞組電壓與變壓器原邊繞組電壓的比值關(guān)系確定變壓器原邊繞組電壓，即得隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓。
2.一種隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，其特征在于，包括第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第二電容(C2)和差分放大電路；第二二極管(D2)的陽極連接反激式開關(guān)電源的變壓器副邊繞組同名端，第二二極管(D2)的陰極連接差分放大器的同相輸入端；第二電容(C2)的一端連接第二二極管(D2)的陰極，第二電容(C2)的另一端連接變壓器副邊地；差分放大器的同相輸入端連接第二二極管(D2)的陰極，差分放大器的反相輸入端連接第三二極管(D3)的陰極，第三二極管(D3)的陽極連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端，差分放大器的輸出端作為電壓測試采樣點(diǎn)連接反激式開關(guān)電源的正極輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，還包括接于差分放大器輸出端的RC濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，所述RC濾波電路包括第三電容(C3)和第五電阻(R8)，所述第三電容(C3)的一端通過第五電阻(R8)連接差分放大器(Ul)的輸出端，第三電容(C3)的另一端接變壓器副邊地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隔離反激式高頻開關(guān)電源的輸入電壓檢測電路，其特征在于，所述差分放大電路包括差分放大器(Ul)、第一電阻(R3)、第二電阻(R4)、第三電阻(R5)和第四電阻(R6);所述第一電阻(R3)的一端連接第二二極管(D2)的陰極，第一電阻(R3)的另一端連接放大器的同相輸入端；第二電阻(R4)連接于放大器同相輸入端與變壓器副邊地之間；第二電阻(R5)連接于第三二極管(D3)的陰極與放大器反相輸入端之間；第四電阻(R6)連接于放大器反相輸入端與放大器輸出端之間，放大器的輸出端為電壓測試采樣點(diǎn)；第一電阻(R3)阻值與第三電阻(R5)阻值的比值與第二電阻(R4)和第四電阻(R6)阻值的比值相等。
【文檔編號】H02M3/28GK104201892SQ201410452851
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】鄧衛(wèi)華, 劉進(jìn) 申請人:武漢永力睿源科技有限公司