基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，主要由二極管整流器U，功率放大器P1，電壓比較器U2，變壓器T，串接在二極管整流器U與電壓比較器U2之間的平衡調(diào)節(jié)電路，串接在平衡調(diào)節(jié)電路與功率放大器P1之間的開關(guān)濾波電路，與變壓器T的副邊線圈L2相連接的電源輸出電路，與變壓器T的副邊線圈L3相連接的變壓反饋電路，與變壓反饋電路相連接的開關(guān)控制電路，與開關(guān)控制電路相連接的振蕩器組成。本發(fā)明利用場效應(yīng)管來組成開關(guān)控制電路，不僅使得本發(fā)明具備了升壓模式和降壓模式，而且還使得全電壓范圍輸出電流變化控制在±0.1％之間，較傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電流變化控制范圍有了極大的提高。
【專利說明】基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)穩(wěn)壓電源，具體是指一種基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著目前科技的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品在功能越來越強(qiáng)大的同時也給人們生活上帶來了很大的便利。穩(wěn)壓電路便運(yùn)營而生，傳統(tǒng)的串聯(lián)線性調(diào)整型穩(wěn)壓電路具有穩(wěn)定性高、輸出電壓可調(diào)、波紋系數(shù)小、線路簡單等特點(diǎn)。然而，這些串聯(lián)線性調(diào)整型穩(wěn)壓電路的調(diào)整管總是工作在放大狀態(tài)，一直都有電流流過，故其管子的功耗較大，電路的效率不高，一般只能達(dá)到30%?50%左右。為了克服上述缺陷，人們便研發(fā)了開關(guān)型穩(wěn)壓電路。
[0003]在開關(guān)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)壓管工作在開關(guān)狀態(tài)，管子交替工作在飽和與截止兩種狀態(tài)中。當(dāng)管子飽和導(dǎo)通時，流過管子電流雖大，可是管壓降很小；當(dāng)管子截止時，管壓降大，可是流過的電流接近為零。因此，在輸出功率相同條件下，開關(guān)型穩(wěn)壓電源幣串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的效率高，一般可達(dá)80%?90%左右。但是，目前人們所采用的開關(guān)型穩(wěn)壓電源卻存在波紋系數(shù)較大，當(dāng)調(diào)整管不斷在飽和與截止?fàn)顟B(tài)之間切換時，對電路會產(chǎn)生射頻干擾，電路比較復(fù)雜且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服目前開關(guān)型穩(wěn)壓電源存在的波紋系數(shù)較大、射頻干擾嚴(yán)重、電路復(fù)雜及效率不高的缺陷，提供一種基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源。
[0005]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，主要由二極管整流器U，功率放大器Pl，電壓比較器U2，變壓器T，串接在二極管整流器U與電壓比較器U2之間的平衡調(diào)節(jié)電路，串接在平衡調(diào)節(jié)電路與功率放大器Pl之間的開關(guān)濾波電路，與變壓器T的副邊線圈L2相連接的電源輸出電路，與變壓器T的副邊線圈L3相連接的變壓反饋電路，與變壓反饋電路相連接的開關(guān)控制電路，與開關(guān)控制電路相連接的振蕩器，與開關(guān)控制電路相連接的電流比較器II，與開關(guān)控制電路相連接的電流比較器12，分別與振蕩器、電流比較器Il和電流比較器12相連接的斜率補(bǔ)償器W，分別與功率放大器Pl和電流比較器Il相連接的PWM控制器，以及輸出端與變壓器T的原邊線圈LI上的抽頭相連接、而輸入端與功率放大器Pl的輸出端相連接的滑動調(diào)節(jié)器組成；所述平衡調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管MOSl，場效應(yīng)管MOS2，場效應(yīng)管MOS3，場效應(yīng)管M0S4，一端與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R5后與場效應(yīng)管M0S2的柵極相連接的電阻R4，以及一端與場效應(yīng)管M0S3的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R7后與場效應(yīng)管M0S4的柵極相連接的電阻R6組成；所述場效應(yīng)管MOSl的源極與電壓比較器U2的S端相連接，其漏極則與開關(guān)濾波電路相連接；所述場效應(yīng)管M0S2的源極與二極管整流器U的正極輸出端相連接、其漏極與效應(yīng)管MOSl的漏極相連接；場效應(yīng)管M0S3的源極與電壓比較器U2的R端相連接，其漏極接地；場效應(yīng)管M0S4的源極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接，其漏極接地；電壓比較器U2的Q端則與功率放大器Pl的反相端相連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述的開關(guān)濾波電路由三極管Q，電容Cl，電容C2，電阻Rl，電阻R2及二極管Dl組成；所述三極管Q的基極順次經(jīng)電阻R2、二極管Dl及電阻Rl后與其集電極形成回路，電容Cl與電阻Rl相并聯(lián)，電容C2與電阻R2相并聯(lián)；三極管Q的集電極與場效應(yīng)管MOS2的漏極相連接，其發(fā)射極接地；電阻R2與二極管Dl的連接點(diǎn)則與功率放大器Pl的同相端相連接；變壓器T的原邊線圈LI則與二極管Dl相并聯(lián)。
[0007]所述電源輸出電路由P極與副邊線圈L2的同名端相連接、N極經(jīng)電容C3后與副邊線圈L2的非同名端相連接的二極管D2，以及一端與二極管D2的N極相連接、另一端經(jīng)電容C4后與副邊線圈L2的非同名端相連接的電感L4組成。
[0008]所述變壓反饋電路由二極管D3和電容C5組成；所述二級管D3的P極與副邊線圈L3的非同名端相連接、其N極經(jīng)電容C5后與副邊線圈L3的同名端相連接，所述副邊線圈L3的同名端接地。
[0009]所述開關(guān)控制電路由場效應(yīng)管MOS5、功率放大器P2、電壓比較器U1、電感L5及電阻R3組成；所述電感L5串接在功率放大器Pl的輸出端與二極管D3的N極之間，場效應(yīng)管MOS5的漏極與二極管D3的N極相連接、其源極經(jīng)電阻R3后接地、其柵極則與功率放大器P2的輸出端相連接；電壓比較器Ul的S端與振蕩器的輸出端相連接，其R端與電流比較器Il的輸出端相連接，其Q端則與功率放大器P2的反相端相連接；功率放大器P2的同相端與場效應(yīng)管MOS5的漏極相連接；電流比較器12的正極輸入端和負(fù)極輸入端則與電阻R3的兩端相連接，其輸出端經(jīng)斜率補(bǔ)償器W后分別與電流比較器Il的負(fù)極輸入端和振蕩器的輸入端相連接；電流比較器Il的正極輸入端則與功率放大器Pl的輸出端相連接；PWM控制器的一個輸出端分別與電流比較器Il的負(fù)極輸入端和功率放大器Pl的反相端相連接，其另一個輸出端經(jīng)電容C6后接地。
[0010]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0011](I)本發(fā)明充分的利用了 PWM的控制功能，能根據(jù)占空比自動調(diào)節(jié)電源輸出電壓值，確保輸出值的穩(wěn)定。
[0012](2)本發(fā)明開創(chuàng)性的將平衡調(diào)制電路、斜率補(bǔ)償器和電壓、電流比較器運(yùn)用在電源電路中，不僅有效的降低了電路自身和外接的射頻干擾，而且還極大的簡化了電路結(jié)構(gòu)，使得制作成本和維護(hù)成本有了較大幅度的降低。
[0013](3)本發(fā)明利用場效應(yīng)管來組成開關(guān)控制電路，不僅使得本發(fā)明具備了升壓模式和降壓模式，而且還使得全電壓范圍輸出電流變化控制在±0.1%之間，較傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電流變化控制范圍有了極大的提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0016]實(shí)施例
[0017]如圖1所示，本發(fā)明所述的基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由二極管整流器U，功率放大器P1，電壓比較器U2，變壓器T，平衡調(diào)節(jié)電路，開關(guān)濾波電路，電源輸出電路，變壓反饋電路，開關(guān)控制電路，振蕩器，電流比較器II，電流比較器12，斜率補(bǔ)償器W，PWM控制器，以及滑動調(diào)節(jié)器組成。
[0018]其中，變壓器T由設(shè)置在原邊的原邊線圈LI，設(shè)置在副邊的副邊線圈L2和副邊線圈L3組成。本發(fā)明在變壓器T的原邊線圈LI上設(shè)有一個滑動抽頭，而該滑動抽頭則由滑動調(diào)節(jié)器來進(jìn)行控制，以確保根據(jù)PWM控制器的占空比和開關(guān)控制電路的共同結(jié)果來調(diào)整變壓器T的原邊線圈LI與副邊線圈L2和副邊線圈L3之間的匝數(shù)比。
[0019]所述平衡調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管MOS1，場效應(yīng)管MOS2，場效應(yīng)管MOS3，場效應(yīng)管M0S4，一端與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R5后與場效應(yīng)管M0S2的柵極相連接的電阻R4，以及一端與場效應(yīng)管M0S3的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R7后與場效應(yīng)管M0S4的柵極相連接的電阻R6組成。
[0020]電壓比較器U2具有三個端口，g卩S端、R端和Q端。連接時，場效應(yīng)管MOSl的源極與電壓比較器U2的S端相連接，其漏極則與開關(guān)濾波電路相連接，反而場效應(yīng)管M0S2的源極與二極管整流器U的正極輸出端相連接、其漏極與效應(yīng)管MOSl的漏極相連接；場效應(yīng)管M0S3的源極與電壓比較器U2的R端相連接，其漏極接地；場效應(yīng)管M0S4的源極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接，其漏極接地。而二極管整流器U的輸入端則用于外接220V的市電。
[0021]所述開關(guān)濾波電路由三極管Q，電容Cl，電容C2，電阻Rl，電阻R2及二極管Dl組成。其中，三極管Q的基極順次經(jīng)電阻R2、二極管Dl及電阻Rl后與其集電極形成回路。電容Cl與電阻Rl相并聯(lián)，電容C2與電阻R2相并聯(lián)，以形成典型的RL濾波電路。同時，三極管Q的集電極還與場效應(yīng)管M0S2的漏極相連接，其發(fā)射極接地。電阻R2與二極管Dl的連接點(diǎn)則與功率放大器Pl的同相端相連接，而電壓比較器U2的Q端則與功率放大器Pl的反相端相連接，所述變壓器T的原邊線圈LI與二極管Dl相并聯(lián)。
[0022]在該開關(guān)濾波電路中，電阻R1、電容Cl和二極管Dl組成反饋鉗位電路，可以提高變換效率和降低功率放大器Pi同相端的反向峰值電壓。
[0023]電源輸出電路用于輸出直流電壓，其由二極管D2、電容C3、電感L4及電容C4組成。連接時，二極管D2的P極與副邊線圈L2的同名端相連接，其N極經(jīng)電容C3后與副邊線圈L2的非同名端相連接。所述電感L4的一端與二極管D2的N極相連接、另一端經(jīng)電容C4后與副邊線圈L2的非同名端相連接。
[0024]變壓反饋電路用于為開關(guān)控制電路提供反饋工作電壓，以確保開關(guān)控制電路能根據(jù)反饋電壓來控制滑動調(diào)節(jié)器。該變壓反饋電路則由二極管D3和電容C5組成。連接時，所述二級管D3的P極與副邊線圈L3的非同名端相連接、其N極經(jīng)電容C5后與副邊線圈L3的同名端相連接，所述副邊線圈L3的同名端接地。
[0025]開關(guān)控制電路為本發(fā)明的開關(guān)控制部分，其由場效應(yīng)管M0S5、功率放大器P2、電壓比較器U1、電感L5及電阻R3組成。如圖所示，該電感L5串接在功率放大器Pl的輸出端與二極管D3的N極之間，場效應(yīng)管M0S5的漏極與二極管D3的N極相連接、其源極經(jīng)電阻R3后接地、其柵極則與功率放大器P2的輸出端相連接。
[0026]電壓比較器Ul的S端與振蕩器的輸出端相連接，其R端與電流比較器Il的輸出端相連接，其Q端則與功率放大器P2的反相端相連接。功率放大器P2的同相端則與場效應(yīng)管M0S5的漏極相連接。電流比較器12的正極輸入端和負(fù)極輸入端則與電阻R3的兩端相連接，以確保場效應(yīng)管M0S4導(dǎo)通時，能從電阻R3兩端采集到工作電壓。同時，該電流比較器12的輸出端經(jīng)斜率補(bǔ)償器W后分別與電流比較器Il的負(fù)極輸入端和振蕩器的輸入端相連接。
[0027]而電流比較器Il的正極輸入端則與功率放大器Pl的輸出端和原邊線圈LI的非同名端相連接；PWM控制器的一個輸出端分別與電流比較器Il的負(fù)極輸入端和功率放大器Pl的反相端相連接，其另一個輸出端經(jīng)電容C6后接地。
[0028]使用時，作用于二極管整流器U的電壓經(jīng)平衡電路進(jìn)行平衡處理和開關(guān)濾波電路進(jìn)行濾波后為變壓器T的原邊線圈LI和功率放大器Pl提供工作電壓。當(dāng)電感線圈L5感應(yīng)到外部負(fù)載發(fā)生變化時，其感抗便發(fā)生變化時，此時功率放大器P2在電壓比較器Ul和電感L5的共同作用下促使場效應(yīng)管MOS導(dǎo)通，PWM控制器提供的脈沖信號經(jīng)電流比較器Il后作用于功率放大器Pl和電流比較器II，使得滑動調(diào)節(jié)器得電，并根據(jù)負(fù)載的變化情況自動調(diào)節(jié)滑動抽頭，從而改變變壓器T的原邊線圈LI與副邊線圈L2和副邊線圈L3之間的匝數(shù)比，最終實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的穩(wěn)定供電功能。
[0029]為確保使用效果，在該平衡調(diào)節(jié)電路中，電阻R4與電阻R5的連接點(diǎn)需要外接+6V的工作電壓VI，同理，電阻R6與電阻R7的連接點(diǎn)也需要外接+6V的工作電壓V2。
[0030]如上所述，便可以很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，主要由二極管整流器U，功率放大器P1，電壓比較器U2，變壓器T，串接在二極管整流器U與電壓比較器U2之間的平衡調(diào)節(jié)電路，串接在平衡調(diào)節(jié)電路與功率放大器Pl之間的開關(guān)濾波電路，與變壓器T的副邊線圈L2相連接的電源輸出電路，與變壓器T的副邊線圈L3相連接的變壓反饋電路，與變壓反饋電路相連接的開關(guān)控制電路，與開關(guān)控制電路相連接的振蕩器，與開關(guān)控制電路相連接的電流比較器II，與開關(guān)控制電路相連接的電流比較器12，分別與振蕩器、電流比較器Il和電流比較器12相連接的斜率補(bǔ)償器W，分別與功率放大器Pl和電流比較器Il相連接的PWM控制器，以及輸出端與變壓器T的原邊線圈LI上的抽頭相連接、而輸入端與功率放大器Pl的輸出端相連接的滑動調(diào)節(jié)器組成；所述平衡調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管M0S1，場效應(yīng)管M0S2，場效應(yīng)管M0S3，場效應(yīng)管M0S4，一端與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R5后與場效應(yīng)管M0S2的柵極相連接的電阻R4，以及一端與場效應(yīng)管M0S3的柵極相連接、另一端經(jīng)電阻R7后與場效應(yīng)管M0S4的柵極相連接的電阻R6組成；所述場效應(yīng)管MOSl的源極與電壓比較器U2的S端相連接，其漏極則與開關(guān)濾波電路相連接；所述場效應(yīng)管M0S2的源極與二極管整流器U的正極輸出端相連接、其漏極與效應(yīng)管MOSl的漏極相連接；場效應(yīng)管M0S3的源極與電壓比較器U2的R端相連接，其漏極接地；場效應(yīng)管M0S4的源極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接，其漏極接地；電壓比較器U2的Q端則與功率放大器Pl的反相端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述的開關(guān)濾波電路由三極管Q，電容Cl，電容C2，電阻R1，電阻R2及二極管Dl組成；所述三極管Q的基極順次經(jīng)電阻R2、二極管Dl及電阻Rl后與其集電極形成回路，電容Cl與電阻Rl相并聯(lián)，電容C2與電阻R2相并聯(lián)；三極管Q的集電極與場效應(yīng)管M0S2的漏極相連接，其發(fā)射極接地；電阻R2與二極管Dl的連接點(diǎn)則與功率放大器Pl的同相端相連接；變壓器T的原邊線圈LI則與二極管Dl相并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述電源輸出電路由P極與副邊線圈L2的同名端相連接、N極經(jīng)電容C3后與副邊線圈L2的非同名端相連接的二極管D2，以及一端與二極管D2的N極相連接、另一端經(jīng)電容C4后與副邊線圈L2的非同名端相連接的電感L4組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述變壓反饋電路由二極管D3和電容C5組成；所述二級管D3的P極與副邊線圈L3的非同名端相連接、其N極經(jīng)電容C5后與副邊線圈L3的同名端相連接，所述副邊線圈L3的同名端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于平衡調(diào)制電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于，所述開關(guān)控制電路由場效應(yīng)管M0S5、功率放大器P2、電壓比較器U1、電感L5及電阻R3組成；所述電感L5串接在功率放大器Pl的輸出端與二極管D3的N極之間，場效應(yīng)管M0S5的漏極與二極管D3的N極相連接、其源極經(jīng)電阻R3后接地、其柵極則與功率放大器P2的輸出端相連接；電壓比較器Ul的S端與振蕩器的輸出端相連接，其R端與電流比較器Il的輸出端相連接，其Q端則與功率放大器P2的反相端相連接；功率放大器P2的同相端與場效應(yīng)管M0S5的漏極相連接；電流比較器12的正極輸入端和負(fù)極輸入端則與電阻R3的兩端相連接，其輸出端經(jīng)斜率補(bǔ)償器W后分別與電流比較器Il的負(fù)極輸入端和振蕩器的輸入端相連接；電流比較器Il的正極輸入端則與功率放大器Pl的輸出端相連接；PWM控制器的一個輸出端分別與電流比較器Ii的負(fù)極輸入端和功率放大器Pi的反相端相連接，其另一個輸出端經(jīng)電容C6后接地。
【文檔編號】H02M3/335GK104506056SQ201410676202
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月22日
【發(fā)明者】杜琴 申請人:成都智利達(dá)科技有限公司