CN100592237C - 智能开关电源功率检测及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种智能开关电源功率检测及控制装置。包括有功率检测电路及功率控制电路，其中功率检测电路包括有电流取样电路(1)、整流滤波电路(2)、电压比较电路(3)、延时电路(4)、滞环反馈电路(5)，功率控制电路包括有电压取样电路(6)、基准电压设定电路(7)、PWM控制器(8)。本发明功率检测电路通过检测开关电源主变压器原边电流来监测输出功率的结构，当输出功率过大时，功率检测电路通过对该电流进行取样，并把电流信号转化为电压信号，与基准设定电压进行比较，产生一个过功率信号。控制电路检测到过功率信号，通过双极性晶体管的导通来改变控制电路的分压网络，改变误差比较的基准设定电压，进而降低控制电路的脉宽调制(PWM)控制器的输出占空比，最终降低输出电压，实现电压自动调整，控制系统内部损耗的目的。
Description
技术领域：
本发明是一种用于开关电源输出功率的智能检测和输出电压的动态控制的装置，属于开关电源功率检测及控制装置的改造技术。
背景技术：
随着现代电力电子技术的发展，各种控制策略的成熟完善，开关电源技术越来越成熟可靠，开关电源逐渐代替工频电源，广泛应用于各种电子设备上。其中，应用于音响功放系统的电源，要求输出电压随负载动态变化，具有较高的系统动态响应性能，且当过功率输出时，能够降低输出电压，控制内部损耗。普通开关电源无法做到功率状态智能识别和电压动态控制，制约了开关电源在音响功放系统上的应用。
发明内容：
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能够对输出功率状态智能检测，自动调整输出电压并控制系统内部损耗的智能开关电源功率检测及控制装置。
本发明的技术方案是：包括有功率检测电路及功率控制电路，其中功率检测电路包括有电流取样电路、整流滤波电路、电压比较电路、延时电路、滞环反馈电路，功率控制电路包括有电压取样电路、基准电压设定电路、PWM控制器，其中电流取样电路的输出端与将电流信号转化为电压信号的整流滤波电路的输入端连接，电压比较电路的输入端分别与整流滤波电路的输出端连接及与功率检测电路中的基准设定电压连接，电压比较电路的输出端与延时电路的输入端连接，延时电路的输出端分别与滞环反馈电路的输入端连接及与功率控制电路的基准电压设定电路连接，滞环反馈电路的输出端与功率检测电路中的基准设定电压连接，PWM控制器的输入端分别与电压取样电路的输出端连接及与基准电压设定电路连接。
上述功率检测电路中的电流取样电路为对主变压器原边电流采样的电流互感器EI19磁芯，整流滤波电路包括与电流互感器EI19磁芯并接的电阻R42、二极管D19及电阻R41、电容C22和EC18，电压比较电路为比较器LM393，延时电路包括有电阻R39，二极管D20及电容EC19，滞环反馈电路包括有电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7，整流滤波电路输出的电压信号连接比较器LM393的反相输入端2脚，比较器LM393的输出端1脚经R39和EC19组成的延时电路连接LM393的同相输入端5脚，LM393的6脚与3脚共同与基准设定电压相连，LM393的输出端7脚通过限流电阻R36及由三极管Q8、电阻R35、R34和辅助电源VSB组成的驱动放大电路与功率控制电路连接，LM393的7脚与由电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7组成的滞环反馈电路连接。
上述功率控制电路中的电压取样电路包括有电阻RJ1、RJ2、RJ8，基准电压设定电路包括有三极管Q6、Q8，电阻R33、R35、R32、RJ6、RJ7、RJ8、RJ9、RJ10及电容C21，PWM控制器为TL494芯片，PWM控制器中的TL494的14脚输出的参考电压为Vref，TL494的2脚1IN-的电压由Vref经RJ7和RJ10分压得到，智能开关电源输出的电压经RJ1、RJ2和RJ8分压连接到TL494的1脚1IN+，TL494的2脚连接有由三极管Q6控制的由电阻RJ9、RJ10和RJ7组成的分压网络。
上述PWM控制器中的TL494的14脚输出的参考电压Vref为-30V，控制电路和功率检测电路的基准地为-35V，智能开关电源稳定工作时的两路输出为+35V和-35V，TL494的2脚1IN-电压由Vref经RJ7和RJ10分压得到，智能开关电源输出的电压+35V经RJ1、RJ2和RJ8分压连接到TL494的1脚1IN+。
本发明功率检测电路通过检测开关电源主变压器原边电流来监测输出功率的结构，当输出功率过大时，功率检测电路通过对该电流进行取样，并把电流信号转化为电压信号，与基准设定电压进行比较，产生一个过功率信号。控制电路检测到过功率信号，通过双极性晶体管的导通来改变控制电路的分压网络，改变误差比较的基准设定电压，进而降低控制电路的脉宽调制(PWM)控制器的输出占空比，最终降低输出电压，实现电压自动调整，控制系统内部损耗的目的。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的智能开关电源功率检测及控制装置。
附图说明：
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明功率检测电路的原理图。
图3是本发明功率控制电路的原理图。
具体实施方式：
实施例：
本发明的结构示意图如图1、2、3、4所示，包括有功率检测电路及功率控制电路，其中功率检测电路包括有电流取样电路1、整流滤波电路2、电压比较电路3、延时电路4、滞环反馈电路5，功率控制电路包括有电压取样电路6、基准电压设定电路7、PWM控制器8，其中电流取样电路1的输出端与将电流信号转化为电压信号的整流滤波电路2的输入端连接，电压比较电路3的输入端分别与整流滤波电路2的输出端连接及与功率检测电路中的基准设定电压连接，电压比较电路3的输出端与延时电路4的输入端连接，延时电路4的输出端分别与滞环反馈电路5的输入端连接及与功率控制电路的基准电压设定电路7连接，滞环反馈电路5的输出端与功率检测电路中的基准设定电压连接，PWM控制器8的输入端分别与电压取样电路6的输出端连接及与基准电压设定电路7连接。
本实施例中，上述功率检测电路中的电流取样电路1为对主变压器原边电流采样的电流互感器，电流互感器采用EI19磁芯，匝比为1∶80，整流滤波电路2包括与电流互感器EI19磁芯并接的电阻R42、二极管D19及电阻R41、电容C22和EC18，电压比较电路3为电压比较器，电压比较器选择Philips公司的LM393芯片。延时电路4包括有电阻R39，二极管D20及电容EC19，滞环反馈电路5包括有电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7，整流滤波电路2输出的电压信号连接比较器LM393的反相输入端2脚，比较器LM393的输出端1脚经R39和EC19组成的延时电路连接LM393的同相输入端5脚，LM393的6脚与3脚共同与功率检测电路中的基准设定电压相连，LM393的输出端7脚通过限流电阻R36与功率控制电路连接，LM393的7脚与由电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7组成的滞环反馈电路5连接。
本实施例中，上述功率控制电路中的电压取样电路6包括有电阻RJ1、RJ2、RJ8，基准电压设定电路7包括有三极管Q6、Q8，电阻R33、R35、R32、RJ6、RJ7、RJ8、RJ9、RJ10及电容C21，PWM控制器8选择FairchildSemiconductor公司的TL494芯片。控制电路和功率检测电路的基准地为-35V，控制电路中的TL494的14脚输出参考电压Vref为-30V。+35V和-35V为开关电源小功率稳定工作时的两路输出。电流互感器对主变压器原边电流采样，通过串接的电阻R42，再通过二极管D17和R41、C22和EC18构成的RC滤波电路，电流信号转化为电压信号，此电压信号连接比较器LM393的2脚(反相输入端)，3脚接基准设定电压(同相输入端)，1脚输出端经R39和EC19组成的延时电路连接LM393的5脚(同相输入端)，LM393的6脚与3脚共同与基准设定电压相连。LM393的7脚输出端通过限流电阻R36、和Q8、R35、R34和辅助电源VSB组成的驱动放大电路来连接控制电路的Q6的基极，控制Q6的导通和关断。LM393的7脚还通过R38、R43、RJ12和Q7，组成滞环比较电路。当智能开关电源输出小功率时，LM393的2脚电压小于3脚电压，LM393的1脚输出-30V，EC19正极电压稳定在-30V，LM393的7脚输出高电平，此时Q7、Q8均导通，Q6截至。当智能开关电源输出大功率时，2脚电压大于3脚电压，1脚输出-35V，EC19通过R39放电，经过100ms，5脚电压降低到6脚基准设定电压以下，7脚输出-35V低电平，Q7、Q8截止，产生过功率信号，使Q6导通。
当智能开关电源输出小功率时，控制电路中的Q6截止，TL494的2脚1IN-电压由Vref经RJ7和RJ10分压得到。输出电压+35V经RJ1、RJ2和RJ8分压，连接到TL494的1脚1IN+，TL494的1脚的反馈电压和2脚的设定电压通过内部误差放大器I进行比较放大，进而控制TL494的8脚C1和11脚C2输出的占空比。最终实现开关电源的电压稳定输出。当智能开关电源输出大功率时，功率检测电路产生过功率信号，驱动控制电路中的Q6导通，RJ9和RJ10并联，RJ9、RJ10和RJ7组成的分压网络使TL494的2脚IN-基准设定电压降低，TL494的内部误差放大器I把1脚的反馈电压和2脚的基准设定电压进行比较放大，减小8脚和11脚输出的占空比，进而降低开关电源的输出电压，达到降低电源输出功率，控制系统内部损耗的目的。
Claims (4)
1、一种智能开关电源功率检测及控制装置，其特征在于包括有功率检测电路及功率控制电路，其中功率检测电路包括有电流取样电路(1)、整流滤波电路(2)、电压比较电路(3)、延时电路(4)、滞环反馈电路(5)，功率控制电路包括有电压取样电路(6)、基准电压设定电路(7)、PWM控制器(8)，其中电流取样电路(1)的输出端与将电流信号转化为电压信号的整流滤波电路(2)的输入端连接，电压比较电路(3)的输入端分别与整流滤波电路(2)的输出端连接及与功率检测电路中的基准设定电压连接，电压比较电路(3)的输出端与延时电路(4)的输入端连接，延时电路(4)的输出端分别与滞环反馈电路(5)的输入端连接及与功率控制电路的基准电压设定电路(7)连接，滞环反馈电路(5)的输出端与功率检测电路中的基准设定电压连接，PWM控制器(8)的输入端分别与电压取样电路(6)的输出端连接及与基准电压设定电路(7)连接。
2、根据权利要求1所述的智能开关电源功率检测及控制装置，其特征在于上述功率检测电路中的电流取样电路(1)为对主变压器原边电流采样的电流互感器EI19磁芯，整流滤波电路(2)包括与电流互感器EI19磁芯并接的电阻R42、二极管D19及电阻R41、电容C22和EC18，电压比较电路(3)为比较器LM393，延时电路(4)包括有电阻R39，二极管D20及电容EC19，滞环反馈电路(5)包括有电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7，整流滤波电路(2)输出的电压信号连接比较器LM393的反相输入端2脚，比较器LM393的输出端1脚经R39和EC19组成的延时电路连接LM393的同相输入端5脚，LM393的6脚与3脚共同与基准设定电压相连，LM393的输出端7脚通过限流电阻R36及由三极管Q8、电阻R 35、R34和辅助电源VSB组成的驱动放大电路与功率控制电路连接，LM393的7脚与由电阻R38、R43、RJ12和三极管Q7组成的滞环反馈电路(5)连接。
3、根据权利要求1所述的智能开关电源功率检测及控制装置，其特征在于上述功率控制电路中的电压取样电路(6)包括有电阻RJ1、RJ2、RJ8，基准电压设定电路(7)包括有三极管Q6、Q8，电阻R33、R35、R32、RJ6、RJ7、RJ8、RJ9、RJ10及电容C21，PWM控制器(8)为TL494芯片，PWM控制器(8)中的TL494的14脚输出的参考电压为Vref，TL494的2脚(1IN-)的电压由Vref经RJ7和RJ10分压得到，智能开关电源输出的电压经RJ1、RJ2和RJ8分压连接到TL494的1脚(1IN+)，TL494的2脚连接有由三极管Q6控制的由电阻RJ9、RJ10和RJ7组成的分压网络。
4、根据权利要求3所述的智能开关电源功率检测及控制装置，其特征在于上述PWM控制器(8)中的TL494的14脚输出的参考电压Vref为-30V，控制电路和功率检测电路的基准地为-35V，智能开关电源稳定工作时的两路输出为+35V和-35V，TL494的2脚(1IN-)电压由Vref经RJ7和RJ10分压得到，智能开关电源输出的电压+35V经RJ1、RJ2和RJ8分压连接到TL494的1脚(1IN+)。
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