CN100574064C - 开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，该电路包含电源变换电路的输出电压反馈电路，其能有效地抑制输出电压纹波，同时有利于电源的小型化，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路。
背景技术
交流输入直流输出开关型电源变换器前级无论是采用直接整流滤波还是功率因数矫正PFC整流，输出的直流电压里面都会包含100HZ的低频纹波电压，如图1所示，这种纹波电压经过DC/DC变换后一定会出现在输出电压纹波之中，无论直流-直流(DC/DC)变换采用单环还是双环比例积分调节器PI调节，给定量是电流量还是电压量。这是因为对于正弦波信号，比例积分调节器PI不可能做到无静差调节。
对于电压环，无论采用单环还是双环控制，反馈量都包含了输出电压，这种情况下对输出电压纹波中的低频分量都可以起到很好的抑制效果，也就是低频静态误差能满足设计要求。
但是对于限流环，目前通用的控制方法都是采用单环控制，不引入电压反馈量，这样输出电压将成为不控量，而是通过抑制输出电流中的低频纹波来间接抑制输出电压中的低频纹波，如图1所示。即使输出电流中的低频纹波已经抑制到很小，在电压纹波中会可能被放大，无法满足设计要求；同时一般情况下输出电流采样都采用分流器采样，输出信号量为几十毫伏级，然后经过放大电路放大处理，作为反馈量，使得这种低频小信号处理过程中衰减，使得抑制效果不理想。
目前现有技术的方法是增大直流侧电容或者采样后面的输出电容，以抑制输出低频电压纹波，增加了成本，且不利于电源的小型化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其能有效地抑制输出电压纹波，同时有利于电源的小型化，降低了成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，该电路包含电源变换电路的输出电压反馈电路。
所述电源变换器包含直流-直流变换电路，所述输出电压反馈电路包括一个电压检测单元，一个电流检测单元，一个第一比例积分调节器和一个第二比例积分调节器；所述电流检测单元用于对电源变换器输出电流进行采样后的电流中的低频纹波进行滤除或抑制，其输出和给定电流信号分别接入所述第一比例积分调节器的两个输入端，所述电压检测单元对电源变换器输出电压进行检测，保留其中的低频交流成分，其输出与所述第一比例积分调节器输出的直流电平分别接入第二比例积分调节器的两个输入端，第二比例积分调节器的输出用于直接控制直流-直流变换电路的输出电压。
所述第一比例积分调节器包括阻抗器Z1、阻抗器Z2、阻抗器Z3和运算放大器A，所述电流检测单元的输出经阻抗器Z1输入到运算放大器A，所述给定电流信号经阻抗器Z2输入到运算放大器A，阻抗器Z3跨接运算放大器A的输出端和所述运算放大器A的两个输入端中的任一个。
所述第二比例积分调节器包括阻抗器Z4、阻抗器Z5、阻抗器Z6和运算放大器B，所述电压检测单元的输出经阻抗器Z5输入到运算放大器B，运算放大器A的输出经阻抗器Z4输入到运算放大器B，阻抗器Z6跨接在运算放大器B的输出端和所述运算放大器B的两个输入端中的任一个。
所述电流检测单元是电流采样放大单元，所述电压检测单元是电压采样单元。
所述阻抗器为单个电容或多个电容或多个电容和单个电阻的组合或单个电容和多个电阻的组合。
所述开关型电源变换器是交流输入直流输出的电源变换器。
采用本发明所述的电路，对限流状态输出电压低频纹波进行了有效的抑制，并且由于不再采用现有技术中增大直流侧电容或者采样后面的输出电容的方法，本发明有利于电源的小型化，降低了成本。
附图说明
图1是现有技术中常用的限流控制方案原理图。
图2是本发明实施例的电路结合DC/DC变换器的原理图。
图3是本发明实施例的电路工作时各点电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
图2是本发明实施例一结合DC/DC变换器的原理图。如图2所示，本实施例提出的输出低频纹波抑制电路是由两个运算放大器A、B，六个阻抗器Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6，一个电压采样电路以及一个电流采样放大电路组成。
电流采样放大电路输出通过阻抗器Z1接入运算放大器A的输入端，信号给定Iref通过阻抗器Z2接入运算放大器A的输入端，阻抗器Z3跨接在运算放大器A的阻抗器Z1输入端和运算放大器A的输出端；运算放大器A的输出端通过阻抗器Z4接入运算放大器B的输入端，电压采样电路输出的电压信号经过阻抗器Z5接入运算放大器B的输入端，阻抗器Z6跨接在运算放大器B的阻抗器Z5输入端和运算放大器的输出端。
图3为本发明稳态工作时的各点波形，电流采样放大电路将输出电流中的低频纹波滤除，或者抑制到很小，即
Ia的值为零或者很小，输出电流信号和电流给定作比较后经由Z1、Z2、Z3和运算放大器A组成的第一比例积分调节器PI调节后输出直流电压V1，其中不含低频交流信号；在电压采样电路，其输出的电压信号中的低频交流成分应该被保留，反馈电压信号
其中的交流信号
被充分保留，和V1作比较后经由Z4、Z5、Z6和运算放大器B组成的第二比例积分调节器PI调节输出电压该电平用来直接控制DC/DC变换的输出电压，将输出的交流电压纹波抑制到很小，直至满足设计要求。
本实施例所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，所述阻抗器为单个或多个电容或多个器件和单个或多个电阻的任意组合，跨接的阻抗器可根据设计需要选择运算放大器的输入端和输出端进行跨接。
本发明中，每个比例积分调节器都可以有两种不同的跨接方式。在第一比例积分调节器中，阻抗器Z3一端跨接到运放A的输出端，另外一端可以根据需要选择A的不同输入端，跨接在阻抗器Z1输入端或阻抗器Z2输入端。在第二比例积分调节器中，阻抗器Z6一端跨接到运放器B的输出端，另外一端可以根据需要选择运放器B的不同输出端进行跨接，跨接在阻抗器Z4输入端或阻抗器Z5输入端。由此，在图2的基础上，还可以组合得到另外3种不同的连接方式。
Claims (6)
1、一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述电源变换器包含直流-直流变换电路，所述限流状态输出电压低频纹波抑制电路包含电源变换电路的输出电压反馈电路，所述输出电压反馈电路包括一个电压检测单元，一个电流检测单元，一个第一比例积分调节器和一个第二比例积分调节器；所述电流检测单元用于对电源变换器输出电流进行采样后的电流中的低频纹波进行滤除或抑制，其输出和给定电流信号分别接入所述第一比例积分调节器的两个输入端，所述电压检测单元对电源变换器输出电压进行检测，保留其中的低频交流成分，其输出与所述第一比例积分调节器输出的直流电平分别接入第二比例积分调节器的两个输入端，第二比例积分调节器的输出用于直接控制直流-直流变换电路的输出电压。
2、如权利要求1所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述第一比例积分调节器包括第一阻抗器(Z1)、第二阻抗器(Z2)、第三阻抗器(Z3)和第一运算放大器(A)，所述电流检测单元的输出经所述第一阻抗器(Z1)输入到所述第一运算放大器(A)，所述给定电流信号经所述第二阻抗器(Z2)输入到所述第一运算放大器(A)，所述第三阻抗器(Z3)跨接所述第一运算放大器(A)的输出端和所述第一运算放大器(A)的两个输入端中的任一个。
3、如权利要求2所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述第二比例积分调节器包括第四阻抗器(Z4)、第五阻抗器(Z5)、第六阻抗器(Z6)和第二运算放大器(B)，所述电压检测单元的输出经所述第五阻抗器(Z5)输入到所述第二运算放大器(B)，所述第一运算放大器(A)的输出经所述第四阻抗器(Z4)输入到所述第二运算放大器(B)，所述第六阻抗器(Z6)跨接在所述第二运算放大器(B)的输出端和所述第二运算放大器(B)的两个输入端中的任一个。
4、如权利要求1所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述电流检测单元是电流采样放大单元，所述电压检测单元是电压采样单元。
5、如权利要求2至4任一所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述阻抗器为单个电容或多个电容或多个电容和单个电阻的组合或单个电容和多个电阻的组合。
6、如权利要求1至4任一所述的一种开关型电源变换器限流状态输出电压低频纹波抑制电路，其特征在于，所述开关型电源变换器是交流输入直流输出的电源变换器。
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